具有转子负载监测的建筑机器的制作方法

本发明总体上涉及但不限于用于建筑机器的方法和系统，诸如旋转混合器机器和冷平面机器。更具体地，本发明涉及用于监测这种机器的转子上的负载的系统和方法。

背景技术：

旋转混合器可以用于回收旧的或退化的路面以便重新用于表面上。冷铣刨机器可以用于从诸如道路和停车场的表面移除旧的或退化的路面。这些作业区域中的表面可以在不同的地形上延伸，包括具有与水平面坡度(斜坡)的表面。这样，这些机器可以包括用于调节机器的垂直高度的系统和附接到其上的旋转切削工具，以便例如在铣削操作期间控制切削深度。

题为“用于建筑机械的发动机控制装置(enginecontroldeviceforconstructionmachinery)”的美国专利第7,353,105号公开了具有在正常操作和节能之间可切换的发动机模式的建筑机器。日本专利申请第07189764号公开了调整用于作业负载的发动机马力以防止发动机停转的建筑机器。

技术实现要素：

一种用于道路作业的机器，该机器可以包括：框架；包括由框架承载的动力源的驱动系统；由动力源驱动的铣削系统；以及控制器。铣削系统可以包括：经配置旋转并且从作业区域移除一定量的材料的转子；联接待由动力源驱动的转子的驱动构件；经配置用于张紧驱动构件的张紧器组件；以及经配置测量驱动构件的张紧的传感器。控制器可以经配置响应于从传感器接收的信号来确定转子是否已经遇到能够损坏该转子的物体。

一种监测作业机器的转子的方法，该方法可以包括：提供联接有待由作业机器的驱动系统驱动的转子的驱动构件；感测指示驱动构件的张紧的压力；以及基于感测的压力来确定转子是否已经遇到能够损坏转子的物体。

一种系统可以包括：框架；包括动力源的驱动系统；由动力源驱动的铣削系统和控制器。铣削系统可以包括：经配置旋转并且从一个作业区域移除一定量的材料的转子；经配置联接待由动力源驱动的转子的皮带；以及经配置测量张紧皮带的液压缸的压力的第一传感器。控制器可以经配置响应于从第一传感器接收的信号来确定转子是否已经遇到能够损坏转子的物体。

附图说明

图1是根据本发明的一个示例的旋转混合器机器的示意性侧视图。

图2是根据本发明的一个示例的旋转混合器机器的铣削系统的一部分的透视图。

图3a是根据本发明的一个示例的压力信号的曲线图。

图3b是根据本发明的一个示例的图3a的压力信号和扭矩信号的曲线图。

图3c是根据本发明的一个示例的图3a的压力信号和滑轮速度信号的曲线图。

具体实施方式

图1是旋转混合器机器10的示意性侧视图，示出了框架12，包括动力源13a和运输装置(轮)的驱动系统13可以连接到框架12。运输装置16可以经由多个腿18(本文也称为提升柱)连接到框架12上。旋转混合器机器10具有在运输装置16之间联接至框架12的下侧的铣削系统20。虽然本发明参照旋转混合器机器进行描述，但是本发明可以应用于其他类型的工业机器，诸如冷铣刨机器。

框架12可以沿着框架轴线a在前端12a与后端12b之间纵向延伸。动力源13a可以以任何数目的不同形式提供，这些形式包括但不限于内燃发动机、奥托和狄塞尔循环内燃发动机、电动机、混合动力发动机等。来自动力源13a的动力可以传递至驱动系统13的各种部件和系统，诸如运输装置16、多个腿18中的一个或多个、铣削系统20和控制器100。

框架12可以经由腿18通过运输装置16支撑。尽管示出为轮，但是运输装置16可以是允许旋转混合器机器10在作业区域15内的表面14上移动的任何类型的地面接合装置。因此，表面14和作业区域15可以是例如已经由旋转混合器机器10处理的铺砌道路或地面。因此，在可替代实施例中，运输装置16可以经配置为轨道组件或履带。运输装置16可以经配置使旋转混合器机器10在轴线a的方向上沿着地面表面向前行进和向后行进。相对于运输装置16和表面14，腿18可以是垂直可移动的(即，经配置升高和降低框架12和转子22(也称为转鼓))。腿18可以经配置旋转以为旋转混合器机器10提供转向。

