JPH10501859A - 舗装機械の物質供給システムを制御するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 舗装機械（１００）の物質供給システムを制御するための装置が開示されている。物質供給システムは供給コンベア（１１５）と、拡散オーガ（１２５）とを含んでいる。装置はスクリード（１３５）のエッジでの物質量をモニタし、実物質高さ信号を生成するセンサを含んでいる。ロータリースイッチ（７２０）がスクリードのエッジでの望ましい物質量を示す望ましい物質高さ信号を発生する。コントローラ（４１０）は実及び望ましい物質高さ信号を受け取り、両信号の大きさの差に応じて望ましいオーガの回転速度を決定し、望ましい速度でオーガを回転させるコマンド信号を生成する。電子油圧システム（３００）がコマンド信号を受け取り、望ましい回転速度でオーガを回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】 舗装機械の物質供給システムを 制御するための装置及び方法 技術分野 本発明は一般的に、舗装機械の物質供給システムを制御するための装置及び方 法に関する。 背景技術 通常、浮動スクリード舗装機械は、舗装機械により路床に沿って押されるダン プトラックから物質を受け取るホッパーをその前端部に有する自己推進型の舗装 機械である。トラックは舗装材料をホッパー中に連続的に落下する。 舗装機械のコンベアシステムが舗装物質をホッパーから路床上に放出するため に運搬する。次いで、スクリューオーガが主スクリードの前方で路床上の舗装物 質を広げる。スクリードは通常、揺動トウ、即ち引っ張りアームにより舗装機械 に連結されている。故に、このようなスクリードは通常浮動スクリードと呼ばれ る。 一般的に、オーガ及びコンベアの回転は同一駆動源により制御され、これによ りオーガのコンベアに対する回転速度比を固定関係に維持している。 オーガにより運搬される物質の割合に対するコンベアにより運搬される物質の割 合を変更するために、コンベアシステムの前方にゲートが設けられて物質の高さ を制限している。残念なことには、これらのゲートは手動で調整されるため、コ ンベアシステムにより堆積される物質の一様な深さを維持することは困難である 。 よって、物質の一様な深さを達成するために、コンベア及びオーガを独立して 制御する必要がある。故に、本発明は上述した問題の１つ或いはそれ以上を克服 せんとするものである。 発明の開示 本発明の１つの側面においては、舗装機械の物質供給システムを制御するため の装置が開示されている。物質供給システムは供給コンベアと拡散オーガとを含 んでいる。この装置はスクリードの近辺で物質の量をモニタし、このモニタ量に 応じて物質の実際の高さ信号を生成するセンサを含んでいる。回転スイッチがス クリードの近辺における望ましい物質の量を示す望ましい物質高さ信号を生成す る。制御装置が実際の物質高さ信号と望ましい物質高さ信号とを受け取り、両信 号の大きさの差分に応じてオーガの望ましい回転速度を決定し、オーガを望まし い速度で回転させるための コマンド信号を生成する。電気流体システムがこのコマンド信号を受け取り、オ ーガを望ましい回転速度で回転させる。 図面の簡単な説明 本発明をより良く理解するために、以下の図面を参照されたい。 図１はアスファルト舗装機械の側面図； 図２はアスファルト舗装機械の平面図； 図３は本発明に関連した物質供給システムの概略油圧回路図； 図４は本発明に関連した電子制御システムのブロック図； 図５はオーガセンサを示す図； 図６はコンベアセンサを示す図； 図７はオペレータの制御パネルを示す図； 図８は本発明に関連した物質供給システムの自動制御装置の実施形態のブロッ ク図； 図９は本発明に関連した物質供給システムの自動制御装置の他の実施形態のブ ロック図である。 発明を実施するための最良の態様 図面を参照すると、図１及び図２は舗装機械１００を示している。