DE2143231A1

DE2143231A1 - Neigungssteuerung

Info

Publication number: DE2143231A1
Application number: DE19712143231
Authority: DE
Inventors: Leland Arlington Heights 111. Kuntz (V.StA.)
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1970-08-31
Filing date: 1971-08-28
Publication date: 1972-03-09
Also published as: GB1363728A; FR2103624A1; US3674094A; FR2103624B1

Description

"Neigungssteuerung".

Die Erfindung betrifft eine Neigungssteuerung zur Steuerung einer mehrere nacheinander folgende, parallel zueinander liegende Streifen bearbeitenden Straßenbearbeitungsmaschine zur Anpassung der Neigung des laufenden Streifens an die Neigung des vorangegangenen Streifens.

Bei der Bearbeitung einander angrenzender Streifen einer Straßenoberfläche oder eines Straßenbettes ist es oft schwierig die Neigungen dieser Streifen aneinander anzupassen. Diese Schwierigkeit ist insbesondere dann gegeben, wenn Kurven bearbeitet werden sollen, bei denen wie es vielfach wünschenswert ist, sich der Neigungswinkel entlang

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der Kurve ständig ändert, um eine überhöhung der Straße zu schaffen. Ähnliche Probleme treten auch beim Bau von Eisenbahnkurven auf.

Bei den bekannten Maschinen geschieht die Steuerung des Neigungswinkels durch eine manuelle Einstellung der Straßenbearbeitungsmaschine, wobei unter bestimmten Umständen der Neigungswinkel ständig verstellt werden muß. Während es relativ einfach ist, die Neigungswinkel aneinander angrenzender Straßenstreifen bei einem geradeaus verlaufenden Weg aneinander anzupassen, ist es erheblich schwieriger den Neigungswinkel des gerade bearbeiteten Streifens an den sich ständig ändernden Neigungswinkel eines bereits bearbeiteten Streifens anzupassen, welcher den Teil einer Kurve bildet. Die Praxis hat gezeigt, daß: es bei einer derartigen manuellen Steuerung leicht zu erheblichen Abweichungen der Neigungswinkel zweier aneinander angrenzender Streifen kommen kann. ^;

Aufgabe der Erfindung ist es eine Neigungssteuerung zu schaffen, beiv.der die genannten Nachteile der bekannten NeigungsSteuerungen vermieden werden.

" Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein zur Abgabe eines den Neigungswinkel des vorhergehenden Streifens kennzeichnenden Signales geeigneter erster Fühler vorgesehen ist, daß ein zur Abgabe eines den Neigungswinkel des gerade bearbeiteten Streifens kennzeichnenden Signales geeigneter zweiter Fühler vorgesehen ist und daß eine die Ausgangssignale deijbeiden Fühler miteinander vergleichende und ein die Abweichungen der Neigungswinkel voneinander bestimmendes Ausgangssignal abgebende.Vergleichseinrichtung vorgesehen ist.

Eine besonders einfache Lösung der Aufgabe ist dadurch gegeben, daß der erste Fühler mit einem auf die Schwerkraft

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ansprechenden Fühlglied „ _. .versehen ist. Dabei empfiehlt es sich besonders, daß der zweite Fühler mit einem auf die Schwerkraft ansprechenden Fühlglied ' ,versehen ist.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Neigungssteuerung empfishlt es sich, daß das dem zweiten Fühler zugeordnete Fühlglied mit einem sich in Richtung der Schwerkraft bewegenden Gewicht , , mit einer primären Wicklung _, wenigstens zwei Sekundärwicklungen _,_ _ sowie einem durch das Gewicht

bewegten Kern „..versehen ist, wobei durch die

Neigung des Kernes eine Änderung des Ausgangssignales an den sekundären Wicklungen bewirkt wird.

• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen . Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer automatisch arbeitenden Neigungssteuerung,

Fig. 2 in vereinfachter Darstellung das elektrische Schaltbild der automatischen Steuerung und

Fig. 3 mehr ins Einzelne gehend eine schematische Darstellung der automatischen.Steuerung einer Straßenbearbeitungsmaschine.

