EP2873776A2 - Construction machine - Google Patents

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EP2873776A2
EP2873776A2 EP20140181661 EP14181661A EP2873776A2 EP 2873776 A2 EP2873776 A2 EP 2873776A2 EP 20140181661 EP20140181661 EP 20140181661 EP 14181661 A EP14181661 A EP 14181661A EP 2873776 A2 EP2873776 A2 EP 2873776A2
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EP
European Patent Office
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axis
construction machine
boom
base portion
excavator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20140181661
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2873776A3 (en
Inventor
Ulrike Nohlen
Rainer Schrode
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTS Maschinentechnik Schrode AG
Original Assignee
MTS Maschinentechnik Schrode AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTS Maschinentechnik Schrode AG filed Critical MTS Maschinentechnik Schrode AG
Publication of EP2873776A2 publication Critical patent/EP2873776A2/en
Publication of EP2873776A3 publication Critical patent/EP2873776A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/30—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
    • E02F3/32—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes
    • E02F3/325—Backhoes of the miniature type
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/38—Cantilever beams, i.e. booms;, e.g. manufacturing processes, forms, geometry or materials used for booms; Dipper-arms, e.g. manufacturing processes, forms, geometry or materials used for dipper-arms; Bucket-arms
    • E02F3/382—Connections to the frame; Supports for booms or arms
    • E02F3/384—Connections to the frame; Supports for booms or arms the boom being pivotable relative to the frame about a vertical axis
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/261—Surveying the work-site to be treated

