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Vorrichtung zum Einstellen und Messen der Einbaudicke
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und des Einbauvolumens von Straßenbelägen.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen und Messen
der Einbaudicke und des Einbauvolumens von Straßenbelägen, wobei die Verlegung des
Belages durch einen fahrbaren Deckenfertiger mit einer höhenverstellbaren Glättebohle
erfolgt.
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Im Straßenbau verden Straßenbeläge durch sog. Deckenfertiger kontinuierlich
verlegt. Das zum Verlegen
vorbereitete Material wird dabei im allgemeinen
von Verteilerschnecken grob über die zu belegende Straßenbreite verteilt.
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das Anschließend wird/so aufgeschüttete Material durch einen Stampfer
(z. B. Vibrator) verdichtet und durch eine Glättebohle geglättet. Die Glättebohle
ist in der Höhe verstellbar und bestimmt dadurch die Schichtdicke des durch den
Deckenfertiger verlegten Straßenbelages.
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Die Schichtdicke soll dabei so genau wie möglich überall gleich sein.
Bisher konnte man die Höhe der Glättebohle nur grob einstellen und so eine bestimmte
Schichtdicke vorwählen. Ob die Schichtdicke stimmte oder ob sich ev. Abweichungen
er geben platten, konnte nur nachträlich durch verschiedene Prüfmethoden festgestellt
werden.
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Zum Messen der Einbaudicken wurde z. B. eine Tiefenlehre (mech. Maßstab)
in die noch weichen Schichten gesteckt der man entnahm Bohrkerne, die dann mit einer
Schieblehre ausgemessen wurden. Auch Abstandsmessungen von einer gespannten Schnur
aus oder Höhenmessungen mittels Nivellement wurden durchgeführt. Eine andere Methode
bestand darin, daß Metallteile (z. B. Platten oder Bänder) vor Aufbringen der Belagssehicht
ausgelegt wurden. Nach Aufbringen des Belags konnten die Metallteile elektronisch
geortet und ihr Abstand von der Belagoberfläche
ausgemessen werden.
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Zur späteren Abrechnung wurde die Menge des verlegten Belagmaterials
durch Wiegen vor dem Verlegen ermittelt und nachher durch Ausmessen des fertig verlegten
Belages nachgeprüft. Beim Ausmessen des Belages wurde das Volumen durch Messen von
Einbaudicke,- breite und -länge ermittelt.
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Diese Methode war relativ aufwendig und darüberhinaus seht ungenau.
Insbesondere waren Fehler in der Sinbaudicke durch die erst nachträglich durchführbare
Kontrolle nicht zu vermeiden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde e. e Vorrichtung
zum Einstellen und Messen der Einbaudicke und des Einbauvolumens von Straßenbelägen
zu schaffen, aurch die es möglich ist, die entsprechenden Werte kontinuierlich und
genau während der Belagverlegung festzustellen, so daß Abweichungen sofort beseitigt
werden können und weiterhin auch nachträgliche Messungen zur Ermittlung des Einbauvolumens
entfallen können.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an einem höhenverstellbaren
Teil der Glättebohle quer zur Straße Markier-einrichtungen vorgesehen sind, deren
relative Höhenlage in Bezug auf entsprechend an dem Aufbau des Deckenfertigers angeordneten
Anzeigeeinrichtungen, als Fixpunkte) über Meßeinrichtungen bestimmbar sind.
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Der Erfinder ist von folgender Erkenntnis ausgegangen: Straßenbeläge
(Trag- und Deckschichten) werden auf entsprechend vorbereitete Fundamentschichten
(Schotterschichten usw.) aufgebaut. Diese Fundamentschichten sind mechanisch verdichtet,
eingeebnet, dem Straßenverlauf und in der Regel auch dem geforderten Straßenprofil
angepaßt. Durch diese Vorbereitung der Fundamentschicht bleiben nur noch geringe,
die Dicke des aufzulegenden Belags nicht wesentlich beeinflussendc Unebenheiten
zuriick.
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Die Oberfläche der Fundamentschicht kann daher als Bezugsnivesu für
die Schichtdickenmessung verwendet werden. Die verlegte Schichtdicke kann daher
au dem Abstand der glättenden Unterseite der Glättebohle zur Fundamentschichtoberfläche
bestimmt werden. Da nun die Räder bzw. Raupen en des Deckenfertigers auf der Oberfläche
der Fundamentschicht fahren, folgt das Fahrgestell und der Aufbau des Fertigers
ebenfalls der Oberfläche der Fundamentschicht.