In Fig. 1 ist eine Straßenbearbeitungsmaschine M

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während der Arbeit dargestellt. Die sich beispielsweise vom Betrachter weg senkrecht zur Zeichnungsebene bewegende Maschine zieht entweder hinter sich oder seitlich eine kuf-enförmige Gleitschiene, auf der ein Bezugspendel befestigt ist. Die Gleitschiene bewegt sich über die schon, zuvor vorbereitete Fläche, wobei das Bezugspendel den Neigungswinkel dieser Fläche mißt. Auf der Maschine selbst ist ein zweites Pendel zur Anzeige des Neigungswinkels der Maschine befestigt,während diese den gerade fälligen Streifen bearbeitet.Die Bezugsgröße für die Pendel ist die Richtung des Schwerefeldes der Erde. Die Ausgangsgrößen der beiden Pendel werden anschließend miteinander verglichen, und es wix-d ein Fehlersignal erzeugt, welches die Abweichung zwischen dem Neigungswinkel des gerade zu bearbeitenden Streifens von dem Neigungswinkel des vorher bearbeiteten Streifens bestimmt. Dieses Fehlersignal dient.nachfolgend zur Einstellung des Neigungswinkels der Maschine für den gerade bearbeiteten Streifen. Während der später bearbeiteten Streifen gleitet die Schiene immer über die Fläche des zuvor von der Maschine bearbeiteten. Streifens, um über die gesamte bearbeitete Oberfläche einen gleichmäßigen Neigungswinkel zu erhalten.

Durch die automatische Steuerung der Maschine wird die Bearbeitung von Kurven sehr viel einfacher als mit den bisher bekannten Einrichtungen. Bisher mußten die Neigungswinkel aller Streifen manuell ständig verändert werden. Eine derartige Handsteuerung machte es extrem schwer, wenn nicht unmöglich, den Neigungswinkel des gerade bearbeiteten Streifens an den Neigungswinkel des zuvor bearbeiteten Streifens anzupassen. Mit Hilfe

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der erfindungsgemäßen Neigungswinkelsteuerung wird der Neigungswinkel des ersten Streifens manuell gesteuert, woraufhin der Neigungswinkel der nachfolgenden Streifen vollständig automatisch gesteuert ist.

In Fig. 2 ist eine vereinfachte Darstellung des elektrischen Schaltbildes der automatischen Steuerung gezeigt, die im wesentlichen aus drei Baugruppen besteht: dem auf der Haschine befestigten Pendel zur Anzeige des Neigungswinkels des gerade bearbeiteten Streifens, auf dem die Maschine steht, einem Bezugspendel zur Anzeige des gewünschten Neigungswinkels der Maschine und einem Vergleicher zur Erzeugung eines Fehlersignales, welches sich durch die Abweichung des Neigungswinkels der Maschine von dem gewünschten und auf dem zuvor bearbeiteten Streifen gemessenen Wert ergibt. Das an der Maschine befestigte Pendel ist mit einem Aufbau D versehen, in dem ein Gewicht W1 befestigt ist..Das Gewicht richtet den Aufbau D in Richtung der Schwerkraft:: aus. Der Aufbau D ist an dem einen Ende einer Welle befestigt, deren anderes Ende an einem Kern C angreift, der den Drehungen des Aufbaues D folgt· Der Kern wirkt mit einem eine Primärwicklung P und,zwei Sekundärwicklungen S1, S2 aufweisenden Umformer zusammen, welcher an einem Vergleicher angeschlossen ist.

Das Bezugspendel besitzt einen mit einem Gewicht W2 beschwerten Arm, der sich in Richtung der Schwerkraft ausrichtet und dabei mit seinem Ende über einen Potentiometer P2 gleitet. Eine mit einem Potentiometer P1 versehene, von Hand einstellbare Einrichtung dient zur Steuerung der Maschine, falls eine Handbetätigung erwünscht ist.

