用于摊铺机熨平板尾板控制的系统及方法
【专利摘要】本发明公开了用于摊铺熨平板设备(414)的高度调节系统(338)和用于调节熨平板系统(114)的尾板(226)的高度的方法。在公开的系统(314)中，该系统(314)包括与偏压元件联接的尾板(226)，所述偏压元件诸如是弹性件(235)或液压缸(371)和活塞杆。偏压元件联接至致动器(240)。致动器(240)连接至控制器(244)。偏压元件能在压缩位置与伸展位置之间移动，具有设置在所述压缩位置与伸展位置之间的设定点范围。偏压元件还与用于测量偏压元件相对于设定点范围的竖向位移、偏压元件上的压力或载荷的传感器(342)相关联。
【专利说明】用于摊铺机熨平板尾板控制的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及摊铺设备，更具体地涉及用于控制摊铺设备熨平板的尾板的高度和迎角的系统和方法。
【背景技术】
[0002]在传统的浙青摊铺操作中，使用在其前端具有料斗的自推进式车辆——其被称为牵引机。料斗通常从倾卸卡车接收浙青摊铺材料。浙青材料从料斗被输送至正被摊铺的路基或其它表面位于横向延伸的螺旋输送器的前方。待摊铺的路基或其它表面在本文中将被称为“参照表面”。螺旋输送器沿横向将浙青材料输送到细长的板件或“熨平板”前方，所述熨平板向下压缩并压实浙青以形成理想地具有均匀的厚度和表面整洁度的摊铺材料的“垫，，。
[0003]熨平板通常通过牵引杆/牵引梁而在牵引机后方被拉动，牵引杆可允许熨平板相对于牵引机向上或向下移动。牵引杆可枢转地连接至牵引机并且可以绕轴或“牵引点”枢转。这种布置有效地允许熨平板在牵引机后方被牵引时相对于牵引机“浮动”。
[0004]传统的熨平板具有规定的宽度。然而，在某些摊铺应用——诸如(私人)车道、停车场等一中，需要不同的浙青垫宽度。因此，宽度可调节的或可伸出的熨平板设置对于在不中断摊铺过程的前提下改变浙青垫的宽度而言已是常见的。通常，可伸出的熨平板由具有固定宽度的主熨平板部分和能够从主熨平板部分的各端伸出的可通过液压伸出的“熨平板伸出件”组成。可伸出和不可伸出的熨平板两者均配备有尾板，尾板用于使浙青材料保持在尾板之间并且保持在熨平板和熨平板伸出件的前方，而且不允许浙青材料横向地迁移超过尾板。
[0005]在浙青摊铺机的正常操作中，操作者调节熨平板的迎角以影响正被铺设的浙青垫的厚度。为了在调节熨平板迎角时使浙青材料保持在尾板之间，尾板可以通过电动或手动操作的升降机伸出或缩回。此外，许多摊铺机器包括联接至每个尾板的两个升降机，其用于更准确地保持尾板的相对于熨平板伸出件或熨平板——如果未设置熨平板伸出件——的正确位置。尾板的正确位置是与参照表面或正被摊铺的表面的滑动接触。另外，当摊铺挨着路缘的表面时，尾板可能需要伸出以悬浮(ride)在路缘上方。
[0006]当浙青垫厚度递增地变化时，通常与弹性件联接的尾板可以自动地调节成以新的摊铺厚度浮动。因为尾板弹性件仅向尾板提供有限范围的竖向运动，所以熨平板的操作者必须通过转动尾板升降机持续地调节尾板高度以使尾板弹性件保持在弹性件设定点或该设定点附近，所述升降机控制尾板弹性件的压缩和伸展。
[0007]通过使尾板弹性件保持在其设定点或其设定点附近，尾板可以在主熨平板和熨平板伸出件与不同的表面路面接触时“浮动”。如果正在铺设的垫变得过厚，则尾板弹性件可以达到完全伸展，导致尾板升起离开参照表面。如果正在铺设的垫变得过薄，则尾板弹性件可以达到完全压缩，这可以限制熨平板浮动在较薄的垫上的能力。
[0008]因此，需要可靠且容易地使用的用于调节摊铺设备的尾板的高度的系统及方法。
【发明内容】
[0009]本发明公开了用于摊铺整熨平板设备的高度调节系统。该高度调节系统包括与第一弹性件联接的尾板。第一弹性件联接至第一致动器。第一致动器连接至控制器。控制器包括存储器。第一弹性件和尾板能在压缩位置与伸展位置之间移动，具有设置在所述压缩位置与伸展位置之间的第一设定点范围。第一设定点范围存储在控制器的存储器中。第一弹性件和尾板中的至少一者连接至第一传感器。第一传感器连接至控制器。第一传感器检测第一弹性件和尾板的实际位置并且将第一弹性件和尾板的实际位置传送至控制器。控制器被编程为在第一弹性件和尾板被压缩超过第一设定点范围时使第一致动器伸展第一弹性件。另外，控制器被编程为在第一弹性件和尾板伸展超过第一设定点范围时使第一致动器压缩第一弹性件。
