DE102015110307A1

DE102015110307A1 - Fahrzeug mit einem bewegbaren Lastaufnehmer

Info

Publication number: DE102015110307A1
Application number: DE102015110307.9A
Authority: DE
Inventors: Walter Felber
Original assignee: Sensor Technik Wiedemann GmbH
Current assignee: Sensor Technik Wiedemann GmbH
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2016-12-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug (10), umfassend einen mit Rädern (16) versehenen Grundträger (12), auf welchem ein Lastaufnehmer, insbesondere drehbar gelagert ist, und einer Lastaufnehmersteuerung (40) zur Steuerung des Lastaufnehmers, welcher Grundträger (12) eine Stützeinrichtung (24) hat, an welchem Stützarm eine vertikal verstellbare Abstützfläche (30a, b) zur Abstützung gegen einen Untergrund (32) aufweist, wobei die Stützeinrichtung (24) eine Ruhestellung, in welcher der Stützarm (28a, b) eingefahren und die Abstützfläche in eine obere Stellung gefahren ist, und eine Arbeitsstellung aufweist, in welcher die Abstützfläche an einem Untergrund abgestützt ist. An dem Stützarm (28a, b) ist eine Abstandsmesseinrichtung (34a, b; 36a, b) zur Messung des Abstandes des Stützarms vom Untergrund (32) angeordnet, welche Abstandsmesseinrichtung mit einer Erfassungseinrichtung (42) verbunden ist. Die Erfassungseinrichtung (42) ist dazu konzipiert, ein Warn- und/oder Sperrsignal für die Lastaufnehmersteuerung (40) abzugeben, wenn sich der von der Abstandsmesseinrichtung (34a, b; 36a, b) gemessen Abstandswert in Arbeitsstellung der Stützeinrichtung (24) in zumindest zwei zeitlich beabstandeten Abstandsmessungen ändert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit wenigstens einem bewegbaren Lastaufnehmer, welches Fahrzeug einen mit Rädern versehenen Grundträger aufweist, auf welchem der bewegbare Lastaufnehmer angeordnet, insbesondere drehbar gelagert ist. Zu derartigen Fahrzeugen gehören Betonpumpen mit Auslegern, Kranwagen, Feuerwehr-Drehleiterwagen, Gabelstapler, Lastwagen mit Containerhebevorrichtungen, Holzerntemaschinen etc. Die Lastaufnahme durch den Lastaufnehmer soll dabei zu einer horizontalen Verschiebung des Lastschwerpunktes des Fahrzeugs führen.
Das Fahrzeug umfasst weiterhin eine Lastaufnehmersteuerung zur Steuerung des Lastaufnehmers. Der Grundträger hat eine Stützeinrichtung mit wenigstens einem Stützarm, der z.B. horizontal beweglich oder schwenkbar sein kann. Üblicherweise hat ein derartiges Fahrzeug, z.B. eines mobiler Kranwagens, einen Lkw-Antriebsteil und einen Arbeitsteil, zum Beispiel einen drehbaren Kran oder eine Betonfördervorrichtung mit Auslegern im hinteren Bereich der Grundträgers. In der Regel hat ein derartiges Fahrzeug vier oder mehr Stützarme, die sich vorne und hinten auf beiden Seiten des Grundträgers quer zur Längsachse des Grundträgers nach außen verfahren lassen. Auf diese Weise wird insbesondere eine seitliche Kippstabilisierung des Grundträgers erreicht, der in der Regel länglich ausgebildet ist. Jeder Stützarm kann, normalerweise an seinem freien Ende, wenigstens ein sich vertikal erstreckendes Stützelement haben, das eine vertikal verstellbare Abstützfläche zur Abstützung gegen einen Untergrund aufweist. Ein derartiges Stützelement ist in der Regel ein Hydraulikzylinder, kann jedoch auch durch andere verstellbare Stützen gebildet sein. Der Stützarm kann jedoch selbst schwenkbar sein, in welchem Fall kein Stützelement an dem Stützarm vorgesehen sein muss. Die Stützeinrichtung hat eine Ruhe- oder Fahrstellung, in welcher der Stützarm bzw. jeder Stützarm eingefahren ist und sich die Abstützflächen in einer oberen Position befinden, in welcher sie die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs im Straßenverkehr nicht gefährden. Weiterhin weist die Stützeinrichtung eine Arbeitsstellung auf, in welcher wenigstens ein Stützarm zumindest teilweise ausgefahren ist und die Abstützfläche des Stützelements an einem Untergrund abgestützt ist. In der Regel werden bei einem Kran alle (vier) Stützarme so weit es geht ausgefahren und an ihnen angeordnete Abstützflächen so weit nach unten hin ausgefahren, dass die Räder des Fahrzeugs vom Untergrund freikommen. Auf diese Weise wird eine definierte Abstützung des Fahrzeugs am Untergrund realisiert.
