BR102018075902A2

BR102018075902A2 - Pavimentadora de estradas e método para controle automático

Info

Publication number: BR102018075902A2
Application number: BR102018075902-7A
Authority: BR
Inventors: Horst Ramb; Martin Buschmann
Original assignee: Joseph Vögele AG
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2019-10-08
Also published as: CN109914203B; US11060249B2; US20190177930A1; JP6676739B2; EP3498914A1; EP4375095A2; EP3498914B1; CN109914203A; JP2019132116A

Abstract

pavimentadora de estradas (1) tendo um carro inferior (19), um chassi (3), o qual é ajustável em altura em relação ao carro inferior (19), um sistema de controle eletrônico (36) e um nivelador de pavimentação (7) que é fixada a barras de ligação (9), as barras de ligação (9) sendo, cada uma, articulada ao chassi (3) em um ponto de tração (15) e os pontos de tração (15) sendo, cada um, ajustável em relação ao chassi (3) por meio de um cilindro de nivelamento (11). um ajuste de altura do chassi (3) pode causar um desvio da altura real do ponto de tração (n) a partir de uma altura alvo do ponto de tração. para corrigir este desvio, o sistema de controle (36) compreende uma unidade receptora (37) configurada para detectar uma altura real do ponto de tração (n), uma unidade de avaliação (39) configurada para calcular um desvio da altura real do ponto de tração (n) a partir de uma altura alvo do ponto de tração causada por um ajuste de altura do chassi (3) em relação ao carro inferior (19), e uma unidade de comando (41), que é configurada para corrigir automaticamente, pelo menos parcialmente, o desvio por um sinal de correção (47) enviado da unidade de comando (41), fazendo com que um controlador hidráulico (49) ajuste pelo menos um dos cilindros de nivelamento (11).

Description

“Pavimentadora de Estradas e Método para Controle Automático” [0001] Esta presente invenção se refere a uma pavimentadora de estradas com um chassi de altura ajustável, um nivelador de pavimentação e um cilindro de nivelamento para ajuste do nivelador de pavimentação, bem como um método para controle do cilindro de nivelamento.

[0002] As pavimentadoras de estradas modernas devem ser adequadas para uma ampla gama de aplicações e, ao mesmo tempo, atender demandas crescentes em termos de qualidade e eficiência de pavimentação. A fim de poder pavimentar precisamente diferentes espessuras de camada, as pavimentadoras de estradas são equipadas, por exemplo, com um chassi de altura ajustável, como é sabido a partir do documento EP0849398B1. Isto permite que a quantidade necessária de material seja transportada livre por um trado de dispersão ao nivelador de pavimentação, que então compacta e amacia o material. o nivelador de pavimentação é conectado a barras de ligação, que, por sua vez, são articuladas ao chassi em pontos de tração. A altura do ponto de tração e, portanto, o ângulo de ataque do nivelador de pavimentação, podem ser ajustados por meio de cilindros de nivelamento. No modo de pavimentação, o ângulo de ataque define a espessura da camada quando o nivelador de pavimentação é puxado sobre o material de modo deslizante, de modo que um ângulo de ataque maior resulte em uma maior espessura de camada.

[0003] O objetivo da invenção é prover um sistema de controle aperfeiçoado para uma pavimentadora de estradas.

[0004] O objetivo é solucionado por uma pavimentadora de estradas com as características da reivindicação 1 e por um método com as características da reivindicação 8. As melhorias vantajosas da invenção são definidas nas reivindicações dependentes.

[0005] Uma pavimentadora de estradas, de acordo com a invenção,

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2/10 compreende um carro inferior, que pode ser um carro inferior com esteira ou com rodas, um chassi de altura ajustável em relação ao carro inferior, um sistema de controle eletrônico e um nivelador de pavimentação fixado a barras de ligação, as barras de ligação sendo, cada uma, articulada ao chassi em um ponto de tração e os pontos de tração sendo, cada um, ajustável em relação ao chassi por meio de um cilindro de nivelamento.