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Die Enden des Potentiometers des Bezugspendels und des von Hand einstellbaren Sollwertpotentiometers sind sowohl miteinander als auch mit einem Vergleicher verbunden, während die Kontaktarme der beiden Potentiometer zu einem Schalter S geführt sind. Der Schalter S weist einen beweglichen Kontakt sowie zwei ortsfeste Kontakte M, A auf, die mit dem ortsfesten Kontakt verbindbar sind. Der ortsfeste Kontakt M ist an den zur manuellen Steuerung dienenden Kontaktarm des Potentiometers P1 angeschlossen, während " der zur automatischen Steuerung dienende bewegbare Kontaktarm zu dem ortsfesten Kontakt A geführt ist, welcher an dem Kontaktarm des Potentiometers P2 liegt. Auf diese Weise schafft der Schalter S eine Verbindung von P1 oder P2 zum Vergleicher, wodurch sich wahlweise eine manuelle oder eine automatische Steuerung ergibt.

Die Abgleichpotentiometer PJ und P4- dienen zur Erleichterung der anfänglichen Einstellung des Bezugspotentiometers, um sicherzustellen, daß die Gleitschiene: gegenüber der Maschine einen vorbestimmten Winkel einnimmt. Durch die Verbindung der beiden Potentiometer P3 und P4- miteinander bewirkt eine Wieder Standsvermehrung des einen Potentiometers eine Wiederstandsverminderung des anderen. Als Folge davon ergibt sich durch eine Einstellung der Potentiometer P3 und P4· eine Wiederstandsveränderung an beiden Armen von P2. Für die Maschine wirkt sich diese Änderung ebenso aus, als ob eine Aenderung des Neigungswinkels der Gleitschiene vorgenommen worden wäre, wodurch die Maschine ihren eigenen Neigungswinkel verstellt. Als Beispiel für die Verwendung einer derartigen Einstellung kann die Eingabe der Überhöhung einer Straße in die automatische Steuerung

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oder eine anfängliche Ausrichtung der Maschine sowie der Gleitschiene gelten.

Der Vergleicher vergleicht die Ausgänge der beiden Sekundärwicklungen S1, S2, je nach Stellung des Schalters S mit dem Bezugspendel oder dem Sollwertpotentiometer und gibt ein der Abweichung des Maschinenpendels von dem Bezugspendel oder dem Sollwertpotentiometer entsprechendes Fehlersignal ab, je nachdem, welcher der beiden Baugruppen eingeschaltet ist. Dieses Fehlersignal wird dann durch den Verstärker verstärkt und zur Steuerung der Maschine verwendet.

Fig. 3 zeigt mehr ins Einzelne iphend den Aufbau der Neigungssteuerung sowie eine beispielhafte Ausführungsform des Vergleichers. Die Sekundärwicklung S1 ist an die Eingänge einer mit den Diod&nDI, D2, D3, D4-versehenen Doppelweggleichrichter^angeschlossen, während die Sekundärwicklung S2 mit den Eingängen einer die Dioden D5, D6. D7, D8 enthaltenden weiteren Doppelweggleichrichterbrücke verbunden ist. Die beiden Gleichrichterbrücken sind in Reihe geschaltet, so daß sich ihre Wirkung addiert. Der Ausgang der beiden Gleichrichterbrücken wird von den drei Klemmen 14,15» 16 abgegriffen. Die Klemme 14 ist zu dem beweglichen Kontakt eines Schalters S1 und die Klemme 16 ist zu dem beweglichen Kontakt eines Schalters S2 geführt. Der ortsfeste Kontakt A des Schalters S1 ist mit der einen Seite des dem Bezugspendel zugeordneten Potentiometers P2 verbunden, während der ortsfeste Kontakt des Schalters 82 zu der anderen Seite des Potentiome-

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ters P2 gefülirt ist. Der bewegbare Arm von P2 liegt an dem zur automatischen Steuerung dienenden Kontakt A des Schalters S3. Der zur Handsteuerung dienende Kontakt M des Schalters S1 liegt an der einen Seite des Sollwertpotentiometers P1, während der Kontakt M des Schalters S2 zu der anderen Seite des Potentiometers geführt ist. Der bewegbare Arm des Potentiometers P1 ist mit ^ dem zur Handsteuerung dienenden Kontakt M des Schalters ™ S3 verbunden. Die bewegbaren Kontakte der Schalter.S1, S2 und S3 sind zur gleichzeitigen Betätigung miteinander verbunden und haben die Wirkung,entweder P1 oder P2 an den Vergleicher anzuschließen, um damit eine manuelee oder eine automatische Steuerung der Maschine zu erreichen .