Definitions

  • the invention relates to a construction machine according to the preamble of claim 1.
  • the well-known excavator can have a satellite-based global positioning system, with the position of the upper carriage can be determined. Furthermore, the known excavator has a detection device comprising a plurality of sensors. With these sensors, the inclinations of the segments of the boom are detected relative to a mostly horizontal or vertical reference plane. A detection means receives the signals from the detection means and, if present, the global positioning system and determines therefrom a position of an attachment mounted on the boom, for example an excavator bucket, and in particular an excavator bucket tip, and displays that position to the operator.
  • a detection device comprising a plurality of sensors. With these sensors, the inclinations of the segments of the boom are detected relative to a mostly horizontal or vertical reference plane.
  • a detection means receives the signals from the detection means and, if present, the global positioning system and determines therefrom a position of an attachment mounted on the boom, for example an excavator bucket, and in particular an excavator bucket tip, and displays that position to the operator.
  • Object of the present invention is to provide a construction machine that can be used very flexible and yet precise.
  • the boom is rotatable relative to the base portion about a second axis, which is approximately orthogonal to the first axis (inclination axis of the boom relative to the base portion). Since the first axis is usually at least approximately horizontal in the normal position of the construction machine, the second axis could, for example, be vertical, which then allows a horizontal movement of the boom. This will be a Swivel positioning of the boom allows without the base section itself must be rotated. For example, it is possible to work along walls with an attachment, which is present at the end of the boom, even if the construction machine can not quite approach the wall, but stands diagonally opposite the latter. This allows a very flexible use of the construction machine according to the invention.
  • the additional component of the detection device which detects the rotation angle about the second axis, still allows a determination of the position (for example, all three coordinates in a Cartesian coordinate system) or only one parameter (for example, only the orientation) of the current position of the boom, so that the construction machine can be operated very precisely.
  • position for example, all three coordinates in a Cartesian coordinate system
  • only one parameter for example, only the orientation
  • the position of the cantilever is determined by a detection device which receives the signal or the signals of the detection device, for example trigonometrically calculated.
  • the signals of the first sensor (inclination) and the second sensor (rotation angle) are processed together with the known length of the boom.
  • the present invention is used in a so-called "2D control" in which only a determination of the relative position, in particular of the position and height of the boom is made relative to the base portion.
  • the base section has a movable lower part and an opposite the lower part about a third axis rotatable upper part, wherein the third axis to the second axis is at least approximately parallel, and the detection means comprises at least one third sensor, the rotation angle of the upper part about the third axis and the relative rotation between the upper part and lower part detected and provides the detection device - where available - a corresponding signal that takes into account the signal in the determination of the position of the attachment.
  • the rotation of the upper part relative to the lower part of an additional degree of freedom is created, which further increases the versatility of the construction machine.
  • the possibility is created to also determine the orientation and position of the lower part. This has advantages, for example, if a dozer blade or other processing device is attached to the lower part. It is understood that this development may make sense without the other features of the present invention, so represents a separate invention.
  • the detection device comprises at least one fourth sensor which detects an inclination of the base section relative to a reference plane and provides the determination device - if present - with a corresponding signal which takes the signal into account when determining the position of the attachment.
  • at least two fourth sensors will be used, namely a pitch and roll sensor. This takes into account the fact that the construction machine is not in normal position, ie horizontally, in many applications, but is somehow inclined relative to a horizontal reference plane, for example when working on a slope. This training increases the versatility again.
  • the boom has a plurality of segments that are tiltable relative to each other about axes that are at least approximately parallel to the first axis, and that each segment at least one belonging to the detection device first sensor for detecting the inclination of the segment is assigned to a reference plane. This allows a particularly precise positioning of the attachment, while still available possibility of exact positioning.
  • the boom comprises an attachment, in particular an excavator bucket.
  • the additional second sensor which detects the pivoting angle of the boom, enables the determination of a parameter of the position of that attachment or a location on the attachment.
  • the determination device be designed such that it determines a parameter (for example only the orientation) of the position or also all parameters (for example all 3 coordinates in a Cartesian coordinate system) of the position of the attachment, which makes the operation particularly easy.
  • it comprises a global positioning system for determining the position of the base section, and that the determining device uses the determined position of the base section to determine an absolute position of the boom, which also simplifies the operation.
  • a construction machine in the form of an excavator in particular a mini, midi or compact excavator, carries in the FIGS. 1 and 2 the overall reference numeral 10.
  • the excavator 10 comprises a movable base portion 12 and a relative to the base portion 12 about a first and perpendicular to the plane of FIG. 1 extending axis 14 cantilever jib in the form of an excavator 16, to which an attachment in the form of a bucket 18 is attached.
  • the first Axis 14 is at an in FIG. 1 indicated by a dot-dash line and the leaf level of the FIG. 1 vertical base plane 20 of the base portion 12 arranged in parallel.
  • the excavator arm 16 comprises two segments 22 and 24, which are hydraulically tiltable relative to each other about an axis 26 which is perpendicular to the plane of the plane FIG. 1 extends and is parallel to the first axis.
  • the bucket 18 is also hydraulically tiltable attached to the segment 24 about an axis 28 parallel to the first axis 14.
  • the excavator 16 is also one in the representation of FIG. 1 vertical second axis 30 pivotally relative to the base portion 12, wherein this second axis 30 is thus orthogonal to the first axis 14 (see also FIG. 2 ).
  • the base portion 12 consists of a movable lower part 32 ("undercarriage") and a relative to the lower part 32 about a third axis 34 rotatable upper part 36 (“uppercarriage”).
  • the third axis 34 is parallel to the second axis 30. Due to the pivoting of the excavator arm 16 about the second axis 30, the excavator arm 16 and with it the bucket 18 can be moved horizontally, without the upper part 36 has to be rotated about the third axis 34. As a result, for example, be dug along walls when the excavator 10 can not quite zoom up to the wall, but is inclined.
  • the excavator 10 further comprises a detection device 38 with three first sensors 40, 42 and 44 for detecting the inclination of the segments 22 and 24 of the excavator arm 16 and the bucket 18 relative to a reference plane.
  • the reference plane is the horizontal plane 45, ie a plane perpendicular to a gravitational vector.
  • To the detection device 38 further includes a second sensor 46 which detects the pivot angle of the excavator arm 16 about the second axis 30, ie relative to the upper part 36 of the base portion 12, a third sensor 48, a rotation angle of the upper part 36 about the third axis 34, Thus, detected relative to the lower part 32, and a fourth sensor 50, the inclination of the upper part 36 of the base portion 12 relative to a reference plane - in this case again the horizontal plane 45 - detected.
  • a global positioning system is provided, in the present example in the form of a receiving and evaluating device 52 of differential GPS signals.
  • the absolute position of a reference point of the base portion 12 can be determined, for example, the position of a turntable axis of a rotary drive between the lower part 32 and upper part 36 or a cantilever, for example coaxially to the third axis 30.
  • the inclination and orientation of the Upper part 36 can also optionally be determined by its own inclination sensors and possibly by a compass.
  • the excavator 12 still has a detection device 54, such as a computer or other electronic data processing device.
  • the determination device 54 receives signals or information from the detection device 38 (ie all sensors 40-50) as well as from the global position determination system 52.
  • the excavator 10 may, with knowledge of the geometric conditions of the excavator 10, so for example, the distances between the axes 34, 30, 14, 26 and 28, the angle information provided by the sensors 40-50, and the global positioning system 52nd determined absolute position by means of trigonometric relationships by the determining means 54, the exact absolute position of the bucket 18, in particular a tip of the bucket 18, determined and placed on a touch screen 56 in a cab 58 of the excavator 10 on a construction plan for display.
  • the fourth sensor 50 is thereby taken into account the fact that the excavator 10 and with him the upper part 16 not only, as in FIG. 1 shown, on a horizontal surface 45, but also on an inclined ground, such as a slope or the like, can be used, and this must be taken into account in the determination of the absolute position of the bucket 18.
  • FIG. 2 As shown in plan view of the excavator 12 of the excavator 16 is exemplified in three possible and about the second axis 30 pivoted positions, which are indicated by A, B and C. For reasons of clarity, reference numerals are only entered for the excavator arm 16 shown in position A.
  • both the detection device 38 and the global positioning system 52 and the detection device 54 can also be retrofitted to an existing construction machine 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

