CH701604A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Gewichts einer auf eine Ladefläche zu hievenden Last. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des Gewichts einer Last (3) zur Verfügung, die mit einem Lasthebegerät über die Kante einer erhöhten Ladefläche verschoben und so auf diese hinaufgezogen oder von dieser heruntergestossen wird, wobei während diesem Arbeitsvorgang in einem durch die Last belasteten Träger (15) des Lasthebegeräts die aufgrund der Verschiebung der Last momentan wirkende Querkraft während dem Durchgang durch ein vorbestimmtes Wiegefenster gemessen und aus deren Verlauf rechnerisch das Gewicht der Last ermittelt wird. Bevorzugt ist der Lastsensor als Rohrstück ausgebildet, das mit zwei im Wesentlichen im rechten Winkel zueinander ausgestatteten Deformationssensoren ausgestattet ist.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messverfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Messvorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff von Anspruch 11.

[0002] Transportgut wird häufig in Containern gesammelt und der Container dann von einem LKW aufgenommen, transportiert und am Zielort wieder abgeladen. In der Regel ist dabei das Gewicht des gefüllten, d.h. vom LKW geladenen Containers nicht bekannt, so dass das zulässige Gesamtgewicht des LKW unerkannt überschritten werden kann. Die Bestimmung des Gewichts eines Containers kann aber auch für die Berechnung der Transportkosten oder für sonstige Zwecke erforderlich sein.

[0003] Häufig sind Wiegeanlagen für LKWs am jeweiligen Lade- oder Zielort nicht vorhanden, was im Fall des zulässigen Gesamtgewichts besonders problematisch ist, da dann bis zur Wiegeanlage bereits ein Weg unerlaubt zurückgelegt worden und (bei Überlast) eine Rückkehr zur Reduktion des Transportgewichts unwirtschaftlich ist. Entsprechend sind Vorschläge bekannt geworden, den Aufbau des LKW mit Messzellen zur Bestimmung des Gewichts der geladenen Last zu versehen, was aber aufwendige Einbauarbeiten im Chassis und im Fall der Reparatur den entsprechenden Aufwand (Entfernung des Aufbaus) erfordert.

[0004] So zeigt die DE 4 026 561 eine Vorrichtung zur Messung des Lastgewichts eines über verschwenkbare Portalarme auf die Ladefläche eines LKW aufzuladenden, kleineren Containers. Dabei wird das Lastgewicht über die mit Dehnmessstreifen gemessenen Biegung einer Achse bestimmt, an welcher der Container während dem Beladungsvorgang frei schwebend aufgehängt ist. Die Dehnmessstreifen erfassen auf der Zugseite der Achse deren Verlängerung und auf der Druckseite deren Verkürzung, woraus sich das wirkende Biegemoment und damit das Lastgewicht bestimmen lässt. Für grössere Container ist diese Art der Beladung jedoch nicht geeignet.

[0005] US PS 5 601 393 und GB 2 332 425 zeigen Lasthebegeräte für LKWs, die als Hakengeräte ausgebildet und für die Beladung / Entladung von auch grossen Containern eingesetzt werden können. Dabei wird der Container am Frontende vom Haken des Lasthebegeräts ergriffen, über die Kante der Ladefläche des LKW gehoben und auf diese gezogen. Dabei schleift der Boden des Containers über die Kante der Ladefläche, die dafür mit Rollen versehen ist. Das Lasthebegerät muss bei diesem wesentlich effizienteren Beladungsvorgang nicht das volle Gewicht des Containers tragen können, ebenso entfällt die aufwendige Befestigung am Hebegerät, wie es für einen während der Beladung frei schwebenden Container notwendig wäre.

[0006] Entsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche bereits während dem Beladen/Entladen die Erfassung des Gewichts einer Last erlaubt, die mit einem Lasthebegerät über die Kante einer erhöhten Ladefläche verschoben und so auf diese hinaufgezogen oder von dieser heruntergestossen wird.

[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäss Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäss Anspruch 11.

[0008] Dadurch, dass die momentan wirkende Querkraft zur Bestimmung der Last in einem vorbestimmten Wiegefenster erfasst wird, ergibt sich eine besonders einfache Möglichkeit diese rechnerisch zu bestimmen, mit dem zusätzlichen Vorteil, dass der Umbau eines Lasthebegeräts der oben genannten Art zur Messvorrichtung äusserst einfach ausfällt. Die Kosten dafür betragen nur einen Bruchteil derjenigen Kosten, die für die Ausrüstung eines LKW mit im Chassis angeordneten Lastmesszellen (d.h. Bestimmung des Gewichts des aufgeladenen Containers) notwendig sind.

[0009] Obschon die Erfindung anhand eines von einem LKW zu transportierenden Containers dargestellt wird, umfasst ihr Anwendungsbereich jede Art von Last, die für Beladung/Entladung einer erhöhten Fläche (die auch stationär sein kann) über deren Kante geschleift und so auf diese hinaufgezogen oder von dieser heruntergestossen wird.