[0006] O sistema de controle compreende uma unidade receptora, uma unidade de avaliação e uma unidade de comando. A unidade receptora é configurada e conectada para detectar uma altura real atual do ponto de tração. A unidade de avaliação é configurada para calcular um desvio da altura real do ponto de tração a partir de uma altura alvo do ponto de tração causado por um ajuste de altura do chassi em relação ao carro inferior e a unidade de controle é configurada para corrigir automaticamente o desvio no todo ou em parte por um sinal de correção enviado pela unidade de controle, fazendo com que um controle hidráulico ajuste pelo menos um dos cilindros de nivelamento. A altura do ponto de tração geralmente é dependente de uma posição de altura do chassi e da posição do pistão cilíndrico do cilindro de nivelamento.

[0007] A posição de altura do chassi pode ser variada para processar diferentes quantidades de um material de pavimentação, como um material betuminoso ou concreto para pavimentação de rodovias. Entre o chassi e o nivelador de pavimentação há uma rosca transportadora que distribui o material em quantidade suficiente e espessura uniforme em frente ao nivelador. Ao ajustar a posição de altura do chassi, a rosca transportadora também é ajustada, de modo que o espaço em frente ao nivelador de pavimentação seja variável e possa ser configurado a um tamanho suficiente para distribuir material suficiente, mas não tão grande para evitar que o material resfrie. A quantidade de material pode, portanto, também ser ajustada a diferentes velocidades de produção. A correção automática do ponto de tração do nivelador de pavimentação possibilita que o ângulo de ataque do nivelador de pavimentação e, portanto, a altura de pavimentação do material, sejam

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3/10 mantidos constantes. Não é necessária nenhuma outra intervenção pelo operador para manter a altura de pavimentação. Em contraste aos sistemas recentes, que apenas determinam indiretamente a necessidade de controle da altura do ponto de tração ao medir a espessura de camada incorreta de um pavimento rodoviário já estabelecido, esta invenção evita com antecedência a pavimentação do material com a espessura de camada incorreta. Como descrito abaixo, as tabelas com designação correspondente de espessura de camada e altura do ponto de tração podem ser armazenadas no sistema de controle.

[0008] Em uma variação vantajosa, uma régua instalada no carro inferior é configurada para indicar a altura do ponto de tração em relação ao solo. Esta pode ser, por exemplo, uma régua permanentemente instalada com conversão mecânica em uma esteira. Isto permite que a altura do ponto de tração seja lida diretamente por um operador, que pode estar presente além de um motorista da pavimentadora de estradas e que está próximo ao veículo ou no nivelador de pavimentação. Isto ajuda o motorista da pavimentadora de estradas, uma vez que ele não é a única pessoa que tem que monitorar todos os parâmetros, e a segunda pessoa também pode comparar diretamente as alterações na altura do ponto de tração ou outras configurações do nivelador com o resultado de pavimentação.

[0009] Geralmente, uma tela eletrônica integrada na plataforma de controle da pavimentadora de estradas é configurada para exibir a altura do ponto de tração em relação ao solo. Tal tela permite ao motorista monitorar a altura do ponto de tração além de todos os demais parâmetros operacionais, e a necessidade de um segundo operador na pavimentadora de estradas pode, pelo menos temporariamente, ser dispensada. Além disso, a tela também pode usar sinais visuais e/ou sonoros para chamar a atenção a valores anteriormente definidos, como limites superior ou inferior. Uma tela eletrônica possibilita prover outras informações simultaneamente de forma similar. Desta forma, as combinações de parâmetro, como velocidade de direção e ângulo de

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4/10 ataque, também podem ser indicadas, o que deve ser preferido ou evitado em relação à qualidade e eficiência de produção.

[0010] Em outra realização prática, a altura alvo do ponto de tração pode ser estabelecida por um operador, ou uma espessura de camada alvo pode ser estabelecida por um operador, sendo o sistema de controle configurado para converter a espessura de camada alvo na altura alvo do ponto de tração, ou a altura alvo do ponto de tração é parte de um conjunto de parâmetros de um programa operacional que pode ser selecionado pelo operador. Desta forma, o operador pode selecionar os parâmetros operacionais nos dispositivos de entrada da plataforma de controle ou nos terminais de controle, que estão disponíveis, por exemplo, no nivelador de pavimentação, de modo que sejam monitorados automaticamente pelo sistema de controle, conforme descrito. Como a espessura de camada alvo de um pavimento rodoviário é conhecida de antemão, é particularmente fácil para o operador predefini-la e convertê-la pelo sistema de controle na altura do ponto de tração.