[0010]本发明还公开了摊铺设备。所公开的摊铺设备包括主熨平板，该主熨平板具有设置在右伸出件和左伸出件之间的主熨平板板件。右伸出件设置在主熨平板板件与右尾板之间。右尾板与右弹性件联接。右弹性件联接至右致动器。左伸出件设置在主熨平板板件与左尾板之间。左尾板联接至左弹性件。左弹性件联接至左致动器。右和左致动器连接至控制器。右弹性件能在伸展位置与压缩位置之间移动，具有设置在所述压缩位置与伸展位置之间的右设定点范围。左弹性件能在伸展位置与压缩位置之间移动，具有设置在所述压缩位置与伸展位置之间的左设定点范围。右弹性件连接至用于测量右弹性件相对于右设定点范围的位移的右传感器。左弹性件连接至用于测量左弹性件相对于左设定点范围的位移的左传感器。右和左传感器连接至控制器。控制器被编程为在右弹性件被压缩超过右设定点范围时使右致动器伸展右弹性件，并且控制器还被编程为在右弹性件伸展超过右设定点范围时使右致动器压缩右弹性件。控制器还被编程为在左弹性件被压缩超过左设定点范围时使左致动器伸展左弹性件，并且控制器还被编程为在左弹性件伸展超过左设定点范围时使左致动器压缩左弹性件。
[0011]本发明还公开了用于操作摊铺设备的方法。摊铺设备包括右尾板和左尾板。每个尾板都与至少一个弹性件联接。所述至少一个弹性件中的每一者都与传感器和致动器联接。每个致动器和每个传感器都与控制器连接。所述方法包括:为每个弹性件确定设定点范围，接收来自各传感器的信号并确定各弹性件是否高于或低于其设定点范围，如果弹性件中的至少一者被压缩在其设定点范围之下，则激活其相应的致动器并伸展弹性件中的所述至少一者以将弹性件中的所述至少一者调节至其设定点范围内的位置，以及，如果弹性件中的至少一者伸展到其设定点范围以上，则激活其相应的致动器并压缩弹性件中的所述至少一者以将弹性件中的所述至少一者调节至其设定点范围内的位置。
[0012]在上述实施例的任何一个或多个中，第一设定点范围包括第一设定点和范围从该第一设定点的约+/-5%到约+/-20%的第一死区。在上述实施例的任何一个或多个中，控制器还被编程为在第一弹性件被压缩超过第一设定点范围时延迟伸展第一弹性件。此外，控制器被编程为在第一弹性件伸展至超过第一设定点范围的位置时延迟压缩第一弹性件。在上述实施例的任何一个或多个中，第一传感器从由线性可变差分传感器、压力传感器、载荷传感器和声波传感器组成的组中选择。在上述实施例的任何一个或多个中，第一致动器从由以下项组成的组中选择:联接至螺纹轴的电动马达，该螺纹轴与第一弹性件联接；联接至液压缸的液压控制阀，所述液压缸具有与第一弹性件联接的可伸展且可缩回的第一轴；以及，联接至蓄能器的液压控制阀，所述蓄能器与具有联接至第一弹性件的可伸展且可缩回的第一轴的液压缸联接。在上述实施例的任何一个或多个中，尾板包括底板。底板具有前端和后端。底板的底部与第一弹性件和设置在第一弹性件与底板的后端之间的第二弹性件联接。第二弹性件联接至第二致动器。第二致动器连接至控制器。第二弹性件能在压缩位置与伸展位置之间移动，具有设置在所述压缩位置与伸展位置之间的第二设定点范围。第二设定点范围被存储在控制器的存储器中。该系统还包括用于检测第二弹性件的实际位置的第二传感器。第二传感器连接至控制器。控制器被编程为在第二弹性件和尾板被压缩超过第二设定点范围时使第二致动器伸展第二弹性件。此外，控制器被编程为在第二弹性件和尾板伸展超过第二设定点范围时压缩第二弹性件。
[0013]在上述实施例的任何一个或多个中，所述第二设定点范围可包括第二设定点和范围从该第二设定点的约+/-5%到约+/-20%的第二死区。
[0014]在上述实施例的任何一个或多个中，所述控制器还被编程为在第二弹性件和尾板被压缩超过第二设定点范围时延迟伸展第二弹性件。此外，控制器还被编程为在第二弹性件伸展至超过第二设定点范围的位置时延迟压缩第二弹性件。在上述实施例的任何一个或多个中，第二传感器从由线性可变差分传感器、压力传感器、载荷传感器和声波传感器组成的组中选择。在上述实施例的任何一个或多个中，第二致动器从由以下项组成的组中选择:联接至第二螺纹轴的电动马达，该第二螺纹轴与第二弹性件联接；联接至液压缸的液压控制阀，该液压缸包括联接至第二弹性件的第二轴；以及，联接至蓄能器的液压控制阀，该蓄能器联接至具有与第二弹性件联接的第二轴的液压缸。在上述实施例的任何一个或多个中，第一致动器和第一弹性件包括第一液压缸，该第一液压缸容纳连接至第一轴的活塞，所述第一轴可缩回地伸展到第一缸外并与第一尾板联接。
[0015]在上述方法的任何一个或多个中，所述方法可以包括在接收到来自传感器的信号之后并且在伸展或压缩弹性件之前延迟一段时间。在上述方法的任何一个或多个中，所述方法还可包括独立于其它弹性件的伸展和压缩之外地伸展和压缩每个弹性件。最后，在上述方法的任何一个或多个中，所述方法还可包括:在尾板的前方提供连接至控制器的路面传感器，在控制器处接收来自路面传感器的至少一个信号，识别在摊铺设备前方的障碍物和障碍物的尺寸，并基于障碍物的尺寸针对弹性件中的每一个来调节设定点范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是所公开的摊铺设备的侧视平面图。