[0010] Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt: <tb>Fig. 1a bis 1d<sep>eine Ansicht eines Lastwagens für den Transport auch grosser Container, ausgerüstet mit einem Lasthebegerät der oben genannten Art, <tb>Fig. 2<sep>eine Ansicht eines Trägers des Lasthebegeräts von Fig. 1a bis 1d, der mit einem Haken zum Erfassen eines Containers versehen ist und eine Lastmesszelle aufweist, <tb>Fig. 3<sep>eine vergrösserte Ansicht eines Trägerabschnitts des Trägers von Fig. 2 mit der darin eingebauten Lastmesszelle, <tb>Fig. 4<sep>eine vergrösserte Ansicht der Lastmesszelle von Fig. 3, <tb>Fig. 5<sep>eine Ansicht gemäss Fig. 2, wobei eine weitere Ausführungsform einer Lastmesszelle vorgesehen ist, und <tb>Fig. 6<sep>beispielhaft den Verlauf der Querkraft bzw. Schubspannung im Wiegefenster beim Beladen und Entladen entsprechend der vorliegenden Erfindung.

[0011] In den Fig. 1a bis 1d ist am Beispiel eines LKW 1 dargestellt, wie mit einem im Stand der Technik bekannten Lasthebegerät 2 ein Container 3 auf den LKW 1 aufgeladen werden kann.

[0012] Fig. 1a zeigt den LKW 1 mit einer Ladefläche 4, auf die der Container 3 zu verbringen ist. Dazu wird ein für die Verschiebung des Containers 3 verfahrbarer Träger 5 des Lasthebegeräts 2 ausgefahren, bis sein endseitig angeordneter Haken 6 in einen gegengleich ausgebildeten Griff 7 am vorderen Ende 10 des Containers 3 eingreifen kann. Der Antrieb des Trägers 5 erfolgt über einen Hydraulikzylinder 8. Je nach der Ausbildung des Lasthebegeräts 2 ist zusätzlich ein auf der Ladefläche 4 längs verfahrbarer Bock 9 vorgesehen, was erlaubt, durch das Lasthebegerät 2 grosse (hier: lange) Container 3 zu verladen.

[0013] Nach Fig. 1b ist der Träger 5 soweit eingefahren, dass das vordere Ende 10 des Containers 3 über die Kante 11 der Ladefläche 4 angehoben und ein erstes Stück weit auf diese hinaufgezogen worden ist. Dazu wird der Boden des Containers über die Kante 11 der Ladefläche 4 geschoben, die zu diesem Zweck Rollen 12 aufweist. Die Rollen 12 tragen bei diesem Vorgang einen wesentlichen Teil des Gewichts des Containers 3.

[0014] Fig. 1c zeigt den Beladevorgang in einer Phase, in der das hintere Ende des Containers 3 vom Untergrund abgehoben hat, so dass die Rollen 12 im Wesentlichen das ganze Gewicht des Containers 3 tragen. Fig. 1d schliesslich zeigt den Container 3 in Transportstellung auf der Ladefläche 4 des LKW 1.

[0015] Der Beladevorgang lässt sich in drei Phasen unterteilen: <tb>1. Phase:<sep>Erfassen und Anheben des vorderen Endes 10 des Containers 3, danach Heranziehen des angehobenen Endes 10 über die hintere Kante 11 der Ladefläche 4 so weit, bis das hintere, auf dem Boden nachgezogene Endes 13 des Containers 3 bei noch weiterem Heranziehen abheben würde. <tb>2. Phase:<sep>Weiteres Heranziehen des vorderen Endes 10 über die Ladefläche gegen vorne, so dass das hintere Ende 13 des Containers 3 vom Boden abhebt, soweit, bis der Container 3 mit seinem vorderen Ende 10 auf die Ladefläche 4 abgesenkt werden kann und so über seine Länge auf dieser aufliegt. <tb>3. Phase:<sep>gegebenenfalls Vorziehen des über seine Länge auf der Ladefläche aufliegenden Containers 3,

[0016] Für den Entladevorgang werden diese Phasen im Wesentlichen umgekehrt durchlaufen, mit dem Unterschied, dass in der Regel nach der Bodenberührung des hinteren Endes 13 des Containers 3 der LKW nach vorne gefahren wird, um den Entladevorgang zu vollenden.

[0017] Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht an das beispielhaft gezeigte Lasthebegerät gemäss den Fig. 1a bis 1d gebunden, sondern immer dann anwendbar, wenn mit einem Lasthebegerät der in den Fig. 1a bis 1d gezeigten Art (d.h. mit einem oder mit mehreren für die Verschiebung einer Last verfahrbaren Trägern) eine Last über die Kante einer erhöhten Ladefläche geschoben und so auf diese hinaufgezogen oder von dieser heruntergestossen wird.

[0018] Fig. 2 zeigt eine Ansicht des abgewinkelten Trägers 5 des Lasthebegeräts 2 von Fig. 1a bis 1d in der Position von Fig. 2c, also in der 2. Phase des Lasthebevorgangs. Der Träger 5 ist hier bevorzugt als Vierkantrohr ausgebildet (kann jedoch auch andere Querschnitte aufweisen) und befindet sich über seinen Haken 6 im Eingriff mit dem Griff 7 des Containers 3. Die restlichen Elemente des Lasthebegeräts 2, ebenso die Auflagefläche 4 des LKW, sind zur Entlastung der Figur weggelassen. Erfindungsgemäss weist ein solches zum Lastmessgerät modifiziertes Lasthebegerät eine in einem Trägerabschnitt 15 des Trägers 5 angeordnete Lastmesszelle 16 zur Bestimmung der im Trägerabschnitt 15 während der Arbeitsbewegung wirkenden Querkraft Q auf.