[0011] Em uma variação padrão, o chassi é conectado ao carro inferior em um ponto pivotado na extremidade frontal da pavimentadora de estradas a uma altura fixa em relação ao solo. O chassi pode ser ajustado em altura ao erguêlo e abaixá-lo em sua extremidade traseira, ou seja, a extremidade de descarga, por meio da qual o chassi gira em torno do ponto pivotado. O ajuste de altura do chassi é usado, em particular, para variar o espaço diretamente em frente ao nivelador de pavimentação, de modo que a quantidade de material de pavimentação que pode ser simultaneamente distribuído e processado pela rosca transportadora em frente ao nivelador de pavimentação também possa ser variável. Portanto, é suficiente ajustar a altura do chassi em sua extremidade de descarga. Um mecanismo de elevação na extremidade frontal da pavimentadora de estradas pode, portanto, ser dispensado, o que reduz os custos de produção e manutenção.

[0012] Outra possível variação inclui um sensor para detectar a altura do ponto de tração, de preferência em ou adjacente ao cilindro de nivelamento. O

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5/10 sensor pode ser um sensor mecânico, como um sensor de pêndulo ou ski sensor, ou um sensor eletrônico, como um sensor ultrassônico ou laser. Tal sensor fornece os valores medidos exatos e pode ser facilmente lido eletronicamente. Caso o sensor seja fixado diretamente ao ponto de tração do nivelador de pavimentação, ele pode medir diretamente a altura real do ponto de tração. Alternativamente, o sensor também pode ser montado no chassi e medir sua posição de altura no cilindro de nivelamento e combiná-la com uma posição de um pistão cilíndrico para determinar a altura do ponto de tração. Isto exigiria um sensor adicional para medir a distância de deslocamento do pistão cilíndrico. Uma combinação da posição do pistão cilíndrico e a posição de altura do chassi na área do cilindro de nivelamento também pode ser realizada centralmente pela unidade de avaliação do sistema de controle eletrônico.

[0013] O sistema de controle compreende, de preferência, uma unidade de memória adequada para armazenar parâmetros inseridos por um operador, bem como parâmetros determinados durante a operação, em particular a altura do ponto de tração. Desta forma, os valores medidos durante a operação podem ser comparados com as especificações existentes no sentido de um mecanismo de resposta, e o sistema de controle pode reajustar mecanicamente no caso de desvios. A unidade de memória também pode armazenar conjuntos de parâmetros designados para um programa operacional específico. Tal programa operacional pode então ser selecionado pelo operador. Isto permite que o sistema de controle automaticamente controle o cilindro de nivelamento durante a operação, conforme descrito acima. Além disso, as combinações de parâmetro como velocidade e ângulo do nivelador, os quais provaram-se vantajosos, podem ser armazenadas e reutilizadas. Além disso, os conjuntos ou tabelas de parâmetros, como altura do ponto de tração e espessura de camada, podem ser armazenados e exibidos ao operador para seleção em uma tela eletrônica.

[0014] A pavimentadora de estradas, de acordo com a invenção descrita, é configurada e capaz de realizar um método para controlar automaticamente

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6/10 uma altura do ponto de tração de um cilindro de nivelamento, conforme descrito abaixo. As características descritas em relação ao método podem ser transferidas à pavimentadora de estradas e vice-versa.

[0015] Um método, de acordo com a invenção, para controle automático de uma altura do ponto de tração de um cilindro de nivelamento de uma pavimentadora de estradas, em que a pavimentadora de estradas compreende um sistema de controle eletrônico e um chassi ajustável em altura em relação a um carro inferior, e em que uma barra de ligação é articulada ao chassi e ao cilindro de nivelamento, compreende as etapas de método a seguir:

[0016] - Ajuste da altura do chassi em relação ao carro inferior, [0017] - Determinação de uma altura real atual do ponto de tração, [0018] - Cálculo de um desvio da altura real do ponto de tração a partir de uma altura alvo do ponto de tração causado pelo ajuste de altura, [0019] - Transmissão de um sinal de correção para um sistema de controle hidráulico para ajustar o cilindro de nivelamento e, assim, corrigir o desvio completamente, ou pelo menos parcialmente.