Eine Baumaschine (10) umfasst einen Basisabschnitt (12), einen gegenüber dem Basisabschnitt (12) um eine erste Achse (14) neigbaren Ausleger (16), wobei die erste Achse (14) zu einer Basisebene (20) des Basisabschnitts (12) wenigstens in etwa parallel angeordnet ist, eine Erfassungseinrichtung (38) mit mindestens einem ersten Sensor (40-44) zum Erfassen der Neigung des Auslegers (16) relativ zu einer Bezugsebene. Es wird vorgeschlagen, dass der Ausleger (16) zusätzlich um eine zweite Achse (30) gegenüber dem Basisabschnitt (12) schwenkbar ist, wobei die zweite Achse (30) wenigstens in etwa orthogonal zur ersten Achse (14) ist, und dass die Erfassungseinrichtung (38) mindestens einen zweiten Sensor (46) umfasst, der mindestens mittelbar einen Schwenkwinkel um die zweite Achse (30) erfasst.A construction machine (10) comprises a base portion (12), a cantilever (16) tiltable with respect to the base portion (12) about a first axis (14), the first axis (14) extending to a base plane (20) of the base portion (12). at least approximately parallel, detecting means (38) having at least one first sensor (40-44) for detecting the inclination of the cantilever (16) relative to a reference plane. It is proposed that the boom (16) is additionally pivotable about a second axis (30) relative to the base portion (12), the second axis (30) being at least approximately orthogonal to the first axis (14), and the detection means (38) at least one second sensor (46) which detects at least indirectly a pivoting angle about the second axis (30).

Description

Die Erfindung betrifft eine Baumaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a construction machine according to the preamble of claim 1.

Vom Markt her sind Baumascheinen in Form von Baggern bekannt, welche einen insgesamt in Normallage horizontalen Basisabschnitt aufweisen, der aus einem fahrbaren Unterteil ("Unterwagen") und einem gegenüber dem Unterteil um eine Achse drehbares Oberteil ("Oberwagen") besteht. Die Drehachse des Oberteils relativ zum Unterteil ist in Normallage des Baggers vertikal. An dem Oberwagen ist ein Ausleger neigbar befestigt. Die Achse ("Neigungsachse"), um die der Ausleger seine Neigungsbewegung ausführen kann, ist relativ zum Oberteil in Normallage des Baggers horizontal. Der Ausleger weist mehrere Segmente auf, die relativ zueinander um Achsen neigbar sind, die in Normallage des Baggers ebenfalls horizontal sind.From the market, building machines in the form of excavators are known, which have a horizontal base portion generally horizontal in normal position, which consists of a movable lower part ("undercarriage") and a relative to the lower part about an axis rotatable upper part ("uppercarriage"). The axis of rotation of the upper part relative to the lower part is vertical in the normal position of the excavator. On the superstructure, a boom is attached tilted. The axis ("pitch axis") about which the boom can make its pitch motion is horizontal relative to the top in the normal position of the excavator. The boom has a plurality of segments that are tiltable relative to each other about axes that are also horizontal in the normal position of the excavator.

Der bekannte Bagger kann über ein satellitengestütztes globales Positionsbestimmungssystem verfügen, mit dem die Position des Oberwagens bestimmt werden kann. Ferner verfügt der bekannte Bagger über eine Erfassungseinrichtung, die eine Mehrzahl von Sensoren umfasst. Mit diesen Sensoren werden die Neigungen der Segmente des Auslegers relativ zu einer meist horizontalen oder vertikalen Bezugsebene erfasst. Eine Ermittlungseinrichtung erhält die Signale der Erfassungseinrichtung und - falls vorhanden - des globalen Positionsbestimmungssystems und ermittelt hieraus eine Position eines am Ausleger angebrachten Anbaugeräts, beispielsweise eines Baggerlöffels, und insbesondere einer Baggerlöffelspitze, und bringt diese Position dem Baggerführer zur Anzeige.The well-known excavator can have a satellite-based global positioning system, with the position of the upper carriage can be determined. Furthermore, the known excavator has a detection device comprising a plurality of sensors. With these sensors, the inclinations of the segments of the boom are detected relative to a mostly horizontal or vertical reference plane. A detection means receives the signals from the detection means and, if present, the global positioning system and determines therefrom a position of an attachment mounted on the boom, for example an excavator bucket, and in particular an excavator bucket tip, and displays that position to the operator.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Baumaschine zu schaffen, die besonders flexibel und dennoch präzise eingesetzt werden kann.Object of the present invention is to provide a construction machine that can be used very flexible and yet precise.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die in Anspruch 1 angegebene Baumaschine. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung in der Zeichnung.This object is achieved by the construction machine specified in claim 1. Advantageous developments are specified in subclaims. For the invention important features can also be found in the following description in the drawing.

Bei der erfindungsgemäßen Baumaschine ist der Ausleger relativ zum Basisabschnitt um eine zweite Achse drehbar, die gegenüber der ersten Achse (Neigungsachse des Auslegers relativ zum Basisabschnitt) in etwa orthogonal ist. Da die erste Achse in Normallage der Baumaschine meist wenigstens in etwa horizontal ist, könnte die zweite Achse beispielsweise vertikal sein, was dann eine horizontale Bewegung des Auslegers ermöglicht. Hierdurch wird eine Schwenkpositionierung des Auslegers ermöglicht, ohne dass der Basisabschnitt selbst gedreht werden muss. Beispielsweise kann so mit einem Anbaugerät, welches am Ende des Auslegers vorhanden ist, entlang von Mauern gearbeitet werden, auch wenn die Baumaschine nicht ganz an die Mauer heranfahren kann, sondern gegenüber dieser schräg steht. Dies gestatte also einen sehr flexiblen Einsatz der erfindungsgemäßen Baumaschine.In the construction machine according to the invention, the boom is rotatable relative to the base portion about a second axis, which is approximately orthogonal to the first axis (inclination axis of the boom relative to the base portion). Since the first axis is usually at least approximately horizontal in the normal position of the construction machine, the second axis could, for example, be vertical, which then allows a horizontal movement of the boom. This will be a Swivel positioning of the boom allows without the base section itself must be rotated. For example, it is possible to work along walls with an attachment, which is present at the end of the boom, even if the construction machine can not quite approach the wall, but stands diagonally opposite the latter. This allows a very flexible use of the construction machine according to the invention.