[0019] Weiter ist ein ebenfalls zur Entlastung der Figur nicht dargestellter Rechner an einem geeigneten, durch den Fachmann bestimmbaren Ort am Lastmessgerät selbst oder im LKW (bevorzugt in der Fahrerkabine) vorgesehen, der z.B. über eine geeignete (durch den Fachmann ohne weiteres zu bestimmende) Kabelverbindung die Querkraftsignale der Lastmesszelle 16 empfangen und auswerten kann, um aus diesen rechnerisch das Gewicht der bewegten Last zu ermitteln, wie dies weiter unten dargestellt wird.

[0020] Da sich der Träger 5 um sein Lager 17 in Richtung des Pfeils 18 verschwenkt, übt er auf den Griff 7 des Containers 3 eine zu seinem Verschwenkradius 19 senkrecht stehende Zugkraft F aus, deren auf den Träger 5 wirkende Reaktion F’ ihrerseits in zwei Komponenten zerlegbar ist, nämlich in eine senkrecht zur Längsachse 20 des Trägerabschnitts 15 gerichtete Komponente Q, die der im Trägerabschnitt 15 wirkenden Querkraft entspricht, und in eine in der Längsachse 20 liegende Zugkraft Z.

[0021] Der Trägerabschnitt 15 deformiert sich durch die in ihm aufgrund der Kraft F ́ herrschende Beanspruchung, wobei die Lastmesszelle 16 derart ausgebildet ist, dass sich aufgrund ihrer Deformation die herrschende Querkraft Q ermitteln lässt, wie dies unten in Bezug auf Fig. 3näher beschrieben ist. Die Ermittlung der Querkraft Q ist besonders vorteilhaft, da die Querkraft Q über die Länge des Trägerabschnitts 15 konstant bleibt, also die Lastmesszelle 16 im Trägerabschnitt 15 an einem für deren Montage günstigen Ort einfach eingesetzt werden kann, ohne dass sonstige Randbedingungen im Hinblick auf die Beanspruchung des Trägerabschnitts 15 berücksichtigt werden müssen, wie dies z.B. bei der Ermittlung der Biegung eines Trägers der Fall ist, da Biegemomente proportional zum Abstand der wirkenden Kraft wachsen.

[0022] Mit anderen Worten ist es so, dass durch die erfindungsgemässe Verwendung der Querkraft als Ausgangsgrösse für die Ermittlung des Gewichts des Containers 3 eine besonders einfache, leicht vorzunehmende und damit kostengünstige Modifikation eines Lasthebegeräts zur Lastmesseinrichtung möglich wird.

[0023] Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Geometrie der Lastmesseinrichtung (bzw. des Lasthebegeräts 2) in Verbindung mit der Geometrie des Containers 3 die Grösse der Querkraft Q bei gegebener Zugkraft F bestimmt. Dabei wird die Länge und Höhe der Auflagefläche 4, d.h. die Lage der Rollen 12 zur Geometrie der Lastmesseinrichtung gezählt.) Bei gegebener Geometrie, d.h. bei bekannten Abmessungen des auf einen konkreten LKW zu ladenden Containers, ist umgekehrt für jede momentane Lage des Containers 3 aus der Querkraft Q die Kraft F bestimmbar, und aus dieser wiederum durch geeignete Rechnung das Gewicht des Containers 3.

[0024] Hier kann angemerkt werden, dass die Masse der üblicherweise verwendeten Container (insbesondere die Höhe des Griffs 7) genormt sind, so dass Standardwerte verwendet werden können, die in einem Katalog zusammenfassbar sind, der im Rechner zur Bestimmung des Lastgewichts abgespeichert werden kann. Natürlich ist es auch denkbar, solche Daten in Speicherchips abzulegen, die dann als externe Datenträger mit dem Rechner verbunden werden können. Ebenfalls denkbar ist es, dass die den Container 3 betreffenden Daten (seien dies Normwerte oder nicht) in einem zum Container gehörenden Chip gespeichert sind, und von diesem ausgelesen und in den Rechner eingegeben werden.

[0025] Sind die Masse der Last, d.h. des Containers 3 nicht bekannt, lässt sich die Höhe des Griffs 7 aus der Stellung der Lastmesseinrichtung beim Ergreifen des Containers 3 mindestens annähernd durch den Rechner ermitteln und für die Berechnung des Gewichts der Last verwenden. Ebenso betreffend der Länge des Containers 3, wo neben den Daten aus der Stellung der Lastmesseinrichtung während dem Verschieben der Last noch die Daten aus einem Abstandssensor verwendet werden, der auf der Ladefläche 4 angeordnet ist, vorzugsweise nahe der Kante 11, und den Abstand zwischen der Ladefläche 4 und dem Boden des Containers 3 detektiert. Durch diesen Abstand wird die Schräglage des Containers 3 erkannt, und aus der Schräglage zusammen mit der Höhe des Griffs 7 im Moment des Abhebens des hinteren Endes 13 des Containers 3 dessen Länge. Die Verwendung anderer Neigungssensoren ist ebenfalls erfindungsgemäss. Der Moment des Abhebens wiederum kann durch einen geeigneten Sensor oder dadurch erkannt werden, dass der Container nicht mehr (oder vermindert) rüttelt, wobei vorzugsweise der Grad des Rüttelns aus einem sich abrupt hin- und her verändernden Querkraftanteil im Trägerabschnitt 15 bestimmt wird.

