專利名稱：表面壓實機(jī)和操作表面壓實機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉M面壓實機(jī)，更具體地，涉及包括至少一個用于在表面壓
構(gòu)的表面壓實機(jī)。
背景技術(shù)：
許多工程項目需要壓實表面。例如各種類型的建筑項目會需要壓實由 像泥土、砂礫和瀝青等物質(zhì)形成的表面。存在各種類型的用于壓實這種表 面的專用機(jī)械，包括但并不局限于，表面滾軋機(jī)和振動軋板。這種表面壓 實機(jī)通過以表面壓實機(jī)的基座在表面上施加向下的力來操作，該基座可以 包括例如一個或多個軋輥和/或一個或多個軋板。
一些表面壓實機(jī)包括用于在表面壓實機(jī)的基座上產(chǎn)生波動的豎直力以 增加表面密實度的振動機(jī)構(gòu)。由這種表面壓實機(jī)所得到的結(jié)果部分取決于 由振動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的波動的豎直力的振幅。因此，存在各種用于調(diào)節(jié)波動的
豎直力的量值(magnitude)以獲得不同結(jié)果的控制方法。不幸的是，波動 的豎直力的任何具體振幅的效果也取決于各種其它因素，例如基座下面的 表面的硬度。因此，由于工作條件的變化，包括調(diào)節(jié)波動的豎直力的振幅 但不具有與波動的豎直力的效果有關(guān)的某種類型的反饋的控制方法可能不 能得到所希望的結(jié)果。
授予Sandstrom的美國專利No. 5,695,298 ( "，298專利，，)公開了使
饋。在，298專利中公開的機(jī)器的軋輥內(nèi)部， 一旋轉(zhuǎn)的重塊產(chǎn)生波動的豎直 力，因而使軋輥振動。加速度計安裝在附接到振動軋輥的框架上。，298專 利的控制方法包括處理來自加速度計的信號以及響應(yīng)于由該信號指示的特定工作條件而調(diào)節(jié)波動的豎直力的量值。
盡管，298專利公開了 一種當(dāng)調(diào)節(jié)波動的豎直力的量值時使用關(guān)于波動 的豎直力在振動軋輥上的實際效果的反饋的控制方法，但是仍然存在某些 缺點。例如，足夠堅固以經(jīng)受得住長時期的這種應(yīng)用的加速度計通常比較 昂貴。
本發(fā)明的表面壓實機(jī)和方法解決一個或多個上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
一個公開的實施例涉及一種操作表面壓實機(jī)的方法。該方法可包括將 表面壓實機(jī)的基座支承在一表面上。該方法還可包括用振動機(jī)構(gòu)在基座上 產(chǎn)生波動的豎直力，這可包括用振動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)使振動機(jī)構(gòu)的一個或 多個重塊運動。另外，該方法可包括感測振動機(jī)構(gòu)的工作參數(shù)，該工作參 數(shù)響應(yīng)于使一個或多個重塊運動以產(chǎn)生波動的豎直力而波動。所述方法還
動的豎直力。
另 一個實施例涉及一種包括基座的表面壓實機(jī)。該表面壓實機(jī)還可包 括振動機(jī)構(gòu)，該振動機(jī)構(gòu)可包括以在基座上產(chǎn)生波動的豎直力的方式使一 個或多個重塊運動的驅(qū)動系統(tǒng)。另外，該表面壓實機(jī)可包括控制系統(tǒng)。該 控制系統(tǒng)可感測表面壓實才幾中的負(fù)載，該負(fù)載響應(yīng)于驅(qū)動系統(tǒng)使一個或多 個重塊運動并產(chǎn)生波動的豎直力而波動。所述控制系統(tǒng)還可至少部分地基 于所感測的負(fù)載而調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)的操作以調(diào)節(jié)波動的豎直力。
另一個實施例涉及一種操作表面壓實機(jī)的方法。該方法可包括將表面 壓實機(jī)的基座支承在一表面上。該方法還可包括用振動機(jī)構(gòu)在基座上產(chǎn)生 波動的豎直力，這可包括用振動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)使振動機(jī)構(gòu)的一個或多個 重塊運動。另外，所述方法可包括感測在振動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)的致動器上 的負(fù)載。該方法還可包括響應(yīng)于所感測的以大于基準(zhǔn)值的量波動的負(fù)載而 調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)的操作以減小波動的豎直力的量值。


圖1A示出根據(jù)本發(fā)明的表面壓實機(jī)的一個實施例；
圖1B是圖1A在剖面線1B-1B處的剖視圖1C是圖1B在圓圏1C中的部分的放大圖1D是圖1C在剖面線1D-1D處的剖視圖1E是圖1C在剖面線1E-1E處的剖視圖2是示出#>據(jù)本發(fā)明的控制方法的一個實施例的流程圖；以及