[0017]图2是图1中公开的摊铺设备的正视平面图。
[0018]图3是在图1和图2的摊铺设备后方被牵引的摊铺熨平板设备的后视平面图。
[0019]图4是用于具有手动地操作尾板的曲柄的摊铺熨平板设备的传统的高度调节系统的侧视图。
[0020]图5是本发明公开的用于摊铺熨平板设备的高度调节系统的侧视图，该高度调节系统具有用于调节致动器的伸展、弹性件的压缩和/或尾板的高度的自动控制。
[0021]图6是图5所示的摊铺熨平板设备和高度调节系统的俯视图。
[0022]图7是示出了用于连续地调节熨平板尾板的高度的闭环控制系统和方法的流程图。
[0023]图8是示出了用于持续地使尾板弹性件维持在其设定点或其设定点附近的闭环控制系统和方法的另一流程图。
[0024]图9是示出了用于独立地使四个尾板弹性件维持在其设定点或其设定点附近的四个闭环系统和方法的流程图。
[0025]图10是本发明公开的用于摊铺熨平板设备的另一高度调节系统的侧视图，该高度调节系统具有用于调节通过液压致动的弹性件的伸展和/或尾板高度的自动控制。
[0026]图11是用于图解图10所示的自动控制系统的局部液压示意图。
[0027]图12是用于图解图10所示的自动控制系统的局部电原理图。
[0028]图13是本发明公开的用于摊铺熨平板设备的利用了如图10所示的声波传感器的又一高度调节系统的侧视图，但是与图10所示的具有用于每个尾板的双缸和弹性件不同，该高度调节系统具有用于每个尾板的单个缸和弹性件。
[0029]图14是本发明公开的的又一高度调节系统的侧视图，其具有用于调节所述液压弹性件的伸展、弹性件的压缩和/或尾板的高度的自动控制。
[0030]图15是本发明公开的用于摊铺熨平板设备的又一高度调节系统，该高度调节系统不使用弹性件，但包括用于调节液压缸轴的伸展的自动控制、出于延迟所述轴的伸展或缩回的目的的蓄能器的使用以及压力传感器的使用，压力传感器传送通过尾板与参照表面接合或缺乏接合而作用于每个缸上的压力。
[0031]图16是本发明公开的用于摊铺熨平板设备的又一高度调节系统的侧视图，该高度调节系统包括用于调节弹性件的伸展、弹性件的压缩和/或尾板的高度的自动控制，其中，所述自动控制包括与各液压缸都相关联的载荷传感器。
【具体实施方式】
[0032]出于公开目的，术语“联接”是指两个元件之间的直接或间接的连接。例如，术语“联接”可以指两个元件直接地连接在一起，也可以指两个元件通过一个或多个附加的元件连接在一起。
[0033]出于公开目的，术语“连接”是指两个电子元件经由硬接线或无线连接而相互通?目。
[0034]出于公开目的，术语“弹性件”是指偏压元件，诸如可压缩和伸展的螺旋弹簧、液压缸/活塞/轴组合或其它装置。
[0035]图1和2示出了包括操作者控制台11和框架12的摊铺设备10。摊铺设备10还包括料斗13，该料斗用于容纳通过一个或多个螺旋输送器(未显示)分配在熨平板系统14前方的浙青材料，所述熨平板系统的一个示例在图3中示出且所述熨平板系统的其它示例在图4中示出。熨平板系统14在摊铺设备10的牵引机15后方被牵引，该摊铺设备将典型地包括总体以16示出的多个地面接合元件。尽管通常地面接合元件16是具有轮胎的轮子，但地面接合元件16还可包括两个或四个履带。
[0036]转到图3和4，典型的熨平板系统14包括设置在一对熨平板伸出件22、23之间的主熨平板21。伸出件22、23可利用液压或其它合适的装置相对于主熨平板21扩展或变窄，由此向操作者提供改变被铺设在表面17(图4)上的浙青垫的宽度的能力。图3的熨平板系统14还包括根据需要升高或降低尾板26、27以保持尾板与参照表面17(图4)接合或者保持刚刚已被铺设在熨平板和熨平板伸出件前方的浙青处于尾板26、27之间。
[0037]在图4中，示出了熨平板系统114，其包括联接到各尾板——诸如左尾板26——的两个手动操作的升降机(jack)28、29。各手动操作的升降机28、29包括手柄31、32。各手柄31、32安装在框架部件30上并且连接至可伸展且可缩回的轴33、34，所述轴中的每一者各自与弹性件35、36中的一者连接。为了形成浮动的尾板26，需要周期性地调节升降机28、29以保持弹性件35、36处于或接近其所需的设定点，或处于所需的设定点范围内。通过不允许弹性件完全伸展或完全屈服，尾板26能够在参照表面17之上浮动。如图4所示，轴33、34两者可能需要降低以使尾板26的底板(shoe)37与参照表面17 (即，底基、路缘、先前铺设的浙青垫，等等)接合。为了防止弹性件35、36完全压缩或完全伸展，操作者必须持续地操纵升降机28、29。
