CN1184383C

CN1184383C - 路面铣刨机遇障保护方法及装置

Info

Publication number: CN1184383C
Application number: CNB031183409A
Authority: CN
Inventors: 尹苟保; 陈宇峰; 喻钢
Original assignee: Changsha Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Development Co Ltd
Current assignee: Changsha Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Development Co Ltd
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: CN1455049A

Abstract

一种路面铣刨机遇障保护方法，其特征在于它是在铣刨机架上、铣刨鼓前面设金属探测器，或在铣刨鼓前后均设金属探测器，通过将该探测器所检测到的信号传递给控制装置，由控制装置发出信号，使铣刨鼓在升降机构的带动下作提升或下降。其装置包括机架、铣刨鼓、行走轮、排料机构和输送带，铣刨鼓装于机架下方，周边装有铣刨刀头，行走轮分设于铣刨鼓前、后位置，排料机构位于铣刨鼓前面，输送带位于机架前面，在铣刨鼓。前、后位置分别设金属探测器，或单独在铣刨鼓前面设金属探测器，与由控制电路连接组成的控制装置相接；机架上固定有可带动铣刨鼓作位移之升降油缸。本发明可控制机器自动躲避路面施工中所遇到的金属异物，防止打坏铣刨刀头。

Description

路面铣刨机遇障保护方法及装置

技术领域：

本发明涉及建设施工领域，具体涉及道路施工中对沥青混凝土路面进行铣刨作业时路面铣刨机遇到金属障碍物之保护方法及装置。

背景技术：

路面冷铣刨机是靠高速旋转的铣刨鼓刀头，在前进中实现切槽、挖沟、水泥路面拉毛、破损沥青路面切削的功能。其铣刨宽度从350～20000mm，铣刨深度从40～300mm不等，分布在铣刨鼓上的刀头数量多达160多个。

目前，国内外所有的路面冷铣刨机都忽略了掩埋在铣刨层中的金属异物对铣刨刀具的影响，对于露出地面的金属物如井盖、钢筋混凝土块等，全凭操作人员肉眼观察，手动操作提前升起铣刨鼓，避免铣刨刀头碰到障碍物。但在铣刨作业时，由于机器本身操作的复杂、频繁性，操作人员往往忙于其它操作，致使旋转中的铣刨鼓刀头碰上这些金属硬物，轻则打碎几十个刀头，可造成2～3万元的损失，并耽误施工工期，而打坏工具的事故在施工作业中经常发生，以目前一年平均更换10次刀具计算，会造成20～30万元的经济损失；重则殃及铣刨及动力机构，这在国内的市政道路施工中尤为明显。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是路面铣刨施工中怎样使铣刨机在工作过程中遇到金属障碍物时可自动躲避的方法及由该方法所设计的装置。

本发明的技术问题是通过下面的技术方案实现的。其特征在于它是在铣刨机机架上、铣刨鼓前面设置金属探测器，或在铣刨鼓前后均设置金属探测器，通过将该探测器所检测到的信号传递给控制装置，由控制装置发出控制信号，使铣刨鼓在升降机构的带动下作提升或下降。本发明根据上述方法设计装置包括铣刨机架、铣刨鼓、行走轮排料机构和输送带，所述铣刨鼓安装在机架上，位于机架下方，周边装有可作旋转运动的铣刨刀头，由铣刨鼓驱动机构控制，行走轮分设于铣刨鼓前、后位置，排料机构位于铣刨鼓前面位置，输送带位于机架前面，其特征在于在机架上、位于铣刨鼓前、后位置分别设置前金属探测器和后金属探测器，或单独在铣刨鼓前面位置设置金属探测器，探测器与设于机架之上且由控制电路连接组成的控制装置相接；机架上固定有可带动铣刨鼓作上下位移之升降油缸。其控制装置可由开关电路组成，它包括铣刨鼓上升电磁阀和中间继电器，所述中间继电器与前金属探测器相接，铣刨鼓上升电磁阀与上述两元件并接；或采用另一种方式，它包括深度自动控制仪，时间继电器，铣刨鼓上升电磁阀和下降电磁阀，所述深度自动控制仪与铣刨鼓上升电磁阀和铣刨鼓下降电磁阀连接，同时与金属探测器并接，深度自动控制仪之J脚、铣刨鼓上升电磁阀和下降电磁阀与选择开关相接；时间继电器并接于金属探测器两端。本发明控制装置还可由由微处理器控制电路组成，它包括单片机***，该单片机***分别与金属探测器、选择开关、铣刨鼓上升电磁阀和下降电磁阀相接，选择开关同时与铣刨鼓上升电磁阀和下降电磁阀相连。在金属探测器两端，还并接一铣刨鼓升高限位接近开关上。