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的控制方法的另 一個實施例的流程圖。
具體實施例方式
圖1A-1E示出支承在表面12上的根據(jù)本發(fā)明的表面壓實機(jī)10。表面 壓實機(jī)10可具有安置在表面12上的基座14。表面壓實機(jī)10可包括從基 座14懸置的框架16、振動機(jī)構(gòu)28 (在圖1B-1E中示出)、動力系統(tǒng)46、 推進(jìn)系統(tǒng)48 (在圖1B中示出)以及控制系統(tǒng)50。
基座14可包括一個或多個不同構(gòu)造的部件。在一些實施例中，基座 14可包括一個或多個軋輥，例如軋輥18和軋輥20?；?4的一個或多個 部件可具有帶涂層的或不帶涂層的金屬表面，其具有與表面12相接觸的基 本直的外形。例如，如圖1B和1C所示，軋輥18可具有帶涂層的或不帶 涂層的金屬表面22，其具有安置在表面12上的直的外形。
框架16可連結(jié)和/或支承表面壓實機(jī)10的一個或多個部件。例如，如 圖1A所示，框架16可連結(jié)軋輥18、 20。另外，框架16可支承振動機(jī)構(gòu) 28、動力系統(tǒng)46、推進(jìn)系統(tǒng)48和控制系統(tǒng)50的一個或多個部件?？蚣?6 可以允許各軋輥18、 20繞其縱軸轉(zhuǎn)動的方式與各軋輥18、 20相連接。
振動機(jī)構(gòu)28可包括驅(qū)動系統(tǒng)30和一個或多個重塊，驅(qū)動系統(tǒng)30以在 基座14上產(chǎn)生波動的豎直力的方式使該重塊運動。例如，如圖1B所示， 振動才幾構(gòu)28可包4舌重塊32和重塊34，并且驅(qū)動系統(tǒng)30可包括一個或多 個構(gòu)造成使重塊32、 34繞與各重塊32、 34的重心Cg間隔開的軸線36轉(zhuǎn) 動的一個或多個部件。在一些實施例中，為使重塊32、 34繞軸線36轉(zhuǎn)動，驅(qū)動系統(tǒng)30可包括致動器38，其具有驅(qū)動地連接在重塊32和重塊34上 的旋轉(zhuǎn)輸出件39。致動器38例如可以是流體操控的馬達(dá)如液壓馬達(dá)，或 電動馬達(dá)。
驅(qū)動系統(tǒng)30在旋轉(zhuǎn)輸出件39和重塊32之間可具有與在旋轉(zhuǎn)輸出件 39和重塊34之間相同的傳動比。驅(qū)動系統(tǒng)30可包括以1:1的傳動比將旋 轉(zhuǎn)輸出件39連接到重塊32的傳動系31。傳動系31可包括行星齒輪組40、 行星齒輪組42、以及串聯(lián)連接在旋轉(zhuǎn)輸出件39和重塊32之間的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動 件44。驅(qū)動系統(tǒng)30還可包括以1:1的傳動比將旋轉(zhuǎn)輸出件39連接到重塊 34的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動件45。如圖1B-1E所示，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動件45可延伸通過旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動件44的中心。
在一些實施例和/或情況中，除提供相等的傳動比之外，旋轉(zhuǎn)輸出件39 和重塊32、 34之間的連接可在旋轉(zhuǎn)輸出件39和重塊32之間提供一種角關(guān) 系，并在旋轉(zhuǎn)輸出件39和重塊34之間提供一種不同的角關(guān)系。如圖1E 所示，這會導(dǎo)致重塊32的重心Cg和重塊34的重心Cg之間的繞軸線36的 角度52。
驅(qū)動系統(tǒng)30可包括用于控制角度52的裝置(provision)。例如，驅(qū) 動系統(tǒng)30可包括致動器54,該致動器54以允許致動器54控制行星齒輪 組42的環(huán)齒輪56的旋轉(zhuǎn)位置的方式驅(qū)動地連接在環(huán)齒輪56上。在一些實 施例中，致動器54可以是線性的流體操控的致動器，例如液壓缸。致動器 54可包括缸55、設(shè)置在缸55內(nèi)部的活塞57、以及從活塞57延伸出缸55 的驅(qū)動件59?；钊?7可將缸55的內(nèi)部分成室65和室67?？刂葡到y(tǒng)50 可通過增加室65中的流體壓力和/或減小室67中的流體壓力來啟動致動器 54從而^f吏驅(qū)動件59沿方向60運動。類似地，控制系統(tǒng)50可通過增加室 67中的流體壓力和/或減小室65中的流體壓力來啟動致動器54從而使驅(qū)動 件59沿相反方向61運動。
如在圖1D中最好地所示的，驅(qū)動件59可連接到通過輪齒(未示出) 與環(huán)齒輪56嚙合的齒條58。當(dāng)未被啟動時，致動器54可將環(huán)齒輪56保 持在固定位置。在環(huán)齒輪56的位置固定并且旋轉(zhuǎn)輸出件39以相等的傳動比連接到重塊32、 34的情況下，角度52的量值可保持固定，并且致動器 38可使重塊32 、 34沿相同方向和以相同速度繞軸線36轉(zhuǎn)動。