[0020] Este método geralmente ocorre antes do início da pavimentação. No entanto, também é possível verificar a altura real do ponto de tração e, se necessário, as subsequentes etapas do método durante a operação. O método também é usado caso as exigências para pavimentação mudem, em particular a espessura de camada pretendida. Como já mencionado, o método é automatizado e não exige intervenção do operador.

[0021] Em uma variante particularmente vantajosa, o sistema de controle calcula a altura do ponto de tração com base na posição de altura do chassi. Como explicado na descrição de Figuras abaixo, a posição de altura é o único parâmetro medido na extremidade de descarga do chassi. Com as relações geométricas conhecidas, a altura do ponto de tração pode ser determinada. É uma possibilidade muito simples e é necessário apenas um sensor para medir a posição de altura na extremidade de descarga (extremidade traseira) do chassi. Alternativamente, como descrito acima, a altura do ponto de tração

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7/10 pode ser determinada com um sensor e transferida ao sistema de controle para processamento.

[0022] A seguir, as realizações da invenção são descritas mais detalhadamente usando as Figuras.

[0023] A Figura 1 mostra uma vista lateral de uma pavimentadora de estradas com um chassi de altura ajustável e um cilindro de nivelamento;

[0024] A Figura 2 mostra uma vista lateral da pavimentadora de estradas com o chassi de altura ajustável em uma posição básica rebaixada e em uma posição elevada superior;

[0025] A Figura 3 mostra uma vista esquemática de um sistema de controle eletrônico com seus componentes associados; e [0026] A Figura 4 mostra uma vista esquemática de um método para controle automático da altura do ponto de tração do cilindro de nivelamento.

[0027] Os componentes que correspondem entre si são providos com os mesmos numerais de referência nas Figuras.

[0028] A Figura 1 mostra uma realização de uma pavimentadora de estradas 1, de acordo com a invenção, em uma vista lateral. A pavimentadora de estradas 1 compreende um chassi 3, que é de altura ajustável em relação a um carro inferior 19, e que é mostrado aqui em uma posição básica rebaixada e possui uma plataforma de controle 5. Além disso, a pavimentadora de estradas 1 compreende um nivelador de pavimentação 7, que pode ser extensível de forma intercambiável ou de forma lateral. O nivelador de pavimentação 7 é conectado a uma barra de ligação 9, que é articulada a um cilindro de nivelamento 11 ou sua haste do pistão 13, se necessário por meio de uma ou mais articulações. Um ponto de tração 15 define a conexão articulada entre o cilindro de nivelamento 11 e a barra de ligação 9. Um pistão 17 pode ser usado para elevar o nivelador de pavimentação 7 durante as interrupções de serviço. Durante a operação, o pistão 17 é descarregado, de modo que o nivelador de pavimentação 7 desliza sobre o material de pavimentação. O nivelador de pavimentação 7 geralmente é articulada às

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8/10 laterais direita e esquerda da pavimentadora de estradas 1 por uma barra de ligação 9. O chassi de altura ajustável 3 é montado sobre um carro inferior 19, que é mostrado aqui como um carro inferior com esteira, mas também pode ser um carro inferior com rodas. Em sua extremidade frontal 21, a pavimentadora de estradas 1 possui um funil de material em massa 23, no qual o suprimento de material de pavimentação é armazenado e a partir do qual é transportado por uma esteira através de um túnel (não mostrado) para a extremidade de descarga (extremidade traseira) 25 da pavimentadora de estradas 1, onde é distribuído uniformemente sobre toda a largura do nivelador de pavimentação 7 por uma rosca transportadora 27.