本发明可以控制机器自动躲避路面铣刨施工中所遇到的金属异物，防止打坏铣刨刀头，避免了因检修更换刀具和机器造成的停机停工，提高了设备的使用效率，加快了施工工期，可带来显著的经济效益。

附图说明：

图1为本发明实施例一结构示意图；

图2为本发明实施例一之开关电路控制图；

图3为本发明实施例一微处理器控制电路图；

图4为本发明实施例一微处理器控制方式工作流程图；

图5为本发明实施例二结构示意图；

图6为本发明实施例二之开关电路控制图一；

图7为本发明选择开关接点动作表；

图8为本发明实施例二之开关电路控制图二；

图9为本发明实施例二微处理器控制电路图；

图10为本发明实施例二微处理器控制方式工作流程图。

具体实施方式：

目前，在现有技术领域里，路面冷铣刨机对破损路面的铣削是通过行走轮前进时，铣刨鼓不断旋转而使分布在其上的多个铣刨刀头不断铣削路面来实现的。铣刨机在工作时，由于没有设置遇障保护机构，当铣削过程中遇到金属障碍物时，铣刨鼓会毫不避让地继续进行铣削，造成了对机器的损坏。本发明针对这一技术缺陷，在铣刨机机架或机身上、位于铣刨鼓前面设置金属探测器，或在铣刨鼓前后均设置金属探测器，通过该探测器所检测到的信号传递给控制机构，由控制装置发出控制信号，位于机架下铣刨鼓根据其控制信号在铣刨头还未达到金属物所处的位置时向上移动，以离开路面，避免铣刨刀头碰到障碍物，越过障碍后，铣刨鼓可通过人工操纵的方式或在控制装置指令下，重新向下移动，继续进行铣刨作业，从而避免了障碍物对铣刨刀头的损坏。

本发明展示了根据上述方法所设计的两个保护装置的应用实施例。

实施例一：

如图1所示，本发明包括铣刨机架1、铣刨鼓8、前行走轮5、后行走轮12、排料机构7和输送带4，所述铣刨鼓8安装在机架1上，位于机架1下方，周边装有可作旋转运动的铣刨刀头9，由铣刨鼓驱动机构控制，前行走轮5和后行走轮12分设于铣刨鼓8前、后位置，同时支承整个机架1，排料机构7位于铣刨鼓8前面位置，铣刨刀头9铣削后的物料可由该机构排出，并输送到位于机架1前面的输送带4上。本实施例特征在于它在机架1上、位于铣刨鼓8前面位置设前金属探测器3，位于铣刨鼓8后面位置设后金属探测器10，两探测器与设于机架1之上且由控制电路连接组成的控制装置2相接。在机架1上，分别固定升降油缸6、11，其中升降油缸6活塞杆与前行走轮5相接，升降油缸11活塞杆与后行走轮12相接。前金属探测器3探测到有金属障碍物后，给控制装置2发出信号，由控制装置2发出控制信号，使升降油缸6或11动作，使铣刨鼓8提升；而当后金属探测器10探测到有金属障碍物后，又给控制装置2发出信号，由控制装置2发出指令，使升降油缸6或11动作，使铣刨鼓8下降。这样，控制前面两个升降油缸6或后面两个升降油缸11，可调节铣刨鼓8的高度，从而实现了铣刨鼓8的上下移动。

