DE102004061574A1

DE102004061574A1 - Device for detecting disturbing movements, in particular vibrations and shocks, at a driver's seat of a mobile work machine

Info

Publication number: DE102004061574A1
Application number: DE200410061574
Authority: DE
Inventors: Patrick Scheunemann
Original assignee: STILL GmbH
Current assignee: STILL GmbH
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2006-07-06
Also published as: FR2879740A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Erfassung von störenden Bewegungen, insbesondere Vibrationen und Erschütterungen, an einem Fahrerplatz einer mobilen Arbeitsmaschine, mit mindestens einer Sensoreinheit (2) zur Erfassung der Bewegungen und mindestens einer elektronischen Einheit (4) zur Auswertung der Messsignale. Es sind mindestens eine Sensoreinheit (2) und mindestens eine elektronische Einheit (4) zur Auswertung der Messsignale der Sensoreinheit (2) in einem gemeinsamen, flachen Gehäuse (3), das auf einer Sitzfläche positionierbar ist, angeordnet.The invention relates to a device (1) for detecting disturbing movements, in particular vibrations and vibrations, at a driver's seat of a mobile work machine, comprising at least one sensor unit (2) for detecting the movements and at least one electronic unit (4) for evaluating the measurement signals. At least one sensor unit (2) and at least one electronic unit (4) for evaluating the measuring signals of the sensor unit (2) are arranged in a common, flat housing (3) which can be positioned on a seating surface.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Bewegungen, insbesondere Vibrationen und Erschütterungen, an einem Fahrerplatz einer mobilen Arbeitsmaschine mit mindestens einer Sensoreinheit zur Erfassung der Bewegungen und mindestens einer elektronischen Einheit zur Auswertung der Messsignale.The Invention relates to a device for detecting movements, especially vibrations and vibrations, at a driver's seat a mobile work machine with at least one sensor unit for recording the movements and at least one electronic Unit for evaluation of the measuring signals.

Bedienpersonen von mobilen Arbeitsmaschinen, beispielsweise Flurförderzeugen, sind beim Betrieb der Maschine häufig störenden Bewegungen in Form von Vibrationen und Erschütterungen ausgesetzt. Diese werden beispielsweise von verbrennungsmotorischen Antriebsaggregaten oder hydraulischen Anlagen erzeugt, können jedoch auch aufgrund der Bewegung der Maschine auf einem unebenen Untergrund entstehen. Übermäßige Vibrationen und Erschütterungen können die Gesundheit der Bedienperson beeinträchtigen sowie deren Leistungsfähigkeit herabsetzen. Dadurch sinkt auch die Produktivität der mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere bei länger dauerndem Einsatz, und das Unfallrisiko aufgrund der Ermüdung der Bedienperson steigt. Betreiber, Bediener und Hersteller von mobilen Arbeitsmaschinen sind daher bestrebt, die Belastung der Bedienperson durch Vibrationen und Erschütterungen weitestgehend zu verringern. Dies kann sowohl durch konstruktive Maßnahmen an der Maschine selbst als auch durch Einstellmöglichkeiten, die die Bedienperson besitzt, beispielsweise an Federungselementen eines Fahrersitzes, erfolgen. Auch wenn versucht wird, die Minimierung von störenden Schwingungen schon bei der Entwicklung mobiler Arbeitsmaschinen zu berücksichtigen, ist es aufgrund der Komplexität der Vorgänge, die zu deren Entstehung führen, dennoch häufig erforderlich, die im realen Betrieb auftretenden Bewegungen, insbesondere Vibrationen und Erschütterungen, zu erfassen. Diese hängen beispielsweise von der Bodenbeschaffenheit, vom Verschleißgrad der Maschine oder speziellen Einsatzbedingungen ab. Bisher werden dazu in Prototypfahrzeugen mehrteilige Vorrichtungen installiert, die zumeist aus einem Vibrationssensor bestehen, der in einer Sitzscheibe eingebaut ist, einem separaten Messverstärker sowie einer Vorrichtung zur Datenerfassung und -auswertung.operators of mobile machines, such as industrial trucks, are common in the operation of the machine disturbing Movements in the form of vibrations and shocks exposed. These are for example of internal combustion engine drive units or hydraulic systems, however, may also be due to the Movement of the machine arise on an uneven surface. Excessive vibrations and shocks can affect the health of the operator and their performance decrease. This also reduces the productivity of the mobile work machine, especially for longer continuous use, and the risk of accidents due to fatigue of the Operator climbs. Operators, operators and manufacturers of mobile Work machines are therefore anxious to burden the operator due to vibrations and vibrations to reduce as much as possible. This can be done both constructively activities on the machine itself as well as through adjustment options that the operator has, for example, on suspension elements of a driver's seat, respectively. Even if trying to minimize the disturbing vibrations already considered in the development of mobile work machines, it is because of the complexity the processes, that lead to their creation, nevertheless often required, the movements occurring in real operation, in particular vibrations and shakes, capture. These hang For example, the nature of the soil, the degree of wear of the Machine or special conditions of use. So far, to be in prototype vehicles installed multi-piece devices that mostly consist of a vibration sensor in a seat disc is installed, a separate amplifier and a device for data collection and evaluation.

