基于地層特征的銑削機器控制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明中的實施例涉及統(tǒng)削機器(milling machine,統(tǒng)刨機)，且更具體地涉及能夠基于所感測的地層特征進行控制的銑削機器。
【背景技術(shù)】
[0002]銑削機器可用作土壤穩(wěn)固器以對原始土壤連同添加物或團聚體(aggregates) —起進行切割、混合和粉碎，用以改造(翻修)或穩(wěn)固土壤以獲得強固基層。銑削機器還可用作道路再生裝置以粉碎諸如浙青的表面層，并且可使該表面層與下面的基層混合以產(chǎn)生新的道路表面并且穩(wěn)固已經(jīng)惡化的道路?？蛇x地，在粉碎期間或者在單獨的混合操作期間，銑削機器可添加浙青乳液或其他粘合劑以形成新的道路表面。銑削機器還可用于從地面移除一層。
[0003]銑削機器通常使用安裝有用以切入到地面中的切割工具的轉(zhuǎn)子。若轉(zhuǎn)子接觸到地面下的物體，其可能受到損壞。銑削機器的操作人員可能不知道地面下的物體的存在并且可能不了解。Burdick的美國專利N0.5，607，205公開了一種用于控制工作機器的工作機具的自動物體響應(yīng)控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)包括工作機具、透地裝置、物體檢測裝置以及機具控制裝置。物體檢測裝置確定存在非期望物體并且發(fā)送信號到機具控制裝置以提升工作機具。本申請?zhí)峁┝?Burdick專利中所提出的益處之外的其他益處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個方面涉及一種銑削機器，該銑削機器包括框架、聯(lián)接到所述框架并且在豎直方向上可調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)子、聯(lián)接到所述框架并且至少部分地包圍所述轉(zhuǎn)子的腔室、構(gòu)造成測量所述機器的速度的速度傳感器、構(gòu)造成測量所述轉(zhuǎn)子的高度的高度傳感器、構(gòu)造成測量地層特征的地層特征傳感器以及控制器。所述控制器構(gòu)造成從所述速度傳感器接收所述機器的速度、從所述高度傳感器接收所述轉(zhuǎn)子的高度、從所述地層特征傳感器接收所述地層特征、確定適于所述機器的目標速度、確定適于所述轉(zhuǎn)子的目標高度、將所述機器的速度調(diào)節(jié)至所述目標速度以及將所述轉(zhuǎn)子的高度調(diào)節(jié)至所述目標高度。
[0005]本發(fā)明的另一個方面涉及一種銑削機器，該銑削機器包括框架、聯(lián)接到所述框架的轉(zhuǎn)子、聯(lián)接到所述框架并且至少部分地包圍所述轉(zhuǎn)子的腔室、用于測量所述機器的速度的裝置、用于測量所述轉(zhuǎn)子的高度的裝置、用于測量地層特征的裝置、用于響應(yīng)于所述地層特征調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子的高度的裝置、用于響應(yīng)于所述地層特征調(diào)節(jié)所述機器的速度的裝置。
[0006]本發(fā)明的另一個方面涉及一種銑削機器，該銑削機器包括框架、聯(lián)接到所述框架并且在豎直方向上可調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)子、聯(lián)接到所述框架并且至少部分地包圍所述轉(zhuǎn)子的腔室、構(gòu)造成測量所述機器的速度的速度傳感器、構(gòu)造成測量所述轉(zhuǎn)子的高度的高度傳感器、構(gòu)造成測量地層特征的地層特征傳感器以及控制器。所述控制器構(gòu)造成從所述速度傳感器接收所述機器的速度、從所述高度傳感器接收所述轉(zhuǎn)子的高度、從所述地層特征傳感器接收所述地層特征、基于所述地層特征確定適于所述機器的目標速度、基于所述地層特征確定適于所述轉(zhuǎn)子的目標高度、將所述機器的速度調(diào)節(jié)至所述目標速度以及將所述轉(zhuǎn)子的高度調(diào)節(jié)至所述目標高度。
[0007]本發(fā)明的其他特征和方面將從下列說明和附圖中顯而易見。
【附圖說明】
[0008]圖1為具有腔室的示例性機器的示意圖；
[0009]圖2為圖1中所示的示例性機器的腔室的示意圖；
[0010]圖3和4示出聯(lián)接到腔室的內(nèi)表面的示例性的可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)；
[0011]圖5為用于基于地層特征控制銑削機器的示例性系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0012]本文參照附圖介紹了本發(fā)明的示例性實施例。本文中，全部采用相似的附圖標記指示相似的零部件。