[0038]如果浙青垫变得太厚，弹性件35、36将朝向表面17向下完全伸展——但不需要操作者动作，尾板26可以到达其最大竖向行程且实际上可以升举在参照表面17上方，允许浙青材料沿横向向外通过尾板26与参照表面17之间的间隙G溢出。相反，如果浙青垫突然变得过薄，弹性件35、36将在不通过操作者动作的情况下达到其最大压缩程度，使得尾板26被迫向上进入熨平框架中，这可以防止熨平板21-23摊铺过薄的层。为了消除对持续手动操纵升降机28、29的需要和设置在熨平板114的另一侧的升降机(图4未显示)的需要，图5至16中公开了用于控制摊铺机熨平板尾板26、27的系统和方法。
[0039]转向图5，改进的熨平板系统214包括设置在熨平板伸出件之间的主熨平板221，熨平板伸出件中的一者以222示出。熨平板系统214还包括与两个弹性件235、236联接的尾板226。每一个弹性件235、236都联接到其自身的可伸展且可缩回的轴233、234上。每个轴233、234各自联接到其自身的致动器240、241上。每个弹性件235、236也都与其自身的转换器242、243联接，所述转换器各自测量弹性件235、236的线性位移。转换器242、243连接到控制器244，该控制器也连接到致动器240、241上。
[0040]图6示出了所公开的熨平板系统214的俯视图，该图还示出了具有两个致动器245、246和两个转换器247、248的右尾板227。在一个实施例中，转换器242、243、247、248可以是线性可变差分转换器器(LVDT)，其是用于测量线性位移的电转换器类型。通常，LVDT包括端对端地安置于管的周围的三个电磁线圈(未示出)。中心线圈是主要的，两个外部线圈是次要的。圆柱形铁磁芯联接至支承弹性件235、236的支架251、252(见图5)。当尾板226向上或向下移动时，支架251、252也向上或向下移动从而压缩和伸展弹性件235、236。转换器242、243测量弹性件235、236的压缩或伸展，并且控制器244被编程为确定弹性件235,236是否已被压缩超出了所需的设定点或设定点范围或者已伸展超出了所需的设定点或设定点范围。控制器244可以是连接至熨平板系统214的微控制器。也可以把控制器244的功能结合到牵引车15的ECM模块(未示出)中，但这在熨平板系统214会被拖行在不同的牵引车15后方时并非所需。
[0041]图7至9中示出了用于控制尾板226、227的高度的各种方法和算法。转向图7，示出了用于单个弹性件的闭环算法。在步骤254，该算法在控制器244中开始。操作者可以在步骤255输入所需的尾板位置。在步骤256，控制器244接收来自联接至正被监控的弹性件235的转换器——例如242——的信号，并且控制器244被编程为基于由转换器242传送的数据来确定尾板226的实际位置。在步骤257中，控制器244确定尾板226的位置是否在可接受的范围内。如果是，则所述算法返回至步骤256。如果否，则算法继续至步骤258，在该步骤中控制器244确定尾板226是否过高。如果尾板过高，则在步骤259中控制器244将信号发送到致动器240以压缩尾板。之后，算法返回到步骤256，如图7所示。如果在步骤258中尾板226并未过高，那么在步骤260控制器244向致动器240发送信号以伸展尾板226，然后算法才返回步骤256，在步骤256再次接收和解读来自转换器242的数据。
[0042]图8示出了类似的算法。程序开始于261，并且尾板的所需位置由操作者在262输入。在263，控制器244确定弹性件235的正确设定点。弹性件设定点可以是弹性件235的中性位置、略压缩位置或略伸展位置。在弹性件设定点在263确定之后，控制器244在264接收来自转换器242的数据。在265完成关于弹性件235是否在可接受的设定点范围内的确定，如果是，则算法返回步骤264，如图8所示。如果弹性件235的位置在可接受的范围之外，则在266控制器确定弹性件是否被过度压缩超过了其设定点范围。如果是，则可在268激活致动器240从而使弹性件235伸展之前在267建立操作延迟，然后算法才返回步骤264，在步骤264再次读取转换器242。如果在266弹性件235并未被压缩超过其设定点范围，则可于在270出于压缩弹性件236的目的激活致动器240之前建立可选的延迟，然后算法才返回到步骤264，如图8所示。