Die DE100 04 329 A1 beschreibt ein Schienenfahrzeug, bei welcher zur Standsicherung der Abstand zu den Gleisen gemessen wird. Die DE 20 2013 101 202 U1 beschreibt ein Fahrzeug, bei welchem im Bereich der Radachsen der Abstand zum Untergrund ermittelt wird, um ein Nachgeben von auf den Rädern montierten Schlauchreifen zu ermitteln.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug der vorstehend genannten Art derart weiterzubilden, dass die Arbeitssicherheit verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 realisiert. Weiterhin wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 realisiert.
Erfindungsgemäß ist an wenigstens einem Stützarm eine Abstandsmesseinrichtung zur Messung des Abstandes des Stützarms von dem Untergrund angeordnet, welche mit einer Erfassungseinrichtung verbunden ist. Als Abstandsmesseinrichtung kann eine übliche an sich bekannte Abstandsmesseinrichtung verwendet werden, wie zum Beispiel eine optische Messeinrichtung, zum Beispiel eine Lasermesseinrichtung oder eine Ultraschallabstandsmesseinrichtung. Abstandsmesseinrichtungen sind allgemein aus dem Stand der Technik bekannt.
Die Erfassungseinrichtung, die vorzugsweise mikroprozessorgesteuert ist, ist dazu konzipiert, ein Warn- und/oder Sperrsignal für die Lastaufnehmersteuerung abzugeben, wenn der von der Abstandsmesseinrichtung gemessene Abstandswert in Arbeitsstellung der Stützeinrichtung in zumindest zwei zeitlich beabstandeten Abstandsmessungen zunimmt oder abnimmt. Vorzugsweise wird der von der Abstandsmesseinrichtung gemessen Abstandswert laufend gemessen und auf eine Zunahme oder Abnahme hin überwacht, d.h. es erfolgt eine dynamische Messung. Aufgrund dieser Tätigkeit der Erfassungseinrichtung kann sofort erfasst werden, wenn ein Stützarm oder ein an einem Stützarm vorgesehenes Stützelement vom Boden frei kommt, der Grundträger somit anfängt zu kippen. Es kann sogar der seltenere Fall erfasst werden, dass ein Stützelement in den Boden einsinkt.