每个腿18可以包括致动器，诸如液压提升柱，经配置升高和降低框架12，用于例如设定铣削系统20的转子22的期望切削深度，并升高框架12和转子22，以适应与地面上的障碍物接合的旋转混合器机器10。这些障碍物可以使用监测系统101和可以与控制器100一起使用的技术来感测或以其他方式确定，如随后所讨论的。在一些情况下，前两条腿可以彼此独立地操作，而后两条腿可以通过压力平衡系在一起而一起升高和降低。因此，腿18可以是垂直可移动的腿，经配置(与控制器100相结合)维持框架12和转子22相对于作业区域15的表面14的期望的姿势。

如本文描述的，多个腿18中的一个或多个可以联接到液压系统，该液压系统可以由控制器100操作，控制器100接收与监测系统101、技术和/或一个或多个传感器(例如，一个或多个液压传感器，用作驱动构件张紧传感器、皮带滑轮速度传感器、驱动构件速度传感器、扭矩传感器或其组合)的反馈。

铣削系统20可以连接至框架12并且可以是机器10的驱动系统13的一部分。铣削系统20可以包括转子22、壳体24和铣削系统致动器25。转子22(有时称为铣削转鼓或转鼓)相对于框架12和表面14可旋转并且可操作地连接以由动力源驱动。转子22可以包括布置在其上的多个切削工具，诸如凿子或钻头。转子22可以在壳体24内围绕轴线b旋转，轴线b在垂直于框架轴线a的方向上延伸到图1的平面中。当可旋转铣削转鼓22绕轴线b转动或旋转时，切削工具可以接合现有道路、桥梁、停车场等的表面14，诸如沥青。此外，当切削工具接合这样的表面14时，切削工具移除形成作业表面的材料层，诸如硬化的污垢。转子22和切削工具的转动动作在由壳体24形成的转子腔室中粉碎并混合现有道路表面(表面14)和预定量的底层材料，以产生新的底座或新的道路表面。各种添加剂或聚集体可以通过转子22和切削工具的作用沉积在表面上(包括表面14)或在作业区域内。因此，本发明的旋转混合器机器10可以包括用于在混合/粉碎操作期间在作业表面上沉积添加剂，诸如硅酸盐水泥、石灰、粉煤灰、水泥窑粉尘等，和/或水的系统。

现参见图1，壳体24形成用于容纳转子22以及转子在粉碎表面14中的作用的腔室。壳体24可以包括前壁和后壁，以及定位在转子22上方的顶盖。此外，壳体24可以包括在转子22的相对于旋转混合器机器10的行进方向的左侧和右侧上的侧向盖或侧板(在图2中经移除的铣削系统20的这些和其他部件)。壳体24朝向地面打开，使得转子22可以从壳体24内接合地面。

铣削系统20还可以包括铣削系统致动器25，其可以包括液压缸或其他装置，经配置升高和降低转子22以选择性地脱离、接合、增加或减少转子22与作业区域15的表面14所形成的切削深度。

图2示出了铣削系统20的附加部件，包括齿轮箱26、皮带滑轮28、驱动构件29和张紧器组件30。张紧器组件30可以包括液压缸32。在图2中，诸如壳体24和转子22的部分的部件已经移除。

齿轮箱26可以机器地联接到驱动系统13(图1)以便由动力源13a驱动。齿轮箱26包括皮带滑轮28中的一个的皮带滑轮28a。皮带滑轮28是可旋转的并且可以经配置与驱动构件29的内部相接合。皮带滑轮28a可以联接到齿轮箱26上以便与其一起旋转并且可以用于驱动驱动构件29。驱动构件29可以包括由合适的材料制成的闭环皮带、链条或其他张紧构件并且可以经配置在转子22的第二皮带滑轮28b上循环并且联接到其上。第二皮带滑轮28b可以是皮带滑轮28中的一个。尽管这里使用了术语“皮带滑轮”，但是应当认识到，滑轮可以具有适于与驱动构件29联接的任何配置。因此，例如，如果驱动构件29是链条，则滑轮可以是齿轮或另一合适的机构。

