专利名称：用于路面机械的非接触超声波平均找平梁的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种路面机械施工平整度控制装置，尤其涉及一种浙青摊铺机、 路面铣刨机在施工过程中的非接触式平均找平装置。
背景技术：
当前高等级公路的基层施工中基本上都采用摊铺机摊铺，摊铺时采用钢丝绳做基 准实现自动找平摊铺，相比先前的平地机施工，基层的平整度和高层有了大幅度的提高，这 也使得后续的浙青路面摊铺可以使用相对基准取代钢丝绳绝对基准进行自动找平，大大降 低了安放绝对基准所需的劳动强度。用于浙青摊铺机找平的相对基准有接触式与非接触式两类，在接触式找平基准中 常用的是跨越式机械平均找平梁，这种平均梁总体长度在16 17米之间，安装在摊铺机主 机的两侧并跨越熨平板，位于熨平板前面的前梁通过多组(多为12组)橡胶轮或滑雪板支 撑在已铺路面上，位于熨平板后面的后梁通过多组(多为8组)滑雪板或铝合金轮支撑在 新铺油面上，机械平均找平梁由于与路面接触，而且较长，在施工过程中存在沾粘浙青料， 清洗繁琐、在弯道段不便施工、转场不方便等缺点，当前已被非接触式找平基准取代。非接 触式平均找平基准梁有超声波与激光两种，前者使用最多。非接触超声波平均找平梁的品 种很多，但是它们的基本组成相同，主要包括支座、支架、铝合金梁、超声波传感器、控制器、 电缆线等。常用于路面铣刨机的找平系统，一种是拉绳传感器、横坡传感器、非接触传感器与 控制器组合的控制方式，另一种是非接触超声波平均找平梁控制方式，后者因超声波传感 器多，平均效果好，相对前者具有更平顺的控制性能，这种非接触式超声波找平梁与用于浙 青摊铺机上的非接触超声波找平梁在组成上完全相同。综合分析目前被使用的非接触超声波平均找平梁，主要存在如下问题(1)单侧超声波探头的数量少，采集的数据少，平均效果差；(2)找平梁支架为铁质，没有减振装置，摊铺机工作时超声波传感器的振动大，找 平性能差，系统可靠性差。
实用新型内容本实用新型的目的是解决现有的非接触平均找平梁存在的问题，提供一种在电控 系统上具有超声波探头数量多，控制精度高、操作方便；在机械结构上具有安装方便、结构 坚固、性能稳定的用于路面机械的非接触超声波平均找平梁。本实用新型的目的是这样实现的用于路面机械的非接触超声波平均找平梁，包 括两个安装支座，所述两个安装支座分别连接两个第一不锈钢支架，所述两个第一不锈钢 支架分别活动连接两个第二不锈钢支架，所述两个第二不锈钢支架分别活动连接减振支 架，所述两个减振支架内套置可折叠的铝合金制成的找平梁，所述找平梁上安装至少三个 超声波传感器吊杆，所述每个超声波传感器吊杆下部固定连接超声波传感器，所述超声波传感器通过电缆线与控制器连接。作为本实用新型的进一步改进，所述超声波传感器和控制器之间设置接线盒。作为本实用新型的进一步改进，所述每个超声波传感器包括一个补偿用超声波探 头和五个测试用超声波探头。本实用新型的控制过程本实用新型安装在摊铺机或其它路面机械上之后，控制 器一旦得电，就把电源通过线缆传输到各个超声波传感器，按照控制器的呼叫地址，相应的 超声波传感器所测量的距离信号就被传输到控制器。待被控机械处于正常工作状态后，通 过控制器基准设定按键把各当前超声波传感器的距离平均值设定为系统控制的基准值，随 后通过控制器把系统设定到自动控制状态，随着被控机械的前进，控制器把采集到的瞬态 值不断地与记录下来的基准值做比较，如果二者之差超出预先设定的控制死区值，控制器 就按照偏差值的大小和正负关系发出控制信号到相应的液压执行机构中的电磁阀线圈，使 执行机构(多为液压油缸)作出相应的调整动作，改变各超声波探头到基准之间的距离，以 使控制器的所采集的瞬态值与基准值之差维持在死区值，确保摊铺机或其它路面机械的施 工平整度。本实用新型内置的测试用超声波探头完成超声波信号的发射和接收，并记录下来 每个测试用超声波探头从发射开始到收到回波所经历的时间，再由补偿用超声波探头计算 出在此环境下超声波的传播速度，由传播时间和传播速度计算出每个测试用超声波探头的 测试距离，最后计算出超声波传感器到被测基准之间距离并上传到总线上等待控制器采 集，只要超声波传感器通电，它就周而复始地完成到基准面距离的测试与输出。本实用新型的有益效果是(1)本实用新型连接多个超声波传感器吊杆，每个超声波传感器吊杆连接五个测 试用超声波探头和一个补偿用超声波探头，采集的数据多，平均效果好，独特的补偿技术， 采集的数据精度高，找平效果好；(2)找平梁在高度与水平方向上可调，而且找平梁可折叠，确保了系统安装方便、 可适合多种路面机械，并方便转场和运输；(3)支撑找平梁的支架采用不锈钢材质，并有减振支架，大大地降低了因摊铺机工 作时的振动对超声波传感器性能的影响，提高了系统的找平性能和工作可靠性。