[0026] Soll in der Bewegung, also dynamisch, gemessen werden, kann das hier durch den Abstandssensor gegebene Klinometer durch eine Beschleunigungsmessvorrichtung ergänzt werden. Damit können die Messwerte um die Beschleunigung bereinigt werden.

[0027] Weiter ist die Geometrie der konkret verwendeten Lastmesseinrichtung jeweils bekannt und kann ebenfalls als geeigneter Datensatz im Rechner abgelegt werden.

[0028] Fig. 3 zeigt eine vergrösserte Ansicht eines Trägerabschnitts 15 des Trägers 5 von Fig. 2 mit der darin eingebauten Lastmesszelle 16, die als zylindrisches Rohr 30 ausgebildet und in eine kreisrunde Bohrung 31 des Trägerabschnitts 15 eingesetzt und dort vorzugsweise eingeschweisst ist.

[0029] Die Querkraft Q bzw. die daraus resultierende Schubspannung T hat eine elliptische Verformung des in die Bohrung 31 eingesetzten Rohrs 30 zur Folge, wobei die Hauptachse der resultierenden Ellipse je nach der Richtung der wirkenden Schubspannung T in Richtung der Achse 32 oder der Achse 33, und deren Nebenachse auf der jeweils anderen Achse 33 oder 32 liegt.

[0030] Fig. 4 zeigt eine vergrösserte Ansicht der Lastmesszelle 16 von Fig. 3, wobei wiederum das in die Bohrung 31 eingeschweisste Rohr 30 ersichtlich sind, zudem zwei in das Rohr 30 eingesetzte Deformationssensoren 35, 36. Die Sensoren 35, 36 liegen auf den zu Achsen 32, 33 der zu erwartenden Ellipse, die der Querschnitt des Rohrs 30 aufgrund der wirkenden Querkraft Q einnimmt. Zusammenfassend stehen die Sensoren 35, 36 im Wesentlichen im rechten Winkel zueinander und im Wesentlichen im Winkel von 45° zur Längsachse des Trägerabschnitts 15.

[0031] Jeder der beiden Sensoren 35, 36 hat zwei Krafteingänge 37,38 welche beispielsweise je in eine geeignet angebrachte Vertiefung in der Wand des Rohres 30 mit Vorspannung eingesetzt sind. Eine weitere Möglichkeit des Einsetzens der Sensoren 35, 36 besteht darin, die Krafteingänge 37, 38 an je zwei im Rohr 30 eingeschweisste Laschen anzuschrauben. Der an sich bekannte innere Aufbau der Sensoren 35, 36 als Schwingsaitensensoren bewirkt beispielsweise, dass sich die Spannung einer schwingenden Saite in jedem der Sensoren 35, 36 ändert, wenn die wegabhängige Kraft auf die beiden Krafteingänge 37, 38 ändert. Damit wird die Verkürzung des einen Durchmessers des Rohres 30 und die Vergrösserung des anderen gleichzeitig gemessen und durch einen Rechner miteinander in Beziehung gesetzt. Die gleichzeitige Messung am gleichen Orte ist an sich nicht notwendig (es könnten also - wegen der Konstanz der Querkraft - die Deformationssensoren an verschiedenen Orten im Trägerabschnitt 15 untergebracht sein), hat aber den Vorteil, dass die Temperaturen der beiden Sensoren 35, 36 ebenfalls die gleichen sind, so dass die Messresultate im Wesentlichen von einem Temperaturgang der Sensoren befreit sind.

[0032] Anstatt mit schwingenden Saiten kann die Verformung des Rohrs 30 selbstverständlich über andere, der Messung zugängliche, Parameter bestimmt werden. Es sind dies beispielsweise geeignet angebracht Dehnmessstreifen oder optische Messmethoden mit Brillouin-Sensoren.

[0033] Zum Schutz vor störenden Umwelteinflüssen, wie Staub, Feuchtigkeit und mechanischen Einflüssen kann das Rohr 30 auf beiden Seiten so verschlossen werden, diese Einflüsse fern gehalten werden.

[0034] Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus der Ansicht von Fig. 2, wobei eine weitere Ausführungsform einer Lastmesszelle 40 vorgesehen ist, angeordnet zwischen dem Haken 6 und dem anschliessenden Trägerabschnitt 15.

[0035] Die Befestigung der Lastmesszelle 40 erfolgt so, dass von dieser nur die Kräfte (bzw. Schubspannungen) in Richtung der Querkraft Q (d.h. senkrecht zur Längsachse 20) gemessen werden. Als Messzelle 18 kann eine eichfähige eingesetzt werden, beispielsweise die Lastzelle Typ SO/ED21 der Anmelderin. Die Auswertung der Messresultate der Lastmesszelle 40 erfolgt, wie alle anderen Auswerteaufgaben auf dem zugeordneten Rechner.