[0013]圖1示出示例性機器100—在此實施例中為滾筒式攪拌機。盡管圖1示出滾筒式攪拌機，可通過本發(fā)明設(shè)想用于銑削、道路再生、土壤穩(wěn)固、表面粉碎或其他應(yīng)用的其他機器，例如冷銑刨機。根據(jù)圖1，機器100包括腔室102和框架104。機器100還包括用于測量地層特征的傳感器106、用于測量機器100的速度的傳感器108以及控制器120。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，傳感器106和傳感器108可定位在機器100的其他位置處并且仍然能夠用傳感器106測量地層特征，并且用傳感器108測量機器100的速度。如將進一步詳細描述的，傳感器106應(yīng)定位在腔室102的前面。
[0014]傳感器106測量地層特征。所述地層特征可為地層密度、地層的材料厚度或者為對在地面下方是否存在可能導(dǎo)致?lián)p害轉(zhuǎn)子202 (在圖2中示出)的物體的檢測。傳感器106可為透地雷達或者任何其他能夠分析地層特征的傳感器。
[0015]圖2示出機器100的腔室102。腔室102包括轉(zhuǎn)子202、可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204、內(nèi)表面206、前門208以及后門210。如圖2中所示，隨著機器100和腔室102沿著地面移動，轉(zhuǎn)子202使浙青和基層分裂且粉碎成塊212，并且然后使用塊212形成再生的(翻新的)材料層。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，盡管圖2示出浙青層和基層，本發(fā)明可應(yīng)用于道路再生期間所發(fā)現(xiàn)的其他層。
[0016]前門208、后門210的位置以及轉(zhuǎn)子202的速度通過調(diào)節(jié)流過腔室102的材料的數(shù)量、方向以及速度來影響粉碎程度。還可使用可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)來控制塊212的粉碎程度。如下文將描述的，可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204可定位在距離轉(zhuǎn)子202的多個距離處用以設(shè)定粉碎程度，或者換言之，用以設(shè)定用于再生材料層中的塊212的最大尺寸或直徑。
[0017]將用于測量轉(zhuǎn)子202的高度的傳感器110以及用于測量轉(zhuǎn)子202的速度的傳感器112聯(lián)接到轉(zhuǎn)子202。傳感器110和傳感器112可定位在其他位置處，并且仍然能夠用傳感器110測量轉(zhuǎn)子202的高度并且用傳感器112測量轉(zhuǎn)子202的速度。
[0018]圖3示出處于第一位置處的可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204?？烧{(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204包括第一構(gòu)件302、第二構(gòu)件304、第三構(gòu)件306以及邊緣314。第一構(gòu)件302通過例如固定在內(nèi)表面206上的、允許第一構(gòu)件302從一位置樞轉(zhuǎn)的鉸鏈聯(lián)接到內(nèi)表面206。第一構(gòu)件302和第二構(gòu)件304通過例如鉸鏈彼此聯(lián)接。第二構(gòu)件304通過例如導(dǎo)軌308聯(lián)接到內(nèi)表面206。導(dǎo)軌308可內(nèi)置于內(nèi)表面206或者聯(lián)接到內(nèi)表面206。第二構(gòu)件304的一端沿著導(dǎo)軌308移動，由此滑動地將第二構(gòu)件304的這一端聯(lián)接到內(nèi)表面206。在替代實施例中，第二構(gòu)件304可通過其他方法聯(lián)接到內(nèi)表面206，只要第一構(gòu)件302能夠相對于內(nèi)表面206移動。第二構(gòu)件304幫助保持第一構(gòu)件302且因而將邊緣314固定就位。
[0019]第三構(gòu)件306可以可選擇地連接到第一構(gòu)件302。第三構(gòu)件306由彈性(具有回彈性)的防護材料構(gòu)成并且放置在第一構(gòu)件302和地面層之間以使第一構(gòu)件302免于受到塊212的損害。第三構(gòu)件306可通過例如螺接或鉚接(方式)聯(lián)接到第一構(gòu)件302，使得在其損壞或磨損時可以輕易地將其拆除或更換。或者，第一構(gòu)件302和第三構(gòu)件306可設(shè)置有允許第三構(gòu)件306滑入到第一構(gòu)件302上且鎖定就位的凹槽或狹槽。預(yù)料到的是，取決于機器100執(zhí)行粉碎操作的時間量，第三構(gòu)件306將由于磨損而需要進行更換。