张紧器组件30可以包括第三皮带滑轮28c、液压缸32、臂34和底座36。底座36可以联接到旋转混合器机器的框架或联接到铣削系统20的其他部件(诸如壳体)。皮带滑轮28c可以经配置与驱动构件29接合并与之联接以便随着驱动构件29的移动而旋转。张紧器组件30可以包括臂34，诸如经由销或其他机器机构可移动地联接到底座36。臂34的位置可以通过液压缸32相对于底座36移动，液压缸32可以在其第一端联接到臂34。例如，液压缸32可以延伸以使臂34相对于底座36枢转，以经由皮带滑轮28c在驱动构件29上施加一定程度的张紧。驱动构件29上的张紧的程度可以随着通过液压缸32的端的伸出/缩回而促使臂34的移动而可调节。液压缸32的端的伸出/缩回可以通过改变液压缸32内的液压流体的压力来实现。

根据图2所示的实施例，铣削系统20可以包括至少一个滑轮传感器38和至少一个压力传感器40。齿轮箱26、转子22或驱动系统13的其他部分的扭矩也可以可选择地通过图2中未具体示出的一个或多个传感器来测量，并且可以与监测系统101和控制器100一起使用。

至少一个滑轮传感器38可以经配置测量这些皮带滑轮28中的一个或多个的诸如旋转速度、加速度等标准。从该数据，驱动构件29的速度、加速度等可以诸如由控制器100(图1)确定。类似地，至少一个压力传感器40可以经配置监测液压缸32内的压力。该压力可以指示驱动构件29的张紧。来自至少一个滑轮传感器38和至少一个压力传感器40的信号/数据可以被传输到控制器100(图1)。基于这些信号中的一个或多个，控制器100可以确定转子22是否已经遇到能够损坏转子22的物体。虽然在图2中示出了至少一个滑轮传感器38，但是根据其他实施例，可以使用其他类型和位置的传感器来确定驱动构件29的速度、加速度等。例如，可以在驱动构件29上放置区别标记，并且可以利用转速表或其他视觉传感器通过对标记在驱动构件29的移动范围内视觉通过的次数进行计数来确定驱动构件29的速度、加速度等。另外，尽管在图2的实施例中示出了至少一个滑轮传感器38和至少一个压力传感器40，但是可以设想，在一些实施例中仅需要使用这些传感器中的一个来确定转子是否遇到能够损坏转子的物体。

再次参见图1，旋转混合器机器10的一个或多个方面，包括监测系统101，可以由旋转混合器机器10的一个或多个嵌入式或集成控制器100管理。控制器100可以包括一个或多个处理器、微处理器、微控制器、电子控制模块(ecm)、电子控制单元(ecu)，或用于电子地监测和/或控制旋转混合器机器10的功能的任何其他合适的装置。

控制器100可以经配置根据用于基于各种操作条件(包括例如来自至少一个压力传感器40和/或至少一个滑轮传感器38的输入)来监测和控制旋转混合器机器10的预定算法或指令集进行操作。

可以进一步设想，控制器100可以经配置连续地执行各种计算，诸如确定转子是否遇到能够以动态方式实时损坏转子的物体，并将这些输出到接口和/或采取其他动作。

可以将这样的算法或指令集存储在数据库中并且读取到控制器100的板上存储器中，或者预编程到可以由控制器100访问的存储介质或存储器上，例如，以硬盘驱动器、跳跃驱动器、光学介质、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)或本领域常用的任何其他合适的计算机可读存储介质(均称为“数据库”)的形式。

控制器100可以与铣削系统20、驱动系统13等以及旋转混合器机器10的各种其他部件、系统或子系统电连通或连接。通过这种连接，控制器100可以从传感器，诸如扭矩传感器、至少一个压力传感器40和/或至少一个滑轮传感器38等接收与旋转混合器机器10的当前操作参数有关的数据。响应于这样的输入，控制器100可以执行各种确定并且传输对应于这样的确定的结果或对应于需要执行的动作的输出信号，诸如产生腿18的上下移动(由此使转子22升高)、通过致动器升高转子22，或根据需要使转子22从由驱动系统13驱动断开。因此，控制器100可以经配置自动地激活各种致动器或执行其他动作以保护诸如转子22的部件。