Weiterhin gestattet die zusätzliche Komponente der Erfassungseinrichtung, die den Drehwinkel um die zweite Achse erfasst, dennoch eine Bestimmung der Position (beispielsweise aller drei Koordinaten in einem kartesischen Koordinatensystem) oder nur eines Parameters (beispielsweise lediglich der Ausrichtung) der aktuellen Position des Auslegers, so dass die Baumaschine sehr präzise betrieben werden kann. Hier und nachfolgend wird der Begriff "Position" verallgemeinernd für beide Fälle verwendet.Furthermore, the additional component of the detection device, which detects the rotation angle about the second axis, still allows a determination of the position (for example, all three coordinates in a Cartesian coordinate system) or only one parameter (for example, only the orientation) of the current position of the boom, so that the construction machine can be operated very precisely. Here and below, the term "position" is used in general terms for both cases.

Diesbezüglich hilfreich ist es, wenn die Position des Auslegers von einer Ermittlungseinrichtung, die das Signal oder die Signale der Erfassungseinrichtung erhält, ermittelt wird, beispielsweise trigonometrisch berechnet wird. Dazu werden die Signale des ersten Sensors (Neigung) und des zweiten Sensors (Drehwinkel) zusammen mit der bekannten Länge des Auslegers verarbeitet. Im einfachsten Fall wird die vorliegenden Erfindung bei einer sog. "2D-Steuerung" eingesetzt, bei der lediglich eine Ermittlung der relativen Position, insbesondere von Lage und Höhe des Auslegers relativ zum Basisabschnitt vorgenommen wird.In this regard, it is helpful if the position of the cantilever is determined by a detection device which receives the signal or the signals of the detection device, for example trigonometrically calculated. For this purpose, the signals of the first sensor (inclination) and the second sensor (rotation angle) are processed together with the known length of the boom. In the simplest case, the present invention is used in a so-called "2D control" in which only a determination of the relative position, in particular of the position and height of the boom is made relative to the base portion.

In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Basisabschnitt ein fahrbares Unterteil und ein gegenüber dem Unterteil um eine dritte Achse drehbares Oberteil umfasst, wobei die dritte Achse zur zweiten Achse wenigstens in etwa parallel ist, und die Erfassungseinrichtung mindestens einen dritten Sensor umfasst, der den Drehwinkel des Oberteils um die dritte Achse bzw. die relative Verdrehung zwischen Oberteil und Unterteil erfasst und der Ermittlungseinrichtung - so vorhanden - ein entsprechendes Signal zur Verfügung stellt, welche das Signal bei der Ermittlung der Position des Anbaugeräts berücksichtigt. Durch die Drehbarkeit des Oberteils gegenüber dem Unterteil wird ein zusätzlicher Freiheitsgrad geschaffen, der die Einsatzflexibilität der Baumaschine nochmals erhöht. Gleichzeitig wird die Möglichkeit geschaffen, auch die Ausrichtung und Lage des Unterteils zu ermitteln. Dies hat beispielsweise dann Vorteile, wenn am Unterteil ein Planierschild oder eine andere Bearbeitungseinrichtung befestigt ist. Es versteht sich, dass diese Weiterbildung gegebenenfalls auch ohne die anderen Merkmale der vorliegenden Erfindung Sinn macht, also eine eigene Erfindung darstellt.In a further development, it is proposed that the base section has a movable lower part and an opposite the lower part about a third axis rotatable upper part, wherein the third axis to the second axis is at least approximately parallel, and the detection means comprises at least one third sensor, the rotation angle of the upper part about the third axis and the relative rotation between the upper part and lower part detected and provides the detection device - where available - a corresponding signal that takes into account the signal in the determination of the position of the attachment. By the rotation of the upper part relative to the lower part of an additional degree of freedom is created, which further increases the versatility of the construction machine. At the same time, the possibility is created to also determine the orientation and position of the lower part. This has advantages, for example, if a dozer blade or other processing device is attached to the lower part. It is understood that this development may make sense without the other features of the present invention, so represents a separate invention.