當(dāng)凈皮啟動時，致動器54可沿方向60或方向61驅(qū)動齒條58，從而<吏 環(huán)齒輪56沿方向62或方向63轉(zhuǎn)動。用致動器54使環(huán)齒輪56沿方向62 轉(zhuǎn)動可使重塊32相對于重塊34沿方向62轉(zhuǎn)動，因而使角度52減小。類 似地，用致動器54使環(huán)齒輪56沿方向63轉(zhuǎn)動可使重塊32相對于重塊34 沿方向63轉(zhuǎn)動，因而使角度52增大。
振動機(jī)構(gòu)28可安裝在表面壓實機(jī)10上的不同位置。如圖1B-1E所示， 在一些實施例中，振動機(jī)構(gòu)28的一個或多個部分可安裝在軋輥18內(nèi)部。
振動機(jī)構(gòu)28的構(gòu)造并不局限于上迷示例。驅(qū)動系統(tǒng)30可包括用于將 致動器38、 54連接到重塊32、 34的不同類型和/或布置的部件。另外，驅(qū) 動系統(tǒng)30可具有與上述數(shù)目不同和/或類型不同的致動器。例如，用于使 重塊32、 34運動的致動器可包括用于使重塊32、 34中的一個運動的第一 液壓馬達(dá)和用于使重塊32、 34中的另一個運動的第二液壓馬達(dá)。在此實施 例中，第一液壓馬達(dá)和第二液壓馬達(dá)可液壓地串聯(lián)連接，使得液壓流體首 先流到笫一液壓馬達(dá)然后流到第二液壓馬達(dá)。此外，除了使重塊32、 34 繞軸線36轉(zhuǎn)動以產(chǎn)生波動的豎直力之外或者作為替代，驅(qū)動系統(tǒng)30可以 不同的方式^f吏一個或多個重塊運動從而產(chǎn)生波動的豎直力。例如，驅(qū)動系 統(tǒng)30可通過使一個或多個重塊線性振蕩來產(chǎn)生波動的豎直力。
動力系統(tǒng)46可包括一個或多個供給動力的部件，驅(qū)動系統(tǒng)30能利用 供給動力的方式控制重塊32、 34的運動。例如，如圖1B所示，動力系統(tǒng) 46可包括動力源64 (如發(fā)動機(jī))、動力轉(zhuǎn)換單元66。動力源64可供給機(jī) 械動力并且動力轉(zhuǎn)換單元66可將來自動力源64的機(jī)械動力轉(zhuǎn)換成致動器 38、 54可用的形式。在致動器38、 54使用流體動力的實施例中，動力轉(zhuǎn) 換單元66可以是泵。類似地，在致動器38、 54使用電能的實施例中，動 力轉(zhuǎn)換單元66可以是發(fā)電機(jī)。
動力系統(tǒng)46可包括用于將來自動力轉(zhuǎn)換單元66的動力供給致動器 38、 54的動力傳遞系統(tǒng)68。在致動器38、 54使用流體動力的實施例中，動力傳遞系統(tǒng)68可包括向致動器38、 54供給流體和/或從致動器38、 54 供給流體的管路(plumbing)。類似地，在致動器38、 54使用電能的實 施例中，動力傳遞系統(tǒng)68可包括一個或多個用于為致動器38、 54供給電 能的電路。動力傳遞系統(tǒng)68可包括用于調(diào)節(jié)到達(dá)致動器38、 54的功率通 量的功率通量調(diào)節(jié)器70、 72，例如閥或電流調(diào)節(jié)器。
動力系統(tǒng)46并不局限于圖1B中所示的構(gòu)造。例如，動力系統(tǒng)46可 具有與上述不同數(shù)目和/或布置的部件。在一些實施例中，致動器38和致 動器54可使用不同類型的動力，并且動力系統(tǒng)46可包括與用于為致動器 54供給動力的部件不同的為致動器38供給動力的部件。另外，代替動力 源64，動力系統(tǒng)46可包括從表面壓實機(jī)10外部的一個或多個動力源接收 動力的部件。
推進(jìn)系統(tǒng)48可包括動力系統(tǒng)46的一個或多個部件以及可利用由動力 系統(tǒng)46供給的動力操作以推it^面壓實機(jī)10的一個或多個部件。例如， 推進(jìn)系統(tǒng)48可包括動力源64、動力轉(zhuǎn)換單元66、以及可利用來自動力轉(zhuǎn) 換單元66的動力操作以使軋輥18繞其縱軸轉(zhuǎn)動的致動器74。致動器74 例如可以是液壓馬達(dá)或電動馬達(dá)。
如下所述，控制系統(tǒng)50可包括任何可操作以控制表面壓實機(jī)10的操 作的部件。在一些實施例中，控制系統(tǒng)50可包括功率通量調(diào)節(jié)器70、 72 和控制器76?？刂破?6可包括一個或多個處理器(未示出)和一個或多 個存儲器裝置(未示出)?？刂葡到y(tǒng)50可具有使控制器76能夠控制振動 機(jī)構(gòu)28的構(gòu)造。例如，控制系統(tǒng)50可具有操作性地連接到功率通量調(diào)節(jié) 器70、 72的控制器76，以便控制器76可通過控制到達(dá)致動器38、 54的 功率通量來控制致動器38、 54。
