阅读说明：本技术 用于控制铺路机压实系统的操作的控制系统 (Control system for controlling operation of a compacting system of a paving machine ) 是由 J·R·埃尔文 于 2019-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及用于控制铺路机压实系统的操作的控制系统。一种用于控制铺路机的振动系统和夯土机系统的操作的控制系统,包括第一输入装置、第二输入装置和控制器。第一输入装置可操作以提供第一速度信号,用于以所期望的第一旋转速度操作振动系统。第二输入装置可操作以提供第二速度信号,用于以所期望的第二旋转速度操作夯土机系统。控制器从第一输入装置和第二输入装置中相应的一个接收第一速度信号和第二速度信号,并比较所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度。基于该比较,控制器确定所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度是否位于彼此的预定义范围内。基于该确定,控制器调制第一速度信号和第二速度信号中的至少一个。(The present invention relates to a control system for controlling the operation of a compaction system of a paving machine. A control system for controlling the operation of a vibration system and a tamper system of a paving machine includes a first input device, a second input device, and a controller. The first input device is operable to provide a first speed signal for operating the vibratory system at a desired first rotational speed. The second input device is operable to provide a second speed signal for operating the tamper system at a desired second rotational speed. The controller receives the first and second speed signals from a respective one of the first and second input devices and compares the desired first rotational speed to the desired second rotational speed. Based on the comparison, the controller determines whether the desired first rotational speed and the desired second rotational speed are within a predefined range of each other. Based on the determination, the controller modulates at least one of the first speed signal and the second speed signal.)

用于控制铺路机压实系统的操作的控制系统

技术领域

本发明涉及一种铺路机。更具体地，本发明涉及用于控制压实系统(即，铺路机的振动系统、夯土机系统和/或压杆系统)的操作的控制系统和方法。

背景技术

通常，具有整平板的沥青铺路机有时已知包括用于在操作中振动整平板的振动系统。例如，美国公开2018/0073204公开了一种具有整平板架、整平板和用于在操作中振动整平板的振动系统的铺路机。在许多情况下，这种沥青铺路机还可包括由夯土机系统驱动的夯棒。在这种情况下，振动系统和夯土机系统将彼此独立地操作以分别振动整平板和夯棒。

然而，在一些情况下，在操作沥青铺路机的同时，夯土机系统和振动系统可以操作成使得它们的操作速度可以彼此非常接近，从而在整平板内引起不期望的谐波振动。这些振动又会不利地影响整平板的性能和/或引起操作者的不适。

因此，需要一种通过防止振动系统和夯土机系统的工作频率彼此对准来克服上述缺点的控制系统。

发明内容

在本发明的一个方面，一种用于控制铺路机的振动系统和夯土机系统的操作的控制系统包括第一输入装置、第二输入装置和控制器。第一输入装置可操作以提供第一速度信号，用于以所期望的第一旋转速度操作振动系统。第二输入装置可操作以提供第二速度信号，用于以所期望的第二旋转速度操作夯土机系统。控制器被配置为从第一输入装置和第二输入装置中的相应输入装置接收第一速度信号和第二速度信号，并且比较所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度。基于该比较，控制器确定所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度是否位于彼此的预定义范围内。基于该确定，控制器调制第一速度信号和第二速度信号中的至少一个。

在本发明的另一方面，铺路机包括框架、振动系统和夯土机系统，每个振动系统和夯土机系统安装到框架。此外，铺路机还包括第一输入装置和第二输入装置，第一输入装置可操作以提供用于以所期望的第一旋转速度操作振动系统的第一速度信号，第二输入装置可操作以提供用于以所期望的第二旋转速度操作夯土机系统的第二速度信号。此外，铺路机还包括控制器，该控制器与第一输入装置和第二输入装置以及振动系统和夯土机系统中的每一个独立地通信连接。控制器被配置为从第一输入装置和第二输入装置中的相应输入装置接收第一速度信号和第二速度信号，并且从第一速度信号和第二速度信号中的相应信号比较所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度。基于该比较，控制器被配置为确定所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度是否彼此处于预定义范围内。基于该确定，控制器被配置成调制第一速度信号和第二速度信号中的至少一个。

在本发明的又一方面中，提供了一种用于控制与铺路机相关联的振动系统和夯土机系统的操作的方法。该方法包括通过第一输入装置提供用于以所期望的第一旋转速度操作振动系统的第一速度信号。该方法还包括通过第二输入装置提供第二速度信号，用于以所期望的第二旋转速度操作夯土机系统。此外，该方法包括：由控制器从第一输入装置和第二输入装置中的相应输入装置接收第一速度信号和第二速度信号；以及借助于控制器从第一速度信号和第二速度信号中的相应信号比较所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度。此外，该方法还包括借助于该控制器确定所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度是否处于彼此相距的预定义范围内。此外，该方法还包括借助于该控制器基于该确定来调制该第一速度信号和第二速度信号中的至少一个。