Die Messeinrichtung und/oder Erfassungseinrichtung wird vorzugsweise in ihrer Tätigkeit dann aktiviert, wenn die Stützeinrichtung die Arbeitsstellung erreicht hat, was durch eine direkte Übermittlung von Signalen entsprechender Positionssensoren an die Erfassungseinrichtung möglich ist oder mittels der Lastaufnehmersteuerung, wenn diese über Positionssensoren verfügt, die der Lastaufnehmersteuerung mitteilen, in welcher Stellung sich die Stützeinrichtung befindet oder durch manuelle Eingabe, dass die Arbeitsstellung erreicht ist.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption der Erfassungseinrichtung wird nun ein Alarmsignal ausgelöst und/oder ein Sperrsignal an die Lastaufnehmersteuerung abgegeben, welches eine weitere Erhöhung des Kippmoments durch den Lastaufnehmer verhindert, wenn der von der Abstandsmesseinrichtung gemessene Abstandswert in zeitlich aufeinanderfolgenden Messungen zunimmt oder auch abnimmt. Ersteres deutet darauf hin, dass das Fahrzeug anfängt zu kippen, letzteres weist darauf hin, dass der Untergrund unter der Einwirkung der Last des Fahrzeugs nachgibt. Beides sind Fälle, in welchem die Betriebssicherheit des Fahrzeugs nicht mehr gewährleistet ist. Wenn eine derartige Änderung, d.h. Zunahme oder Abnahme des Abstands erfasst wird, wird demgemäß sofort ein Warnsignal abgegeben und/oder in den Betrieb des Fahrzeugs eingegriffen, um eine weitere Erhöhung des Kippmoments zu vermeiden. Die Erfindung erhöht somit die Betriebssicherheit des Fahrzeugs beträchtlich, weil sie einem Kippen des Fahrzeugs entgegenwirkt und letztlich auch die Beschaffung des Untergrundes bei der Beurteilung der Arbeitssicherheit mitberücksichtigt, was bisher noch nicht der Fall war.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Erfassungseinrichtung einen Referenzspeicher für einen Abstandswert, der dazu konzipiert ist, mindestens einen Abstandswert der Abstandsmesseinrichtung, vorzugsweise nach Erreichen der Arbeitsstellung der Stützeinrichtung zu speichern. Die Erfassungseinrichtung hat weiterhin vorzugsweise einen Komparator, um einen aktuell gemessenen Abstandswert mit dem im Referenzspeicher gespeicherten Abstandswert zu vergleichen, wobei aus dem Vergleichsergebnis des Komparators das Warn- und/oder Sperrsignal abgegeben wird, wenn der aktuelle Abstandswert von dem im Referenzspeicher gespeicherten Abstandswert um einen vorgegebenen Schwellwert abweicht. Der Referenzabstandswert kann insbesondere dann im Referenzspeicher gespeichert werden, sobald die Stützeinrichtung ihre Arbeitsstellung eingenommen hat, das heißt noch vor der Aufnahme irgendwelcher Lasten durch den Lastaufnehmer, zum Beispiel einen Kran. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Referenzabstandswert, der im Referenzspeicher gespeichert wird, dem Abstandswert des unbelasteten Fahrzeugs entspricht.
Vorzugsweise hat die Erfassungseinrichtung einen Signaleingang für die Stellung/Betätigung der Stützeinrichtung, und die Erfassungseinrichtung ist konzipiert, nach Erhalt eines Signals über das Erreichen der Arbeitsstellung der Stützeinrichtung einen Abstandswert in den Referenzspeicher abzuspeichern. Auf diese Weise wird der Referenzabstandswert im Referenzspeicher automatisch abgelegt, nachdem die Stützeinrichtung ihrer Arbeitsstellung eingenommen hat. Durch das automatisierte Abspeichern eines Referenzabstandswertes kann somit eine manuelle Fehlbedienung ausgeschlossen werden. Es kann im Betrieb ohne weiteres möglich sein, dass nach einem Hebevorgang nochmal an den Stützen „nachjustiert“ wird. Daher sollte bei jeder Betätigung/Veränderung der Abstützsituation der Referenzwert neu gesetzt werden.
Wie bereits eingangs zum Ausdruck gebracht wurde, ist bei einem horizontal ausfahrbaren Stützarm ein Stützelement vorzugsweise am freien Ende des Stützarms angeordnet, um so die bestmögliche Abstützwirkung hervorzurufen, wobei der durch den Stützarm übergriffene Raum optimal genutzt wird. Vorzugsweise ist das Stützelement ein hydraulischer Stützzylinder, da dieser in der Lage ist, hohe Lasten aufzunehmen und auf einfache Weise gesteuert werden kann.
