NO168127B - Fremgangsmaate og innretning for konstanttrykkregulering for et arbeidsblad paa f.eks. en veimaskin - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til konstanttrykkregulering av et arbeidsblad på f.eks. en veimaskin hvor et hydraulisk system med en første hydraulisk sylinder og en andre hydraulisk sylinder regulerer den vertikale kraft av arbeidsbladet mot den underliggende flate. Oppfinnelsen vedrører også en innretning til slik bruk. Oppfinnelsen er i første rekke utviklet for veihøvelinnretninger men kan også f.eks. benyttes for sneploger og andre innretninger som utfører arbeide mot veioverflater eller benyttes til annen overflatebearbeidelse.

Følgelig vedrører oppfinnelsen hydraulisk teknikk som benyttes for å regulere høvelblad og graveblad på høvler og andre arbeidsmaskiner som benyttes såvel for snefjerningsformål og for anleggsarbeider (se svensk patentsøknad nr. 8402517-0).

Den terminologi som benyttes for arbeidsblad i forbindelse med arbeidsmaskiner innbefatter at uttrykket "graveblad" benyttes for bearbeidelse og transport av masser og uttrykket "høvel-blad" benyttes som definisjon av arbeidsbladet som vanligvis anordnes under en veihøvel og mellom front- og bakhjulsparet. Uttrykket "arbeidsblad" omfatter derfor disse to typer blader. I den følgende beskrivelse benyttes uttrykket "høvelblad" som en definisjon av arbeidsbladet, men naturligvis kan også andre typer arbeidsblad være påtenkt. Videre benyttes uttrykket "skjær" for den ytterste kant av et arbeidsblad.

Fremgangsmåten med å plassere et veihøvleblad mot veibanen har tilnærmet vært benyttet uforandret fra første gang veihøvelbla-det ble tatt i bruk for mange århundrer siden. Kraften som benyttes for å presse skjæret mot veibanen har også vært vurdert av operatøren uten noen spesielle hjelpemidler. Følgelig har den utøvede kraft avveket en del i størrelse i hvert spesielt tilfelle og er fullstendig avhengig av den aktuelle operatørs erfaring og fagkunnskap. Følgelig var det arbeid som ble gjennomført betydelig mer avhengig av operatø-rens erfaring og fagkunnskap enn av hårdheten og den geome-triske profil for underlaget. Veibearbeidelser som ble gjennomført har derfor variert en del i kvalitet. Når veihøvel bladet er blitt presset mot veibanen med en kraft som ikke er tilstrekkelig stor vil resultatet av det gjennomførte arbeidet være av dårlig kvalitet. Når veihøvelbladet er blitt presset mot veibanen med en kraft som er for stor oppstår ødeleggelser i veibanen og det resulterer også i for hurtig slitasje av skjæret, noe som bevirket enorme kostnader med utskiftning.

Det har også vært benyttet hydraulisk utstyr for å holde arbeidsmaskinens blad mot veibanen. Eksempler på slikt utstyr finnes i EP 0 024 558, 0 010 699, US 4 353 423 og SE 456 508. I disse eksempler holdes bladet presset mot bakken med et innstillbart trykk og kan eventuelt fjære bort ved hindringer. Selv om bladtrykket kan innstilles, vil man i realiteten ikke oppnå et konstant trykk hele tiden, men bare være sikret et minste trykk.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte og en innretning som muliggjør konstant trykkregulering av et veihøvelblad slik at skjæret bestandig presses mot veibanen med optimal kraft med hensyn til hvert arbeidstil-felle uavhengig av operatørens erfaring og fagkunnskap. Innretningen gjør det mulig å opprettholde et konstant kontakttrykk mellom skjæret og veibanen også ved variasjoner i hårdhet for veibanen, geometrisk form og en makrostruktur. Innretningen bibeholder også konstant trykk når veihøvelbladet er dreiet eller vridd om sin vertikale akse og også i vertikale kurver.