図１は舗装 機械１００の側面図を示しており、図２は舗装機械１００の平面図 を示している。舗装機械１００はゴムタイヤ型又は履帯型であり、浮動スクリー ドアセンブリ１０５を含んでいる。舗装機械１００は、舗装機械１００の前方に 設けられている供給ホッパー１２０からアスファルト物質のような舗装物質を二 重供給コンベア１１５がそれを通して運搬するシャシー１１０を有している。拡 散スクリューとも呼ばれる拡散オーガ１２５が、シャシー１１０の後端部で横方 向に配置されている。オーガ１２５は舗装機械１００の走行方向に対して横方向 にアスファルト物質を分配する。例えば、一方向に回転すると、オーガ１２５は スクリードのエッジである外側方向に物質を運搬し、他の方向に回転すると、オ ーガ１２５はスクリードの中心方向に物質を運搬する。物質は舗装ストリップの 望ましい広さに広げられる。舗装の厚さ及び広さは物質をコンパクト化するスク リードアセンブリ１０５により確立される。図示されているように、スクリード アセンブリ１０５は一対の牽引アーム１３０によりシャシー１１０に取り付けら れている。好ましくは、スクリードアセンブリ１０５は主スクリード１３５と、 伸長スクリード１４０とを含んでいる。主スクリード１３０は２つのセクション から形成されており、各セクションは舗装機械の中心線の両側に位置している。 その結果、伸長ス クリード１４０はそれぞれの主スクリードセクションに取り付けられている。 物質供給システムは同一構成の左側及び右側独立システムから構成される。右 側の物質供給システム３００の電子油圧回路が図３に示されている。油圧ポンプ ３０５が加圧流体をオーガモータ３１０及びコンベアモータ３１５に供給する。 オーガ及びコンベアモータ３１０，３１５への流体の流れはソレノイド作動流量 弁３２０により調整される。コンベアモータ３１５への流体の流れは更に、ソレ ノイド作動流量弁３２５により調整される。オーガモータの前進及び後進回転を 提供し、オーガモータ３１０をバイパスする流体の流れを提供するために、ソレ ノイド作動オン／オフ弁３３０，３３５，３４０，３４５の組がオーガモータ３ １０を横切って配管されている。例えば、弁３３０，３４０を通して流体が流れ るように制御することにより、オーガモータ３１０の正回転が提供され、弁３３ ０，３３５，３４０，３４５を介して流体が流れるように制御することにより、 オーガモータ３１０の逆回転が提供される。更に、弁３３５，３４５を通して流 体が流れるように制御することにより、流体がオーガモータ３１０をバイパスす る。左側物質供給システムは同一の構成部品を有していることに注意されたい。 ポンプ３０５及び モータ３１５は固定容量型の油圧要素として示されているが、当業者にとっては 可変容量型の油圧要素も採用可能であるのは明らかであり、可変容量型の油圧要 素を採用した場合弁３２０，３２５を設ける必要がない。 図４を参照すると、本発明の電子制御システム４００のブロック図が示されて いる。図示されているのは右側物質供給システムの制御システムである。オペレ ータ制御システム４０５はコンベア及びオーガの速度並びにオーガの回転方向の 制御を提供する。故に、オペレータ制御システム４０５はコントローラ４１０で 受け取られるオペレータ制御信号を生成する。コントローラ４１０はマイクロプ ロセッサに基づいたシステムであり、オペレータ制御信号を受け取り電子油圧制 御弁３２０，３２５，３３０，３３５，３４０，３４５により受け取られるコマ ンド信号を出力する。コントローラ４１０は更に、スクリードのエッジ近辺で物 質の量をモニタするオーガセンサ４１５が生成した信号を受け取る。最後に、コ ントローラはコンベア１１５により堆積される物質の量をモニタするコンベアセ ンサ４２０により発生された信号を受け取るか、或いは伸長スクリード１４０の 直線位置又は伸びをモニタするスクリード位置センサ４２５で発生された信号を 受け取る。左側物 質供給システムも同様な方法で制御されることに注意されたい。 