In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Erfassungseinrichtung mindestens einen vierten Sensor umfasst, der eine Neigung des Basisabschnitts gegenüber einer Bezugsebene erfasst und der Ermittlungseinrichtung - so vorhanden - ein entsprechendes Signal zur Verfügung stellt, welche das Signal bei der Ermittlung der Position des Anbaugeräts berücksichtigt. Im Allgemeinen wird man mindestens zwei vierte Sensoren einsetzen, nämlich einen Längsneigungs- und einen Querneigungssensor. Hierdurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass die Baumaschine in vielen Anwendungsfällen nicht in Normallage, also horizontal steht, sondern irgendwie gegenüber einer horizontalen Bezugsebene geneigt angeordnet ist, beispielsweise beim Arbeiten an einer Böschung. Diese Weiterbildung erhöht nochmals die Einsatzflexibilität.In a development, it is proposed that the detection device comprises at least one fourth sensor which detects an inclination of the base section relative to a reference plane and provides the determination device - if present - with a corresponding signal which takes the signal into account when determining the position of the attachment. Generally, at least two fourth sensors will be used, namely a pitch and roll sensor. This takes into account the fact that the construction machine is not in normal position, ie horizontally, in many applications, but is somehow inclined relative to a horizontal reference plane, for example when working on a slope. This training increases the versatility again.

In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass sie ein Bagger, insbesondere ein Mini-, Midi- oder Kompaktbagger ist. Bei dieser Anwendung sind die Vorteile der Erfindung besonders prägnant.In a further development, it is proposed that it is an excavator, in particular a mini, midi or compact excavator. In this application, the advantages of the invention are particularly concise.

In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Ausleger eine Mehrzahl von Segmenten aufweist, die relativ zueinander um Achsen neigbar sind, die wenigstens in etwa parallel zu der ersten Achse sind, und dass jedem Segment mindestens ein zu der Erfassungseinrichtung gehörender erster Sensor zum Erfassen der Neigung des Segments gegenüber einer Bezugsebene zugeordnet ist. Dies gestattet eine besonders präzise Positionierung des Anbaugeräts, bei dennoch vorhandener Möglichkeit der exakten Positionsbestimmung.In a further development, it is proposed that the boom has a plurality of segments that are tiltable relative to each other about axes that are at least approximately parallel to the first axis, and that each segment at least one belonging to the detection device first sensor for detecting the inclination of the segment is assigned to a reference plane. This allows a particularly precise positioning of the attachment, while still available possibility of exact positioning.

In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass sie eine Anzeigeeinrichtung umfasst, die in einem Führerstand der Baumaschine angeordnet mit der Ermittlungseinrichtung verbunden ist, und auf der die Position des Anbaugeräts angezeigt wird. Auf diese Weise wird eine einfache Bedienung der Baumaschine erreicht.In a further development, it is proposed that it comprises a display device, which is arranged in a driver's cab of the construction machine and connected to the detection device, and on which the position of the attachment is displayed. In this way, a simple operation of the construction machine is achieved.

In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Ausleger ein Anbaugerät, insbesondere einen Baggerlöffel, umfasst. Dann ermöglicht der zusätzliche zweite Sensor, der den Schwenk- bzw. Drehwinkel des Auslegers erfasst, bei Kenntnis der Geometrie des Anbaugeräts die Bestimmung eines Parameters der Position dieses Anbaugeräts bzw. einer Stelle an dem Anbaugerät.In a further development, it is proposed that the boom comprises an attachment, in particular an excavator bucket. Then, with knowledge of the geometry of the attachment, the additional second sensor, which detects the pivoting angle of the boom, enables the determination of a parameter of the position of that attachment or a location on the attachment.

In einer Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Ermittlungseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie einen Parameter (beispielsweise nur die Ausrichtung) der Position oder auch sämtliche Parameter (beispielsweise alle 3 Koordinaten in einem kartesischen Koordinatensystem) der Position des Anbaugeräts ermittelt, was den Betrieb besonders einfach macht.In a further development, it is proposed that the determination device be designed such that it determines a parameter (for example only the orientation) of the position or also all parameters (for example all 3 coordinates in a Cartesian coordinate system) of the position of the attachment, which makes the operation particularly easy.

In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass sie ein globales Positionsbestimmungssystem zur Bestimmung der Position des Basisabschnitts umfasst, und dass die Ermittlungseinrichtung die ermittelte Position des Basisabschnitts zur Ermittlung einer absoluten Position des Auslegers verwendet, was ebenfalls den Betrieb vereinfacht.In a further development, it is proposed that it comprises a global positioning system for determining the position of the base section, and that the determining device uses the determined position of the base section to determine an absolute position of the boom, which also simplifies the operation.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

  • Figur 1 eine Baumaschine in Form eines Baggers mit einem Ausleger in einer Seitenansicht; und
  • Figur 2 die Baumaschine von Figur 1 in der Draufsicht, wobei drei mögliche Schwenkpositionen des Auslegers dargestellt sind.
The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. In the drawing show:
  • FIG. 1 a construction machine in the form of an excavator with a boom in a side view; and
  • FIG. 2 the construction machine of FIG. 1 in plan view, with three possible pivotal positions of the boom are shown.