Alternativ kann auch der Stützarm selbst, vorzugsweise um eine horizontal Achse schwenkbar an dem Grundträger angelenkt, wodurch eine an dem Stützarm angeordnete Abstützfläche auf den Boden gedrückt werden kann, um den Grundträger abzustützen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Abstandsmesseinrichtung in der Nähe des Endes des Stützarms angeordnet, insbesondere innerhalb eines halben Meters vom Ende des Stützarms. Auf diese Weise erfasst die Abstandsmesseinrichtung den Abstand zum Untergrund nahe am Ort des Abhebens oder Einsinkens des Stützarms oder Stützelements und damit im Bereich der maximalen Detektierbarkeit einer Abstandsänderung. Je weiter die Abstandsmessung von dem abhebenden oder einsinkenden Teil des Stützarms oder dem Stützelement entfernt ist, desto geringer ist der durch die Erfassungseinrichtung ermittelte Differenzwert. Daher ist eine Anordnung der Abstandsmesseinrichtung in der Nähe des Endes des Stützarms am wirkungsvollsten, um einen möglichst hohen Differenzwert zwischen dem Abstandswert vor und nach dem Abheben/Einsinken zu erhalten.
Vorzugsweise ist die Lastaufnehmersteuerung dazu konzipiert, nach Erhalt des Sperrsignals von der Erfassungseinrichtung nur noch Lastaufnehmerbewegungen zuzulassen, die eine Verringerung des Kippmoments auf den Grundträger zur Folge haben. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass ein durch eine Last hervorgerufenes Kippmoment durch eine entsprechende Betätigung des Lastaufnehmers noch weiter vergrößert wird, was eventuell zu instabilen und gefährlichen Arbeitssituationen führen kann.
Vorzugsweise hat das Fahrzeug in diesem Fall auch eine Positionserkennungseinrichtung für die Stellung der Stützeinrichtung, d.h. des wenigstens einen Stützarms, welche Positionserkennungseinrichtung über eine Signalleitung mit der Lastaufnehmersteuerung verbunden ist. Die Lastaufnehmersteuerung, zum Beispiel Kransteuerung, ist somit in der Lage, nicht nur die Last und die Lastaufnehmerstellung, sondern auch die Stellung der Stützarme bei der Berechnung einer kritischen Arbeitsstellung zu berücksichtigen.
Einer der Vorteile der erfindungsgemäßen Abstandsmessung ist, dass zur Ermittlung, ob das Fahrzeug kippt oder nicht keine Berechnungen durchgeführt werden müssen. Auch die notwendige Anzahl der weiteren Sensoren geht gegen Null: Es muss z.B. die „Lastaufnehmerstellung“ nicht ermittelt werden.
Auch wenn ein lastseitiger Stützarm nicht ausgefahren sein sollte, dann hebt der lastabgewandte Stützarm vom Boden ab, was sofort erkannt wird. Die Erfindung hält somit den Hard- und Softwareaufwand für die Sicherheitstechnik in geringen Grenzen.
Es kann auch vorkommen, dass z.B. in engen Gassen nur die lastseitigen Stützarme ausgefahren werden – die lastfreien Arme bleiben im oder nahe am Fahrzeug. Für die Erfindung ist das ausreichend, da die daran angeordnete Abstandsmesseinrichtung den Abstand zum Untergrund misst.
Die Erfindung bietet die folgenden Vorteile:

– Eine Vermeidung der Überschreitung der Kipplast oder eine Überlastsicherung ist mit technisch geringerem Aufwand als bisherige Systeme realisierbar.
– Abstandssensoren sind leichter zu montieren und preiswerter als Kraftsensoren im kN-Bereich.
– Die Signal-/ Energieübertragung zum sich bewegenden Hydraulikkolben der Stützelemente kann entfallen. Eine Kabelverbindung zu den Sensoren der Abstandsmesseinrichtung am Stützarm ist einfach realisierbar.