[0036] Fig. 6 zeigt beispielhaft den Verlauf des Betrags der Zugkraft F, aufgetragen über dem vom Haken 7 während dem Aufladen eines Containers 3 auf einen LKW 1 zurück gelegten Arbeitsweg s. Dabei ist hier mit Fbeladen die Zugkraft F während dem Beladevorgang eines gefüllten Containers 3 und mit Fentladen der Entladevorgang eines leeren Containers 3 bezeichnet. Die Kraft F ist aus der von der Lastmesszelle 16 detektierten Querkraft Q durch den Rechner berechnet worden, s. die Beschreibung zu Fig. 2.

[0037] Im Diagramm der Fig. 6lassen sich die drei in der Beschreibung zu Fig. 1c genannten Phasen unterscheiden:

[0038] Fbeladen: In der ersten Phase wird der Container 3 durch den Haken 7 ergriffen (der Arbeitsweg beginnt bei s0), vorne angehoben und so weit vorgezogen, bis dessen hinteres Ende 13 vor dem Abheben steht, was bei s1 der Fall ist. In dieser Phase rüttelt der Container 3, da dessen Ende 13 über den Boden geschleppt wird; die notwendige Zugkraft Fbeladensteigt an.

[0039] In der zweiten Phase, beginnend bei Si und endend bei s2, hat der Container 3 hinten keine Berührung mit dem Boden mehr, die Bewegung ist ruhig. Die notwendige Kraft Fbeladenfällt ab, bis das vordere Ende 10 des Containers auf die Ladefläche 4 aufgesetzt ist oder bevorzugt (s. nachstehend) auf eine nur geringe Höhe über der Ladefläche 4 abgesenkt ist.

[0040] In der dritten Phase, beginnend bei s2 und endend bei s3, wird der Container 3 noch vorgeschoben, bis er entweder seine gewollte Endlage erreicht hat oder die Reibungskraft beim Vorschieben des Containers 3 ermittelt ist. Fbeladen (ebenso Fentladen) entspricht in dieser Phase der Reibungskraft, da der Container im Wesentlichen horizontal verschoben wird, das Gewicht bei der Verschiebearbeit somit keine Rolle spielt.

[0041] Die verschiedenen Randbedingungen für die Verschiebung des Containers 3 zwischen s2 und s3 können sein: Einmal kann die Ladefläche (nebst den Rollen 12 an deren Kante 11) selbst ebenfalls Rollen enthalten, über die der Container 3 auf der Ladefläche 4 aufliegend verschoben werden kann. Damit besitzt die Reibungskraft des auf die Ladefläche 4 abgesenkten Containers 3 eine ähnliche Grösse wie die Reibungskraft, die durch die Rollen 12 während der zweiten Phase erzeugt wird. Dann kann die Ladefläche 4 selbst ohne Rollen ausgebildet sein, so dass die Reibungskraft des auf die Ladefläche 4 abgesenkten Containers 3 in der dritten Phase erheblich grösser ist als die während der zweiten Phase an den Rollen 12 der Kante 11 auftretende Reibungskraft. Schliesslich kann der Container 3 bevorzugt in der zweiten Phase zwar abgesenkt werden, aber nicht so weit, dass er die Ladefläche 4 berührt, und in dieser Position mit nur gering angehobenem vorderem Ende 10 in der dritten Phase zwischen s2und s3 verschoben werden. Dadurch liegt er nach wie vor nur auf den Rollen 12 an der Kante 11 auf, so dass die Zugkraft F recht genau deren Reibungskraft entspricht. Diese Art der Messung der Reibungskraft ist bevorzugt.

[0042] Fentladen : Umgekehrt gilt für den Fall, dass der Container 3 abgeladen wird: bevorzugt bei s3, oder auch bei s2, wird dessen vorderes Ende 10 angehoben und nach hinten gestossen, bis dessen hinteres Ende 13 bei s1 auf dem Boden aufsetzt. Fentladen steigt nach s2an.

[0043] Das Wiegefenster zur Ermittlung des Gewichts eines zu ladenden Containers 3 beginnt entsprechend bei s1 und endet bei s2, bevorzugt jedoch erst bei s3:

[0044] Trotz dem (bevorzugten) Einsatz von Rollen 12 an der Ladekante 11 lässt sich nicht vermeiden, dass die beim hochziehen des Containers an der Ladekante 11 entstehenden Reibungskräfte gross genug sind, um das Messresultat zu verfälschen (werden an der Ladekante Rollen 12 eingesetzt, kann je nach deren Wartungszustand die Reibung - genauer: der Rollwiderstand - zwischen 1 und 10% der Zugkraft F betragen), so dass eine Korrekturgrösse benötigt wird. Diese kann einerseits für eine gegebene Lastmesseinrichtung eine Konstante sein, z.B. ermittelt durch Versuche, oder vorzugsweise die beim Beladen korrekt ermittelte Korrekturgrösse, welche dann auch das konkrete Gewicht des Containers berücksichtigt. Diese korrekt ermittelte Korrekturgrösse ergibt sich aus dem Vorschub des Containers 3 zwischen s2 und s3 direkt aus der dann gerechneten Zugkraft F. Wie oben erwähnt wird dazu bevorzugt der Container 3 zwischen s2 und s3 zwar abgesenkt, aber so, dass dessen vorderes Ende 10 nur gering angehoben ist, so dass der Container 3 die Ladefläche 4 noch nicht berührt; dann lässt sich die Korrekturgrösse mit grosser Genauigkeit ermitteln.