Das an der Maschine angeordnete Pendel ist derart ausgestaltet, daß bei einem sich in einer neutralen Lage gegegenüber den beiden Sekundärwicklungen befindlichen Kern die Ausgänge über den beiden Gleichrichterbrücken einander gleich sind. Wenn das während des erwünschten ρ automatischen Betriebes verwendete Bezugspendel einen ebenen Verlauf der Fläche des vorangegangenen Streifens • feststellt, so wird sich der bewegbare Arm des Potentiometers P2 derart in seiner Mittellage befinden,daß die an den beiden Seiten des Armes anliegende Spannung gleich ist. Auf diese Weise gleichen die Spannungen an dem Arm des dem Bezugspendel zugeordneten Potentiometers die Spannung an der Klemme 15 aus und das Ausgangssignal über den Klemmen 12 und 13 wird Null, was anzeigt, daß keine Korrekturen nötig sind. Wird nun aber wegen einer Änderung des Neigungswinkels des vor angegangenen Streifens der Arm des Bezugspote*-ntiometers

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ausgelenkt, so ergibt sich hieraus eine Gleichgewichtsstörung zwischen den Spannungen an diesem Potentiometer, woraus wiederum eine Ausgangsspannung über den Klemmen 12 und 13 resultiert. Durch diese Ausgangsspannung wird der Neigungswinkel der Maschine derart eingestellt, daß der Kern G in einer die Spannung über den beiden Gleichrichterbrücken ändernden Richtung bewegt wird. Die Spannungen werden dabei so weit verschoben, daß sie die entsprechenden Spannungen über dem Potentiometer P2 kompensieren und damit die Spannung über den Klemmen 12 und 13 auf Null bringen.

Die Ausgangsklemmen 12 und 13 sind über einen mit den Transistoren Q1, Q2, Q3, Q4- sowie den Vor spann ungswiderständen R2,R3 ,R4-, R5 versehenen Differential verstärker miteinander verbunden. Der Widerstand R1, die Dioden D9, DlO und DIl sowie der Transistor Q5 dienen zur Erzeugung einer temperaturkompensierten Vorspannung für die Transistoren des DifferentialVerstärkers. Die Ausgangsklemme 12 ist zu der Basis des Transistors Q4 geführt, während der Transistor Q3 mit dem Transistor Q4- in Form eines Emitterfolgers verbunden ist. Die Ausgangsklemme 13 liegt an dem Transistor Q1, während der Transistor Q2 mit dem Transistor Q1 in Form eines Emitterfolgers verbunden ist. Der Ausgang des Differentialverstärkers wird an den Kollektor-Elektroden der Transistoren Q2 und Q3 abgegriffen,deren Ausgangssignale durch mittels Transistoren aufgebaute geeignete Leistungsverstärker verstärkt und den Klemmen 10 und 11 zugeführt werden·

Ein Dreieckwellengenerator ist zu der Klemme 13 an der

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Basis von Q1 geführt, um eine zeitproportionale Wirkung des Differentialverstärkers und der Transistoren des Leistungsverstärkers zu erhalten. Der Sinn einer derartigen zeitabhängigen Wirkungsweise ist der, die Transistoren entweder in vollkommen geöffnetem oder in vollkommen geschlossenem Zustand zu betreiben. Bei einem proportionalen Gleichspannungssytem, bei dem keine zusätzliche Spannung der Basis von Q1 hinzugefügt ist, wird der Transistor, in einem teilweise geöffneten Zustand betrieben, wodurch der mit der Temperatur der Transistoren steigende Leistungsverbrauch anwächst. Betreibt man die Transistoren aber entweder in einem vollkommen geöffneten oder vollkommen geschlossenen Zustand, so wird der Leistungsverbrauch vermindert und daher die Temperatur der Transistoren herabgesetzt. Durch die Verminderung der Temperatur können kleinere und weniger kostspielige Transistoren verwendet werden.