控制系統(tǒng)50還可包括各種信息源，控制器76可使用該信息源作為控 制振動機(jī)構(gòu)28時的因素。例如，如圖1A所示，控制系統(tǒng)50可包括將有 關(guān)操作員輸入的信號傳輸給控制器76的操作員界面78。另外，控制系統(tǒng) 50可包括向控制器76提供關(guān)于表面壓實機(jī)10的一個或多個工作參數(shù)的信 息的一個或多個傳感器，例如傳感器80和傳感器81 (圖1B-1D)。在一些實施例中，傳感器80和81可以是分別感測室65和室67 (圖ID)中的 工作流體的壓力、并將表示所感測到的壓力的信號提供給控制器76的壓力 傳感器。由于室65和室67之間的壓力差對應(yīng)于致動器54上的負(fù)載，所以 由傳感器80、 81提供的信號可共同為控制器76指示致動器54上的負(fù)載。
控制系統(tǒng)50并不局限于上述示例。例如，除控制器76和功率通量調(diào) 節(jié)器70、 72之外或代替控制器76和功率通量調(diào)節(jié)器70、 72，控制系統(tǒng)50 可包括用于根據(jù)操作員輸入和/或表面壓實機(jī)10的工作條件而控制振動機(jī) 構(gòu)28的操作的各種其它的控制部件。另外，傳感器80、 81可感測連接在 室65、 67上的管路中的工作流體的壓力，而不是直接感測室65、 67中的 壓力。此外，控制系統(tǒng)50可以不同于感測致動器54的工作流體的壓力的 某種方式感測致動器54上的負(fù)載。例如，傳感器80或傳感器81可感測致 動器54的部件中的應(yīng)力或連接在致動器54上的部件中的應(yīng)力。此外，傳 感器80和/或傳感器81可感測與致動器54上的負(fù)載不同的負(fù)載，例如旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動件45上的負(fù)載、傳動系31中的負(fù)載、或致動器38上的負(fù)載。此夕卜， 傳感器80可感測振動機(jī)構(gòu)28的不同于負(fù)載的工作^lt，例如驅(qū)動系統(tǒng)30 的一個或多個部件的瞬時速度。另外，在驅(qū)動系統(tǒng)30包括一個用于使重塊 32運動的致動器和另一個用于使重塊34運動的致動器的實施例中，傳感 器80可感測與兩個致動器之間的相互作用有關(guān)的l^t。例如，在驅(qū)動系統(tǒng) 30包括用于驅(qū)動重塊32的液壓馬達(dá)、包括用于驅(qū)動重塊34的液壓馬達(dá)、 并且使這兩個液壓馬達(dá)液壓地串聯(lián)連接的實施例中，傳感器80可感測在液 壓馬達(dá)之間流動的液壓流體的壓力。
另外，表面壓實機(jī)10的總體構(gòu)造并不局限于上文聯(lián)系圖1A-1E所述 的示例。例如，基座14可具有與圖1A-1C中所示不同的構(gòu)造。除軋輥18 和/或軋輥20之外或代替軋輥18和/或軋輥20，基座14可具有安置在表面 12上的一個或多個各種類型的其它部件，包括但不局限于轉(zhuǎn)輪(runner)、 板、輪子和履帶(track)單元。在一些實施例中，單個部件例如板可組成 基座14。另外，表面壓實機(jī)10可省略推進(jìn)系統(tǒng)48。工業(yè)實用性
表面壓實機(jī)10可應(yīng)用于任何需要壓實表面12的任務(wù)。由基座14施加 的向下的力可壓實表面12在基座14之下的部分。操作員可通過沿著表面 12移動基座14，例如通過啟動推進(jìn)系統(tǒng)48以使軋輥18、 20沿表面12滾 動來壓實表面12的不同部分。
振動機(jī)構(gòu)28可通過在基座14上產(chǎn)生波動的豎直力來幫助表面壓實機(jī) IO更有效地壓實表面12。如圖1E所示，當(dāng)被驅(qū)動系統(tǒng)30繞軸線36轉(zhuǎn)動 時，重塊32、 34產(chǎn)生離心力Fd、 Fc2,它們共同在表面壓實機(jī)10上形成
凈離心力Fcn。凈離心力Fcn可包括兩個分量凈豎直力F罰和凈水平力Fhn。
凈離心力Fcn可隨重塊32、 34轉(zhuǎn)動。因此，在重塊32、 34的每次回轉(zhuǎn)期
間，凈豎直力Fvn在等于該凈離心力Fcn的向上的力一當(dāng)凈離心力Fcn正好 指向上方時一和等于該凈離心力Fen的向下的力一當(dāng)凈離心力Fcn指向下方
時一之間波動。這樣，凈豎直力Fvn可以和重塊32、 34繞軸線36轉(zhuǎn)動的
相同頻率波動，下文稱為激勵頻率。波動的凈豎直力F^可通it^面壓實
機(jī)IO中的一個或多個負(fù)栽路徑傳遞給基座14。
通過操作致動器54以調(diào)節(jié)角度52，控制系統(tǒng)50可調(diào)節(jié)凈離心力Fcn 的量值并從而調(diào)節(jié)凈豎直力Fvn的波動振幅。減小角度52使得各離心力
Fcl、 Fc2之間的角度減小，從而離心力Fd、 Fc2更大程度地相互疊加，導(dǎo)致 更大的凈離心力Fcn和凈豎直力Fvn的更大的波動振幅。減小角度52可產(chǎn)
生相反的結(jié)果。
通常，增加凈豎直力Fvn的波動振幅更有效地使表面12壓實。然而， 在凈豎直力Fvn的波動振幅增加至某一點時，波動的凈豎直力F^可導(dǎo)致基