根据以下描述和附图，本发明的其它特征和方面将显而易见。

附图说明

图1是根据本发明实施例的具有振动系统、夯土机系统和控制系统的铺路机的侧视图；

图2是根据本发明的实施例的用于分别控制振动系统和夯土机系统的操作的控制系统的框图；以及

图3是根据本发明实施例的用于控制与铺路机相关联的振动系统和夯土机系统的操作的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考具体实施例或特征，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在整个附图中将使用相应或类似的附图标记来指代相同或相应的部分。

图1示出铺路机100的侧视图。铺路机100可用于将沥青铺设在工作表面102比如道路上。尽管铺路机100被描绘为沥青铺路机，但是应当理解，铺路机100可以是用于铺设任何类型的铺路材料以在工作表面102上形成铺路材料层的任何其他类型的铺路机。

铺路机100包括牵引机104，该牵引机104配置成在工作表面102上推进铺路机100。在本实施例中，牵引机104是轮式牵引机，其包括用于在牵引机104和工作表面102之间提供牵引力的多个车轮106。在另一个实施例中，牵引机104可以具有代替这里公开的车轮106的履带。这些履带，也称为履带牵引装置，在牵引机104和工作表面102之间提供牵引力。在又一实施例中，牵引机104还可以包括履带和车轮的组合，用于在牵引机104和工作表面102之间提供牵引力。

铺路机100还包括用于推进牵引机104的动力源(未示出)。动力源可以布置在牵引机104中并且配置成驱动多个车轮106以推进牵引机104。动力源可以是但不限于内燃机，或使用电池或其它电源的混合动力发动机。铺路机100还可包括联接到动力源的发电机(未示出)。发电机可配置成向铺路机100的各种电气部件提供电力。

牵引机104包括框架108，该框架108配置成支撑铺路机100的各种部件，包括但不限于操作员站110、料斗112和整平板118。如图1所示的实施例所示，操作员站110邻近牵引机104的后端114设置。操作员站110包括用于操作员控制与铺路机100相关的铺路操作的各种参数的控制杆和开关。

料斗112邻近牵引机104的前端116联接到框架108。料斗112可配置成接收来自另一机器例如卡车的铺路材料。料斗112可以包括用于将铺路材料传送到牵引机104的后端114的传送器(未示出)。螺旋推运器(未示出)也可以安装在牵引机104的后端114上，以将铺路材料均匀地分布在整平板118的前面。

整平板118设置在牵引机104的后端114处。整平板118配置成展开和压实沉积在工作表面102上的铺路材料。整平板118包括整平板框架122和安装在整平板框架122上的整平板126。整平板框架122连接到框架108。在一个实施例中，整平板框架122通过一对臂120(其中一个臂120在图1中示出)可移动地连接到框架108。整平板框架122固定到一对臂120上，臂120又通过一个或多个致动器124连接到框架108。致动器124可配置成使整平板框架122升高、降低、移动和/或倾斜，以调节整平板框架122相对于工作表面102的位置和/或定向。

整平板126配置成压实沉积在工作表面102上的铺路材料。具体地，整平板126与沉积在工作表面102上的铺路材料接触，以相对于工作表面102调平沉积的铺路材料。

在一个实施例中，整平板118还可以包括相对于整平板126横向设置的多个延伸板(未示出)。每个延伸板可以支撑在延伸框架(未示出)上。这些延伸板可以被配置成用于接触沉积在工作表面102上的铺路材料，该铺路材料与整平板126相关联，以便相对于工作表面102来调平所沉积的铺路材料。

整平板118还包括安装在整平板框架122上的振动系统130。振动系统130配置成使整平板框架122振动，从而使整平板126振动。具体地，振动系统130通过提供振动力(即，整平板126的振动)来帮助压实沉积在工作表面102上的铺路材料。由于整平板架122的振动，整平板126在铺路材料沉积在工作表面102上之后撞击铺路材料，从而压实铺路材料，例如沥青，以在工作表面102上形成沥青垫层136。在一个实施例中，沥青垫层136可以被限定为具有沉积在工作表面102上的预定厚度、预定宽度和预定密实度的铺路材料层。