Eine Baumaschine in Form eines Baggers, insbesondere eines Mini-, Midi- oder Kompaktbaggers, trägt in den Figuren 1 und 2 insgesamt das Bezugszeichen 10. Der Bagger 10 umfasst einen fahrbaren Basisabschnitt 12 und einen gegenüber dem Basisabschnitt 12 um eine erste und senkrecht zur Blattebene von Figur 1 verlaufende Achse 14 neigbaren Ausleger in Form eines Baggerarms 16, an dem ein Anbaugerät in Form eines Baggerlöffels 18 befestigt ist. Die erste Achse 14 ist zu einer in Figur 1 durch eine strichpunktierte Linie angedeutete und zur Blattebene der Figur 1 senkrechte Basisebene 20 des Basisabschnitts 12 parallel angeordnet.A construction machine in the form of an excavator, in particular a mini, midi or compact excavator, carries in the FIGS. 1 and 2 the overall reference numeral 10. The excavator 10 comprises a movable base portion 12 and a relative to the base portion 12 about a first and perpendicular to the plane of FIG. 1 extending axis 14 cantilever jib in the form of an excavator 16, to which an attachment in the form of a bucket 18 is attached. The first Axis 14 is at an in FIG. 1 indicated by a dot-dash line and the leaf level of the FIG. 1 vertical base plane 20 of the base portion 12 arranged in parallel.

Der Baggerarm 16 umfasst zwei Segmente 22 und 24, die relativ zueinander um eine Achse 26 hydraulisch neigbar sind, die sich senkrecht zur Blattebene von Figur 1 erstreckt und insoweit parallel zu der ersten Achse ist. Auch der Baggerlöffel 18 ist um eine zu der ersten Achse 14 parallele Achse 28 hydraulisch neigbar am Segment 24 befestigt.The excavator arm 16 comprises two segments 22 and 24, which are hydraulically tiltable relative to each other about an axis 26 which is perpendicular to the plane of the plane FIG. 1 extends and is parallel to the first axis. The bucket 18 is also hydraulically tiltable attached to the segment 24 about an axis 28 parallel to the first axis 14.

Der Baggerarm 16 ist zudem um eine in der Darstellung von Figur 1 vertikale zweite Achse 30 gegenüber dem Basisabschnitt 12 schwenkbar, wobei diese zweite Achse 30 somit orthogonal zur ersten Achse 14 ist (siehe auch Figur 2). Der Basisabschnitt 12 besteht aus einem fahrbaren Unterteil 32 ("Unterwagen") und ein gegenüber dem Unterteil 32 um eine dritte Achse 34 drehbaren Oberteil 36 ("Oberwagen"). Die dritte Achse 34 ist zu der zweiten Achse 30 parallel. Durch die Schwenkarkeit des Baggerarms 16 um die zweite Achse 30 können der Baggerarm 16 und mit ihm der Baggerlöffel 18 horizontal bewegt werden, ohne dass das Oberteil 36 um die dritte Achse 34 gedreht werden muss. Dadurch kann beispielsweise entlang von mauern gegraben werden, wenn der Bagger 10 nicht ganz an die Mauer heranfahren kann, sondern schräg steht.The excavator 16 is also one in the representation of FIG. 1 vertical second axis 30 pivotally relative to the base portion 12, wherein this second axis 30 is thus orthogonal to the first axis 14 (see also FIG. 2 ). The base portion 12 consists of a movable lower part 32 ("undercarriage") and a relative to the lower part 32 about a third axis 34 rotatable upper part 36 ("uppercarriage"). The third axis 34 is parallel to the second axis 30. Due to the pivoting of the excavator arm 16 about the second axis 30, the excavator arm 16 and with it the bucket 18 can be moved horizontally, without the upper part 36 has to be rotated about the third axis 34. As a result, for example, be dug along walls when the excavator 10 can not quite zoom up to the wall, but is inclined.

Der Bagger 10 umfasst ferner eine Erfassungseinrichtung 38 mit drei ersten Sensoren 40, 42 und 44 zum Erfassen der Neigung der Segmente 22 und 24 des Baggerarms 16 und des Baggerlöffels 18 relativ zu einer Bezugsebene. Vorliegend ist die Bezugsebene die Horizontalebene 45, also eine Ebene senkrecht zu einem Gravitationsvektor. Zu der Erfassungseinrichtung 38 gehört ferner ein zweiter Sensor 46, der den Schwenkwinkel des Baggerarms 16 um die zweite Achse 30, also relativ zum Oberteil 36 des Basisabschnitts 12 erfasst, ein dritter Sensor 48, der einen Drehwinkel des Oberteils 36 um die dritte Achse 34, also relativ zum Unterteil 32 erfasst, sowie ein vierter Sensor 50, der eine Neigung des Oberteils 36 des Basisabschnitts 12 gegenüber einer Bezugsebene - vorliegend wiederum der Horizontalebene 45 - erfasst.The excavator 10 further comprises a detection device 38 with three first sensors 40, 42 and 44 for detecting the inclination of the segments 22 and 24 of the excavator arm 16 and the bucket 18 relative to a reference plane. In the present case, the reference plane is the horizontal plane 45, ie a plane perpendicular to a gravitational vector. To the detection device 38 further includes a second sensor 46 which detects the pivot angle of the excavator arm 16 about the second axis 30, ie relative to the upper part 36 of the base portion 12, a third sensor 48, a rotation angle of the upper part 36 about the third axis 34, Thus, detected relative to the lower part 32, and a fourth sensor 50, the inclination of the upper part 36 of the base portion 12 relative to a reference plane - in this case again the horizontal plane 45 - detected.