[0043]图9示出了针对四个弹性件的类似的流程图，其中两个弹性件235、236用于左尾板226，两个附加的弹性件(未示出)用于右尾板227。该程序在280开始，在281所需的迎角由操作者输入并由控制器244读取。用于全部四个弹性件的设定点或设定点范围在282确定。然后，基于独立原则完成对尾板226、227和弹性件的调节。例如，在283由控制器244读取第一转换器并在284完成关于第一弹性件是否处于可接受范围内的确定。如果是，则程序返回到步骤283。如果否，则在285完成关于弹性件是否低于其设定点的确定，如果是，则在于287激活致动器用于伸展联接至弹性件的弹性件的目的之前在286建立可选的延迟。如果在288做出弹性件在设定点以上的判定，则在290出于压缩弹性件的目的激活致动器弹性件之前，在289建立可选的延迟。针对其余三个弹性件执行类似闭环算法，但为了简洁起见仅以291、292、293表示读取转换器的步骤。
[0044]转向图10，公开了其它摊铺熨平板设备314，其包括设置在两个熨平板伸出件之间的主熨平板321，所述熨平板伸出件中的一者以322示出。摊铺熨平板设备通过牵引臂(牵引梁)337可枢转地联接至牵引机(未显示)。
[0045]图10还示出闭环高度调节系统338，其包括控制器344和一对尾板，所述尾板中的仅一者以326示出。高度调节系统338还包括一对液压缸371、373，所述液压缸容纳与可伸展的弹性件333、334联接的活塞372、374。液压缸371、373可配备用于监控弹性件333、334的压缩或伸展的传感器342、343。尽管弹性件333、334可以直接或间接地联接至尾板326，但在弹性件333、334与尾板326之间还可使用弹性件。传感器342、343优选是LVDT或压力传感器。传感器342、343也可以连接至控制器344。此外，设置在液压缸371、373外的传感器349、350可用于监控弹性件333、334的伸展或压缩。传感器349、350也可以是LVDT。
[0046]此外，可以在尾板326的前端326a处使用声波传感器342a，或者将伸出部326b应用至尾板326。还以342b示出了附加布置在牵引臂337的远端337a的声波传感器。声波传感器342a、342b的作用是维持尾板326的底板375相对竖直，或关于迎角维持所述底板至表面17的路面。在熨平板系统314前方的声波传感器342a、342b允许系统314具有主动的较慢的调节、更平稳的操作和更顺畅的致动。
[0047]弹性件333、334的伸展或压缩由液压致动器340、341提供。致动器340、341也可以是电致动器，例如电动马达。在这种实施例中，弹性件333、334可以是联接至用作致动器340、341的电动马达的螺纹弹簧。致动器340、341连接至控制器344。双致动器340、341用于控制尾板326的高度、尾板326的迎角和用于保持底板375与表面17或基材之间的接触。
[0048]在操作中，LVDT或压力传感器342、343或349、350将底板375的位置传达给控制器344。控制器344确定弹性件333、334的实际位置和弹性件333、334的实际位置与弹性件333、334的所需的设定点范围之间的差。然后，控制器344出于生成控制信号的目的计算出由传感器342、343或349、350传送的值与所需的设定点范围之间的Λ值(delta值)，所述控制信号被传输给致动器340、341以增加或减小弹性件333、334的伸展或压缩。如果致动器340、341是液压致动器，则它们可以是液压控制阀的形式，所述液压控制阀升高或降低液压缸371、373内的压力以增大或减小弹性件333、334的伸展或压缩。优选但不是必须的，每个液压缸都可具有附加的位置感测技术，诸如连接至控制器344用于精确地维持尾板326的所需位置或所需的给定点范围的传感器349、350。
[0049]转向图11，关于单个LVDT或压力传感器342示出针对高度调节系统338的一部分的电路简图。传感器342连接至控制器344，该控制器进而连接至致动器340和附加的传感器349。致动器340与液压缸371、活塞372和弹性件333连接，如图所示。在图12中，示出了针对高度调节系统338的部分液压原理图。控制器344连接至致动器340，该致动器进而与液压缸371、活塞372和弹性件333联接，如图所示。图12还示出了控制器344与左后致动器341以及与同右尾板(图10或12中未显示；见图6)关联的致动器345、346之间的通信。
[0050]转向图13，公开了摊铺熨平板设备414，其具有高度调节系统438，所述高度调节系统具有与图10的高度调节系统338相同功能的元件，但具有单个的液压缸471、活塞472和弹性件433。单个致动器440与控制器444连接，该图还示出了可选的传感器441——其可以是LVDT——连接至控制器444和液压缸471。LVDT或压力传感器342可安置在液压缸471内或液压缸471外。尾板426的前端426a或牵引臂437的远端437a可包括一个或多个声波传感器426a、426b，如上面结合图10所解释的。