振动系统130安装在整平板框架122上。在本实施例中，振动系统130可以借助于连接到振动舱(未示出)的液压马达来实现。该振动舱可以包括偏心地安装在由轴承支撑的旋转轴上的块(未示出)。振动系统130包括偏心块，该偏心块旋转并且(未示出)联接到整平板框架122，由此向整平板框架122引起振荡力或振动力，该振荡力或振动力又被传递到整平板126。当整平板126振动时，振动或振动力被施加到沉积在工作表面102上的铺路材料上，用于形成沥青垫层136。在各种实施例中，振动系统130还可以直接联接到整平板126，用于振动整平板框架122。另外地或可替代地，整平板126和多个延伸板中的每一个可以联接到单独的振动系统130以振动整平板框架122。

另外，铺路机100可以包括夯棒132，用于促进铺路材料的预压实或压实。夯棒132可包括具有用于与铺路材料接合的平坦表面(未示出)的细长构件。夯棒132可以可移动地联接到框架108并且由夯系统134可操作地驱动，使得夯棒132在大致竖直的方向上被致动以撞击铺路材料的表面用于压实铺路材料。

铺路机100还包括用于控制振动系统130和夯土机系统134的操作的控制系统200。图2示出了用于控制振动系统130和夯土机系统134在沥青垫层136上的操作的控制系统200的框图。如图所示，控制系统200包括第一输入装置202、第二输入装置204和控制器206。第一输入装置202可操作以提供用于以所期望的第一旋转速度操作振动系统130的第一速度信号。第二输入装置204可操作以提供第二速度信号，用于以所期望的第二旋转速度操作夯土机系统134。

控制器206独立地与第一输入装置202和第二输入装置204以及振动系统130和夯土机系统134中的每一个联接通信。控制器206被配置为从第一输入装置202和第二输入装置204中相应的一个接收第一速度信号和第二速度信号。控制器206还被配置为将所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度彼此进行比较。

基于该比较，控制器206确定所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度是否彼此处于预定义范围内。在一个实施例中，预定义范围可以是±100转每分钟(RPM)。在该实施例中，控制器206将被配置为确定所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度是否彼此处于100RPM以内。在另一个实施例中，预定义范围可以是±50RPM。在该实施例中，控制器206将被配置为确定所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度是否彼此处于50RPM以内。

基于所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度位于彼此的预定义范围内的确定，控制器206调制第一速度信号和第二速度信号中的至少一个。在这里的实施例中，控制器206将被配置为调制第一速度信号和第二速度信号中的至少一个，使得用于操作振动系统130和夯土机系统134中的相应一个的所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度彼此分开至少预定义范围，即100RPM，或至少50RPM，如本文前述实施例中先前所公开。已经设想，通过这里的实施例，控制器206将被配置成通过调制第一速度信号和第二速度信号中的至少一个来调节振动系统130和夯土机系统134中的至少一个的旋转速度，从而防止在铺路机100中发生来自振动系统130和夯土机系统134的后续操作的谐波振荡。在本文的实施例中，尽管预定义范围公开为±50RPM或±100RPM，但是可以注意到，这些值不是对本发明的限制。相反，本领域技术人员将理解，预定义范围可以从一种机器配置到另一种机器配置而变化和/或可以取决于应用的其他具体要求。

在这里的实施例中，这里公开的第一输入装置202和第二输入装置204是用户可操作的输入装置。在这样的实施例中，第一输入装置202和第二输入装置204将由铺路机100的操作者物理地或远程地操作。然而，在另一实施例中，第一输入装置202和第二输入装置204也可以由控制器206自主地或至少半自主地操作，用于分别提供第一速度信号和第二速度信号。在这样的其它实施例中，控制器206连同第一输入装置202和第二输入装置204将被配置成形成闭合反馈回路的一部分，具有或不具有附加设备，比如可以分别与振动系统130和夯土机系统134相关联的速度传感器(未示出)。

另外，在如图1所示的实施例中，铺路机100可以包括压力杆系统138，该压力杆系统138被配置成用于操作性地驱动压力杆140以便压实邻近整平板126的铺路材料。此外，在该实施例中，控制系统200还可以包括第三输入装置208。第三输入装置208可用于可操作地提供第三速度信号，用于以所期望的第三旋转速度操作压力杆系统138。

在该实施例中，控制器206也可通信地联接到第三输入装置。此外，控制器206将被配置为从第三输入装置208接收第三速度信号、将所期望的第一旋转速度与第一期望旋转速度和第二期望旋转速度中的每一个进行比较。基于该比较，控制器206将确定所期望的第三旋转速度是否位于距第一旋转速度和第二旋转速度中的每一个的预定义范围内。此外，基于该确定，控制器206将调制第一、第二和第三速度信号中的至少一个。

