AT385065B - Verfahren und einrichtung zur feststellung des durch walzen erreichten verdichtungsgrades von boeden - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Feststellung des durch Walzen erreichten relativen Verdichtungsgrades von Böden, insbesondere beim Strassenbau. Der Walzvorgang muss so lange durchgeführt werden, bis der entsprechende Verdichtungsgrad des Bodens erreicht ist, und dies wird üblicherweise durch Messung der Dichte des gewalzten Bodens oder gegebenenfalls auch nur durch Schätzung festgestellt. Schätzungen sind ungenau und erfordern ein fachmännisches Wissen, eine Messung der Dichte des Bodens gleichzeitig zur Walzarbeit erfordert einen eigenen Arbeitsgang mittels Isotopenmessgerät oder Lastplattenversuches und ist aufwendig. 



   Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, die Erreichung des erforderlichen Verdichtungsgrades des Bodens durch eine einfache Messmethode während des Verdichtungsvorganges festzustellen. 



  Das erfindungsgemässe Verfahren besteht hiebei darin, dass die Niveauhöhe des Bodens unmittelbar vor und hinter der Walze festgestellt und aus der gemessenen Differenz der Niveauhöhen der Verdichtungsgrad ermittelt wird. Hiebei kann nicht nur der augenblicklich relative Verdichtungsgrad, sondern auch durch laufende Messung der bisherige Verlauf der Dichtezunahme ermittelt werden und damit die weitere Verdichtungsfähigkeit oder deren bereits erreichtes Maximum erkannt werden. Beim Walzen ergibt sich vor und nach der Walze eine Niveaudifferenz. Zu Beginn des Walzvorganges ist der Boden noch weich, und es ist daher die Niveaudifferenz vor und hinter der Walze verhältnismässig gross. Je weiter die Verdichtung des Bodens fortschreitet, desto geringer wird die Niveaudifferenz vor und hinter der Walze.

   Das Ausmass der Niveaudifferenz ist daher ein Massstab für das Ausmass der Bodenverdichtung. Wenn der erforderliche Verdichtungsgrad erreicht ist, wird die Niveaudifferenz vor und hinter der Walze entweder Null oder zumindest sehr klein. Aus dem Ausmass der Niveaudifferenz vor und hinter der Walze wird nun der erreichte relative Verdichtungsgrad festgestellt und bei Erreichen des höchstmöglichen Verdichtungsgrades unter den gegebenen äusseren und Walzbedingungen wird der Walzvorgang beendet. 



   Eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass vorne und hinten an der Strassenwalze, vorzugsweise vor und hinter wenigstens einem Walzenläufer, eine Messeinrichtung zur Feststellung des Abstandes des Rahmens vom Boden angeordnet ist. Aus der Differenz der Messwerte wird hiebei der relative Verdichtungsgrad festgestellt, und es kann der Zeitpunkt festgestellt werden, zu welchem der Walzvorgang beendet werden kann. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vor und hinter jedem der im allgemeinen zwei hintereinander angeordneten Walzenläufer je eine Messeinrichtung angeordnet, so dass zwei Differenzwerte der Messung für die Feststellung des relativen Verdichtungsgrades zur Verfügung stehen. 



   Gemäss der Erfindung ist die Anordnung zweckmässig so getroffen, dass in der Draufsicht der Abstand der Messeinrichtungen von der Achse des zugehörigen Walzenläufers wenigstens etwa gleich gross ist wie der Walzenradius. In Fahrtrichtung unmittelbar vor dem Walzenläufer wölbt sich der Boden auf, und hinter dem Walzenläufer erhebt sich der gewalzte Boden elastisch wieder um ein gewisses Mass. Dadurch, dass die Messeinrichtungen in Abstand von der Achse des Walzenläufers angeordnet sind, wird eine Verfälschung des Messergebnisses durch die beschriebene Bodenverformung vermieden. 



   Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung kann die Messeinrichtung wenigstens ein an einem Messgestänge gelagertes Tastrad aufweisen. Es wird so vorgegangen, dass die Walze auf eine ebene, druckfeste Unterlage gestellt wird und die Messgestänge, an welchen die Tasträder angeordnet sind, in Nullstellung gebracht werden. Über die Messgestänge werden beim Walzvorgang die Abstände der Tasträder von einem Fixpunkt am Rahmen der Walze festgestellt und aus der Differenz zur festgestellten Niveauhöhe wird der erreichte relative Verdichtungsgrad ermittelt. Gemäss der Erfindung kann hiebei jede Messeinrichtung zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete Tasträder aufweisen, so dass die Niveauhöhe über einen gewissen Teil der Breite der Strassenwalze bzw. der Länge des Walzenläufers im mittleren Bereich desselben festgestellt werden kann.

   Vorzugsweise sind hiebei die beiden Tasträder der Messeinrichtung an den Enden eines gleicharmigen Doppelhebels gelagert, dessen mittige Schwenkachse an dem Messgestänge angelenkt ist. Auf diese Weise wird die mittlere Niveauhöhe zwischen den beiden Tasträdern festgestellt, und das Messergebnis wird durch gegebenenfalls bestehende lokale Buckel weniger verfälscht. Gemäss der Erfindung ist die Anordnung zweckmässig so getroffen, dass jede Messeinrich- 

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 tung einen induktiven Wegaufnehmer aufweist, mit dessen beweglichem Teil, insbesondere dem Kern, das Tastrad oder die Tasträder gekoppelt ist bzw. sind. Auf diese Weise wird eine einfache Messung der Niveauhöhen ermöglicht. 



   Gemäss einer andern Ausführungsform der Erfindung weist jede Messeinrichtung einen berührungslos, beispielsweise mit Mikrowellen, Infrarotstrahlung oder Ultraschall, arbeitenden Entfernungsmesser auf. Eine solche Ausbildung bietet den Vorteil, dass die Messeinrichtung gegen Beschädigungen, beispielsweise durch auf der Walzstrecke liegende Steine, unempfindlich ist. 



   In beiden Fällen ist zweckmässig die Anordnung so getroffen, dass elektrische Ausgangssignale von vor und hinter einem Walzenläufer angeordneten Messeinrichtungen den Eingängen eines Differenzverstärkers zugeführt sind, dessen Ausgangssignal ein Mass für die Niveaudifferenz ist. Dies ermöglicht in einfacher Weise, unmittelbar die Niveaudifferenz und damit den Verdichtungsgrad festzustellen. Wenn im Zuge des Walzverfahrens die Niveaudifferenz Null wird oder ein vorbestimmtes kleine Mass erreicht hat, kann ein Signal ausgelöst werden, welches die Erreichung des höchstmöglichen Verdichtungsgrades und damit die Beendigung des Walzvorganges anzeigt. 



  Der stetige Charakter des Messvorganges erlaubt es aber auch, durch Variation der eingestellten Walzparameter (Vibrationsfrequenz und-amplitude sowie Fahrgeschwindigkeit) eine Optimierung der Verdichtungseffizienz (Dichte und/oder Anzahl der Walzübergänge) vorzunehmen. Diese bezieht sich sowohl auf den höchsterreichbaren Verdichtungsgrad als auch auf die benötigte Walzarbeitsdauer. 



   In den Zeichnungen ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch   erläutert. Fig. l   zeigt in Seitenansicht und Fig. 2 in Vorderansicht eine mit der erfindungsgemässen Einrichtung ausgestattete Strassenwalze, Fig. 3 und 4 zeigen wieder in Seitenansicht und Vorderansicht eine mit einer abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung ausgestattete Strassenwalze. 



   --1-- ist das Chassis der Strassenwalze, in welchem ein vorderer   Walzenläufer --2--   und ein rückwärtiger   Walzenläufer --3-- um Achsen --4   bzw. 5-- drehbar gelagert ist. Die Funktion beider   Walzenläufer --2   und 3-- ist zwar die gleiche, da ja die Strassenwalze in beiden Richtungen verfahren werden kann, jedoch wird im folgenden die Fahrtrichtung gemäss dem Pfeil --6-- ins Auge gefasst. 