Um eine derartige Vorrichtung zur Erfassung von störenden Bewegungen an einer mobilen Arbeitsmaschine korrekt anzubringen, ist großer Aufwand und hohe Sachkenntnis der diese Arbeiten ausführenden Person erforderlich. Eine einfache und schnelle Messung der Vibrationen und Erschütterungen, beispielsweise um das Einhalten von Grenzwerten durch eine im Betrieb befindliche Maschine zu kontrollieren, ist daher praktisch nicht möglich.Around Such a device for detecting disturbing movements on a Correctly attaching a mobile machine is a big hassle and high level of expertise required of the person performing these tasks. A simple and fast measurement of vibrations and vibrations, For example, to comply with limits by a in operation Therefore, it is practically not possible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erfassung von störenden Bewegungen, insbesondere Vibrationen und Erschütterungen, an einem Fahrerplatz einer mobilen Arbeitsmaschine mit mindestens einer Sensoreinheit zur Erfassung der Bewegungen und mindestens einer elektronischen Einheit zur Auswertung der Messsignale zu schaffen, die einfach und in kurzer Zeit, vorzugsweise durch die Bedienperson der mobilen Arbeitsmaschine anbringbar und bedienbar ist, keine größeren Einschränkungen für den Betrieb der mobilen Arbeitsmaschine verursacht und eine einfache Auswertung der Messdaten erlaubt.Of the Invention is therefore based on the object, a device for Detection of disturbing Movements, especially vibrations and vibrations, at a driver's seat a mobile machine with at least one sensor unit for Detecting the movements and at least one electronic unit to provide evaluation of the measurement signals, which are simple and short Time, preferably by the operator of the mobile machine attachable and operable, no major restrictions for the Operation of the mobile work machine causes and a simple evaluation the measured data allowed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine Sensoreinheit und mindestens eine elektronische Einheit zur Auswertung der Messsignale der Sensoreinheit in einem gemeinsamen, flachen Gehäuse, das auf einer Sitzfläche positionierbar ist, angeordnet sind. Indem die Sensoreinheit und die elektronische Einheit zur Auswertung der Messsignale der Sensoreinheit in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, entfällt eine Kabelverbindung zwischen den beiden Komponenten. Dadurch wird der Einfluss von Störsignalen reduziert und die Signalübertragung verbessert. Zudem wird eine kompakte Anordnung erreicht. Das Gehäuse ist flach ausgebildet und dadurch auf einer Sitzfläche positionierbar. Indem die Vorrichtung im Betrieb auf einen Fahrersitz aufgelegt wird, ist einfaches und schnelles Anbringen und Entfernen der Vorrichtung möglich. Dadurch kann die Vorrichtung ohne aufwändige Vorarbeiten auch an vorhandenen und im Betrieb befindlichen Maschinen eingesetzt werden. Es sind keine eigens präparierten Prototypfahrzeuge erforderlich. Die Erschütterungen werden an der relevanten Stelle gemessen, so dass auch die Wirkung eines Sitzpolsters sowie das Gewicht der Bedienperson berücksichtigt wird. Die Vorrichtung ist gut erreichbar, um beispielsweise Einstellungen vornehmen zu können.These Task is inventively characterized solved, in that at least one sensor unit and at least one electronic unit Unit for evaluating the measuring signals of the sensor unit in a common, flat housing, that on a seat is positionable, are arranged. By the sensor unit and the electronic unit for evaluating the measuring signals of the sensor unit in a common housing are arranged, eliminates one Cable connection between the two components. This will be the Influence of interfering signals reduced and the signal transmission improved. In addition, a compact arrangement is achieved. The case is formed flat and thereby positionable on a seat. By the Device is placed on a driver's seat in operation is easy and quick attachment and removal of the device possible. This allows the device without complex preparatory work on existing and machines in operation. There are no specially prepared Prototype vehicles required. The vibrations will be at the relevant Measured location, so that also the effect of a seat cushion as well considered the weight of the operator becomes. The device is easily accessible, for example, settings to be able to make.