在升降油缸6上，本发明还设置了一接近开关14，当铣刨鼓8升高到一定程度时，可检测到油缸活塞移动位置，给控制装置2发出信号，使升降油缸6停止移动。

本发明实施例控制装置2有两种控制方式，其一由开关电路组成，其二为由微处理器组成的电路。

如图2所示，本实施例开关电路包括铣刨鼓深度自动控制仪AC1、AC2，该控制仪可为德国莫巴公司生产的Moba-matic3.28v型深度自动控制仪，内部带有微处理器，可控制铣刨鼓升降。铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4，铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4是对铣刨机上升降油缸6或11升降控制的电磁阀。对于轮胎式铣刨机，铣刨鼓8一般位于铣刨机尾端，铣刨机工作时只控制两个后升降油缸11来调节铣刨鼓8的高度，铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4控制两个后升降油缸11；而履带式铣刨机工作前，两个后升降油缸11先降到一定高度，工作时只控制两个前升降油缸6来调节铣刨鼓8的高度，铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4控制两个前升降油缸6。所述深度自动控制仪AC1与铣刨鼓上升电磁阀Y1和铣刨鼓下降电磁阀Y2连接，深度自动控制仪AC2与铣刨鼓上升电磁阀Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y4连接，同时与前金属探测器3和后金属探测器10并接，深度自动控制仪AC1、AC2之J脚、铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4与选择开关S1相接。

控制过程：

选择开关S1为铣刨机深度手/自动控制开关，如图7所示，当选择开关S1位于中位B时，为自动控制方式，此时选择开关S1的常闭接点B断开。当选择开关S1位于位置A或C时，为手动控制方式，此时一方面接通铣刨鼓上升/下降电路，另一方面接点B闭合。当选择开关S1为自动控制方式且继电器K3未得电时，选择开关S1的B接点和继电器K3的常开接点同时断开，深度自动控制仪AC1和AC2的J脚悬空，深度自动控制仪AC1和AC2有输出；当选择开关S1为手动方式或继电器K3得电时，深度自动控制仪AC1和AC2的J脚与V-接通，深度自动控制仪AC1和AC2无输出。

铣刨机工作时一般将选择开关S1置于中位B，此时铣刨机按照深度自动控制仪AC1和AC2设定的铣刨深度工作。当前金属探测器3检测到路基有金属异物时，输出信号使中间继电器K1得电，继电器K3也得电，继电器K3得电后经后金属探测器10的输出继电器K2的常闭接点自保持，从而保证了后金属探测器10探测到金属物之前始终是得电的。

铣刨鼓升高限位接近开关14在铣刨鼓8铣削路面时有信号输出，从而使继电器K4带电，其常开接点闭合，当铣刨鼓8升离地面时无信号输出，继电器K4断电。

铣刨机工作时，当前金属探测器3探测到路基金属异物时，继电器K1、K3得电，一方面切断深度自动控制仪AC1和AC2的输出，另一方面使铣刨鼓上升电磁阀Y1和Y3得电，驱动升降油缸6或11，铣刨鼓8迅速上升直到铣刨鼓8脱离地面后才在接近开关14和继电器K4的作用下停止上升。

当铣刨机行进到后金属探测器10探测到金属物时，时间继电器K2得电，继电器K3断电，一方面断开了铣刨鼓上升电磁阀Y1和Y3的上升电路，另一方面深度自动控制仪AC1和AC2的J脚悬空，从而深度自动控制仪AC1和AC2有信号输出，使铣刨鼓8返回到原铣刨深度继续工作。