[0045] Damit ist - sowohl für den Belade- als auch für den Entladevorgang - das Wiegefenster auf der einen Seite begrenzt durch den Moment, in dem das hintere Ende der Last vom Untergrund abgehoben wird oder auf diesem aufsetzt (s1).

[0046] Auf der anderen Seite ist das Wiegefenster begrenzt ist durch den Moment, in dem das vordere Ende der Last durch das Lasthebegerät auf der Ladefläche abgesetzt oder von dieser abgehoben wird (s2 oder s3) oder nach der Messung der Reibungskraft gestoppt wird (bzw. zur Messung angeschoben wird).

[0047] Bevorzugt besitzt das Wiegefenster eine an seiner anderen Seite angrenzende Zone, die zwischen s2 und s3liegt, in der wie oben beschrieben das vordere Ende 10 des Containers 3 nur gering angehoben über eine Strecke entlang der Ladefläche 4 verschoben wird, um die dabei ermittelte Querkraft zur rechnerischen Bestimmung einer der Reibungskraft der Last entsprechenden Korrekturgrösse zu verwenden. Die Korrekturgrösse wiederum wird bei der rechnerischen Bestimmung des um die Reibung bereinigten Gewichts der Last verwendet.

[0048] Wie in der Beschreibung zu Fig. 2erwähnt, kann aus dem Verlauf der Kraft F durch geeignete Rechnung das Gewicht des Containers 3 berechnet werden. Dies geschieht bevorzugt dadurch, dass durch Integration die Fläche unter der Kurve von F im Wiegefenster bestimmt wird, die ein Mass für das Gewicht des Containers darstellt und anschaulich die Arbeit (d.h. Kraft mal Weg) für die Verschiebung des Containers nach vorne, entgegen der Reibungskraft, plus die Arbeit für das Hoch-Heben des Containers 3 auf die Ladefläche 4 enthält (entsprechend umgekehrt für den Entladevorgang).

[0049] Für erhöhte Genauigkeit wird ein der Reibungskraft entsprechender Flächenanteil (weisse Fläche im Diagramm von Fig. 6 zwischen s1und s3) von der Gesamt-Fläche unter der Kurve Fbeladenoder Fentladensubtrahiert, so dass der Einfluss der Reibungskraft eliminiert ist. Die Schraffierten Flächen «Brutto» und «Tara» sind dann ein von der Reibungskraft bereinigtes Mass für das Gewicht eines vollen, zu ladenden bzw. eines leeren, zu entladenden Containers.

[0050] Da die Geometrie von Lastmessgerät und Container bekannt ist, und die Bewegung zwangsläufig erfolgt, kann auch an jedem Punkt zwischen s1 und s2 bzw. s3die Vertikalkomponente von F bestimmt, über die zurückgelegte Höhe integriert und durch die Gesamthöhe dividiert werden, was das gesuchte Gewicht des Containers 3 ergibt.

[0051] Andererseits, da im Diagramm von Fig. 6die Fläche unter der Kurve F bereits ein Mass für das Gewicht des Containers 3 darstellt, kann die Multiplikation des Flächenwertes (brutto oder Tara, wie immer je nachdem, ob z.B. ein voller Container 3 geladen oder ein leerer Container entladen wird) mit einer Konstanten direkt zum gesuchten Gewicht führen. Diese Konstante ist ein Geometriefaktor, dessen Wert von der Geometrie des Lastmessgeräts und des Containers 3 abhängt.

[0052] Der Geometriefaktor kann einerseits rechnerisch, andererseits durch Versuche ermittelt werden. Bevorzugt wird er rechnerisch ermittelt, in den Datenspeicher des Rechners eingegeben, worauf die Lastmesseinrichtung im Feldversuch mit verschiedenen Containern kalibriert wird.

[0053] Die kleinen Variationen des Rollreibungsbeiwertes beim Arbeitsvorgang werden durch die Integration weggemittelt.

[0054] Natürlich kann der Flächenwert nur angenähert berechnet werden, indem nur für einzelne Werte zwischen Si und s3 die Querkraft Q und damit die Kraft F ermittelt und rechnerisch verwertet wird.

[0055] Entsprechend wird der Fachmann je nach der gewünschten Genauigkeit der Gewichtsangabe die Anzahl der zwischen s1und s3 zu bestimmenden Werte von F und damit den Grad der Linearisierung der Kurven für F im Diagramm gemäss Fig. 6 festlegen.

[0056] Ebenso kann der Fachmann ausgehend von der vorliegenden Beschreibung einen im konkreten Fall geeigneten Rechnungsgang bestimmen, nach welchem der Rechner aus den Signalwerten der Lastmesszelle das Gewicht des Containers ermittelt. Die entsprechende Programmierung und auch die Ausstattung des Rechners im Hinblick auf die notwendige Hardware sind dem Fachmann ebenfalls im Rahmen seines Fachwissens bekannt und ohne weiteres möglich.