Således er hensikten med oppfinnelsen f.eks. ikke å skjære av veioverflaten eller ødelegge fortauer. Videre skal foreliggende oppfinnelse sørge for en mulighet til i større utstrekning enn tidligere å forutsi når utskiftning av skjæret til en høvel skal foretas og således at det vil bli mulig å optimalisere forråd som holdes på lager av veihøvler. Disse hensikter med oppfinnelsen oppnås med en fremgangsmåte og en innretning som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene.

Oppfinnelsen gjennomføres i praksis av det hydrauliske system som er beskrevet i det følgende, og som således gir konstant kontaktkraft mot veibanen uavhengig av formen på veibanen. Kontaktkraften ved den beskrevne utførelse er elektrisk betjent fra kjørerens førerhus adskilt for hver sylinder (første og andre).

Et videre formål som oppnås med oppfinnelsen er å løse problemene som skriver seg fra vanskeligheter som oppstår om vinteren når en veihøvel skal skrape veibanen og fortauene rene for sne og is. Det er derved meget vanskelig for operatøren å tilpasse den vertikale kraft for veihøvelbladet, med andre ord trykket for veihøvelbladet mot veibanen slik at veibanen og f.eks. hosliggende fortau ikke blir skrapet i stykker. Slike ødeleggelser bevirker store økonomiske tap hvert år og er også meget vanskelige å unngå. Videre tilveiebringes som tidligere nevnt en ekstremt høy slitasje på veihøvelbladets skjær, som bevirker kortere intervaller for utskifting av skjæret, noe som vil være nødvendig hvis slitasjen av skjæret bare ble forår-saket av normal bruk.

Ved utforming av den hydrauliske krets til høvelbladet for en arbeidsmaskin i to adskilte og individuelt innstillbare hydrauliske kretser som hver separat kan påvirke den vertikale kraft på venstre og på høyre side av høvelbladet mot veibanen oppnås en større mulighet til å regulere høvelbladet for arbeidsmaskinen. Sammen med den todelte separerte hydrauliske krets inneholder den hydrauliske krets også muligheten for operatøren til å velge det marktrykk som er egnet under de foreliggende betingelser. Operatøren har også muligheten til å bruke "hurtigkjøring" for høvelbladet, noe som betyr en momentan senkning av høvelbladet. Operatøren kan også fra førerhuset veksle mellom konstant trykkregulering for høvelbla-det og manuell drift av høvelbladet, noe som betyr drift med en vanlig håndspakbetjent ventil.

Oppfinnelsen skal nå bli ytterligere beskrevet ved hjelp av utførelseseksempler med henvisningstall til de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 viser en delvis idealisert hydraulisk krets i henhold til oppfinnelsen hvor de hydrauliske kretser er vist som blokker,

fig. 2 viser den hydrauliske krets i blokk A på fig. 1.

I det følgende skal en utførelsesform for oppfinnelsen anbragt på en veihøvel bli beskrevet. Henvisningstall i løpende rekkefølge til figurene gjør det lettere å forstå oppfinnelsen.

Høvelbladet på en veihøvel er vanligvis montert opphengt mellom fronthjulparene og bakhjulsparene, dvs. sentralt under veihøvelen, i et bord som kan betjenes fra førerhuset på hver høvel. Bordet kan i dette henseende bli dreiet slik at vinkelen for høvelbladet i forhold til kjøreretningen forandres. En hydraulisk sylinder for vertikal drift av høvelbladet er montert på hver side av høvelen. Disse hydrauliske sylindre, som i det følgende kalles første og andre hydrauliske sylinder Cl og C2, blir også betjent av operatøren fra førerhuset i høvelen. Ved hjelp fra disse sylindre kan operatøren f.eks. velge den vertikale kraft for høvelbladet mot veibanen, idet veibanen utgjør den vertikale stilling for høvelbladet.