[0020]可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204還可包括聯(lián)接到內(nèi)表面206的致動器310和傳感器312。致動器310將可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204連接到機器100的液壓系統(tǒng)，使得通過機器100的液壓系統(tǒng)的運行來移動可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204。或者，致動器310可以可選地定位在第一構(gòu)件302、第二構(gòu)件304中，或者定位在腔室102或內(nèi)表面206的其他位置上。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，可通過除液壓致動以外的其他方法來移動可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204。例如，可通過手動、鏈傳動裝置或者通過本領(lǐng)域已知的其他方法來移動可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204。
[0021]可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204以一種使得在可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204和轉(zhuǎn)子202之間形成間隙320的方式聯(lián)接到內(nèi)表面206。間隙320的長度決定塊212的最大直徑。間隙320的長度由轉(zhuǎn)子202和可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204之間的距離來限定。例如，可通過測量第一構(gòu)件302的邊緣314到轉(zhuǎn)子202的距離來確定間隙320的長度。聯(lián)接到致動器310的傳感器312使用致動器310來確定邊緣314的位置。也就是說，傳感器312測量致動器310的致動量。致動器310的致動對應(yīng)于邊緣314的位置。根據(jù)各替代實施例，致動器310可為多種不同類型的致動器，諸如液壓缸或絲杠型致動器。
[0022]或者，傳感器312可定位在導(dǎo)軌308本身上、邊緣314上、可旋轉(zhuǎn)地將第一構(gòu)件302聯(lián)接到內(nèi)表面306的鉸鏈內(nèi)或者定位在可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204、腔室102或內(nèi)表面206的許多其他部位上，使得可用來自傳感器312的輸出來計算邊緣314的位置。例如，若致動器310定位在第二構(gòu)件304內(nèi)，傳感器312也可位于第二構(gòu)件304內(nèi)。
[0023]轉(zhuǎn)子202往往構(gòu)造成在腔室102內(nèi)沿已知的路徑上下移動，并且由于轉(zhuǎn)子202具有固定的直徑，可采用傳感器110來感測轉(zhuǎn)子202的高度以獲知轉(zhuǎn)子202的位置。然后，可做出傳感器312和傳感器110之間的比較以測量間隙320的長度。
[0024]在圖3中，示出處于第一位置——在該位置處，第二構(gòu)件304處在導(dǎo)軌308的一端處——的可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204。在第一位置處，由于邊緣314處于距離轉(zhuǎn)子202最接近的位置，間隙320的長度最小。當可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204處在第一位置時，塊212的最大直徑將如腔室102所能形成的(塊的直徑)一樣小。
[0025]圖4示出具有與參照圖3所述部件相同的部件的、處于第二位置的可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204。在第二位置處，可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204的第二構(gòu)件304處于導(dǎo)軌308的相對于圖3中所示一端而言的另一端處。在第二位置處，由于邊緣314處在距離轉(zhuǎn)子最遠的位置處，間隙320的長度最大。當可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204處在第二位置時，塊212的最大直徑將如腔室102所能形成的(塊的直徑)一樣大。
[0026]圖5不出用于基于地層特征控制機器100的不例性系統(tǒng)的不意圖。傳感器106、傳感器108、傳感器110、傳感器112以及傳感器312與控制器120可通訊地聯(lián)接。該通訊可通過本領(lǐng)域已知的有線或無線連接。控制器120從傳感器106、傳感器108、傳感器110、傳感器112以及傳感器312獲取輸入，并且確定適于機器100的目標速度、適于轉(zhuǎn)子202的目標高度、適于轉(zhuǎn)子202的目標速度以及適于可調(diào)節(jié)的尺寸設(shè)定機構(gòu)204的目標位置?？刂破?20然后將機器100的速度調(diào)節(jié)至適于機器100的目標速度、將轉(zhuǎn)