座14從表面12分離。例如，如果波動振幅變得足夠大，則該波動的凈豎 直力Fvn會導(dǎo)致被稱為"雙跳(doublejumping)"的行為。該行為包括在
波動的凈豎直力Fvn的每隔一個周期期間基座14從表面12反彈，在每次
反彈之間在空中停留波動的凈豎直力F^的整個周期。換句話說，在^L 期間，基座14以半個激勵頻率升離和落回表面12。雙跳會破壞壓實表面 12的目的，因為每次基座14落回表面12的碰撞會弄碎形成表面12的材料。
除產(chǎn)生波動的凈豎直力F，之外，使重塊32、 34繞軸線36轉(zhuǎn)動可導(dǎo) 致表面壓實機(jī)IO的一個或多個其它工作參數(shù)波動。當(dāng)驅(qū)動系統(tǒng)30轉(zhuǎn)動重 塊32和34時，各重塊32、 34的重心Cg與軸線36之間的水平距離正弦變 化。因此，重塊32、 34上的重力在傳動系31和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)45上的轉(zhuǎn)矩 也正弦變化。這會在驅(qū)動系統(tǒng)30中的各種部件上產(chǎn)生波動的負(fù)載，包括在 致動器54上的波動的負(fù)載。該波動的負(fù)載會導(dǎo)致驅(qū)動系統(tǒng)30的一個或多 個部件的速度發(fā)生波動。另夕卜，驅(qū)動系統(tǒng)30的各種其它工作參數(shù)可響應(yīng)于 重塊32、 34繞軸線36的轉(zhuǎn)動而波動。例如，在致動器38和/或致動器54 為電動馬達(dá)的實施例中，使重塊32、 34繞軸線36轉(zhuǎn)動以產(chǎn)生波動的凈豎 直力Fvn可在致動器38和/或致動器54的電線圈中產(chǎn)生一個或多個電活動 參數(shù)的波動。
當(dāng)控制系統(tǒng)50調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)28的操作以改變凈豎直力F^的波動振 幅時，驅(qū)動系統(tǒng)30中的負(fù)載波動的振幅會改變。例如，當(dāng)凈豎直力Fvn的 波動振幅變得大到足以導(dǎo)致基座14從表面12分離時，驅(qū)動系統(tǒng)30中的負(fù) 載波動的振幅會突然增大。在基座14從表面12分離后，當(dāng)基座14落回表 面12時的碰撞會使重塊32、 34震搖，這會在驅(qū)動系統(tǒng)30的負(fù)載-包括致 動器54上的負(fù)載-中產(chǎn)生尖峰。
另外，驅(qū)動系統(tǒng)30中的負(fù)載波動的時間圖形可取決于波動的凈豎直力 Fvn的振幅。不管波動的凈豎直力Fvn的振幅如何，驅(qū)動系統(tǒng)30中的負(fù)栽
可在波動的凈豎直力Fvn的每個周期期間(即，以激勵頻率)波動。然而，
波動的凈豎直力Fvn的一些振幅可在一些周期期間比在其它周期期間導(dǎo)致 驅(qū)動系統(tǒng)30中的更大振幅的負(fù)載波動。
例如，波動的凈豎直力Fvn的高到足以導(dǎo)致雙跳的振幅可產(chǎn)生這種結(jié) 果。在雙跳期間，驅(qū)動系統(tǒng)30中以激勵頻率出現(xiàn)的負(fù)載波動可包括在基座 14撞擊表面12時的周期期間的較大的振幅波動和在基座14位于空中時的 交替周期期間的相當(dāng)小的振幅波動。以數(shù)學(xué)表達(dá)，在《 匕期間驅(qū)動系統(tǒng)30 中的負(fù)載波動可包括處于半個激勵頻率的較大的振幅分量和處于激勵頻率的相當(dāng)小的振幅分量。
反之，當(dāng)波動的凈豎直力Fvn的振幅低到足以使基座14保持與表面12 持續(xù)接觸時，驅(qū)動系統(tǒng)30中的負(fù)載可在各波動的凈豎直力Fvn的每個周期 期間波動近似相同的量。因此，在此情形下，驅(qū)動系統(tǒng)30中的處于半個激 勵頻率的負(fù)載波動振幅與處于激勵頻率的負(fù)載波動的振幅差別不大。
控制系統(tǒng)50可在包括至少部分地基于振動機(jī)構(gòu)28的波動負(fù)載或相關(guān) 工作參數(shù)而自動調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)28的操作的控制方法中充分利用上述工作 特性。圖2示出這種控制方法的一個實施例。在該方法中，控制系統(tǒng)50 可感測波動參數(shù)的量值(步驟82)。例如，如上面提及的，傳感器80、 81 可共同感測致動器54上的負(fù)載。同時，控制系統(tǒng)50可確定所感測的參數(shù) 的波動振幅是否超過第一基準(zhǔn)值(步驟86)。例如，控制器76可處理來 自傳感器80、 81的信號以確定致動器54上的負(fù)載的波動振幅是否超過該 基準(zhǔn)值。如果所感測的參數(shù)的波動振幅沒有超過該基準(zhǔn)值，則控制系統(tǒng)50 可調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)28的操作以增大波動的凈豎直力Fm的振幅(步驟88)。 控制系統(tǒng)50可繼續(xù)這樣做直到所感測的參數(shù)的波動振幅超過第一基準(zhǔn)值 (步驟86 )。