[0057] Schliesslich ist es bekannt, dass an einem Container 3 ein Transponder-Chip angebracht werden kann (nicht dargestellt). Dieser trägt die Typen-Charakteristik des Containers 3 zusammen mit individualisierenden Merkmalen, wie einer Laufnummer oder dem Leergewicht. So ist es angezeigt, den Lastwagen 1 mit einem Lesegerät auszurüsten, welches diese Angaben aus dem Transponder-Chip auslesen und an den Rechner übermitteln kann. Ein solcher Transponder-Chip trägt auch die Information zur zulässigen Maximallast sowohl für den ganzen Container 3, als auch für die Last am Haken 6. Dies kann benützt werden, um sowohl das Anheben als auch das Aufladen eines überfüllten Containers 3 zu verhindern oder beim Vorliegen einer Überlast ein entsprechendes optisches oder/und akustisches Signal zu erzeugen.

[0058] Ein Alarm kann bei noch einer weiteren Ausführungsform auch dann vorgesehen werden, wenn die Reibungskraft eine vorgegebene Grösse überschreitet, z.B. als Signal dafür, dass die Rollen 12 nicht funktionsfähig (Wartung) sind oder dass der Container 3 nicht korrekt auf diesen aufliegt.

Claims (18)

1. Verfahren zum Messen des Gewichts einer Last, die mit einem Lasthebegerät (2) über die Kante einer erhöhten Ladefläche (4) verschoben und so auf diese hinaufgezogen oder von dieser heruntergestossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass während diesem Arbeitsvorgang in einem durch die Last belasteten Träger (5) des Lasthebegeräts (2) die aufgrund der Verschiebung der Last momentan wirkende Querkraft Q während dem Durchgang durch ein vorbestimmtes Wiegefenster gemessen und aus deren Verlauf rechnerisch das Gewicht der Last ermittelt wird.

2. Verfahren zum Messen des Gewichts einer Last nach Anspruch 1, wobei die Querkraft Q in einem Trägerabschnitt (15) bestimmt wird, der die Mittel zum Ergreifen der Last, vorzugsweise ein Haken (6), trägt.

3. Verfahren zum Messen des Gewichts einer Last nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Wiegefenster auf der einen Seite begrenzt ist durch den Moment, in dem das hintere Ende (13) der Last vom Untergrund abgehoben wird oder auf diesem aufsetzt.

4. Verfahren zum Messen des Gewichts einer Last nach Anspruch 3, wobei der Moment, in dem das hintere Ende (13) der Last vom Untergrund abgehoben wird oder auf diesem aufsetzt, rechnerisch aus der Geometrie des Lasthebegeräts (2) und der Geometrie der Last bestimmt oder durch einen Sensor detektiert wird.

5. Verfahren zum Messen des Gewichts einer Last nach Anspruch 3, wobei der Moment, in dem das hintere Ende der Last (13) vom Untergrund abgehoben wird aufgrund des verminderten Rüttelns der Last erkannt wird, wobei vorzugsweise der Grad des Rüttelns aus einem sich schnell hin- und her verändernden Querkraftanteil bestimmt wird.

6. Verfahren zum Messen des Gewichts einer Last nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Wiegefenster auf der anderen Seite begrenzt ist durch den Moment, in dem das vordere Ende der Last (10) durch das Lasthebegerät (2) auf der Ladefläche (4) abgesetzt oder von dieser abgehoben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Wiegefenster eine an die andere Seite angrenzende Zone aufweist, in der die Last mit nur gering angehobenem vorderen Ende (10) eine Strecke entlang der Ladefläche (4) verschoben wird, und wobei die dabei ermittelte Querkraft Q zur rechnerischen Bestimmung einer der Reibungskraft R der Last entsprechenden Korrekturgrosse dient, die wiederum bei der rechnerischen Bestimmung des um die Reibung bereinigten Gewichts der Last verwendet wird.

8. Verfahren zum Messen des Gewichts einer Last nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Wiegefenster auf der anderen Seite begrenzt ist durch den Moment, in dem das vordere Ende der Last (10) durch das Lasthebegerät (2) auf der Ladefläche (4) abgesetzt und die Last zusätzlich auf der Ladefläche (4) aufliegend eine Strecke über diese verschoben worden ist oder die Last auf der Ladefläche (4) durch das Lasthebegerät (2) auf der Ladefläche (4) aufliegend eine Strecke über diese verschoben und dann von dieser abgehoben wird, derart, dass durch diese Verschiebung die zwischen der Ladefläche (4) und der Last wirkende Reibungskraft R ermittelt werden kann, und wobei diese Reibungskraft R als Korrekturgrösse bei der rechnerischen Bestimmung des um die Reibung bereinigten Gewichts der Last verwendet wird.

9. Verfahren zum Messen des Gewichts einer Last nach Anspruch 1 oder 2, wobei in der rechnerischen Ermittlung der Last die folgenden Schritte vorgesehen sind: a) Bestimmung der Querkraft Q in Abhängigkeit der fortschreitenden Transportbewegung des Lasthebegeräts (2) im Messfenster, daraus Berechnung der Zugkraft Z des Lasthebegeräts (2) und Berechnung eines dem Produkt aus Zugkraft Z und Strecke s der fortschreitenden Transportbewegung entsprechenden Flächenwertes b) Multiplikation dieses Flächenwertes mit einem Geometriefaktor für die konkret verwendete Lasthebevorrichtung (2) und Last, der einem Proportionalitätsfaktor zwischen dem Flächenwert für ein Lastgewicht und diesem Lastgewicht entspricht.