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Erfindungsgemäß werden nun Fixpunkte des Fertigeraufbaus als Bezugspunkt
bzw. als Anzeigeeinrichtung für die O-Linie der Belagdicke festgelegt. Somit entspricht
die jeweilige Höhenlage der Glättebohle in Beug auf den o, a. Bezugspunkt des Aufbaus
der
verlegten Schichtdicke. Dies wird nun durch die Markiereinrichtungen
auf einem höhenverstellbaren Teil der Glättebohle erreicht, deren relative Höhenlage
in Bezug auf die Fixpunkte am Deckenfertigeraufbau gemessen wird. Es sind lediglich
Meßwertaufnehmer zu konzipieren, die die Lage der Glättebohle zum festgelegten Bezugspunkt
am Aufbau aufzeichnen.
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Werden nun Einbauschichten verlegt, deren-Oberfläche nicht parallel
zur Oberfläche der Fundamentschiciit verläuft, so sind mehrere Markiereinrichtungen
mit dazugehörigen Anzeigeeinrichtungen erforderlich.
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So muß zur Bestimmung des Einbauprofils bei schrägen Schichten eine
Messung der Einbaudicke an mindestens zwei und bei Dachprofilschichten an mindestens
drei Stellen vorgenommen werden.
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In weiterer bildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Markiereinrichtungen
jeweils auf einer Kolbenstange der Glättebohle und die Anzeigeeinrichtungen auf
dem dazugehörigen Hydraulikzylinder angeordnet sind.
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Gllättebohlen werden bei Deckenfertigern üblicher Bauart durch Hydraulikzylinder
vertikal auf ihre Arbeitshöhe eingestellt. Hierbei ist die Bewegung des Kolbens
zum am Aufbau angelenkten Zylinder direkt proportional der Bohlenbewegung. Der tleßwert
Schichtdicke
= Bohlenhöhe kann daher vorteilhafterweise vom in
Kolbenweg abgenommen und z. B./elektronische Signale -umgewandelt, verarbeitet und
angezeigt werden. Selbstverständlich kann die Bewegung der Bohle in Bezug auf den
Aufbau auch an anderen Stellen als am Zylinder erfaßt werden.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, daß jeweils im äußeren zum
Straßenrand hingerichteten Bereich eine Markiereinrichtung auf der Kolbenstange
angeordnet ist.
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Diese Anordnung der Markiereinrichtungen dient zum Verlegen von schrägen
Schichten.
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Durch ungleiche Einstellwerte der beiden Kolbenwege kann die Glättebohle
schraggestellt werden, wodurch die einfache Schrägprofilierung der Binbauschict
erreicht wird. Man erfasst daher in vorteilhafter Weise beide Kolbenstege und ermittelt
daraus drÜ Profilquerschnitt.
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Eine andere Anordnungsmöglichkeit für die Markiereinrichtungen besteht
erfindungsgemäß darin, daß in der Mitte am Drehpunkt der Glättebohle und jeweils
zu beiden Seiten im äußeren zum Straßenrand hingerichteten Bereich eine Markiereinrichtung
auf der Kolbenstange angeordnet ist.
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Werden Einbauschichten mit Dachprofilen verlegt, so werden die beiden
Hälften der zweiteiligen Glfittebohle
im allgemeinen um einen
mittigen Drehpunkt zueinander schräggestellt. Durch diese Schrägstellung wird der
Drehpunkt beider Bohlenhälften gegenüber den Anlenkpunkten der rechts und links
angeordneten Hydraulikzylinder angehoben. Die Bewegung des Drehpunktes relativ zum
Fertigeraufbau wird nun ebenfalls ermittelt.
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In erfindungsgemäßer Ausführung ist vorgesehen, daß die Meßeinrichtungen
elektrisch und/oder elektronische Meßwertwandler aufweisen und mit Anzeigeelementen
versehen sind.
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Auf diese Weise ist eine direkte Ablesung möglich.
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Von Vorteil ist es ferner, wenn an 0em Deckenfertiger ein d vorgesehen
ist, das mit einer Drehzahlmesseinrichtung versehen ist, die mit einem Meßwertwandler
zur Bestimmung der Einbaulänge verbunden ist;.
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Nachdem die Breite des Deckenfertigers bekannt ist und die Schichtdicke
erfindungsgemäß kontinuierlich festgestellt wird, kann durch die erfindungsgemäße
Drehzahlmeßeinrichtung das Einbauvolumen in einfacher'-weise bestimmt werden.
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Zweckmäßigerweise ist der Meßwertwandler ein Impulsgeber.
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Zur Kontrolle und zur schriftlichen Fixierung der Ergebnisse ist es
von Vorteil, wenn die Meßwertwandler mit Registriergeräten verbunden sind.