– Eine Warnung bzw. Blockierung weiterer gefährlicher Bewegungen wird vom Benutzer aufgrund der ggf. sichtbaren Veränderungen in der Lage des Grundträgers auch respektiert. Das Sicherheitssystem erzeugt kaum Fehlalarme und wird vom Benutzer akzeptiert.
– Die Erfindung funktioniert auch bei nicht ausgefahrenen Stützen.
– Die Erfindung funktioniert auch bei leicht schräger Aufstellung der Anlage, was z.B. bei Holzerntemaschinen wichtig ist.
– Es werden keine blockierbaren Fahrzeugfedern benötigt.
– Es kann gegen jede Art von Untergrund gemessen werden.
– Die Erfindung ist für alle Straßen- und Schienenfahrzeuge geeignet.
– Es kann vorzugsweise in statischer Arbeitsstellung und nicht während der Fahrt gemessen werden.

Hingegen sind bei herkömmlichen Lösungen mittels Kraftmessung Kenntnisse über Neigungswinkel, Bodenbeschaffenheit an den Stützen, Querkraftverteilung auf die einzelnen Stützen etc. notwendig, um brauchbare Ergebnisse zu errechnen.
Schließlich kann man aufgrund der Erfindung anhand des gemessenen Abstandes zum Untergrund/Boden auch detaillierter auf die vorherrschende Situation schließen. Beispielsweise:

– Bis 5 cm abgehoben: keine Gefahr, Fahrzeug aber im gelben Bereich
– Bis 20 cm: abgehoben: zulässige Grenzen jetzt erreicht, keine weitere Steigerung des Kippmomentes zulässig. Roter Bereich.
– Ab 50 cm abgehoben: Deutliche Überschreitung des Kippmomentes, sofortig Gegenreaktion notwendig. Tiefroter Bereich.

In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die Lastaufnehmersteuerung und die Erfassungseinrichtung integriert oder separat vorgesehen sein können. Ebenso ist eine Signalverbindung der Detektoren und Sensoren nur zu einer dieser Komponenten notwendig.

– Ein großer Vorteil der Erfindung besteht auch darin, dass das System mit vertretbarem Aufwand nachrüstbar ist.
– Die Abstandsmesseinrichtung kann prinzipiell auch mit mechanischen Abstandssensoren arbeiten.

Vorzugsweise hat die Stützeinrichtung wenigstens einen ersten Stützarm an einer ersten Seite des Grundträgers und wenigstens einen zweiten Stützarm an einer der ersten Seite abgewandten zweiten Seite des Grundträgers. Jeder Stützarm enthält jeweils wenigstens eine eigene Abstandsmesseinrichtung, die jeweils über eine Signalleitung mit der Erfassungseinrichtung verbunden ist. Die Erfassungseinrichtung ist hierbei zur Abgabe des Warn- und/oder Sperrsignals konzipiert, wenn die Differenz zwischen den Messwerten der beiden Abstandsmesseinrichtungen an den beiden entgegengesetzten Stützarmen einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Ein Kippen des Fahrzeugs kann hierdurch sehr wirkungsvoll detektiert werden. In dieser Ausführungsform ist das Fahrzeug somit wirkungsvoll gegen unterschiedliche gefährliche Betriebssituationen abgesichert.
Vorzugsweise ist die Abstandsmesseinrichtung durch einen optischen Sensor oder einen Ultraschallsensor gebildet, obwohl auch jeder andere Abstandssensor hierfür verwendet werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung hat die Erfassungseinrichtung eine getaktete Berechnungseinheit, welche die Signale der Abstandsmesseinrichtung zeitlich in vorgegebenen Intervallen auswertet. Ein derartiges Signal kann zum Beispiel auf hundertstel Sekunden bis zum Sekundenbereich eingestellt werden, wobei eine bessere zeitliche Auflösung möglich ist, je kürzer das Intervall ist. Es ist daher auch möglich, die Abstandsmessung im Abstand von 100stel Sekunden durchzuführen, wobei zu berücksichtigen ist, dass die Messdifferenz umso kleiner ist, je kleiner das Zeitintervall ist. Hier muss also ein optimaler Kompromiss zwischen zeitlicher Auflösung und einer auswertbaren Höhe des Differenzsignals ermittelt werden.