當(dāng)所感測的參數(shù)的波動振幅超過第一基準(zhǔn)值時，控制系統(tǒng)50可調(diào)節(jié)振 動機(jī)構(gòu)28的操作以減小波動的凈豎直力Fvn的振幅(步驟卯)。然后控制 系統(tǒng)50可確定所感測的參數(shù)的波動振幅是否已降低到第二基準(zhǔn)值以下(步 驟92)。如果沒有，則控制系統(tǒng)50可再次調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)28的操作以減小 波動的凈豎直力F罰的振幅(步驟90)。 一旦所感測的#的波動振幅降 到低于第二基準(zhǔn)值時(步驟92 ),控制系統(tǒng)50可調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)28的操作 以增大波動的凈豎直力F^的振幅(步驟88)。如前所述，控制系統(tǒng)50 可繼續(xù)這樣做直到所感測的參數(shù)的波動振幅超過第一基準(zhǔn)值(步驟86)。
根據(jù)實現(xiàn)圖2所示的控制方法的特定目的，控制系統(tǒng)50可使用各種值 作為第一基準(zhǔn)值和第二基準(zhǔn)值。各基準(zhǔn)值可具有固定的值，或者控制系統(tǒng) 50可將基準(zhǔn)值確定為一個或多個工作參數(shù)的函數(shù)。在一些實施例中，第一 基準(zhǔn)值可基本上對應(yīng)于當(dāng)波動的凈豎直力Fvn的振幅變得大到足以導(dǎo)致基座14從表面12分離和落回表面12時所出現(xiàn)的所感測的M的波動振幅。 可才艮據(jù)經(jīng)驗確定該值。通過在圖2所示的控制方法中將該值用作第一基準(zhǔn) 值，控制系統(tǒng)50可通過使波動的凈豎直力Fvn的振幅保持很高的同時將基 座14以高百分比時間保持在表面12上來增強(qiáng)表面12的密實度。
基于一個或多個工作參數(shù)來自動調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)28的操作的策略并不 局限于聯(lián)系圖2所述的示例。例如，控制系統(tǒng)50可執(zhí)行包括將所感測的參
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的凈豎直力Fvn的振幅的控制策略。另外，結(jié)合或者替代使用第一和第二
基準(zhǔn)值作為調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)28的操作的觸發(fā)器，控制系統(tǒng)50可至少部分地 基于所感測的參數(shù)來執(zhí)行各種其它類型的控制策略。例如，控制系統(tǒng)50 可基于查表、公式、或限定所感測的參數(shù)和振動機(jī)構(gòu)28的一個或多個工作 參數(shù)之間的一個或多個預(yù)期關(guān)系的類似手段來控制振動機(jī)構(gòu)28。此外，在 一些實施例中，控制系統(tǒng)50可執(zhí)行包括基于所感測的參數(shù)的一個或多個特 定頻率分量來控制振動機(jī)構(gòu)28的控制策略。
圖3示出這種控制方法的一個實施例。在該控制方法中，控制系統(tǒng)50 可感測波動的^t的量值(步驟94)。例如，如上所述，傳感器80、 81 可共同感測致動器54上的負(fù)載并向控制器76指示該負(fù)載。同時，控制系 統(tǒng)50可確定所感測的參數(shù)的第一頻率分量的振幅(步驟96)。例如，控 制器76可確定處于激勵頻率的所感測的參數(shù)的分量的振幅?？刂葡到y(tǒng)50 還可確定所感測的參數(shù)的第二頻率分量的振幅(步驟98)。例如，控制器 76可確定處于半個激勵頻率的所感測的參數(shù)的分量的振幅?？刂葡到y(tǒng)50 可使用任何合適的信號處理技術(shù)來確定所感測的參數(shù)的第一和第二頻率分 量的振幅。在確定所感測的參數(shù)的第一和第二頻率分量的振幅之后，控制 系統(tǒng)50可確定第二頻率分量的振幅與第一頻率分量的振幅的比率(步驟 100)。
控制系統(tǒng)50可以各種方式使用笫二頻率分量的振幅與第一頻率分量 的振幅的比率來達(dá)到各種目的。在一些實施例中，控制系統(tǒng)50可確定該比 率是否超過第一基準(zhǔn)值(步驟102),如果這樣，則調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)28的操作以減小波動的凈豎直力Fvn的量值(步驟104)?？刂葡到y(tǒng)50可使用各 種值作為第一基準(zhǔn)值。第一基準(zhǔn)值可具有固定的值，或者控制系統(tǒng)50可將 第一基準(zhǔn)值定義為表面壓實機(jī)10的一個或多個工作條件的函數(shù)。在一些實 施例中，第 一基準(zhǔn)值可基本上對應(yīng)于當(dāng)表面壓實機(jī)10開始雙跳時所出現(xiàn)的 第 一和第二頻率分量的振幅的比率。通過使用該值作為減小波動的凈豎直 力Fvn的量值的觸發(fā)器，控制系統(tǒng)50可減少或消除雙跳。