[0051]转向图14，示出了用于摊铺机熨平板设备514的其它尾板高度调节系统538。该系统538包括控制器544、一对致动器540和541、各自容纳活塞572和574并各自与弹性件533和534连接的一对液压缸571和573。弹性件533、534各自联接至弹性件535、536以及支架551、552，所述支架各自联接至尾板526。每个液压缸571、573也都可以与压力传感器542、543联接，且各液压缸571、573也都可容纳附加的用于更精确地监控活塞572、574的位置的传感器547、548。图14的高度调节系统538是闭环控制系统，该系统为前液压缸571和后液压缸573两者使用致动器540、541。压力传感器542、543用于监控液压缸571、573内的压力，这进而被用于监控弹性件535、536的压缩。除了控制底板575与路面表面(grade surface) 17之间的地面压力以外，高度调节系统538还包括可设置在缸571、573的内部或外部用于各自测量各活塞572、574或弹性件533、534的实际位置的LVDT 547、548。利用LVDT传感器可为弹性件533和534、弹性件535和536或活塞572和574设定所需的设定点范围，以提供所需的迎角，使得底板575的前缘575a在底板575的后缘575b上方或下方的所需距离处。此外，系统538可以设计成利用LVDT 547、548测量活塞572和574、弹性件533和534或弹性件535和536的位置以保持底板的前缘575a处于底板575的后缘575b上方的预选高度。系统538不仅允许底板575在底板575的后端575b处浮动在参照路面上，而且能使底板575的前缘575a向上倾斜离开路面表面17以清除通常仅抓住底板575的前缘575a的障碍物。迎角控制功能可以结合到或脱离于控制面板(未显示)，从而允许操作者在完全浮动与倾斜操作之间快速且容易地转换。迎角的量可以由操作者设定或来自工厂设置。在尾板526的前面526a的附加的路面传感器576也可用于识别在底板575前方的阻碍物，并允许系统538自动添加适当的迎角增加量以在没有操作者的任何输入的情况下越过障碍物或阻碍物。
[0052]储存在控制器544的存储器中的控制软件可以定义成使得作用在液压缸571、573上的压力被维持在目标值，该目标值与处于所需弹性件压缩量的弹性件535、536的反作用力相等。所需的弹性件压缩量可以在激活高度调节系统538之前由操作者设定，或者所需的弹性件压缩量可以在出厂时预先设定。
[0053]液压缸571、573的控制可包括范围从目标压力的约5%至约20%的死区。死区的使用可以允许底板575利用弹性件535、536自然地浮动。如果压力变化超过了死区值例如12%，则液压缸571、573将被自动地各自激活以使各自的压力返回到用于所需弹性件压缩的目标值。可以基于试验优化死区值。液压缸571、573也可在系统538未激活时用于手动地运行尾板底板575，从而不再需要使用升降机进行尾板底板575的手动曲柄/摇把操作。
[0054]转向图15，公开了具有自动高度调节系统638的又一个摊铺熨平板设备614，该自动高度调节系统包括图14中示出的系统538的除了 LVDT 547和548、弹性件535和536、支架551和552之外的全部元件。然而，可以包括弹性件535、536和支架551、552。闭环高度调节系统638使用液压缸671、673，所述液压缸各自配备压力传感器642、643并各自容纳活塞672、674和弹性件633、634。储存在控制器644的存储器中的控制软件可以定义成使得作用在每个液压缸671、673内的压力都被保持在目标值，该目标值等于底板675与路面表面17之间的所需量的地面压力。所需量的地面压力可以在打开自动高度控制系统638之前由操作者设定或者在工厂中预先设定。所需的地面压力可以根据作业现场条件——例如在坚实路面上随着匹配的热的浙青结合处进行摊铺——改变。因此如果作业现场条件要求这样的改变，则操作者就需要改变所需的压力设定点范围的能力。压力设定点范围还可以包括范围从目标设定点压力的约5%至约20%的死区值，从而产生所需的目标压力设定点范围，该目标压力设定点范围可以使由于表面17的条件的变化而进行的调节频率最小化和/或优化。如果压力变化超过了死区值，则所述液压缸571、573可以被自动地致动以使压力返回到用于所需表面压力的目标压力设定点范围内。死区值可以基于试验而优化，并可在使用过程中由操作者调节。图15还示出了可选的蓄能器677的使用，该蓄能器具有单独的腔室，所述腔室与致动器640、641联接以增加响应时间或建立延迟，其可以用于使系统脉动平滑。液压缸671、673消除了尾板底板675的手动曲柄操作，因此可以不离开控制台地操作。