10. Verfahren zum Messen des Gewichts einer Last nach Anspruch 8, wobei der Proportionalitätsfaktor vor einem konkreten Arbeitsvorgang rechnerisch aus der Geometrie von Lasthebevorrichtung (2) und Last bestimmt und über die bestimmungsgemässe Verschiebung einer oder mehrerer Normlasten kalibriert wird.

11. Verfahren zum Messen des Gewichts einer Last nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Geometrie der Last während einem konkreten Arbeitsvorgang durch einen auf der Ladefläche (4), vorzugsweise nahe der Kante (11) angeordneten Abstandssensor bestimmt wird, indem vorzugsweise der Abstand von der Bodenfläche der Last in Verbindung mit einer aktuellen Stellung des Ladegeräts zur rechnerischen Bestimmung der Geometrie der Last verwendet wird, und wobei aus der damit erkannten Geometrie der Last ein zugeordneter Proportionalitätsfaktor aus einem Katalog bestimmt oder neu gerechnet wird.

12. Lastmessgerät zur Ausführung des Messverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit mindestens einem für die Verschiebung einer Last derart verfahrbaren Träger (5), dass die Last über die Kante (11) einer erhöhten Ladefläche (4) verschoben und so auf diese hinaufgezogen oder von dieser heruntergestossen werden kann, gekennzeichnet durch eine in einem Trägerabschnitt (15) angeordnete Lastmesszelle (16) zur Bestimmung der im Trägerabschnitt (15) während der Arbeitsbewegung wirkenden Querkraft Q und durch einen Rechner, der ausgebildet ist, die Querkraft-Signale der Lastmesszelle (16) auszuwerten und aus diesen das Gewicht der bewegten Last zu ermitteln.

13. Lastmessgerät nach Anspruch 12, wobei die Lastmesszelle (16) in einem Trägerabschnitt (15) angeordnet ist, der seinerseits die die Mittel zum Ergreifen der Last, vorzugsweise ein Haken (6), trägt, und wobei besonders bevorzugt dieses als Lasthebegerät (2) zum Beladen oder Entladen eines LKW, vorzugsweise als Hakengerät ausgebildet ist.

14. Lastmessgerät nach einem der Anspruch 12 oder 13, wobei die Lastmesszelle (16) als Rohr (30) ausgebildet und senkrecht zur Längsachse des Trägerabschnitts (15) und zur durch die Bewegung der Last in diesem erzeugten Querkraft Q angeordnet ist, und wobei zwei Deformationssensoren (35, 36) im Rohr (30) eingesetzt und zueinander im Winkel von im Wesentlichen 90° angeordnet sind, derart, dass der eine Sensor (35, 36) bei veränderter Querkraft Q die Vergrösserung des einen zugeordneten Durchmessers (33, 32) des Rohrs (30) und der andere Sensor (36, 35) die Verkleinerung des anderen ihm zugeordneten Durchmessers (32, 33) misst, wobei die Deformationssensoren (35, 36) vorzugsweise als Schwingsaitensensoren ausgebildet sind.

15. Lastmessgerät nach einem der Anspruch 12 bis 14, wobei der Rechner ausgebildet ist, die folgenden Rechenschritte auszuführen: a) aus den Signalwerten der Lastmesszelle (16) Bestimmung der Querkraft Q in Abhängigkeit der fortschreitenden Transportbewegung des Lasthebegeräts (2) im Messfenster, daraus Berechnung der Zugkraft Z des Lasthebegeräts (2) und Berechnung eines dem Produkt aus Zugkraft Z und Strecke s der fortschreitenden Transportbewegung entsprechenden Flächenwertes b) Multiplikation dieses Flächenwertes mit einem Geometriefaktor für die konkret verwendete Lasthebevorrichtung und Last, der einem Proportionalitätsfaktor zwischen dem Flächenwert für ein Lastgewicht und diesem Lastgewicht entspricht, und wobei der Rechner weiter ausgebildet ist, dieses Produkt in einem ihm zugeordneten Speicher abzulegen und/oder als Gewicht der Last anzuzeigen.

16. Lastmessgerät nach Anspruch 15, wobei der Rechner weiter ausgebildet ist, c) aus den Signalwerten der Lastmesszelle (16) während dem Vorschub der Last entlang der Ladefläche (4) zwischen s2 und s3 eine der Reibungskraft R entsprechende Korrekturgrösse zu ermitteln und d) diese Korrekturgrösse mit dem Produkt aus Flächenwert und Proportionalitätsfaktor zu einem genaueren Wert für das Gewicht zu verarbeiten.

17. Lastmessgerät nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der Rechner ausgebildet ist, ermittelte Daten über vorgenommene Arbeitsvorgänge auf einem externen Speichermedium zu speichern und/oder Daten betreffend der Last wie deren Geometrie oder ein einer Last zugeordneter Proportionalitätsfaktor von einem externen Speichermedium auszulesen und für die Ermittlung des Gewichts der Last zu verwerten.

18. Lastmessgerät nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei der Rechner einen Datenspeicher aufweist, in dem mindestens ein Geometriefaktor abgespeichert ist.