如图3a所示，根据一个实施例，控制器100可以经配置接收指示液压缸32(图2)内的压力的信号102。该压力可以被感测，并且利用至少一个压力传感器40(图2)产生信号。图3a示出了指示在转子遇到能够损坏转子的物体期间的压力的信号的曲线图。如图3a的曲线图所示，信号102具有区域104，在该区域104中，当转子最初遇到能够损坏转子的物体时，液压缸的压力与平均压力相比降低了10％或更多。该曲线图还具有区域106，在该区域106中，压力与平均压力相比增加了至少25％。区域104和区域106彼此发生在0.2秒或更短时间内。然而，基于操作条件，可以设想区域104和106之间的其他时间间隔。

根据一个实施例，控制器100可以经配置响应于从至少一个压力传感器40接收的信号102来确定转子是否已经遇到能够损坏转子的物体。例如，控制器100可以通过确定压力与平均压力相比是否降低了至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％等来进行该确定。可替代地或另外地，控制器100可以通过确定压力与平均压力相比是否增加了至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少50％、至少60％、至少75％、至少100％等来进行该确定。在另外的实施例中，控制器100可以通过确定压力与平均压力相比是否降低了至少5％(或另一百分比，诸如至少10％、至少15％、至少20％、至少25％)来进行该确定，然后该压力与在0.2秒或更短或另一指定时间间隔内，诸如但不限于(0.025秒或更短、0.04秒或更短、0.06秒或更短、0.08秒或更短、0.1秒或更短、0.12秒或更短、0.14秒或更短、0.16秒或更短、0.18秒或更短、0.22秒或更短、0.24秒或更短、0.26秒或更短、0.28秒或更短、0.30秒或更短、0.35秒或更短、0.4秒或更短、0.5秒或更短、0.75秒或更短、1.0秒或更短等)的平均压力相比是否增加了至少20％(或另一个百分，诸如至少10％、至少15％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少50％、至少60％、至少75％、至少100％)。

应当注意，在液压缸32和张紧器组件30以与图2的布置不同的方式(诸如相对于图2的布置的倒置布置)定位的其他设想实施例中，如果转子已经遇到能够损坏转子的物体，则液压缸32内的压力可以最初地增加。因此，在这样的实施例中，控制器100可以经配置响应于从至少一个压力传感器40接收的信号(这样的信号不同于信号102的信号)，确定转子是否已经遇到能够损坏转子的物体。例如，控制器100可以通过确定压力与平均压力相比是否增加了至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％等来进行该确定。在另外的实施例中，控制器100可以通过确定压力与平均压力相比是否增加了至少5％(或另一个百分比，诸如至少10％、至少15％、至少20％、至少25％)来进行该确定，然后该压力与在0.2秒或更短或另一指定时间间隔内，诸如但不限于(0.025秒或更短、0.04秒或更短、0.06秒或更短、0.08秒或更短、0.1秒或更短、0.12秒或更短、0.14秒或更短、0.16秒或更短、0.18秒或更短、0.22秒或更短、0.24秒或更短、0.26秒或更短、0.28秒或更短、0.30秒或更短、0.35秒或更短、0.4秒或更短、0.5秒或更短、0.75秒或更短、1.0秒或更短等)的平均压力相比降低了至少20％(或另一个百分比，诸如至少10％、至少15％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少50％、至少60％、至少75％、至少100％)。

图3b示出了可替代实施例，其中图示了指示液压缸32(图2)内的压力的信号102，并且图示了指示驱动系统13(图1)的扭矩的信号108。信号108可以来自驱动系统13的扭矩传感器，如先前所讨论的。信号108具有区域110，其中当转子最初遇到能够损坏转子的物体时，驱动系统扭矩的扭矩相对于平均扭矩增加50％或更多。该曲线图还具有区域112，其中，接着，转矩相对于平均转矩从平均转矩或更多降低了至少10％。区域110和112彼此发生在0.2秒或更短时间内，并且通常在相同的时间和相同的时间段上与信号102的区域104和106相对应。然而，基于操作条件，可以设想区域110和112之间的其他时间间隔。

根据一个实施例，控制器100可以经配置响应于从至少一个压力传感器40和扭矩传感器接收的信号102和108来确定转子是否已经遇到能够损坏转子的物体。例如，控制器100可以通过确定压力与平均压力相比是否降低了至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％等，以及扭矩与相应的(基本上相同的时间和相同的时间长度)时间期间的平均扭矩相比是否增加了50％或更多(或另一个值诸如25％或更多、35％或更多、75％或更多、100％或更多、125％或更多、150％或更多、200％或更多、300％或更多、500％或更多、600％或更多等)来进行该确定。可替代地或另外地，控制器100可以通过确定压力与平均压力相比是否增加了至少10％、(或另一个值诸如至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少50％、至少60％、至少75％、至少100％等)来进行该确定，并且扭矩与相应时间期间的平均扭矩相比降低了至少10％(或另一个值诸如至少5％、至少15％、至少25％、至少50％)。