An dem Oberteil 36 des Baggers 10 ist ein globales Positionsbestimmungssystem vorgesehen, vorliegend beispielhaft in Form einer Empfangs- und Auswerteeinrichtung 52 von Differential-GPS-Signalen. Mit dieser kann in Kenntnis der Geometrie des Baggers 10 die absolute Position eines Bezugspunkts des Basisabschnitts 12 bestimmt werden, beispielsweise die Position einer Drehkranzachse eines Drehantriebs zwischen Unterteil 32 und Oberteil 36 oder eines Auslegerbolzens, beispielsweise koaxial zur dritten Achse 30. Die Neigung und Ausrichtung des Oberteils 36 kann ferner optional auch durch eigene Neigungssensoren sowie ggf. durch einen Kompass ermittelt werden.On the upper part 36 of the excavator 10, a global positioning system is provided, in the present example in the form of a receiving and evaluating device 52 of differential GPS signals. With this knowledge of the geometry of the excavator 10, the absolute position of a reference point of the base portion 12 can be determined, for example, the position of a turntable axis of a rotary drive between the lower part 32 and upper part 36 or a cantilever, for example coaxially to the third axis 30. The inclination and orientation of the Upper part 36 can also optionally be determined by its own inclination sensors and possibly by a compass.

Schließlich verfügt der Bagger 12 noch über eine Ermittlungseinrichtung 54, beispielsweise einen Computer oder eins sonstige elektronische Datenverarbeitungseinrichtung. Die Ermittlungseinrichtung 54 erhält Signale beziehungsweise Informationen von der Erfassungseinrichtung 38 (also allen Sensoren 40-50) sowie von dem globalen Positionsbestimmungssystem 52.Finally, the excavator 12 still has a detection device 54, such as a computer or other electronic data processing device. The determination device 54 receives signals or information from the detection device 38 (ie all sensors 40-50) as well as from the global position determination system 52.

Im Betrieb des Baggers 10 kann in Kenntnis der geometrischen Verhältnisse des Baggers 10, also beispielsweise der Abstände zwischen den Achsen 34, 30, 14, 26 und 28, der durch die Sensoren 40-50 zur Verfügung gestellten Winkelinformationen, und der vom globalen Positionsbestimmungssystem 52 ermittelten absoluten Position mit Hilfe trigonometrischer Beziehungen durch die Ermittlungseinrichtung 54 die genaue absolute Position des Baggerlöffels 18, insbesondere einer Spitze des Baggerlöffels 18, ermittelt und auf einem Touchscreen 56 in einem Führerstand 58 des Baggers 10 auf einem Baustellenplan zur Anzeige gebracht werden. Durch den vierten Sensor 50 wird dabei der Tatsache Rechnung getragen, dass der Bagger 10 und mit ihm das Oberteil 16 nicht nur, wie in Figur 1 dargestellt, auf einem horizontalen Untergrund 45, sondern auch auf einem geneigten Untergrund, beispielsweise einer Böschung oder ähnlichem, zum Einsatz kommen kann, und dies bei der Ermittlung der absoluten Position der Baggerschaufel 18 berücksichtigt werden muss.In operation of the excavator 10 may, with knowledge of the geometric conditions of the excavator 10, so for example, the distances between the axes 34, 30, 14, 26 and 28, the angle information provided by the sensors 40-50, and the global positioning system 52nd determined absolute position by means of trigonometric relationships by the determining means 54, the exact absolute position of the bucket 18, in particular a tip of the bucket 18, determined and placed on a touch screen 56 in a cab 58 of the excavator 10 on a construction plan for display. By the fourth sensor 50 is thereby taken into account the fact that the excavator 10 and with him the upper part 16 not only, as in FIG. 1 shown, on a horizontal surface 45, but also on an inclined ground, such as a slope or the like, can be used, and this must be taken into account in the determination of the absolute position of the bucket 18.

In der in Figur 2 gezeigten Draufsicht auf den Bagger 12 ist der Baggerarm 16 beispielhaft in drei möglichen und um die zweite Achse 30 geschwenkten Positionen dargestellt, die durch A, B und C gekennzeichnet sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind Bezugszeichen nur für den in Position A gezeigten Baggerarm 16 eingetragen.In the in FIG. 2 As shown in plan view of the excavator 12 of the excavator 16 is exemplified in three possible and about the second axis 30 pivoted positions, which are indicated by A, B and C. For reasons of clarity, reference numerals are only entered for the excavator arm 16 shown in position A.

Es versteht sich, dass sowohl die Erfassungseinrichtung 38 als auch das globale Positionsbestimmungssystem 52 und die Ermittlungseinrichtung 54 auch bei einer bestehenden Baumaschine 10 nachgerüstet werden können.It is understood that both the detection device 38 and the global positioning system 52 and the detection device 54 can also be retrofitted to an existing construction machine 10.