Den hydrauliske krets i blokk A på fig. 1 er utformet med tre nedre porter, betegnet P,T og Dr. P-porten er forbundet til pumpe 1 som er anordnet for å utøve trykk på den hydrauliske krets A. T-porten er forbundet til en tank som inneholder hydraulisk fluid når kretsen A tømmes. Dr-porten benyttes når blokken tømmes for hydraulisk fluid. En hensikt med en slik oppdeling i T-port og Dr-port er å unngå trykkvariasjoner som kunne påvirke funksjonen til kretsen. Videre er blokk A utstyrt med venstre pluss- og minusporter Al,Bl for den venstre hydrauliske sylinder Cl og høyre pluss- og minusporter A2,B2 for den høyre hydrauliske sylinder C2. Dessuten viser fig. 1 forholdet mellom blokk A og resten av blokkene i systemet konstant trykkregulering av høvelbladet.

En blokk B er vist på fig. 1 for å vise en løsning av systemet for regulering hvis en pumpe som ikke er trykkpumpen skal benyttes. Denne blokk elimineres hvis en trykkompensert pumpe benyttes og blokk B blir så erstattet av en T-kobling med forbindelser fra pumpen som er trykkompensert til P-porten ved blokk A og til en håndspakventil av vanlig type. Ventil B i direkte forbindelse med pumpen 1 er inntegnet som et forslag for å anordne en valgmulighet mellom vanlig håndspakventil, blokken C og konstanttrykkreguleringen, blokk A. Ventilen V er herved inntegnet som en manuelt betjent ventil som drives av operatøren fra førerhuset på høvelen. Ventilen V velges avhengig av valget av håndbetjent ventil. Hvis en trykkompensert pumpe benyttes og blokk B erstattes av en T-kobling er det fortrinnsvis valgt en annen type håndspakventil slik at ventilen V kan utelates. Videre er blokken B anordnet med en ekspansjonstank E for å eliminere hydraulisk fluid via en tømmeventil hvis trykket øker utover tillatt nivå. Denne ekspansjonstank utelates også hvis det benyttes en trykkompensert pumpe.

Videre er det inntegnet en blokk C på fig. 1 for å indikere den normale funksjon til håndspakventilen som benyttet i tidligere benyttede reguleringssystemer for høvler. Denne blokk er ikke vist i detalj i den foreliggende oppfinnelse, da håndspakventilen er av vanlig type og derfor med vanlig form og funksjon.

I tillegg er to blokker D vist på fig. 1, hvilke blokker indikerer mottrykkventiler som er anordnet ved hver sylinder (C1.C2) for å forhindre lekkasje fra minussiden av sylinderne (C1,C2) til tanken. Dette er en vanlig anordning sammen med håndspakventiler av glidetypen og forhindrer at høvelbladet skal synke.

P- og T-portene er, se fig. 2, inne i blokken forbundet til minst én fireveis elektrisk retningsventil som i sin normale stilling holder den hydrauliske krets tømt for hydraulisk fluid via B-porten til ventilen. Retningsventilen åpner den hydrauliske krets slik at hydraulisk fluid fra pumpen kan nå kretsen når ventilens magnet blir påvirket. I utførelseseksempelet som er vist på fig. 2 er en første fireveis elektrisk retningsventil 2 anordnet for den første del av blokken og en andre fireveis elektrisk retningsventil 3 anordnet for den andre del av blokken med det formål å utøve trykk og fjerne trykk fra deler av den hydrauliske krets A.

Den hydrauliske krets A i blokken blir så utstyrt med en venstre pluss-port Al og en venstre-port Bl for pluss- og minussiden av den venstre hydrauliske sylinder Cl. Pluss-siden defineres som den side av sylinderen som bringer stempelstangen til å rage Ut når trykk utøves og minus-siden defineres som den side av sylinderen som bevirker at stempelstangen trekkes inn i sylinderen ved utøvelse av trykk. Tilsvarende porter er anordnet på den høyre hydrauliske sylinder, dvs. en høyre pluss-port A2 og en høyre minus-port B.