如图3所示，本实施例微处理器控制电路包括单片机***SC，该单片机***SC为Mcs-51单片机***，其上所设接点分别与前金属探测器3、后金属探测器10、选择开关S1、铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4相接，选择开关S1同时与铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4相连。

控制过程：

金属探测器3、10的输出分别接入单片机***SC的X1和X2脚，当探测到金属异物时，X1和X2输入高电平，否则为低电平；接近开关14的输出接入单片机***SC的X3脚；当铣刨鼓8切入地面时，X3为高电平，升离地面时输入低电平；选择开关S1位于自动位置B时，单片机***SC的X4脚悬空，选择开关S1位于手动位置A/C时，单片机***SC的X4脚接V-；铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4分别由单片机***SC的YK1、YK2、YK3和YK4脚控制。

如图7所示，当选择开关S1位于手动位置A/C时，单片机***SC的X4脚为低电平，单片机***SC铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4无输出。

当选择开关S1位于自动位置B时，铣刨鼓8的升降由单片机***SC控制，其工作流程如图4所示，当X4输入低电平时，单片机***SC对铣刨鼓上升降电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4无输出；X4输入高电平、X1输入低电平时，单片机***SC对铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4输出，使铣刨机按设定的铣刨深度工作。当X1输入高电平时，YK1和YK3输出使铣刨鼓8升高。当X3输入低电平时，YK1和YK3停止输出，当X2输入高电平时，YK2和YK4输出使铣刨鼓8回到原位继续工作。

实施例二：

如图5所示，本发明实施例与实施例一基本相同，所不同的是它仅在机架1上、位于铣刨鼓8前面位置设前金属探测器3，该探测器亦与设于机架1之上且由控制电路连接组成的控制装置2相接。在机架1上，分别固定两个升降油缸6、11，其中升降油缸6活塞杆与前行走轮5相接，升降油缸11活塞杆与后行走轮12相接。通过前金属探测器3探测到有金属障碍物后，给控制装置2发出信号，由控制装置2发出指令，使升降油缸6或11动作，使铣刨鼓8提升；而铣刨鼓8的下降是通过控制装置2上所设可延时的时间继电器K2来实现的，当铣刨鼓8提升到一定时间时，时间继电器K2接通控制电路，使升降油缸6或11动作，铣刨鼓8下降。这样，通过前金属探测器3和控制装置2上时间继电器K2相互作用，控制前面两个升降油缸6或后面两个升降油缸11，可调节铣刨鼓8的高度，从而实现了铣刨鼓8的上下移动。

同样，本发明实施例二控制装置2也有两种控制方式，其一由开关电路组成，其二为由微处理器组成的电路。

图6展示了本实施例控制装置2一开关电路，如图所示，它包括铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和中间继电器K1，所述中间继电器K1与前金属探测器3相接，铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3与上述两元件并接。当前金属探测器3检测到路基有金属异物时，输出信号使中间继电器K1得电，铣刨鼓上升电磁阀Y1和Y3得电，驱动升降油缸6或11，铣刨鼓8上升。当铣刨机越过障碍后，可由人工操纵或其它方式使铣刨鼓8返回到原铣刨深度继续工作。

图8所示为本实施例控制装置2另一开关电路，它包括深度自动控制仪AC1、AC2，时间继电器K2，铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4，所述深度自动控制仪AC1与铣刨鼓上升电磁阀Y1和铣刨鼓下降电磁阀Y2连接，深度自动控制仪AC2与铣刨鼓上升电磁阀Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y4连接，同时均与前金属探测器3并接，深度自动控制仪AC1、AC2之J脚、铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4与选择开关S1相接；时间继电器K2并接于金属探测器3两端。

控制过程：

铣刨机工作时一般将选择开关S1置于中位B，此时铣刨机按照深度自动控制仪AC1和AC2设定的铣刨深度工作。当前金属探测器3检测到路基有金属异物时，输出信号使中间继电器K1得电，继电器K3也得电，同时触发时间继电器K2，而继电器K3得电后又经时间继电器K2延时断开的常闭接点自保持，从而保证了在时间继电器K2的常闭接点断开前始终是得电的。