图3c示出了另一个可替代实施例，其中图示了指示液压缸32(图2)内的压力的信号102，并且图示了指示驱动构件29(图2)的速度的信号116。信号116可以来自至少一个滑轮传感器38(图2)或如先前所讨论的另一个传感器。信号116具有区域118，其中与当转子最初遇到能够损坏转子的物体时的平均驱动构件速度相比，驱动构件的速度降低了至少10％。该曲线图还具有驱动构件速度与平均驱动构件速度相比增加了至少10％的区域120。区域118和120彼此发生在0.2秒或更短时间内，并且通常在相同的时间和相同的时间段上与信号102的区域104和106相对应。然而，基于操作条件，可以设想区域118和120之间的其他时间间隔

根据一个实施例，控制器100可以经配置响应于从至少一个压力传感器40和至少一个滑轮传感器38接收的信号102和116来确定转子是否已经遇到能够损坏转子的物体。例如，控制器100可以通过确定压力与平均压力相比是否降低了至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％等，以及速度与相应的(基本上相同的时间和相同的时间长度)时间期间的平均驱动构件速度相比是否降低了至少10％(或另一个值诸如至少5％、至少7％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少50％等)来进行该确定。可替代地或另外地，控制器100可以通过确定压力与平均压力相比是否增加了至少10％(或另一个值诸如至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少50％、至少60％、至少75％至少100％等)，以及速度与相应时间段期间的平均扭矩相比增加了至少10％(或另一个值诸如至少5％、至少15％、至少25％、至少50％)。

控制器100可以包括各种输出装置，诸如屏幕、视频显示器、监测器等，其可以用于显示关于机器10的状态的信息、警告、数据，诸如文本、数字、图形、图标等。包括操作员接口的控制器100可以另外包括用于从与旋转混合器机器10相关联的各种开关和传感器接收信息和命令信号的多个输入接口，以及用于向与旋转混合器机器10相关联的各种致动器发送控制信号的多个输出接口。经适当地编程，控制器100可以提供许多附加的类似或完全不同的功能，这在本领域是公知的。如先前所讨论的，该控制器可以经配置响应于确定转子已经遇到能够损坏该转子的物体而控制机器10以进行断开铣削系统20与由动力源驱动的联接、激活经配置相对于作业区域的表面升高该转子的第一致动器或激活第二致动器以相对于该表面升高框架从而升高该转子中的至少一个。

工业实用性

本发明描述了用于旋转混合器机器10或冷铣刨机器的各种装置、系统和方法。这些可以包括监测和控制的控制器或方法，其确定转子是否已经遇到能够损坏转子的物体。所公开的装置、系统和方法可以用于保护诸如转子22和铣削系统20的其他零件(诸如驱动构件29)和/或驱动系统13的部件免受损坏，从而节约成本并减少维修的停机时间。例如，本文公开的技术包括，当控制器100或监测和控制的方法确定转子已经遇到能够损坏转子的物体时，可以自动采取各种动作。例如，控制器100可以命令断开铣削系统与由动力源驱动的联接、激活经配置相对于作业区域的表面升高转子的第一致动器或激活第二致动器以相对于表面升高框架从而升高转子。

该确定可以使用来自铣削系统20的一个或多个传感器诸如至少一个压力传感器40、至少一个滑轮传感器38和/或扭矩传感器的信号来进行。本发明人已经认识到，如上所述，例如，当在驱动系统中观察到扭矩峰值时，驱动构件张紧缸中的压力(指示驱动构件上的张紧)下降(或在其他配置中增加)。这被看作例如图3a中的区域104。刚好在高扭矩事件之后也看到压力峰值(或者在可替代配置中的下降)。这在图3a中的区域106处看到。这些压力变化可以单独使用、彼此一起使用，或与其他感测标准(例如，感测扭矩、感测皮带/滑轮速度、感测皮带/滑轮加速度等)组合使用，以感测和识别扭矩峰值，使得上述动作可以由控制器100命令。

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