Disse fire sylinderporter A1,B1,A2 og B2 i blokken er hver forbundet med en pilotbetjent tilbakeslagsventil slik at venstre pluss-port Al er forbundet til den første tilbakeslagsventil 6, den høyre pluss-port A2 er forbundet til den andre tilbakeslagsventil 7, den venstre minus-port Bl til en tredje tilbakeslagsventil 8 og en høyre minus-port B2 er forbundet til den fjerde tilbakeslagsventil 9. Alle tilbakeslagsventiler er som nevnt tidligere pilotbetjent slik at de åpner ved et spesielt angitt inngangstrykk i den hydrauliske krets A som fremgår av fig. 2.

Hver av disse tilbakeslagsventiler 6,7,8,9 er i blokken forbundet til retningsventilene 2,3 via REG-porten på hver av fire tre-veis trykkreduksjonsventiler, slik at den første tilbakeslagsventil 6 er forbundet til en første trykkreduksjonsventil 10, den andre tilbakeslagsventil 7 er forbundet til en andre trykkreduksjonsventil 11, den tredje tilbakeslagsventil 8 er forbundet til en tredje trykkreduksjonsventil 12 og en fjerde tilbakeslagsventil 9 er forbundet til en fjerde trykkreduksjonsventil 13. Derved er hver trykkreduksjonsventil 10,11,12 og 13 utstyrt med en tømmeport R til tanken. Hver trykkreduksjonsventil er trykkstyrt slik at strømmen av fluid er godtatt til et forutbestemt trykknivå i en retning og hvis nivået er overskredet vil strømmen av fluid forandre retning og vil bli tømt av R-portene til ventilene. Videre er hver trykkreduksjonsventil 10,11,12 og 13 forbundet til respektive trykkbegrensningsventiler slik at den første trykkreduksjonsventil 10 drives av en første proporsjonal trykkbegrensningsventil 14 slik at et forutbestemt trykk som er innstilt av denne ventilen 14 opprettholder trykket ved REG-porten til trykkreduksjonsventilen 10. Videre er den andre trykkreduksjonsventil 11 drevet av en andre proporsjonal trykkbegrensningsventil 15 slik at på samme måte et forutbestemt trykk som er innstilt av denne ventil 15 opprettholder trykket ved REG-porten til trykkreduksjonsventilen 11. Den tredje trykkreduksjonsventil 12 drives av en første trykkbegrensningsventil 16 og den fjerde trykkreduksjonsventil 13 drives av en andre trykkbegrensningsventil 17. Formålet med de to trykkbegrensningsventiler 16,17 er å kalibrere skalaene for de proporsjonale trykkbegrensningsventiler 14 og 15. Kalibrering gjen-nomføres slik at null-nivået for de proporsjonale trykkbegrensningsventiler 14 og 15 svarer til "flytnivå" for høvelbladet, dvs. den stilling når bladet langsomt beveges oppover fra veibanen. Dessuten er hver trykkbegrensningsventil 14,15,16,17 utstyrt med en tømmeport Dr for ytre tømming, idet tømmeportene Dr til de første og andre trykkbegrensningsventiler 16,17 er forbundet til en elektrisk, med en magnet 19 drevet to-veis retningsventil 18. Retningsventilen 18 gjør det mulig å eliminere tømmingen av de første og andre trykkbegrensningsventiler 16,17 slik at det oppnås en hurtig senkning av høvel-bladet .

En første trykkmåler 20 er direkte forbundet til pluss-siden av den venstre hydrauliske sylinder Cl via forbindelsen MA^ for den hydrauliske krets A og en andre trykkmåler 21 direkte forbundet med pluss-siden av den høyre hydrauliske sylinder C2 via forbindelsen MA2 for den hydrauliske krets A slik at operatøren direkte kan avlese det hydrauliske trykk ut til pluss-siden av sylinderen. Det foreligger også en separat tredje trykkmåler 22 som hører til systemet for å bli forbundet med den hydrauliske krets A ved et antall målepunkter MB1'MB2'MP1 °9 MP2 som er anordnet som måleforbindelser. Ved forbindelsene MBi og Mg2 gjennomføres målinger av minus-sidene av de hydrauliske sylindere C1.C2, ved forbindelsene Mpi og MP2 gjennomføres målinger av inngangstrykket på venstre og på høyre side av den hydrauliske krets A. Til slutt benyttes måleforbin-delsen MP for å undersøke det totale inngangstrykk for kretsen A rett foran de to retningsventiler 2,3.