调整好时间继电器K2的延时时间，使铣刨机行进到铣刨鼓8刚好躲开金属物时，时间继电器K2延时断开的常闭接点断开，继电器K3断电，一方面断开了铣刨鼓上升电磁阀Y1和Y3的上升电路，另一方面深度自动控制仪AC1和AC2的J脚悬空，从而使深度自动控制仪AC1和AC2有信号输出，铣刨鼓8返回到原铣刨深度继续工作。

如图9所示，本实施例微处理器控制电路包括单片机***SC，该单片机***SC分别与前金属探测器3、选择开关S1、铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4相接，选择开关S1同时与铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4相连。

控制过程：

前金属探测器3的输出接入单片机***SC的X1脚，当探测到金属异物时，X1输入高电平，否则为低电平；接近开关14的输出接入单片机***SC的X3脚；当铣刨鼓8切入地面时，X3输入为高电平，升离地面时输入低电平；选择开关S1位于自动位置B时，单片机***SC的X4脚悬空，选择开关S1位于手动位置A/C时，单片机***SC的X4脚接V-；铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4分别由单片机***SC的YK1、YK2、YK3和YK4脚控制。

如图7所示，当选择开关S1位于手动位置A/C时，单片机***SC的X4脚为低电平，单片机***SC对铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4无输出。

当选择开关S1位于自动位置B时，铣刨鼓8的升降由单片机***SC控制，其工作流程如图10所示，当X4输入低电平时，单片机***SC对铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4无输出；X4输入高电平、X1输入低电平时，单片机***SC对铣刨鼓上升电磁阀Y1、Y3和铣刨鼓下降电磁阀Y2、Y4输出，使铣刨机按设定的铣刨深度工作。当X1输入高电平时，YK1和YK3输出使铣刨鼓8升高，单片机***SC开始计时。当X3输入低电平时，YK1和YK3停止输出，当延时达到预定的时间时，YK2和YK4输出使铣刨鼓8回到原位继续工作。

Claims

1、一种路面铣刨机遇障保护方法，其特征在于在铣刨机机架上、铣刨鼓前面设置金属探测器，或在铣刨鼓前后均设置金属探测器，通过将该探测器所检测到的信号传递给控制装置，由控制装置发出控制信号，使铣刨鼓在升降机构的带动下作提升或下降。

2、一种由权利要求1方法所设计的路面铣刨机遇障保护装置，包括铣刨机架(1)、铣刨鼓(8)、行走轮(5)、(12)排料机构(7)和输送带(4)，所述铣刨鼓(8)安装在机架(1)上，位于机架(1)下方，周边装有可作旋转运动的铣刨刀头(9)，由铣刨鼓驱动机构控制，前后行走轮(5)、(12)分设于铣刨鼓(8)前、后位置，排料机构(7)位于铣刨鼓(8)前面位置，输送带(4)位于机架(1)前面，其特征在于在机架(1)上、位于铣刨鼓(8)前、后位置分别设置前金属探测器(3)和后金属探测器(10)，两探测器与设于机架(1)之上且由控制电路连接组成的控制装置(2)相接；所述机架(1)上固定有可带动铣刨鼓(8)作上下位移之升降油缸(6或11)。

3、根据权利要求2所述的路面铣刨机遇障保护装置，其特征在于控制装置(2)由开关电路组成，包括深度自动控制仪(ACl)、(AC2)，铣刨鼓上升电磁阀(Y1)、(Y3)和铣刨鼓下降电磁阀(Y2)、(Y4)，所述深度自动控制仪(AC1)与铣刨鼓上升电磁阀(Y1)和铣刨鼓下降电磁阀(Y2)连接，深度自动控制仪(AC2)与铣刨鼓上升电磁阀(Y3)和铣刨鼓下降电磁阀(Y4)连接，同时均与前金属探测器(3)和后金属探测器(10)并接，深度自动控制仪(AC1)、(AC2)之J脚、铣刨鼓上升电磁阀(Y1)、(Y3)和铣刨鼓下降电磁阀(Y2)、(Y4)与选择开关(S1)相接。