図５を参照すると、オーガセンサ４１５が示されている。オーガセンサ４１５ は伸長スクリードのエッジ近辺の物質５０５の量をモニタし、伸長スクリードの エッジ近辺の物質の高さを示す実物質高さ信号を生成する。図示されているよう に、オーガセンサ４１５はパドル型の構造をしている。このようなセンサは、パ ドルの角度に比例する大きさの信号を生成する電位差計又は他の検出装置から構 成される。このようなパドルセンサは当該技術分野でよく知られている。かくし て、コントローラ４１０は実物質高さ信号を受け取り、センサ角度に基づいて物 質の直線高さを計算する。例えば、コントローラ４１０は数多くのパドル角度に 関連した数多くの物質高さを含んでいるソフトウェアのルックアップテーブルを 含んでいる。代案としては、オーガセンサは物質の高さに直接関連した大きさの 信号を発生する超音波センサでもよい。 図６を参照すると、コンベアセンサ４２０が示されている。コンベアセンサ４ ２０はコンベアにより堆積される物質の量を示すコンベア物質検出信号を発生す る。コンベアセンサはコンベアにより堆積された物質の高さに直接関連した大き さの 信号を発生する超音波センサを含んでいる。 以上、本発明を図示された望ましい実施態様を参照して説明してきたが、本発 明の精神及び範囲を逸脱せずして当業者は数多くの他の実施態様を考えつくこと ができる。 発明の利用可能性 本発明の特徴及び利益を示すために、本発明の作用について説明する。図７を 参照すると、オペレータ制御システム７００が示されている。物質供給システム の制御は、通常機械の後部に位置している運転席（オペレータステーション）７ ０５及び通常スクリードの右側及び左側に位置している一対のスクリードステー ション７１０から行なわれる。スクリードステーション７１０は地面にいる人間 即ちスクリードオペレータにより使用される。以下に説明するように、本発明は コンベアモータ及びオーガモータの独立した自動制御を提供する。 まず、スクリードステーション７１０について説明する。図示されているよう に、右側及び左側物質供給システムは独立して制御される。供給システムモード スイッチ７１５はオーガ及びコンベアの機能を制御するために使用される。例え ば、スイッチ７１５は、オーガ及びコンベアの回転を 停止させる“オフ”位置と、オーガ及びコンベアの速度を自動的に制御可能な“ 自動”位置と、オーガ及びコンベアの速度を所定速度に制御する“手動”位置の ３つの位置に位置付け可能である。物質高さダイヤル７２０はスクリードのエッ ジ部において望ましい物質高さをセットするために使用される。よって、物質高 さダイヤル７２０はスクリードのエッジ部におけるアスファルト物質の望ましい 量を示す望ましい物質高さ信号を発生する。物質高さ信号の大きさはダイヤルの 相対位置により調整される。例えば、“低”はスクリードの端部における望まし い最小物質量を示し、“高”はスクリードの端部における望ましい最大物質量を 示している。オーガ逆転スイッチ７２５はオーガの回転を瞬間的に逆転させると きに使用される。 次に、運転席（オペレータステーション）７０５について説明する。図示され ているように、右側及び左側物質供給システムは独立して制御される。１つの実 施態様においては、オーガ速度に対するコンベア速度の望ましい比をセットする ために、コンベア比ダイヤル７３０が使用される。即ち、コンベア比ダイヤル７ ３０はコンベアに対するオーガの望ましい速度比を示す望ましいコンベア比信号 を発生する。望ましいコンベア比信号の 大きさは、コンベア比ダイヤル７３０の相対位置により調整される。例えば、“ 遅い”はオーガ速度に対するコンベア速度の最小速度比を示しており、“速い” はオーガ速度に対するコンベア速度の最大速度比を示している。コンベア速度は オーガ速度のパーセントとして計算される。コンベアモードスイッチ７３５は特 別なコンベアモードをセットするために使用される。