   Vor und hinter dem vorderen   Walzenläufer --2-- sind Messeinrichtungen --7   und 8-- und vor und hinter dem hinteren   Walzenläufer --3-- sind Messeinrichtungen --9   und 10-- gelagert. 



   Bei der Ausführungsform nach Fig. l und 2 weist die Messeinrichtung zwei   Tasträder --11--   auf, die an den Enden eines gleicharmigen Hebels bzw. Waagebalkens --12-- gelagert sind. 



  Dieser gleicharmige Hebel --12-- ist in seiner Mitte bei --13-- an einem einarmigen Hebel --14-- gelagert, der seinerseits bei --15-- am Chassis --1-- gelagert ist. --16-- ist ein induktiver Wegaufnehmer. Über eine Stange --17-- ist der Kern desselben an den Hebel --14-angelenkt, und die Spule --18-- ist mit dem Chassis-l-verbunden. 



   Die Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach 
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 sind, der mit einer mittigen Stange --20--, die in einer   Geradführung --21-- geführt   ist, schwenkbar verbunden ist. An dieser Geradführung ist wieder die Spule eines induktiven Wegaufnehmers --22-- festgelegt, während die Stange --20-- mit dem Kern desselben verbunden ist. 



   Auf Grund der kontinuierlichen Messung lässt sich eine Optimierung der Walzparameter erzielen und es lässt sich genau erkennen, wann der Walzvorgang beendet werden muss. Es ist weiters möglich, die Messeinrichtung in ein automatisches,   z. B. computergestütztes,   Regelsystem zu integrieren, wobei das Regelsystem entweder die erforderlichen Einstellungen selbsttätig auslöst oder entsprechend anzeigt. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Feststellung des durch Walzen erreichten relativen Verdichtungsgrades von Böden, insbesondere beim Strassenbau, dadurch gekennzeichnet, dass die Niveauhöhe des <Desc/Clms Page number 3> Bodens vor und hinter der Walze festgestellt und aus der Differenz der Niveauhöhen der Verdichtungsgrad ermittelt wird.

   2. Einrichtung an Strassenwalzen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vorne und hinten an der Strassenwalze, vorzugsweise vor und hinter wenigstens einem Walzenläufer (2,3), eine Messeinrichtung (7,8, 9,10) zur Feststellung des Abstandes des Rahmens (1) vom Boden angeordnet ist.

   3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor und hinter jedem der im allgemeinen zwei hintereinander angeordneten Walzenläufer (2,3) je eine Messeinrichtung (7,9 und 8,10) angeordnet ist.

   4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Draufsicht der Abstand der Messeinrichtungen (7,8, 9,10) von der Achse (4,5) des zugehörigen Walzenläufers (2,3) wenigstens etwa gleich gross ist wie der Walzenradius.

   5. Einrichtung nach Anspruch 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (7,8, 9,10) wenigstens ein an einem Messgestänge gelagertes Tastrad (11) aufweist.

   6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Messeinrichtung (7,8, 9,10) zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete Tasträder (11) aufweist.

   7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Tasträder (11) der Messeinrichtung an den Enden eines gleicharmigen Doppelhebels (12) gelagert sind, dessen mittige Schwenkachse (13) an dem Messgestänge (14) angelenkt ist.

   8. Einrichtung nach Anspruch 5,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Messeinrichtung (7,8, 9,10) einen induktiven Wegaufnehmer (22) aufweist, mit dessen beweglichem Teil (20), insbesondere dem Kern, das Tastrad oder die Tasträder (11) gekoppelt ist bzw. sind.

   9. Einrichtung nach Anspruch 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Messeinrichtung (7,8, 9,10) einen berührungslos, beispielsweise mit Mikrowellen, Infrarotstrahlung oder Ultraschall arbeitenden Entfernungsmesser aufweist.

   10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Ausgangssignale von vor und hinter einem Walzenläufer angeordneten Messeinrichtungen (7,9 und 8, 10) den Eingängen eines Differenzverstärkers zugeführt sind, dessen Ausgangssignal ein Mass für die Niveaudifferenz ist.