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Eine einfach zu kontrollierende und sehr präzise Meßmethode ist gegeben,
wenn die Registriergeräte als Liniensahreiber mit einer Bezugslinie ausgebildet
sind, wobei der Transport des Registrierpapieres synchron mit dem Vorschub des Deckenfertigers
gekoppelt ist.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der
Zeichnungen prinzipmäßig dargestellt, aus dem weitere erfinQungsgemäße Merkmale
hervorgehen.
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Es zeigen: Fig. 1 Deckenfertiger, Fig. 2 eine Stellung der Glättebohle,
Fig. 3 eine weitere Stellung der Glättebohle, Fig. 4 Markier- und Anzeigeeinrichtung
prinzipmäßig dargestellt, Fig. 5 Schnitt durch eine Deckschicht, Fig. 6 Schema einer
Registrier und AnzeigeeinIeit.
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Das zum Verlegen vorbereitete Material wird in einem Mlsehbehälter
1 des Deckenfertigers gebracht, über ein Förderband 2 der Straße zugeführt und von
Verteilerschnecken 3 auf die zu belegende Straßenbreite verteilt. Ein Stampfer 4
verdichtet das Material und durch eine Glättebohle 5 wird es geglättet. Die Glättebohle
ist durch Hydraulikzylinder 6 höhenverstellbar und bestimmt so die Schichtdicke
des verlegten Straßenbelages. An einem Rad 7 des Deckenfertigers - vorzugsweise
an einem nicht angetriebenen Rad (Schlupffreiheit) - ist eine Drehzahlme ßeinrichtung
8 angeordnet.
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In Fig. 2 ist die Glättebohle 5 schematisch für eine schräge Decl,enschicht
dargestellt. Dabei refinden c.ch Markiereinrichtungen 9 links und rechts jeweils
an den Kolbenstangen 10 der Hydraulikzylinder 6. Die Markiereinrichtungen 9 arbeiten
entsprechend mit an dem Fertigeraufbau und zwar mit an den Hydraulikzylindern6 angeordneten
Anzeigeeinrichtungen 11 zusammen. Zusätzlich kann in der Mitte noch eine Markier-
und Anzeigeeinrichtung angeordnet werden.
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Zur Verlegung von Deckschichten mit Dachprofil ist die Glättebohle
5, wie aus der Fig. 3 ersichtlich, auf jeden Fall in der liitte mit einem Drehpunkt
12 zu versehen, an dem die Markiereinrichtung 9 mit der dazugehörigen Anzeigeeinrichtung
11 vorzusehen ist.
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In Fig. 4 ist eine Markier- und Anzeigeeinrichtung zusammen mit der
dazugehörigen Meßeinrichtung 13 prinzipmäßig vergrößert dargestellt.
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Der Weg der Glättebohle 5 an der Kolbenstange 10 im Bezug auf den
Fertigeraufbau, nämlich dem Hydraulikzylinder 6 wird mit elektrischen bzw.
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elektronischen Meßwertwandlern 13 erfaßt.
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Die Kolbenstangenbewegung ist proportional der Bohlenbewegung. Als
Meßwertaufnehmer kommen digitale und analoge Meßsysteme in Frage.
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Bei digitalen Meßwertwandlern werden die elektronischen Meßsignale
durch abtasten von Merkierungen (z. B.
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Optoelektronisch, induktiv, durch Mechanische Kontaktierung u. ä.)
auf speziellen Impulsträgern (z. B. lineare Maßstäbe, rotierende Scheiben, l.iderstande
u. ä.) gebildet und gezählt.
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Bei analogen Meßwertwandlern wird die mechanische Meßgröße "Weg" kontinuierlich
in eine proportionale elektrische Größe, z. B. Spannung, umgewandelt.
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Hierzu eignen sich besonders induktive (z. B. Meßbrücken, Differentialtransformatoren)
oder ohmsche (z. B. Widerstandsmeßbrücken, Spannungsteiler) Meßsysteme.
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Jeder Deckenfertigertyp besitzt im allgemeinen eine
Grund-
oder Minimalarbeitsbreite. Diese Grundbreite kann stufenlos oder durch den Anbau
von Zusatzelementen bis zu einer Maximalbreite vergrößert werden. Die Maximalbreite
beträgt das zwei bis dreifache der Grundarbeitsbreite des Deckenfertigers.