[0055]最后，图16公开了又一种摊铺熨平板设备714，该设备具有高度调节系统747，该高度调节系统包括与一对致动器740、741连接的控制器744，所述致动器与缸771、773联接。每个缸771、773都容纳各自与弹性件733、734联接的活塞772、774。弹性件733、734可与弹性件735、736和支架751、752联接。高度调节系统747还包括载荷传感器(loadcell，压力盒，测压仪)742、743。
[0056]载荷传感器742、743是闭环高度调节控制系统747的一部分，该闭环高度调节控制系统利用液压缸771、773调节底板775的前端775a和后端775b两者，或更通常地调节尾板726的前端726a和后端726b两者。各弹性件735、735的位置可以配备载荷传感器742、743，如图16所示，所述载荷传感器测量弹性件735、736在表面17上的压缩力。控制软件可以设计成使得弹性件735、736作用在载荷传感器742、743上的力被保持在与所需弹性件行程高度相等的目标值或目标值范围。所需的弹性件行程高度可以在打开自动高度调节控制系统747之前由操作者进行设定，或者可以在工厂中预先设定。所设计的弹性件行程高度可根据作业现场条件一例如在坚实路面上随着匹配的热的浙青结合处进行摊铺一改变。
[0057]因此，操作者可能需要根据作业现场的条件改变作业现场的控制参数。缸771、773的控制可包括范围从目标力的约5%至约20%的死区，用以最小化和/或优化由于路面或表面17的条件的变化而进行的调节的频率。如果压缩力变化超过了死区值，则缸771、773中的一者或两者将各自被致动器740、741致动以使压缩力返回到用于弹性件735、736的所需高度的目标值。死区值可以基于试验而优化，并可以在操作过程中由操作者调节。缸771,773消除了尾板底板775的手动曲柄操作，并且可以无需离开控制室地操作。
[0058]工业适用性
[0059]本发明公开了一种具有用于调节尾板高度的自动系统的熨平板系统。尾板可包括一个或多个弹性件。每个弹性件都可与联接至致动器的弹性件联接。致动器可以连接至控制器。每个弹性件都可与传感器联接，所述传感器可以是LVDT、压力传感器、声波传感器或路面传感器。一个或多个传感器也可连接至所述控制器。操作者可以输入所需的迎角或者尾板高度或位置。控制器根据这个信息计算出适当的尾板位置、弹性件位置、活塞位置、底板位置、弹性件位置或弹性件压缩力并且然后确定用于前缸和后缸或用于如图13所示的系统的单个缸的适当的设定点。在闭环方式中，系统监控弹性件、活塞弹性件或(多个)尾板传感器的状态并将数据传输给控制器，当所测得的状态超出容忍度或在可接受的设定点范围之外时，控制器激活用于那个缸的致动器以伸展或压缩联接在致动器与弹性件之间的弹性件。在所公开的系统和方法中，对弹性件、弹簧、活塞、尾板等的监控和调节单独完成或独立于其它元件地完成。然而，对于在每个尾板具有两个缸的系统而言，可以协调对特定尾板的缸的控制。
[0060]本发明所公开的系统可以容易地改装到现有的摊铺熨平板系统中，或者可以作为新的摊铺熨平板系统上的原装设备而提供。
【权利要求】
1.一种用于摊铺熨平板设备(414)的高度调节系统(338)，该高度调节系统(338)包括: 与第一弹性件(235)联接的尾板(226)，所述第一弹性件(235)联接至第一致动器(240)，该第一致动器(240)连接至控制器(244)，该控制器(244)包括存储器； 所述第一弹性件(235)能在压缩位置与伸展位置之间移动，具有设置在所述压缩位置与所述伸展位置之间的第一设定点范围，该第一设定点范围存储在所述控制器(244)的存储器中； 用于检测所述第一弹性件(235)的实际位置的第一传感器(342)，该第一传感器(342)连接至所述控制器(244)； 所述控制器(244)被编程为在所述第一弹性件(235)被压缩超过所述第一设定点范围时伸展所述第一致动器(240)并伸展所述第一弹性件(235);以及 所述控制器(244)被编程为在所述第一弹性件(235)和所述尾板(226)伸展超过所述第一设定点范围时压缩所述第一致动器(240)并压缩所述第一弹性件(235)。
2.根据权利要求1所述的系统(314)，其特征在于，所述第一设定点范围包括第一设定点和范围从该第一设定点的约+/-5%到约+/-20%的第一死区。
3.根据权利要求1所述的系统(314)，其特征在于，所述控制器(244)还被编程为在所述第一弹性件(235)被压缩超过所述第一设定点范围时延迟伸展所述第一弹性件(235)；以及 所述控制器(244)还被编程为在所述第一弹性件(235)伸展至超过所述第一设定点范围的位置时延迟压缩所述第一弹性件(235)。