[0029] A Figura 2 mostra uma vista lateral da pavimentadora de estradas 1 com o chassi de altura ajustável 3 em uma posição básica rebaixada 29 e (em linhas pontilhadas) em uma posição elevada superior 31. O chassi 3 é erguido em relação ao carro inferior 19 por meio de um mecanismo de elevação 33, que pode ser hidráulico, por exemplo, por meio do qual o chassi 3 permanece conectado ao carro inferior 19 a uma altura constante em sua extremidade frontal 21 e gira sobre o ponto pivotado D. Assim, tanto a extremidade traseira 25 do chassi 3 quanto o ponto de tração 15 se movem essencialmente em uma via circular em torno do ponto pivotado D. A elevação do chassi 3 também eleva a rosca transportadora 27, que aumenta o espaço em frente ao nivelador de pavimentação 7 e permite que mais material seja pavimentado.

[0030] Como descrito acima, a alteração na altura do ponto de tração dN pode ser determinada por um sensor ou derivada da alteração na altura do chassi dH.

[0031] A posição de altura H do chassi 3 ou a alteração da posição de altura dH do chassi 3, medida em sua extremidade de descarga 25, bem como uma distância l da extremidade de descarga 25 a partir do ponto pivotado D e uma distância r do ponto de tração 15 a partir do ponto pivotado D são conhecidas, bem como o ângulo alfa, ângulo que o chassi erguido 3 forma com a horizontal, resultando então

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9/10 [0032] seno(alfa) = dH / l = dN / r [0033] a alteração da altura do ponto de tração dN = dH * r / l .

[0034] Uma régua mecânica 35 instalada no carro inferior 19 pode indicar a alteração na altura do ponto de tração dN ou a altura absoluta do ponto de tração N em relação ao solo.

[0035] A Figura 3 mostra uma vista esquemática de um sistema de controle eletrônico 36 da pavimentadora de estradas 1 com seus componentes associados. Uma unidade receptora 37 pode receber uma altura real atual do ponto de tração N, fornecida por um primeiro sensor 43, e a posição de altura H do chassi 3, fornecida por um segundo sensor 45, e encaminhá-las para uma unidade de avaliação 39, que calcula um desvio da altura real do ponto de tração N a partir de uma altura alvo do ponto de tração tanto a partir da altura real do ponto de tração N fornecida, quanto da posição de altura H do chassi 3, de acordo com a Figura 2. A unidade de comando 41 pode então enviar um sinal de correção correspondente 47 para um controle hidráulico 49. Uma tela eletrônica 51 pode exibir os parâmetros medidos e calculados 53 na plataforma de controle 5, e uma unidade de memória 55 pode ser elaborada com eles e serem lidos novamente a partir da unidade de memória 55. A unidade de memória 55 também é usada para armazenar conjuntos de parâmetro que são designados para programas operacionais específicos 57 e pode ser selecionada pelo operador.

[0036] A Figura 4 mostra uma vista esquemática do método 71 para controle automático de uma altura do ponto de tração N do cilindro de nivelamento 11. Conforme explicado cima, o método 71 compreende quatro etapas 73, 75, 77, 79:

[0037] 73 - Ajuste da posição de altura H do chassi 3 em relação ao carro inferior 19, [0038] 75 - Detecção de uma altura real atual do ponto de tração N, [0039] 77 - Cálculo de um desvio da altura real do ponto de tração N a partir de uma altura alvo do ponto de tração causado pelo ajuste de altura,

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10/10 [0040] 79 - Transmissão de um sinal de correção 47 para um controle hidráulico 49 para ajustar o cilindro de nivelamento 11 e assim corrigir todo ou parte do desvio.

[0041] Os valores de entrada para o método 71 são a altura real do ponto de tração N e, se aplicável, a posição de altura H do chassi 3.

[0042] Com base nas realizações descritas para uma pavimentadora de estradas 1 com ajuste automático da configuração de cilindro de nivelamento, são possíveis muitas variações dos mesmos. Por exemplo, o sistema de controle eletrônico 36 pode ser descentralizado com unidades separadas (unidades receptora, de avaliação e de comando), mas também na forma de uma estrutura de processamento de dados convencional com uma unidade processadora central.