图1为本实用新型的一种结构示意图。图2是本实用新型的安装支座结构示意图。图3是本实用新型的不锈钢支架结构示意图。图4是本实用新型的减振支架结构示意图。图5是本实用新型的找平梁的连接结构示意图。图6是本实用新型的找平梁的折叠部分结构示意图。图7是本实用新型的超声波传感器外形结构示意图。图8是本实用新型的超声波传感器电控系统方框图。图9是本实用新型的控制器外形结构示意图。图10是本实用新型的控制器电控系统方框图。
具体实施方式
如图1所示，用于路面机械的非接触超声波平均找平梁，包括两个安装支座1，两 个安装支座1分别连接两个第一不锈钢支架2，两个第一不锈钢支架2分别活动连接两个第 二不锈钢支架3，两个第二不锈钢支架3分别活动连接减振支架4，两个减振支架4内套置 可折叠的铝合金制成的找平梁5，找平梁5上安装至少三个超声波传感器吊杆6，每个超声 波传感器吊杆6下部固定连接超声波传感器7，超声波传感器7通过电缆线10与控制器8 连接。找平梁5包括前内梁51、后内梁52、前外梁53、后外梁54、夹紧机构55和56。找平梁5的前、中和后部分别有三个传感器吊杆支座13，用于安装超声波传感器 吊杆6。实际使用时，安装支座1分别固定在浙青摊铺机110大臂111的前端(近拖点位 置)和后端(近熨平板处)或其它路面机械机身一侧的前端和后端。本实用新型电控部件包括超声波传感器7、控制器8、接线盒9、电缆线10等。3根 电缆线10分别把3只传感器7连到接线盒9，控制器8通过电缆线连到接线盒9，控制器8 通过电缆线连接到摊铺机的找平插座。如图2，安装支座1包括焊板14、卡箍座15、卡箍16和螺钉19。焊板14的一面通 过焊接或其它方式连接在摊铺机大臂111或其它路面机械机身上，在焊板14的另一面上焊 接有两个各带两个螺纹孔的卡箍座15，卡箍16上有两个通孔17，每个卡箍座15和卡箍16 上都有一个半圆形凹槽，两个卡箍16分别通过两个螺钉19把第一不锈钢支架2的圆管卡 到卡箍座16上，松开第一不锈钢支架2固定卡箍上的螺钉19后，可以调节第一不锈钢支架 2的高度，从而带动调整找平梁5的高度使找平梁5避开障碍物，确保找平梁5的可安装性。如图3，第一不锈钢支架2和第二不锈钢支架3分别包括圆管21、长方形管22、圆 管23和加强筋板24以及正方形管31、长方形管32、圆管33和加强筋板34。第一不锈钢 支架2的圆管21卡在安装支座1上，圆管23套在第二不锈钢支架3的正方形管31内孔， 并通过螺钉35锁住第二不锈钢支架3以免其转动或下降；第二不锈钢支架3通过正方形管 31连接第一不锈钢支架2，圆管33套在减振支架4上的正方形管41内，在正方形管41上 装有螺钉44，用于防止减振支架4转动或下降。第一不锈钢支架2和第二不锈钢支架3都 采用不锈钢材质，强度高、抗振动冲击强、稳定性好。松开安装支座1上的螺钉19后，可以 调节第一不锈钢支架2的高度；松开第二不锈钢支架3上的的螺钉35后，可以调节第二不 锈钢支架3的高度，上述调整都带动找平梁5的高度的调整，从而使找平梁5避开障碍物或 处在最合适的高度位置，确保找平梁5的可安装性；松开所有的螺钉后，可对第一不锈钢支 架2和第二不锈钢支架3在水平位置上进行旋转，从而带动找平梁5改变其在水平方向上 的位置，进而避开障碍物。如图4，减振支架4包括不锈钢正方形管41、减振体固定板42、两个减振体43、U 型体44、挡板45、抗偏螺柱46以及螺钉47等。不锈钢正方形管41连接第二不锈钢支架3 的圆管33，两个减振体43都通过两个螺钉固定在固定板42上之间安装找平梁5，通过挡板 45对找平梁5限位，抗偏螺柱46 —端连接U型体44，另一端穿过上固定板的中心孔。减振 支架4的减振体43把安装在找平梁5上的超声波传感器7与摊铺机大臂111隔离开，降低了摊铺机的振动对超声波传感器7测试性能的影响，提高了控制性能。