Die Transistoren des Differentialverstärkers sind derart vorgespannt, daß sie unmittelbar nach dem Erhalt eines Eingangssignales von dem Dreieckwellengenerator gesättigt sind. Auf diese Weise ergibt sich ein rechteckförmiger Ausgang des DifferentialVerstärkers, obwohl der Eingang dreieckförmig ist. Im Ruhearbeitspunkt mit einem Ausgang zwischen den Klemmen12 und 13 von Null sind die Ausgänge an den Klemmen 10 und 11 gleich, aber gegeneinander um 180° in ihrer Phase verschoben, so daß das an den Klemmen 10 und 11 wirksame Gesamtsignal im wesentlichen Null ist. Wird ein Ausgangssignal über den Klemmen 12 und 13 wirksam, so verschiebt dieses als Gleichspannung ausgestaltete Signal die Vorspannung des DifferentialVerstärkers, wodurch

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- li - .

die Rechteckwelle an dessen Ausgang sich verschiebt. Die Verschiebung des Verstärkerausgangssignales resultiert in einem Ausgangsmittelwert über den Klemmen 10 und 11, der die Notwendigkeit der Verstellung des Neigungswinkels der Maschine anzeigt.

Als mögliche Einrichtung zur notwendigen Neueinstellung des Neigungswinkels kann beispielsweise ein Servoventil verwendet werden.

Patentansprüche

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Claims

2U3231 Patentansprüche:

1. Neigungssteuerung zur Steuerung einer mehrere nacheinander folgende, parallel zueinander liegende Streifen bearbeitenden Straßenbearbeitungsmaschine zur Anpassung der Neigung des laufenden Streifens an die Neigung des vorangegangenen Streifens, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Abgabe eines den Neigungswinkel des vorhergehenden Streifens kennzeichnenden Signales geeigneter erster Fühler (P2) vorgesehen ist, daß ein zur Abgabe eines den Neigungswinkel des gerade bearbeiteten Streifens kennzeichnenden Signales geeigneter zweiter Fühler ( D, P, Sl, S2, C) vorgesehen ist und daß eine die Ausgangssignale der beiden Fühler miteinander vergleichende und ein die Abweichungen der Neigungswinkel voneinander bestimmendes Ausgangssignal abgebende Vergleichseinrichtung (D1-D8, Ql-¹S, Pl, Al, A2) vorgesehen ist. .

2. Neigungssteuerung '... nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Fühler mit einem auf die Schwerkraft ansprechenden Fühlglied (W2, P2) versehen ist.

3. Neigungssteuerung nach Anspruch !,oder 2, d a durch gekennzeichnet, daß der zweite Fühler mit einem auf die Schwerkraft ansprechenden Fühlglied (Wl, D, P, Sl, S2, C) versehen ist.

4. Neigungssteuerung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daB^aSem zweiten Fühler zugeordnete Fühlglied mit einem sich in Richtung der Schwerkraft bewegenden Gewicht (D, Nl) mit einer primären Wicklung (P), wenigstens zwei Sekundärwicklungen, (Sl, S2) sowie einem durch das Gewicht bewegten Kern (C) versehen ist, wobei

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durch die Bewegung des Kernes eine Änderung des Ausgangssignales an den sekundären Wicklungen bewirkt wird.

5. Neigungssteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung mit jeweils einer den sekundären Wicklungen (Sl, S2) zugeordneten Doppelweggleichrichterbrück .· (D1-D8) versehen ist, daß die mit ihren Eingängen an die Wicklungen angeschlossenen Gleichrichterbrücken mit ihren Ausgängen in Reihe geschaltet sind, wodurch beide Brücken einen gemeinsamen mittleren Ausgang (15) sowie jeweils einen den einzelnen Brücken zugeordneten Ausgang (14, 16) aufweisen und

daß die beiden den Brücken zugeordneten Ausgängen (14, 1β) mit dem ersten Fühler (P2) verbindbar sind.

6. Neigungssteuerung nach Anspruch 5» dadurch . gekennzeich.net, daß die Vergleichseinrichtung weiterhin noch mit einer von Hand einstellbaren Abgleicheinrichtung (Pl) zur Festlegung des Bezugspunktes"und einem Schalter (S3) zur wahlweisen Verbindung des ersten Fühlers oder der Abgleicheinrichtung mit den seitlichen Ausgängen (14, 16 der Brücken (D1-D8).versehen ist.

7. Neigungssteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur des Ausgangssignales des ersten Fühlers (P2) eine Korrektureinrichtung (P3» P¹O mit diesem verbunden ist*

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