スイッチ７３５は、コンベ アの回転を停止させる“オフ”位置と、コンベア速度の自動制御を可能とする“ 自動”位置と、コンベアの速度を所定速度に制御する“手動”位置との、３つの 位置に位置付け可能である。オーガ反転スイッチ７４０はオーガ１２５の望まし い回転をセットするために使用される。最後に、オーガモードスイッチ７４５は 特別なオーガモードをセットするために使用される。スイッチ７４５は、オーガ の回転を停止させる“停止”位置と、オーガ速度の自動操作を可能にする“自動 ”位置と、オーガの速度を所定速度に制御する“手動”位置との、３つの位置に 位置付け可能である。 コンベアモードスイッチ７３５とオーガモードスイッチ７４５は互いに独立し て操作されることに注意すべきである。更に、供給システムモードスイッチ７１ ５はコンベア及びオーガモードスイッチ７３５，７４５よりも高い優先度を有し て いる。斯くして、コンベア及びオーガモードスイッチ７３５，７４５は供給シス テムモードスイッチ７１０が“オフ”位置以外に位置付けされているときに、コ ンベア及びオーガ速度の操作のみを制御可能である。その上、コンベア或いはオ ーガの自動制御は、供給システムモードスイッチ７１５が“自動”モードにセッ トされ、且つコンベア及びオーガモードスイッチ７３５，７４５の両方が“自動 ”モードにセットされているときのみに発生する。 図８を参照すると、自動制御装置８００の一実施形態のハイレベルブロック図 が示されている。図示されているのは右側物質供給システムの制御である。第一 に、ブロック８０５でコントローラ４１０は実物質高さ信号を受け取り、不要電 波の波形を除去するために濾波作用を実行する。もし必要ならば、ブロック８１ ０で濾波信号は直線測定に対応するように基準化される。例えば、パドル型セン サが使用されたとすると、コントローラはスクリードのエッジの近辺でのアスフ ァルト物質の高さを示すために、回転情報を直線情報に変換する。スケーリング （基準化）された信号は望ましい物質高さ信号と共に加算ブロック８１５に供給 され、両信号の大きさの差分を決定して、誤差信号を発生する。誤差信号は可変 利得ブロック ８２０に供給され、誤差信号に１つ或いはそれ以上の可変利得値が掛けられる。 例えば、可変利得ブロック８２０はよく知られたＰＩＤ制御アルゴリズムを含ん でいる。可変利得ブロック８２０はオーガ制御信号を発生し、このオーガ制御信 号は制御された値にスムーズに遷移するために比率制限ブロック８２５により制 限される。次いで、ブロック８３０で、オペレータステーション７０５及びスク リードステーション７１０に設けられているモードスイッチ７１５，７３５，７ ４０及び回転方向スイッチ７２５，７４０の数多くの位置が読み込まれる。供給 モード及びオーガモードスイッチ７１５，７３５，７４５が“自動”位置にセッ トされていると仮定すると、コントローラは誤差信号を零に減少させる望ましい 速度でオーガモータ３１０を回転するために、ポンプ流量制御弁３２０を漸増す るのに要求される電流を計算し、それに応じてブロック８３５でポンプ流量制御 弁３２０にオーガコマンド信号を供給する。 斯くして、実物質高さ信号の大きさが望ましい物質高さ信号の大きさより小さ いのに応じて、即ちスクリードのエッジ近辺でのアスファルト物質の量が望まし い物質量よりも少ないのに応じて、オーガの回転速度は増加する。反対に、実物 質高さ信号の大きさが望ましい物質高さ信号の大きさ より大きいのに応じて、即ちスクリードのエッジ近辺でのアスファルト物質の量 が望ましい物質量よりも大きいのに応じて、オーガの回転速度は減少する。 コンベアモードスイッチが“自動”位置にセットされていると仮定すると、制 御は掛け算フロック８４０に進み、望ましいコンベア比信号がオーガ制御信号に 掛けられて、コンベア制御信号が発生される。コンベア制御信号は比率制限ブロ ック８４５により制限される。