Claims

Reivindicações

1. Pavimentadora de estradas (1) compreendendo um carro inferior (19), um chassi (3) ajustável em altura em relação ao carro inferior (19), um sistema de controle eletrônico (36) e um nivelador de pavimentação (7) fixada a barras de ligação (9), as barras de ligação (9) sendo, cada uma, articuladas ao chassi (3) em um ponto de tração (15) e os pontos de tração (15) sendo ajustáveis em relação ao chassi (3) por meio de um cilindro de nivelamento (11) em cada caso, caracterizada pelo sistema de controle (36) compreender uma unidade receptora (37), uma unidade de avaliação (39) e uma unidade de comando (41), a unidade receptora (37) sendo configurada para detectar uma altura real atual de ponto de tração (N) e a unidade de avaliação (39) sendo configurada para calcular um desvio da altura real do ponto de tração (N) a partir de uma altura alvo do ponto de tração causado por um ajuste de altura do chassi (3) em relação ao carro inferior (19) e a unidade de comando (41) sendo configurada, outrossim, automaticamente, corrigindo pelo menos parcialmente o desvio ao causar um sinal de correção (47) enviado pela unidade de comando (41) para fazer com que um controlador hidráulico (49) ajuste pelo menos um dos cilindros de nivelamento (11).
2. Pavimentadora de estradas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por uma régua (35) instalada no carro inferior (19) ser configurada para indicar a altura do ponto de tração (N) em relação ao solo.
3. Pavimentadora de estradas, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada por uma tela eletrônica (51) integrada a uma plataforma de controle (5) da pavimentadora de estradas (1) ser configurada para exibir a altura do ponto de tração (N) em relação ao solo.
4. Pavimentadora de estradas, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pela altura alvo do ponto de tração poder ser préconfigurada por um operador ou uma espessura de camada alvo poder ser préconfigurada por um operador, e o sistema de controle (36) ser configurado para converter a espessura de camada alvo na altura alvo do ponto de tração, ou a

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2/3 altura alvo do ponto de tração ser parte de um conjunto de parâmetros (53) de um programa operacional (57) selecionável pelo operado.
5. Pavimentadora de estradas, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo chassi (3) ser conectado a um ponto pivotado (D) em uma extremidade frontal (21) da pavimentadora de estradas (1) ao carro inferior (19) em uma altura fixa em relação ao solo, e o chassi (3) ser de altura ajustável ao erguer e abaixar sua extremidade de descarga (25), o chassi (3) girando em torno do ponto pivotado (D).
6. Pavimentadora de estradas, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada por existir um sensor (45) para detectar a altura do ponto de tração (N), de preferência em ou adjacente ao cilindro de nivelamento (11).
7. Pavimentadora de estradas, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo sistema de controle (36) compreender uma unidade de memória (55) adequada para armazenar parâmetros (53) inseridos por um operador e parâmetros (53) determinados durante a operação, em particular a altura do ponto de tração (N).
8. Método (71) para controle automático de uma altura do ponto de tração (N) de um cilindro de nivelamento (11) de uma pavimentadora de estradas (1), a pavimentadora de estradas (1) compreendendo um sistema de controle eletrônico (36) e um chassi (3), o qual é ajustável em altura em relação a um carro inferior (19), e uma barra de ligação (9) sendo articulada no chassi (3) e o cilindro de nivelamento (11), caracterizado pelas seguintes etapas do método: (73) - ajuste da posição de altura (H) do chassi (3) em relação ao carro inferior (19);

(75) - determinação de uma altura real atual do ponto de tração (N);

(77) - cálculo de um desvio da altura real do ponto de tração (N) a partir de uma altura alvo do ponto de tração causado pelo ajuste de altura;

(79) - transmissão de um sinal de correção (47) para um controlador hidráulico (49) para ajustar o cilindro de nivelamento (11) e, assim, corrigir pelo menos

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3/3 parcialmente o desvio.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo sistema de controle (36) calcular a altura do ponto de tração (N) com base na posição de altura (H) do chassi (3).
10. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo sistema de controle (36) calcular uma alteração na altura (dN) do ponto de tração essencialmente a partir de uma alteração na altura (dH) do chassi (3) em sua extremidade de descarga (25), uma distância (r) do ponto de tração (15) a partir do ponto pivotado (D) e uma distância (l) da extremidade de descarga (25) a partir do ponto pivotado (D) por meio da fórmula dN = dH * r / l.
11. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por um sensor (43) determinar a altura do ponto de tração (N) e transmiti-la ao sistema de controle (36).