Vorteilhafterweise sind Mittel zur Verstärkung der Messsignale, vorzugsweise in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, vorgesehen.advantageously, are means of reinforcement the measuring signals, preferably arranged in the common housing, intended.

Die Messsignale von Sensoren, wie sie üblicherweise zur Erfassung von Bewegungen verwendet werden, sind häufig zur Auswertung in üblichen elektronischen Einheiten zu schwach und müssen daher verstärkt werden. Werden die Mittel zur Verstärkung der Messsignale in einem gemeinsamen Gehäuse mit der Sensoreinheit und der elektronischen Einheit zur Auswertung der Messsignale der Sensoreinheit angeordnet, wird eine kompakte Anordnung mit kurzen Signalwegen und geringem Einfluss von Störsignalen erzielt.The Measuring signals from sensors, as they are usually used for detection Of movements used are common for evaluation in usual electronic Units too weak and therefore need reinforced become. Are the means for amplifying the measurement signals in one common housing with the sensor unit and the electronic unit for evaluation arranged the measuring signals of the sensor unit, is a compact Arrangement with short signal paths and low influence of interference signals achieved.

Vorteilhafterweise sind Mittel zur Übertragung der erfassten Daten, insbesondere durch drahtlose Verfahren, vorgesehen. Dadurch können die Messwerte einfach zur weiteren Auswertung an andere Geräte, beispielsweise Computer zur Auswertung der Daten, übermittelt werden. Bei einer kabellosen Übertragung ist eine besonders einfache und schnelle Übermittlung der Daten möglich, da die Vorrichtung dazu an ihrem Platz verbleiben kann.advantageously, are means of transmission the collected data, in particular by wireless methods. Thereby can the readings simply for further evaluation to other devices, for example Computer for the evaluation of the data to be transmitted. At a wireless transmission is a particularly simple and fast transmission of data possible because the device may remain in place.

Es ist zweckmäßig, wenn Mittel zur Speicherung der Messwerte, vorzugsweise in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, vorgesehen sind. Dadurch muss keine dauerhafte Verbindung zu einer externen Speichereinrichtung bestehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung von Bewegungen kann beispielsweise nach Ende der Messungen entnommen und dann die gespeicherten Messwerte in einer dafür vorgesehenen Vorrichtung ausgelesen und weiterarbeitet werden.It is appropriate if Means for storing the measured values, preferably in the common casing arranged, are provided. This does not require a permanent connection to an external storage device. The device according to the invention for detecting movements, for example, after the end of the measurements and then the stored readings in a designated Device read and continue to work.

Vorteilhafterweise sind Mittel zur Energieversorgung der Vorrichtung in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Dadurch kann die Vorrichtung unabhängig von der Energieversorgung der mobilen Arbeitsmaschine betrieben werden. Es muss keine Kabelverbindung zur Stromversorgung hergestellt werden, so dass ein einfacher Ein- und Ausbau ermöglicht wird.advantageously, are means for powering the device in the common casing arranged. This allows the device to be independent of the power supply the mobile work machine to be operated. It does not have a cable connection be made for power supply, so that a simple and expansion allows becomes.

Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn Bedienelemente, vorzugsweise in einer eigenständigen Bedienelementeeinheit angeordnet, vorgesehen sind. Dadurch kann beispielsweise die Bedienperson grundlegende Funktionen, wie Start und Ende eines Messzyklus, selbst auslösen. Sind die Bedienelemente in einem eigenständigen Bedienteil angeordnet, das beispielsweise kabellos oder über ein Verbindungskabel mit den übrigen Komponenten, insbesondere der elektronische Einheit zur Auswertung der Messsignale, in Wirkverbindung steht, können die Bedienelemente an einer Stelle, die von der Bedienperson besonders einfach erreicht werden kann, beispielsweise in der Nähe der Bedienelemente der Arbeitsmaschine, angeordnet werden. Dadurch ist die Betätigung der Bedienelemente während des Betriebs der Arbeitsmaschine einfach und ohne übermäßige Ablenkung der Bedienperson möglich.It is still appropriate if Operating elements, preferably in a separate control unit arranged, are provided. As a result, for example, the operator basic Functions, such as start and end of a measurement cycle, trigger themselves. are the controls are arranged in a separate control panel, for example, wirelessly or via a connecting cable the rest Components, in particular the electronic unit for evaluating the Measuring signals, in operative connection, the controls can a location that is particularly easy to reach by the operator can be, for example, in the vicinity of the controls of the working machine, to be ordered. As a result, the operation of the controls during the Operating the work machine easily and without undue distraction of the operator possible.

Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die Sensoreinheit zur Erfassung der Bewegungen als Beschleunigungssensor, vorzugsweise nach kapazitivem Wirkprinzip, mit einem erfassbaren Frequenzbereich von 0,1 Hz bis 800 Hz, vorzugsweise 0,1 Hz bis 400 Hz, insbesondere 0,5 Hz bis 80 Hz, ausgebildet ist. Beschleunigungssensoren nach kapazitivem Wirkprinzip sind robust und genau. Schwingungen im Frequenzbereich von 0,1 Hz bis 400 Hz werden als störend angesehen, wobei insbesondere Schwingungen im Bereich von 0,5Hz bis 80 Hz eine erhebliche Beeinträchtigung des Fahrerkomforts verursachen.It is still appropriate if the sensor unit for detecting the movements as an acceleration sensor, preferably according to the capacitive action principle, with a detectable Frequency range from 0.1 Hz to 800 Hz, preferably 0.1 Hz to 400 Hz, in particular 0.5 Hz to 80 Hz, is formed. accelerometers Capacitive action principle is robust and accurate. vibrations in the frequency range from 0.1 Hz to 400 Hz are considered disturbing, in particular oscillations in the range of 0.5 Hz to 80 Hz a significant impairment of driver comfort.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur zeigt eine Schnittbilddarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Ein Sensor 2 zur Erfassung von Erschütterungen, im gezeigten Ausführungsbeispiel ein kapazitiver Beschleunigungssensor 1, ist mittig in einem Gehäuse 3 angeordnet. Direkt neben dem Beschleunigungssensor 2 ist eine elektronische Einheit 4 zur Auswertung der Messsignale angebracht. In die elektronische Einheit 4 zur Auswertung der Messsignale integriert ist ein Messwertverstärker 4 sowie eine Speichervorrichtung 6, die die gemessenen Werte aufzeichnet, und eine drahtlose Übertragungsanlage 7, die mit einer externen Bedienelementeeinheit 8 in Wirkverbindung steht. Zur Energieversorgung der Vorrichtung 1 ist eine Batterie 9 vorgesehen. Das Gehäuse 3 ist aus einem Polymerwerkstoff annähernd scheibenförmig mit einer Mittelachse A gebildet.Further advantages and details of the invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the schematic figure. The figure shows a sectional view of a device according to the invention 1 , A sensor 2 for detecting shocks, in the embodiment shown, a capacitive acceleration sensor 1 , is centered in a housing 3 arranged. Right next to the accelerometer 2 is an electronic unit 4 attached to the evaluation of the measurement signals. In the electronic unit 4 integrated into the evaluation of the measuring signals is a measuring amplifier 4 and a storage device 6 , which records the measured values, and a wireless transmission system 7 that with an external control unit 8th is in active connection. To power the device 1 is a battery 9 intended. The housing 3 is formed of a polymer material approximately disc-shaped with a central axis A.

Eine Gummischeibe 10 ist um das Gehäuse 3 angeordnet. Das Gehäuse 3 wird von einem Deckel 11 verschlossen, der mittels Schrauben 12 befestigt ist. Dabei dient die Gummischeibe 10 zugleich als Dichtung zwischen Deckel 11 und Gehäuse 3, die das Eindringen von Flüssigkeiten und Partikeln in das Gehäuse verhindert. Um den Sitzkomfort der Bedienperson zu erhöhen, ist die Gummischeibe 10 zu den Rändern hin abgeschrägt.A rubber washer 10 is around the case 3 arranged. The housing 3 is from a lid 11 closed, by means of screws 12 is attached. The rubber disc serves 10 at the same time as a seal between the lid 11 and housing 3 , which prevents the ingress of liquids and particles into the housing. To increase the seating comfort of the operator, is the rubber disc 10 bevelled towards the edges.