Virkningen av blokken A som er den hydrauliske krets A er beskrevet nedenfor hovedsakelig med henvisning til fig. 2.

Den hydrauliske krets A (i dette tilfelle blokken A på fig. 2) blir matet med konstant trykk av en hydraulisk pumpe 1 (vist på fig. 1) ved sin P-port (fig. 2). Trykk blir så blokkert av en første elektrisk betjent treveis retningsventil 2 og en andre elektrisk drevet treveis retningsventil 3 når magnetene 4,5 til retningsventilene 2,3 blir deaktivert (den normale stilling vist på fig. 2). Samtidig tømmes systemet og det vil si når B-portene til retningsventilene 2,3 er forbundet til en tank via T-porten (fig. 2) og de fire pilotbetjente tilbakeslagsventiler 6,7,8,9 er lukket. Følgelig blir den hydrauliske krets A deaktivert og "normal" drift av høvelbladet via håndspakventilen (vist bare i blokk C på fig. 1) er mulig.

Aktivering av den hydrauliske krets A gjennomføres når en spenning aktiverer magnetene 4,5 til retningsventilene 2,3 slik at trykket kan påvirke de to separate hydrauliske kretser. Blokken A på fig. 2 er oppdelt i en separat hydraulisk krets for hver hydraulisk sylinder Cl og C2.

Matetrykket har derfor nådd fronten av P-portene til de fire treveis trykkreduksjonsventiler. Pilottrykk (lik inngangstrykk) åpner samtidig de fire pilotbetjente tilbakeslagsventiler 6,7,8,9. Trykket ut til portene på de hydrauliske sylindere C1,C2 via REG-portene til trykkreduksjonsventilene 10,11,12,13 frembringes ved innstilling av de fire trykkbegrensningsventiler 14,15,16,17 som drives som pilotventiler for trykkreduksjonsventilene 10,11,12,13 mens som tidligere nevnt pilotventilene 14 og 15 er proporsjonale trykkbegrensningsventiler og pilotventilene 16,17 er vanlige trykkbegrensningsventiler.

Innstillingen av flytpunktet for høvelbladet utføres ved innstillingen av de to proporsjonale begrensningsventiler 14 og 15 til en minimumsverdi, dvs. null-stilling på de to skalaer som er forbundet med ventilene slik at "null-trykk" når pluss-siden av de hydrauliske sylindere C1,C2. Deretter blir de trykkbegrensende ventiler 16 og 17 trykkinnstilt til en verdi slik at høvelbladet løftes fra veibanen og langsomt beveges oppover, dvs. kontaktkraften mot veibanen er 0.

Trykket mot veibanen blir så valgt av operatøren fra operatø-rens førerhus av de to proporsjonale trykkbegrensningsventiler 14 og 15. Ventilene 14,15 er elektrisk drevet via et poten-siometer og et styrekort som er separat for hver hydraulisk sylinder Cl og C2.

De fire treveis trykkreduksjonsventiler 10,11,12,13 virker begge som trykkreduksjonsventiler og som trykkbegrensningsventiler i den hydrauliske krets A. Det vil si hvis nivået for det innstilte trykk ved REG-portene til trykkreduksjonsventilene 10,11,12,13 ikke er blitt nådd, er disse ventiler åpne (P-REG) og hydraulisk fluid fylles til innstilt trykk er nådd.

Hvis trykket når en høyere verdi enn innstilt av trykkbegrensningsventilene 14,15,16,17 vil trykkreduksjonsventilene 10,11,12,13 forandre virkning og åpne forbindelsene fra deres REG-porter til R-portene som er forbundet til tanken slik at trykket tømmes til innstilt verdi på REG-porten for ventilen er oppnådd.