在減小波動的凈豎直力的振幅(步驟104)之后，控制系統(tǒng)50可確定 第二頻率分量的振幅與第一頻率分量的振幅的比率是否已降低到第二基準(zhǔn) 值以下(步驟106)。如果沒有，則控制系統(tǒng)50可再次調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)28 的操作以減小波動的凈豎直力Fvn的量值(步驟104)。 一旦該比率下降到 低于第二基準(zhǔn)值(步驟106),則控制系統(tǒng)50可以開始調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)28 的操作以增大波動的凈豎直力Fvn的量值(步驟108)。控制系統(tǒng)50可繼 續(xù)這樣l故直到第二頻率分量的振幅與第 一頻率分量的振幅的比率再次超過 第一基準(zhǔn)值(步驟102)。
控制系統(tǒng)50可使用各種值作為第二基準(zhǔn)值。第二基準(zhǔn)值可具有固定的 值，或者控制系統(tǒng)50可將第二基準(zhǔn)值定義為表面壓實機(jī)10的一個或多個 工作條件的函數(shù)。
包括基于所感測的參數(shù)的一個或多個特定頻率分量來控制振動機(jī)構(gòu) 28的控制策略并不局限于上述示例。例如，控制系統(tǒng)50可基于不同于處 于激勵頻率的分量和處于半個激勵頻率的分量的所感測的參數(shù)的兩個頻率 分量來控制振動機(jī)構(gòu)28。另外，控制系統(tǒng)50可基于所感測的M的多于 或少于兩個頻率分量來控制振動機(jī)構(gòu)28。此外，除^f吏用第一和第二基準(zhǔn)值 作為調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)28的操作的觸發(fā)器之外或代替使用第一和第二基準(zhǔn)值 作為調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)28的操作的觸發(fā)器，控制系統(tǒng)50可至少部分地基于所 感測的|^:的一個或多個頻率分量來執(zhí)行各種其它類型的控制策略。例如， 控制系統(tǒng)50可基于查表、公式、或限定所感測的參數(shù)的一個或多個特定頻 率分量和振動機(jī)構(gòu)28的一個或多個工作參數(shù)之間的預(yù)期關(guān)系的類似手段 來控制振動機(jī)構(gòu)28。另外，表面壓實機(jī)10的總體操作并不局限于上述示例，例如，控制系 統(tǒng)50可感測響應(yīng)于振動機(jī)構(gòu)28產(chǎn)生波動的凈豎直力Fvn而波動的振動機(jī) 構(gòu)28的某個其它工作參數(shù)的量值，而不是感測致動器54上的負(fù)載的量值。 類似地，作為感測振動機(jī)構(gòu)28的工作參數(shù)的替代，控制系統(tǒng)50可感測響 應(yīng)于振動機(jī)構(gòu)28產(chǎn)生波動的凈豎直力Fvn而在表面壓實機(jī)10的某個其它 部分中波動的負(fù)載。此外，在振動機(jī)構(gòu)28以不同于通過使重塊32、 34繞 軸線36轉(zhuǎn)動的方式產(chǎn)生波動的凈豎直力Fvn的實施例中，控制系統(tǒng)50可 使用不同的方法來調(diào)節(jié)波動的凈豎直力Fvn的振幅。
本發(fā)明的實施例可使表面壓實機(jī)10能夠高效地執(zhí)行且成本較低。如上 所述，控制系統(tǒng)50可通過基于一個或多個響應(yīng)于振動機(jī)構(gòu)28產(chǎn)生波動的 凈豎直力Fvn而波動的工作參數(shù)來自動調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)28的一個或多個工作 方面，以獲得各種性能優(yōu)點。另外，使用如上所述的參數(shù)作為調(diào)節(jié)振動機(jī) 構(gòu)28的操作的基礎(chǔ)使得能夠使用較低成本的感測方法。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯而易見能夠不偏離本發(fā)明的范圍而對表面 壓實機(jī)和方法做出各種修改和變型。通過考慮本文公開的表面壓實機(jī)和方 法的說明書和實踐，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以顯見本發(fā)明的表面壓實機(jī)和方法 的其它實施例。本說明書和示例應(yīng)被認(rèn)為僅僅是舉例性的，本發(fā)明的真正 范圍由所附權(quán)利要求及其等同物規(guī)定。
權(quán)利要求