Bedienelemente 13, 14 zur Betätigung der Vorrichtung sind in einer externen Bedienelementeeinheit 8 angeordnet. Über eine drahtlose Verbindung, vorzugsweise einer kurzreichweitigen Funkverbindung wie zum Beispiel Bluetooth, steht die Bedienelementeeinheit 8 mit der elektronischen Einheit 4 in Wirkverbindung. Durch Betätigung einer Taste 13 kann die Bedienperson den Messvorgang starten und wieder anhalten. Eine weitere Taste 14 dient zur Markierung eines Messabschnitts und wird zu Anfang und Ende des Abschnitts gedrückt. Dadurch kann die Bedienperson beispielsweise das Eintreten eines besonderen Betriebszustands signalisieren. Zusätzlich ist ein Anzeigeelement 15 vorhanden, das den ordnungsgemäßen Messbetrieb signalisiert.controls 13 . 14 for operating the device are in an external control unit 8th arranged. A wireless connection, preferably a short-range radio link such as Bluetooth, is the control unit 8th with the electronic unit 4 in active connection. By pressing a button 13 the operator can start and stop the measuring process. Another button 14 is used to mark a measuring section and is pressed at the beginning and end of the section. As a result, the operator can signal, for example, the occurrence of a special operating state. In addition, a display element 15 present, which signals the correct measuring operation.

Nach Ende des Messvorgangs kann die Vorrichtung 1 entnommen werden und über eine Schnittstelle 16 mit einer hier nicht dargestellten Auswertevorrichtung, beispielsweise einem Computer, verbunden werden. Damit können die Messwerte ausgelesen und weiterverarbeitet werden. Die Schnittstelle 16 ist im Ausführungsbeispiel als kurzreichweitige Funkvorrichtung nach Bluetooth-Standard ausgebildet, es können aber auch andere Standards, wie beispielsweise eine drahtgebundene Verbindung nach RS232 oder USB vorgesehen sein. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die drahtlose Kommunikation mit mehreren externen Geräten, wie beispielsweise einer Bedienelementeeinheit 8 und einer Auswertevorrichtung über ein und dieselbe Schnittstelle, beispielsweise ein Bluetooth-Modul, abgewickelt wird.After the end of the measuring process, the device can 1 be removed and via an interface 16 with an evaluation device, not shown here, such as a computer, are connected. This allows the measured values to be read out and further processed. the interface 16 is formed in the embodiment as a short-range radio device according to Bluetooth standard, but it can also other standards, such as For example, be provided a wired connection to RS232 or USB. Embodiments are also conceivable in which the wireless communication with a plurality of external devices, such as a control unit 8th and an evaluation device via one and the same interface, such as a Bluetooth module is handled.

Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen der Erfindung möglich, beispielsweise, indem anstelle einer Scheibenform eine rechteckige Ausbildung verwendet wird. Der Werkstoff des Gehäuses kann auch aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Aluminium bestehen. Insbesondere bei metallischen Werkstoffen ist es sinnvoll, die Vorrichtung mit einem Überzug, der beispielsweise aus einem Polymerwerkstoff gebildet ist, zu versehen, um der Bedienperson ein angenehmes Sitzgefühl zu bieten. Bedien- und Anzeigeelemente 13, 14, 15 können auch in der Vorrichtung 1 integriert sein, wodurch keine Gefahr besteht, dass die Bedienelementeeinheit 8 verloren geht.Of course, other embodiments of the invention are possible, for example, by using a rectangular shape instead of a disc shape. The material of the housing may also consist of a metallic material, for example aluminum. In particular, in the case of metallic materials, it makes sense to provide the device with a coating, which is formed for example from a polymer material, in order to provide the operator with a pleasant sitting feeling. Operating and display elements 13 . 14 . 15 can also in the device 1 integrated, whereby there is no danger that the control unit 8th get lost.

Claims

Contraption ( 1 ) for detecting disturbing movements, in particular vibrations and shocks, at a driver's seat of a mobile work machine, with at least one sensor unit ( 2 ) for detecting the movements and at least one electronic unit ( 4 ) for evaluating the measuring signals, characterized in that at least one sensor unit ( 2 ) and at least one electronic unit ( 4 ) for evaluating the measuring signals of the sensor unit ( 2 ) in a common, flat housing ( 3 ), which is positionable on a seat, are arranged.

Device according to claim 1, characterized in that means ( 5 ) for amplifying the measuring signals, preferably in the common, flat housing ( 3 ), are provided.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that means ( 16 ) are provided for transmitting the acquired data, in particular by wireless methods.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that means ( 6 ) for storing the measured values, preferably in the common, flat housing ( 3 ), are provided.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that means ( 9 ) for powering the device ( 1 ) in the common, flat housing ( 3 ) are arranged.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that operating elements ( 13 . 14 ), preferably in a separate control unit ( 8th ), are provided.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sensor unit ( 2 ) for detecting the movements as an acceleration sensor ( 2 ), preferably by capacitive action principle, with a detectable Frequenzbe range from 0.1 Hz to 800 Hz, preferably 0.1 Hz to 400 Hz, in particular 0.5 Hz to 80 Hz, is formed.