Aktivering av magneten 19 til den elektriske retningsventil 18 betyr "hurtigkjøring" (også kjent som differensialkjøring, som indikerer en hurtig senkning av høvelbladet) for de hydrauliske sylindere i pluss-retning hvis samtidig maksimaltrykk

(ca. 80-100 bar) er gitt til proporsjonale retningsventilene 14 og 15.

For å bringe de hydrauliske sylindere til å bevege seg i pluss-retning må dødvekten for høvelbladet (ca. 2000-2500 kg) påvirke de hydrauliske sylindere C1,C2. I dette.tilfelle blir trykkreduksjonsventilene 12 og 13 på minus-sidene av de hydrauliske sylindere C1,C2 tvunget til åpen stilling (P til REG) og minus-sidene til sylinderne får matetrykk (lik maks 160 bar). Hvis samtidig trykkreduksjonsventilene 10 og 11 innstilles av proporsjonaltrykkbegrensningsventilene 14 og 15 slik at trykket ut til pluss-sidene av de hydrauliske sylindere når 80-100 bar vil de hydrauliske sylindere bevege seg i pluss-retning og en hurtig senkning av høvelbladet oppnås.

Oppfinnelsen kan innenfor rammen av de følgende krav bli benyttet til forskjellige typer arbeidsmaskiner hvor en konstanttrykkregulering av arbeidsbladet til maskinen er ønsket. Oppfinnelsen er derfor ikke begrenset til bare å vedrøre en veimaskin eller en veihøvel.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte til konstanttrykkregulering av et arbeidsblad på f.eks. en veimaskin, hvor et hydraulisk system med en første hydraulisk sylinder (Cl) og en andre hydraulisk sylinder (C2) regulerer den vertikale kraft av arbeidsbladet mot den underliggende flate, karakterisert ved at det hydrauliske system individuelt regulerer den vertikale kraft mot den underliggende flate separat ved begge endesider av arbeidsbladet ved: a) måling av trykket på pluss-sidene og minus-sidene av de hydrauliske sylindere (C1.C2), b) sammenligning av de målte trykk med innstilte arbeidstrykk, c) at man lar trykkbegrensningsventiler (14,15,16,17) åpne trykkreduksjonsventiler (10,11,12,13) hvis de målte trykk faller under de innstilte arbeidstrykk, eller at man lar trykkbegrensningsventiler (14,15,16,17) tømme trykkreduksjonsventilene (10,11,12,13) hvis de målte trykk overskrider de innstilte arbeidstrykk.

2. Innretning for konstanttrykkregulering av et arbeidsblad på f.eks. en veimaskin hvor et hydraulisk system som omfatter en første hydraulisk sylinder (Cl) som virker på en endeside av arbeidsbladet og en andre hydraulisk sylinder (C2) som virker på den andre endeside av arbeidsbladet er anordnet for å regulere den vertikale kraft av arbeidsbladet mot den underliggende flate, karakterisert ved at hver hydraulisk sylinder (C1,C2) er matet med et konstant trykk ved pluss-siden av hver sylinder og et konstant trykk ved minus-siden av sylinderen og at disse trykk, ved forandring av arbeidstrykket er bibeholdt ved at det er anordnet to trykkreduksjonsventiler (10,11) som drives av to proporsjonaltrykk-begrensningsventiler (14,15) på pluss-sidene av de hydrauliske stempler og ved anordningen av to ytterligere trykkreduksjonsventiler (12,13) som drives av to ytterligere trykkbegrensningsventiler (16,17) for å balansere trykket på minus-siden av de hydrauliske stempler.

3. Innretning for konstanttrykkregulering ifølge krav 2, karakterisert ved at differensialdriften oppnås med en retningsventil (18) som er montert for å stoppe tømmingen av minus-sidene av trykkbegrensningsventilene (16,17).

4. Innretning for konstanttrykkregulering ifølge krav 3, karakterisert ved at den hydrauliske krets (A) for konstanttrykkregulering av arbeidsbladet er montert som et alternativ, f.eks. i en veimaskin, til en eksisterende håndspakventil.