1. 一種操作表面壓實機(jī)的方法，包括將表面壓實機(jī)的基座支承在表面上；用振動機(jī)構(gòu)在基座上產(chǎn)生波動的豎直力，包括用振動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)使振動機(jī)構(gòu)的一個或多個重塊運動；感測振動機(jī)構(gòu)的工作參數(shù)，該工作參數(shù)響應(yīng)于使一個或多個重塊運動以產(chǎn)生波動的豎直力而波動；以及至少部分地基于所感測的參數(shù)而自動調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)的操作以調(diào)節(jié)波動的豎直力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，至少部分地基于所感感測的參數(shù)的振幅超過基準(zhǔn)值而調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)的操作以減小波動的豎直力 的振幅。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述基準(zhǔn)值基本對應(yīng) 于當(dāng)波動的豎直力的振幅變得大到足以導(dǎo)致基座從所述表面分離時所出現(xiàn) 的所感測的參數(shù)的振幅。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，感測響應(yīng)于使一個或 多個重塊運動以產(chǎn)生波動的豎直力而波動的振動機(jī)構(gòu)的工作l^:包括感 測振動機(jī)構(gòu)中的負(fù)載。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于 所述驅(qū)動系統(tǒng)包括致動器；以及感測響應(yīng)于^f吏一個或多個重塊運動以產(chǎn)生波動的豎直力而波動的振動 機(jī)構(gòu)的工作參數(shù)包括感測所述致動器的工作參數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于 所述基座包括軋輥；以及 所述方法還包括使所述軋輥滾過所述表面。
7. —種表面壓實機(jī)，包括基座；振動機(jī)構(gòu)，該振動機(jī)構(gòu)包括以在所述基座上產(chǎn)生波動的豎直力的方式 使一個或多個重塊運動的驅(qū)動系統(tǒng)；控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)感測表面壓實機(jī)中的負(fù)載，該負(fù)載響應(yīng)于驅(qū)動 系統(tǒng)^使一個或多個重塊運動并產(chǎn)生波動的豎直力而波動，其中，所述控制 系統(tǒng)至少部分地基于所感測的負(fù)載來調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)的操作以調(diào)節(jié)波動的豎 直力。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的表面壓實機(jī)，其特征在于，感測響應(yīng)于驅(qū) 動系統(tǒng)使一個或多個重塊運動并產(chǎn)生波動的豎直力而波動的表面壓實機(jī)中 的負(fù)載包括感測振動機(jī)構(gòu)中的負(fù)載。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的表面壓實機(jī)，其特征在于，感測響應(yīng)于驅(qū) 動系統(tǒng)使一個或多個重塊運動并產(chǎn)生波動的豎直力而波動的表面壓實機(jī)中 的負(fù)載包括感測致動器上的負(fù)載。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的表面壓實機(jī)，其特征在于 所述致動器是流體操控的致動器；以及感測致動器上的負(fù)載包括感測用于致動器的工作流體中的壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種操作表面壓實機(jī)的方法。該方法可包括將表面壓實機(jī)的基座支承在表面上。該方法還可包括用振動機(jī)構(gòu)在基座上產(chǎn)生波動的豎直力，這可包括用振動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)使振動機(jī)構(gòu)的一個或多個重塊運動。另外，所述方法可包括感測振動機(jī)構(gòu)的工作參數(shù)，該工作參數(shù)響應(yīng)于使一個或多個重塊運動以產(chǎn)生波動的豎直力而波動。所述方法還可包括至少部分地基于所感測的參數(shù)而自動調(diào)節(jié)振動機(jī)構(gòu)的操作以調(diào)節(jié)波動的豎直力。
文檔編號E02D3/046GK101298750SQ20081009609
公開日2008年11月5日 申請日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日
發(fā)明者D·R·波茨, M·J·索拉提, N·A·厄特肯 申請人:卡特彼勒鋪路產(chǎn)品公司