如图5，内梁51和52的一端均焊有一个4孔法兰盘511，通过4个螺栓512连接，松开并取出4个螺栓512后，两个内梁51和52即可分开，便于运输。如图6，夹紧机构55，包括法兰板551、连接耳552和553、垫圈554、销轴555、锁紧 螺母556，夹紧机构56的结构与55相同；松开锁紧螺母556后，前外梁53和后外梁54可 分别绕内梁51和52折叠，取下556，前外梁53和后外梁54可分别与内梁51和52分开，便 于转场和运输。如图7所示，超声波传感器7包括5个测试用超声波探头71、1个补偿用超声波探 头72、基准板73、侧板74、壳体75、固定头76、插座77，5个测试用超声波探头71依次均勻 并排安装在壳体75的下面；补偿用超声波探头72固定在侧板74上；基准板73与补偿用超 声波探头72保持固定的距离；壳体75内装有测试用超声波探头71和超声波传感器7的电 器部件；插座77为7芯针式卡口类型。如图8所示，超声波传感器7的电控系统构成包括5个测试用超声波探头71、1个 补偿用超声波探头72、CPU78、选择电路79、总线收发器701、电源电路702，测试用超声波探 头71、补偿用超声波探头72通过信号放大电路703连接CPU78，它们发射与接收声波信号 受CPU78控制；CPU78为18F258，总线收发器701为CAN总线方式，负责传感器7与控制器 8之间的通讯；电源电路702的输入线与通讯接口 701的通讯线分别连到插座77上。如图9所示，控制器8包括显示器81、按键82、控制输出指示灯83、状态指示灯84、 插座85、86、壳体87，显示器81是IXD类型，用于显示系统性能参数、工作状态等；按键82 共有4个，用于改变工作模式(自动/手动)、进入性能参数修改等；指示灯83为LED类型， 成米字型分布，用于显示控制器8的输出状态；指示灯84共有4个，采用LED，用于指示系 统的工作状态和故障情况；插座85为卡口，通过电缆线连接接线盒9 ；插座86为卡口，通过 电缆线连接摊铺机或其它路面机械。如图10所示，控制器8的电控系统构成包括CPU801、总线收发器804、输出电路 803、电源电路802以及其他按键输入电路805、显示输出电路806等，CPU801为18F480，总 线收发器804为CAN或MODBUS总线方式；输出电路803与电源电路802的输入线都连到插 座86上；通讯电路804的通讯线与电源电路802的输出线都连到插座85上。
权利要求用于路面机械的非接触超声波平均找平梁，其特征在于包括两个安装支座，所述两个安装支座分别连接两个第一不锈钢支架，所述两个第一不锈钢支架分别活动连接两个第二不锈钢支架，所述两个第二不锈钢支架分别活动连接减振支架，所述两个减振支架内套置可折叠的铝合金制成的找平梁，所述找平梁上安装至少三个超声波传感器吊杆，所述每个超声波传感器吊杆下部固定连接超声波传感器，所述超声波传感器通过电缆线与控制器连接。
2.根据权利要求1所述的用于路面机械的非接触超声波平均找平梁，其特征在于所 述超声波传感器和控制器之间设置接线盒。
3.根据权利要求1所述的用于路面机械的非接触超声波平均找平梁，其特征在于所 述每个超声波传感器包括一个补偿用超声波探头和五个测试用超声波探头。
专利摘要用于路面机械的非接触超声波平均找平梁，涉及一种路面机械施工平整度控制装置，尤其涉及一种沥青摊铺机、路面铣刨机在施工过程中的非接触式平均找平装置。包括两个安装支座，所述两个安装支座分别连接两个第一不锈钢支架，所述两个第一不锈钢支架分别活动连接两个第二不锈钢支架，所述两个第二不锈钢支架分别活动连接减振支架，所述两个减振支架内套置可折叠的铝合金制成的找平梁，所述找平梁上安装至少三个超声波传感器吊杆，所述每个超声波传感器吊杆下部固定连接超声波传感器，所述超声波传感器通过电缆线与控制器连接。本实用新型采集的数据精度高、找平效果好、安装方便、并方便转场和运输、工作可靠。
文档编号E01C23/06GK201770931SQ20102023096
公开日2011年3月23日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日
发明者何慧国, 李俊, 盛龙英, 赵国普, 郝名洪 申请人:江苏四明工程机械有限公司