Claims (10)

Baumaschine (10) mit einem Basisabschnitt (12), einem gegenüber dem Basisabschnitt (12) um eine erste Achse (14) neigbaren Ausleger (16), wobei die erste Achse (14) zu einer Basisebene (20) des Basisabschnitts (12) wenigstens in etwa parallel angeordnet ist, mit einer Erfassungseinrichtung (38) mit mindestens einem ersten Sensor (40-44) zum Erfassen der Neigung des Auslegers (16) relativ zu einer Bezugsebene, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (16) zusätzlich um eine zweite Achse (30) gegenüber dem Basisabschnitt (12) schwenkbar ist, wobei die zweite Achse (30) wenigstens in etwa orthogonal zur ersten Achse (14) ist, und dass die Erfassungseinrichtung (38) mindestens einen zweiten Sensor (46) umfasst, der mindestens mittelbar einen Schwenkwinkel um die zweite Achse (30) erfasst.A construction machine (10) having a base portion (12), a cantilever (16) tiltable with respect to the base portion (12) about a first axis (14), the first axis (14) at least one base plane (20) of the base portion (12) is arranged approximately parallel with a detection device (38) with at least one first sensor (40-44) for detecting the inclination of the boom (16) relative to a reference plane, characterized in that the boom (16) in addition to a second axis (30) is pivotable relative to the base portion (12), the second axis (30) being at least approximately orthogonal to the first axis (14), and the detection means (38) comprising at least one second sensor (46) at least indirectly detected a pivot angle about the second axis (30). Baumaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Ermittlungseinrichtung (54) umfasst, welche aus dem Signal der Erfassungseinrichtung (38) eine Position des Auslegers (16) ermittelt.Construction machine according to claim 1, characterized in that it comprises a determination device (54) which determines from the signal of the detection device (38) a position of the cantilever (16). Baumaschine (10) nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt (12) ein fahrbares Unterteil (32) und ein gegenüber dem Unterteil (32) um eine dritte Achse (34) drehbares Oberteil (36) umfasst, wobei die dritte Achse (34) zur zweiten Achse (30) wenigstens in etwa parallel ist, und die Erfassungseinrichtung (38) mindestens einen dritten Sensor (48) umfasst, der den Drehwinkel des Oberteils (36) um die dritte Achse (34) erfasst.Construction machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the base section (12) comprises a movable lower part (32) and a lower part (32) rotatable about a third axis (34), the upper part (36) third axis (34) to the second axis (30) is at least approximately parallel, and the detection means (38) at least one third sensor (48) which detects the rotational angle of the upper part (36) about the third axis (34). Baumaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (38) mindestens einen vierten Sensor (50) umfasst, der eine Neigung des Basisabschnitts (12) gegenüber einer Bezugsebene erfasst.Construction machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the detection device (38) comprises at least one fourth sensor (50) which detects an inclination of the base portion (12) relative to a reference plane. Baumaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Bagger, insbesondere ein Mini-, Midi- oder Kompaktbagger ist.Construction machine (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that it is an excavator, in particular a mini, midi or compact excavator. Baumaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (16) eine Mehrzahl von Segmenten (22, 24) aufweist, die relativ zueinander um mindestens eine Achse (26) schwenkbar sind, die wenigstens in etwa parallel zu der ersten Achse (14) ist, und dass jedem Segment (22, 24) mindestens ein zu der Erfassungseinrichtung (38) gehörender erster Sensor (40, 42) zum Erfassen der Neigung des Segments (22, 24) gegenüber einer Bezugsebene zugeordnet ist.Construction machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the boom (16) has a plurality of segments (22, 24) which are pivotable relative to each other about at least one axis (26) at least approximately parallel to the first axis (14), and in that each segment (22, 24) has at least one first sensor (40, 42) associated with the detection device (38) for detecting the inclination of the segment (22, 24) with respect to a reference plane. Baumaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Anzeigeeinrichtung (56) umfasst, die in einem Führerstand (58) der Baumaschine (10) angeordnet mit der Ermittlungseinrichtung (54) verbunden ist, und auf der die Position eines Anbaugeräts (18) angezeigt wird.Construction machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a display device (56) which is arranged in a driver's cab (58) of the construction machine (10) connected to the detection device (54) and on which the position of a Attachment (18) is displayed. Baumaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass der Ausleger (16) ein Anbaugerät (18), insbesondere einen Baggerlöffel (18), umfasstConstruction machine according to one of the preceding claims, that the boom (16) comprises an attachment (18), in particular an excavator bucket (18) Baumaschine nach den Ansprüchen 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass Ermittlungseinrichtung (54) so ausgebildet ist, dass sie die Position des Anbaugeräts (18) ermittelt.Construction machine according to claims 2 and 8, characterized in that determining means (54) is adapted to determine the position of the attachment (18). Baumaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein globales Positionsbestimmungssystem (52) zur Bestimmung der Position mindestens eines Teils des Basisabschnitts (12) umfasst, und dass die Ermittlungseinrichtung (54) die ermittelte Position des Basisabschnitts (12) zur Ermittlung einer absoluten Position des Auslegers (16) verwendet.Construction machine according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a global positioning system (52) for determining the position of at least a part of the base section (12), and in that the determining device (54) determines the determined position of the base section (12) for determining a absolute position of the boom (16) used.
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