图3示出了用于控制振动系统130和夯土机系统134的操作的方法300的流程图。如步骤302所示，方法300包括由第一输入装置202提供用于以所期望的第一旋转速度操作振动系统130的第一速度信号。在步骤304，方法300包括由第二输入装置204提供第二速度信号，用于以所期望的第二旋转速度操作夯土机系统134。

此外，在步骤306，方法300包括由控制器206从第一输入装置202和第二输入装置204中相应的一个接收第一速度信号和第二速度信号。在步骤308，方法300包括借助于控制器206从第一速度信号和第二速度信号中相应的一个比较所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度。

此外，在步骤310，方法300包括借助于控制器206确定所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度是否位于彼此的预定义范围内。此外，在步骤312，方法300包括借助于控制器206基于该确定来调制第一速度信号和第二速度信号中的至少一个。

如本文前面的实施例中所公开的，控制器206可以调制第一速度信号和第二速度信号中的至少一个，使得用于操作振动系统130和夯土机系统134中的相应一个的所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度彼此分开至少预定义范围。这样，可以防止在铺路机100中发生来自振动系统130和夯土机系统134的后续操作的谐波振荡。

此外，如本文前面的实施例中所公开的，如果铺路机100包括压力杆系统138和压力杆140，则控制系统200还可配置成包括第三输入装置208，该第三输入装置208可用于可操作地提供第三速度信号，用于以所期望的第三旋转速度操作压力杆系统138。在这样的实施例中，方法300还包括由控制器206从第三输入装置208接收第三速度信号。方法300还包括借助于控制器206将所期望的第三旋转速度与所期望的第一旋转速度和所期望的第二旋转速度中的每一个进行比较。基于该比较，方法300还将包括借助于控制器206确定所期望的第三旋转速度是否位于距第一旋转速度和第二旋转速度中的每一个的预定义范围内。此外，方法300还将包括借助于控制器206基于该确定来调制第一、第二和第三速度信号中的至少一个。

本文所公开的各种实施例应以说明性和解释性意义来理解，且不应以任何方式解释为对本发明的限制。所有连接参考(例如，安装、关联、联接、连接等)仅用于帮助读者理解本发明，并且可以不产生限制，特别是关于在此公开的部件的位置，取向或使用。因此，连接参考，如果有的话，将被广泛地解释。此外，这种连接引用不一定意味着两个元件彼此直接连接。

另外，所有位置术语，例如但不限于“前”、“后”、“向下”、“第一”、“第二”或任何其它普通和/或数字术语，也应当仅作为标识符，以帮助读者理解本发明的各种元件、实施例、变化和/或修改，并且可以不产生任何限制。特别是关于任何元件相对于或超过另一元件的顺序或偏好。

应当理解，针对一个实施例示出或描述的各个特征可以与针对另一实施例示出或描述的各个特征组合。上述实施方式决不限制本发明的范围。因此，应当理解，尽管示出或描述了一些特征以在功能组件的上下文中说明本发明的使用，但是在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神的情况下，可以从本发明的范围中省略这些特征。

工业实用性

本发明适用于在使用铺路机的振动系统和夯土机系统时防止在铺路机中发生谐波振荡的使用和实施。当铺路时需要足够的预压实可能迫使操作者一前一后地使用振动系统和夯土机系统。然而，如果振动系统和夯土机系统的操作速度在一起使用时彼此接近，则可能发生谐波振荡，并且铺路作业的块可能因此恶化。而且，如果来自振动系统和夯土机系统以这种速度运行的频率与整个机器的固有频率共振，则机器的稳定性也将受到负面影响，从而进一步降低铺路作业的块。

通过使用在此公开的实施例，机器的制造商可以实现控制系统，用于防止速度，并且因此防止来自振动系统和夯土机系统的操作的频率位于彼此的预定义范围内。这样，可以防止谐波振荡的发生，并且可以保持机器的稳定性。因此，铺路作业的块可以在与每个振动系统和夯土机系统相关的操作速度范围内保持在最佳水平。利用这种实施方式，还可以设想，现在将避免机器的操作者先前为确保不发生谐波振荡而需要的人工夯土机，从而使得机器的操作者与先前已知的操作技术相比疲劳更小。

尽管已经参照上述实施例具体示出和描述了本发明的各方面，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离所公开的精神和范围的情况下，可以通过修改所公开的机器、系统、方法和过程来设想各种附加实施例。这些实施例应理解为落入基于权利要求及其任何等效物确定的本发明的范围内。