4.根据权利要求1所述的系统(314)，其特征在于，所述第一传感器(342)从由线性可变差分转换器(242)、压力传感器(342)、载荷传感器(742)和声波传感器(342a)组成的组中选择。
5.根据权利要求1所述的系统(314)，其特征在于，所述第一致动器(240)从由下述项组成的组中选择:与螺纹轴(233)联接的电动马达，液压控制阀与液压缸(371)的第一组合，以及液压控制阀、蓄能器和液压缸(371)的第二组合。
6.根据权利要求1所述的系统(314)，其特征在于，所述尾板(226)包括底板(37)，该底板(37)具有前端(326a)和后端(575b)，该底板(37)与所述第一弹性件(235)和第二弹性件(235)联接，所述第二弹性件设置在所述第一弹性件(235)与所述底板(37)的后端(575b)之间，所述第二弹性件(235)联接至第二致动器(240)，该第二致动器(240)连接至控制器(244)； 所述第二弹性件(235)能在压缩位置与伸展位置之间移动，具有设置在所述压缩位置与伸展位置之间的第二设定点范围，该第二设定点范围存储在所述控制器(244)的存储器中； 用于检测所述第二弹性件(235)的实际位置的第二传感器(342)，该第二传感器(342)连接至所述控制器(244)； 所述控制器(244)被编程为在所述第二弹性件(235)和所述尾板(226)被压缩超过所述第二设定点范围时使所述第二致动器(240)伸展所述第二弹性件(235);以及 所述控制器(244)被编程为在所述第二弹性件(235)和所述尾板(226)伸展超过所述第二设定点范围时压缩所述第二致动器(240)。
7.根据权利要求6所述的系统(314)，其特征在于，所述第二设定点范围包括第二设定点和范围从该第二设定点的约+/-5%到约+/-20%的第二死区。
8.根据权利要求6所述的系统(314)，其特征在于，所述控制器(244)还被编程为在所述第二弹性件(235)和所述尾板(226)被压缩超过所述第二设定点范围时延迟伸展所述第二弹性件(235);以及 所述控制器(244)还被编程为在所述第二弹性件(235)伸展至超过所述第二设定点范围的位置时延迟压缩所述第二弹性件(235)。
9.根据权利要求6所述的系统(314)，其特征在于，所述第二传感器(342)从由线性可变差分传感器(242)、压力传感器(342)、载荷传感器(742)和声波传感器(342a)组成的组中选择。
10.一种用于操作摊铺设备(10)的方法，所述摊铺设备(10)包括右尾板(227)和左尾板(226)，所述右尾板(227)与右弹性件(235)联接，所述左尾板(226)与左弹性件(235)联接，所述右弹性件(235)连接至右传感器(342)且该右弹性件(235)联接至右致动器(240)，所述左弹性件(235)连接至左传感器(342)且该左弹性件(235)联接至左致动器(240)，所述右和左致动器(240)以及所述右和左传感器(342)连接至控制器(244)，所述方法包括: 确定用于所述右弹性件(235)的右设定点范围，并确定用于所述左弹性件(235)的左设定点范围； 从所述右传感器(342)接收信号且确定所述右弹性件(235)是否被压缩或伸展超出所述右设定点范围，并从所述左传感器(342)接收信号且确定所述左弹性件(235)是否被压缩或伸展超出所述左设定点范围； 如果所述右弹性件(235)被压缩超出所述右设定点范围，则激活所述右致动器(240)并伸展所述右弹性件(235)以将所述右弹性件(235)调节至所述右设定点范围内的位置； 如果所述左弹性件(235)被压缩超出所述左设定点范围，则激活所述左致动器(240)并伸展所述左弹性件(235)以将所述左弹性件(235)调节至所述左设定点范围内的位置； 如果所述右弹性件(235)伸展超出所述右设定点范围，则激活所述右致动器(240)并压缩所述右弹性件(235)以将所述右弹性件(235)调节值所述右设定点范围内的位置；以及 如果所述左弹性件(235)伸展超出所述左设定点范围，则激活所述左致动器(240)并压缩所述左弹性件(235)以将所述左弹性件(235)调节至左设定点范围内的位置。
【文档编号】E01C19/22GK104204355SQ201380015158
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年3月21日 优先权日:2012年3月21日
【发明者】J·M·塞米亚, L·E·格拉哈姆, T·拉斯姆森, S·M·哈斯, J·W·科帕茨 申请人:卡特彼勒路面机械公司