4、根据权利要求2所述的路面铣刨机遇障保护装置，其特征在于控制装置(2)由微处理器控制电路组成，包括单片机***(SC)，该单片机***(SC)分别与前金属探测器(3)、后金属探测器(10)、选择开关(S1)、铣刨鼓上升电磁阀(Y1)、(Y3)和铣刨鼓下降电磁阀(Y2)、(Y4)相接，选择开关(S1)同时与铣刨鼓上升电磁阀(Y1)、(Y3)和铣刨鼓下降电磁阀(Y2)、(Y4)相连。

5、一种由权利要求1方法所设计的路面铣刨机遇障保护装置，包括铣刨机架(1)、铣刨鼓(8)、行走轮(5)、(12)排料机构(7)和输送带(4)，所述铣刨鼓(8)安装在机架(1)上，位于机架(1)下方，周边装有可作旋转运动的铣刨刀头(9)，由铣刨鼓驱动机构控制，前后行走轮(5)、(12)分设于铣刨鼓(8)前、后位置，排料机构(7)位于铣刨鼓(8)前面位置，输送带(4)位于机架(1)前面，其特征在于在机架(1)上、位于铣刨鼓(8)前面位置设置前金属探测器(3)，该探测器与设于机架(1)之上且由控制电路连接组成的控制装置(2)相接；所述机架(1)上固定有可带动铣刨鼓(8)作上下位移之升降油缸(6或11)。

6、根据权利要求5所述的路面铣刨机遇障保护装置，其特征在于控制装置(2)由开关电路组成，包括铣刨鼓上升电磁阀(Y1)、(Y3)和中间继电器(K1)，所述中间继电器(K1)与前金属探测器(3)相接，铣刨鼓上升电磁阀(Y1)、(Y3)与上述两元件并接。

7、根据权利要求5所述的路面铣刨机遇障保护装置，其特征在于控制装置(2)由开关电路组成，包括深度自动控制仪(AC1)、(AC2)，时间继电器(K2)，铣刨鼓上升电磁阀(Y1)、(Y3)和铣刨鼓下降电磁阀(Y2)、(Y4)，所述深度自动控制仪(AC1)与铣刨鼓上升电磁阀(Y1)和铣刨鼓下降电磁阀(Y2)连接，深度自动控制仪(AC2)与铣刨鼓上升电磁阀(Y3)和铣刨鼓下降电磁阀(Y4)连接，同时均与前金属探测器(3)并接，深度自动控制仪(AC1)、(AC2)之J脚、铣刨鼓上升电磁阀(Y1)、(Y3)和铣刨鼓下降电磁阀(Y2)、(Y4)与选择开关(S1)相接；时间继电器(K2)并接于金属探测器(3)两端。

8、根据权利要求5所述的路面铣刨机遇障保护装置，其特征在于控制装置(2)由微处理器控制电路组成，包括单片机***(SC)，该单片机***(SC)分别与前金属探测器(3)、选择开关(S1)、铣刨鼓上升电磁阀(Y1)、(Y3)和铣刨鼓下降电磁阀(Y2)、(Y4)相接，选择开关(S1)同时与铣刨鼓上升电磁阀(Y1)、(Y3)和铣刨鼓下降电磁阀(Y2)、(Y4)相连。

9、根据权利要求3或4或7或8所述的路面铣刨机遇障保护装置，其特征在于在前金属探测器(3)和后金属探测器(10)两端并接一铣刨鼓升高限位接近开关(14)，该开关装于升降油缸(6)或升降油缸(11)上。