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Bei der Meßwertbildung für die Breite der Einbauscnicht wird von der
Grundarbeitsbreite des Fertigertyps ausgegangen. Diese Grundbreite wird als konstanter
Wert In die Meßwertverarbeitung eingesetzt. Wird über die Grundarbeitsbreite hinaus
gefertigt, mu die Zusatzbreite der Grundbreite hinzugerechnet und bei der Volumenberechnung
berücksichtigt werden. Werden feste Zusatzelemente angebaut, geht die Anbaulänge
als Konstante in die Berechnung ein. Bei Festigern, die die Arbeitsbreit stufenlos
verbreitern, muß diese Erweiterung durch einen Meßwertaufnehmer erfaßt und kontinuierlich
in die Berechnung eingeführt werden. Die Einbaulänge der Deckschicht wird durch
das auf der Straße mitlaufende Rad 7 gemessen. In den meisten Anwendungsfällen kann
ein nichtangetriebenes Rad des Fertigers hierzu benutzt werden. Anderenfalls ist
ein Meßrasl zusätzlich anzubringen.Die Drehzahl des abrollenden Rades wird durch
einen on elektr/ischen Meßwertwandler, in Einbaulänge umgerechnet.
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Entsprechend dem Unfang des Meßrades entspricht die
Anzahl
der Umdrehung der Einbaulänge. Als Meßwertwandler eignen sich vor allem Impulsgeber,
wobei die Anzahl der abzutastenden Markierungen dem Meßradumfang anzupassen sind.
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Aus den elektronisch aufbereiteten Meßgrößen Einbaudicken, Einbaubreiten
und Einbaulängen läßt sich das Einbauvolumen V errechnen. Die Meßgrößen sind in
Fig. 5 dargestellt. Dabei ist X die Grundbreite und X1 bz. Xr jeweils die Zusatzbreite
links und rechts.
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Der mathematische Zusammenhang zur Errechnung des Einbauvolumens aus
den Meßdaten Einbaudicken (Höhe links innen hli, Höhe links außen hia, Höhe rechts
innen hri, Höhe rechts außen hra und Höhe mitte hm) und Einbaureiten, ist ebenfalls
zu entnehmen.
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Die elektronisch verarbeiteten Meßwerte für die Einbaudicken hli,
hrn und hri können direkt über digitale (elektronische Ziffernanzeige) oder analoge
(Skala und Zeiger) Anzeigeelemente während dcs Einbaus abgelesen werden. Bei Erwcitcrung
der Grundbreite durch Zusatzelemente, können sowohl die direkt gemessenen Werte
für die Einbaudicke hli, hm und hri als auch die errechneten Werte für die Einbaudicken
an den linKen und rechten äußeren Rändern hl a und ara angezeigt werden.
Das
Bedienungspersonal kann über eine direkte hnzeige die Einbaudicke einstellen und
überwachen.
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Die elektronisch verarbeiteten Meßwerte für die Binbaudicke hli, hm
und hrikönnen mittels elektronischer Registriergeräte (z. B. Linienschreiber) über
der Einbaulänge dargestellt werden. Hierbei läuft der Transport des Registrierpapieres,
gesteuert durch den Meßwertaufnehmer für die Einbaulänge mit der Einbaulänge synchron.
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Die o. a. Einbaudicken werden auf drei Spuren aufgezeichnet.
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Die elektrisch erfaßte MeRdaten können als Rechengrößen entsprechend
der Darstellung in Fig. 5 über Datenverarbeitungsgeräte zur Ermittlung des Einbauvolumens
ausgewertet werden. Für eine solche Aufbereitung von Meßgrößen eignen sich Mikroprozessoren.
Das Rechenergebnis kann dabei kontinuierlich aufgezeichnet oder abgelesen werden.
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In Fit. 6 ist das Schema einer automatischen Registrier- und Anzeigeeinheit
dargestellt. Dabei stellen 14 jeweils die digitalen Meßwertaufnehmer ftdr di Breiten
und Höhen dar. Jeweils in 15 erfolgt die Meßwertaufbereitung, deren Werte in einen
Mikroprozessor 16 eingegeben werden.
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In digitalen Anzeigeeinrichtungen 17, 18, 19 und 20 erfolgt die Anzeige
des Volumens und der Höhen in m3 bzw. cm. Auf einem von einem Motor 21 angetriebenen
Linienschreiber
22 mit einer Bezugslinie 23 erfolgt die Aufzeichnung.
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Der Linienschreiber 22 ist dabei so eingestellt, daß der Transport
des Registrierpapieres synchron mit der Vorwärtsbewegung des Deckenfertigers erfolgt.
Auf diese Weise entsprechen die aufgezeichneten Werte hinsichtlich Abstand und Höhe
genau den Fahrbahnwerten in natura.
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L e e r s e i t e