最後に、コンベアモータ３１５の回転を望ましい 速度比に制御するために、コンベアバイパス弁３２５を漸増するのに要求される 電流が計算され、それに応じてブロック８５０でコンベアコマンド信号がコンベ アバイパス弁３２５に供給される。 更に、コンベア速度は舗装の広さに応じて制御される。例えば、掛け算ブロッ ク８４０はスクリードセンサ４２５により発生された舗装広さを示すスクリード 位置信号を更に受け取る。よって、舗装広さが増加するにつれて、オーガにより 運搬される付加的な物質の量を償うために、コンベアの速度は比例して減少され る。例えば、舗装広さが大きくなると、オーガはスクリードのエッジに大量の物 質を運搬しなければならない。その結果、コンベアにより堆積される物質の割合 を減少させ るために、舗装広さが増加するのに応じてコンベアの回転速度が減速され、オー ガがより効果的に作動する。 図９を参照すると、自動制御装置８００の代替実施態様のハイレベルブロック 図が示されている。代替実施態様においては、図６を参照して説明したコンベア センサがコンベアの回転速度を自動的に制御するために使用される。コンベアセ ンサ４２０がコンベア比ダイヤル７３０を置換する。ブロック８５５を参照する と、コントローラは望ましいコンベア物質高さ信号とオーガ制御信号を受け取り 、コンベアにより堆積される望ましい物質の量を計算し、望ましいコンベア物質 信号を発生する。望ましいコンベア物質信号はコンベア物質検出信号と共に加算 ブロック８６０に供給される。加算ブロック８６０は信号の大きさの差分を決定 し、誤差信号を発生する。誤差信号は可変利得ブロック８６５に供給されて、誤 差信号に１つ或いはそれ以上の可変利得値が掛けられる。可変利得ブロック８６ ５はコンベア制御信号を発生する。コンベア制御信号は比率制限ブロック８７０ により制限される。最後に、誤差信号を零に減少させる望ましい速度でコンベア モータ３１５を回転させるために、バイパス制御弁３２５を漸増するために要求 される電流が計算される。 斯くして、コンベア物質検出信号の大きさが望ましいコンベア物質高さ信号の 大きさよりも小さいのに応じて、即ち、コンベアにより堆積されるアスファルト 物質の量が望ましい量よりも少ないのに応じて、コンベアの回転速度が増加され る。反対に、コンベア物質検出信号の大きさが望ましい物質高さ信号の大きさよ りも大きいのに応じて、即ち、コンベアにより堆積されるアスファルト物質の量 が望ましい量よりも多いのに応じて、コンベアの回転速度が減少される。 最後に、スクリードのエッジでの物質の量及びコンベアにより堆積される物質 の量がモニタされているので、望ましい物質の高さを達成するために、舗装広さ のいかなる変更も自動的に補償される。 本発明の他の側面、目的及び利益は図面、発明の詳細な説明及び添付請求の範 囲を研究することにより得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ファーガソン、アラン・エル アメリカ合衆国、61614 イリノイ、ピオ ーリア、ダブリュー・リンカンウッド・プ レイス 1608

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 供給コンベア（１１５）と拡散オーガ（１２５）とを含んだ、スクリー ド（１０５）を有する舗装機械（１００）の物質供給システムを制御するための 装置であって、 スクリード（１０５）近辺の物質量をモニタし、実物質高さ信号を生成する手 段（１１５）と； スクリード（１０５）近辺の望ましい物質量を示す望ましい物質高さ信号を生 成する手段（７２０）と； 実及び望ましい物質高さ信号を受け取り、両信号の大きさの差に応じた望まし いオーガの回転速度を決定し、望ましい速度でオーガを回転させるためのコマン ド信号を生成する手段（４１０）と； コマンド信号を受け取り、オーガを望ましい回転速度で回転させる手段（３０ ０）と； を具備した舗装機械（１００）の物質供給システムを制御するための装置。 ２． オーガ速度とコンベア速度との間の望ましい速度比を示す望ましいコン ベア比信号を生成する手段（７３０）を含んでいる請求項１記載の装置。 ３． コマンド信号生成手段は、望ましいコンベ ア比信号を受け取り、コンベアを望ましい速度比で回転させるコマンド信号を生 成する手段（４１０）を含んでいる請求項２記載の装置。 ４． スクリードの直線的伸長を検出し、スクリード検出信号を生成する手段 （４２５）を含んでいる請求項３記載の装置。 ５． コマンド信号生成手段は、望ましいコンベア比信号とスクリード検出信 号を受け取り、望ましいコンベア比信号とスクリード検出信号とに応じてコンベ アを回転させるコマンド信号を生成する手段（４１０）を含んでいる請求項４記 載の装置。 ６． コンベアにより堆積される物質量をモニタし、コンベア物質検出信号を 生成する手段（４２０）を含んでいる請求項１記載の装置。 ７． コンベアにより堆積される望ましい物質量を示す望ましいコンベア物質 信号を生成する手段を含んでいる請求項６記載の装置。 ８． コンベア物質検出信号と望ましいコンベア物質信号とを受け取り、両信 号の大きさの差に応じた望ましいコンベアの回転速度を決定し、望ましい回転速 度でコンベアを回転させるコマンド信号を生成する手段（４１０）を含んでいる 請求項７記載の装置。 ９． 加圧流体を供給する油圧ポンプ（３０ ５）と； 加圧流体を受け取りコンベアを回転する、コンベアに関連した油圧モータ（３ １５）と； 加圧流体を受け取り一対のオーガを回転する、オーガに関連した油圧モータ（ ３１０）とを含んでいる請求項１記載の装置。 １０． 電子油圧手段は更に、オーガ及びコンベアモータ（３１０），（３１５ ）と直列に接続され、オーガコマンド信号を受け取るポンプ流量弁（３２０）と ； コンベアモータ（３１５）と並列に接続され、コンベアコマンド信号を受け取 るコンベアバイパス弁（３２５）とを含み； オーガコマンド信号は関連するオーガを望ましい速度で回転させるためにポン プ流量弁を漸増し、コンベアコマンド信号はコンベアを望ましい速度で回転させ るためにバイパス弁（３２５）を漸増する請求項９記載の装置。 １１． 供給コンベア（１２０）と拡散オーガ（１２５）とを含んだ、スクリー ド（１０５）を有する舗装機械（１００）の物質供給システムを制御するための 方法であって、 スクリードのエッジでの物質高さを示す物質高さ信号を生成し； スクリードのエッジでの望ましい物質量を示す 望ましい物質高さ信号を生成し； 実及び望ましい物質高さ信号を受け取り、両信号の大きさの差に応じたオーガ の望ましい回転速度を決定し、望ましい速度でオーガを回転させるコマンド信号 を生成し； コマンド信号を受け取って望ましい回転速度でオーガを回転させる； 各ステップから構成される舗装機械（１００）の物質供給システムを制御する ための方法。 １２． オーガ速度とコンベア速度との間の望ましい速度比を示す望ましいコン ベア比信号を生成するステップを含む請求項１１記載の方法。 １３． 望ましいコンベア比信号を受け取り、望ましい速度比でコンベアを回転 させるコマンド信号を生成するステップを含む請求項１２記載の方法。 １４． 舗装広さを示すスクリード検出信号を生成するステップを含む請求項１ ３記載の方法。 １５． 望ましいコンベア比信号とスクリード検出信号とを受け取り、望ましい コンベア比信号とスクリード検出信号とに応じてコンベアを回転させるコマンド 信号を生成するステップを含む請求項１４記載の方法。 １６． コンベアにより堆積される物質量を示すコンベア物質検出信号を生成す るステップを含む 請求項１１記載の方法。 １７． コンベアにより堆積される望ましい物質量を示す望ましいコンベア物質 信号を生成するステップを含む請求項１６記載の方法。 １８． コンベア物質検出信号と望ましいコンベア物質信号とを受け取り、両信 号の大きさの差に応じて望ましいコンベアの回転速度を決定し、望ましい回転速 度でコンベアを回転させるコマンド信号を生成するステップを含む請求項１７記 載の方法。