Die Messung kann prinzipiell auch manuell durchgeführt werden, in welchem Fall der Fahrzeugführer den Zeitpunkt der Messungen bestimmt, wobei eine automatische Durchführung jedoch eine geringere Fehlerquote mit sich bringt.
Vorzugsweise sind an einem Stützarm wenigstens zwei Abstandsmesseinrichtungen angeordnet und die Erfassungseinrichtung ist dazu konzipiert, ein Differenzsignal zwischen den Messwerten beider Messeinrichtungen für die Ableitung des Warn- und/oder Sperrsignals zu berücksichtigen. Hierbei kann unter anderem auch der zeitliche Verlauf des Differenzsignals berücksichtigt werden. So ist es zum Beispiel möglich, dass im Bereich der Abstandsmesseinrichtung ein Arbeiter entlangläuft oder ein Produkt abgestellt wird. Eine derartige Veränderung, die nicht auf das Abheben oder Einsinken des Stützelements beruht, kann leicht durch die Erfassungseinrichtung verifiziert werden. Ein Abheben/Einsinken des Stützelements hat immer zur Folge, dass die Signale beider am Stützarm angeordneter Abstandsmesseinrichtungen zu/abnehmen, und zwar in einem vorgegebenen Verhältnis entsprechend ihrem Abstand zum Stützelement. Somit kann durch das Vorsehen zweier Abstandsmesseinrichtungen die Fehlersicherheit bei der Ableitung des Warn- und/oder Sperrsignals beträchtlich erhöht werden. Gleichzeitig können durch zwei Abstandsmesseinrichtungen an einem Stützarm auch Kippbewegungen des Grundträgers erfasst werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung hat die Stützeinrichtung mehrere Abstandsmesseinrichtungen und die Erfassungseinrichtung hat eine Plausibilitätserkennung, die das Signal einer Abstandsmesseinrichtung nur dann berücksichtigt, wenn deren Wert in einem vorgegebenen Verhältnis zum Signal anderer Abstandsmesseinrichtungen liegt. Durch dieses Merkmal wird die Erzeugung von Fehlalarmen vermieden. Dieses Vorsehen der mehreren Abstandsmesseinrichtungen kann also dazu verwendet werden, das Abheben/Einsinken wenigstens eines Stützelements in den Untergrund zu detektieren und somit ein Kippen des gesamten Fahrzeugs, zum Beispiel aufgrund eines exzessiven Kippmoments, oder andere Instabilitäten des Fahrzeugs zu erkennen, zum Beispiel ein Verwinden des Grundträgers aufgrund exzessiver Lasteinwirkung. Durch diese vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird somit die Arbeitssicherheit des Fahrzeugs beträchtlich verbessert.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Aufrechterhaltung der Arbeitssicherheit eines Fahrzeugs der oben beschriebenen Art, bei welchem Verfahren eine dynamische Abstandsmessung zum Untergrund an wenigstens einem Stützarm durchgeführt wird. Eine dynamische Abstandsmessung bedeutet, dass der Messwert (Abstandswert) von der Abstandsmesseinrichtung laufend erfasst und mit wenigstens einem früheren Messwert verglichen wird, um festzustellen, ob der von der Messeinrichtung gemessene Abstandswert sich verändert hat, d.h. zu- oderabgenommen hat. Auf diese Weise kann wirkungsvoll erkannt werden, wenn das Fahrzeug infolge einer unzulässigen Lastbeaufschlagung zu kippen anfängt. Zudem kann quasi als Bonus erstmalig auch die Beschaffenheit des Untergrundes in die Beurteilung der Arbeitssicherheit des Fahrzeugs miteinbezogen werden. Das Warn- und/oder Sperrsignal für die Lastaufnehmersteuerung wird dann abgeleitet, wenn in Arbeitsstellung der Stützeinrichtung eine Änderung des Abstandswertes in wenigstens zwei zeitlich beabstandeten, z.B. aufeinanderfolgenden, Messungen festgestellt, was dadurch realisiert wird, dass die Differenz der aus den beiden Messungen ermittelten Messwerte mit einem Schwellwert verglichen wird.
Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass Komponenten der Erfindung einfach oder mehrfach vorgesehen sein können. In gleicher Weise können die Lastaufnehmersteuerung, die Erfassungseinrichtung in einer einzigen Steuerung integriert oder an separaten Orten angeordnet sein. Es ist darüber hinaus möglich, sensormäßig erfasste Parameter, wie zum Beispiel die Stellung der Stützeinrichtung und die Stellung des Lastaufnehmers, auch manuell einzugeben, womit sich das Vorsehen entsprechender Sensoren erübrigt.
In der Regel enthält jedes Stützelement oder jeder Stützarm einen schwenkbar gelagerten Stützteller an seinem äußeren/unteren Ende.
Die Abstandsmessung kann auch während des Betriebs des Fahrzeugs unabhängig von der Erfassung der Position der Stützeinrichtung durchgeführt werden.
Die Messung kann optional durch herkömmliche Kraftaufnehmer ergänzt werden.
Üblicherweise hat ein Fahrzeug gemäß der Erfindung vier bis acht Stützarme und in Arbeitsstellung sind die Räder vom Boden abgehoben.
Falls das Fahrzeug einen Kran enthält, ist dieser vorzugsweise drehbar auf Grundträger gelagert. Der Lastaufnehmer kann jedoch auch eine schwenkbar um eine horizontale Achse gelagerte Greifvorrichtung z.B. für Silos oder Container sein oder der Ausleger einer Betonfördervorrichtung, oder ein Drehleiterwagen, oder auch ein translatorisch bewegbares Element sein, wie z.B. die Gabel eines Gabelstaplers etc..
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Standsicherheitskontrolleinrichtung für ein Fahrzeug, z.B. einen Kranwagen, der einen mit Rädern versehenen Grundträger aufweist, auf welchem ein Lastaufnehmer, z.B. Kran gehalten ist. Das Fahrzeug hat eine Lastaufnehmersteuerung zur Steuerung des Lastaufnehmers und der Grundträger hat eine Stützeinrichtung mit wenigstens einem ausfahrbaren Stützarm, der eine vertikal verstellbare Abstützfläche zur Abstützung gegen einen Untergrund aufweist, wobei die Stützeinrichtung eine Ruhestellung, in welcher der Stützarm eingefahren und die Abstützfläche in eine obere Stellung gefahren ist, und eine Arbeitsstellung aufweist, in welcher der Stützarm zumindest teilweise ausgefahren ist und die Abstützfläche an einem Untergrund abgestützt ist. Die Standsicherheitskontrolleinrichtung hat eine an dem Stützarm angeordnete Abstandsmesseinrichtung zur Messung des Abstandes des Stützarms vom Untergrund und eine mit dieser verbundene Erfassungseinrichtung. Die Erfassungseinrichtung ist dazu konzipiert, ein Warn- und/oder Sperrsignal für die Kransteuerung abzugeben, wenn sich der von der Abstandsmesseinrichtung gemessen Abstandswert in Arbeitsstellung der Stützeinrichtung in zumindest zwei zeitlich beabstandeten Abstandsmessungen ändert.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der schematischen Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:
1 eine Rückansicht eines mobilen Kranwagens, bei welchem das Führerhaus aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurde, in Fahrstellung,
2 eine Ansicht gemäß 1 in Arbeitsstellung der Stützeinrichtung,
3 eine schematische Ansicht der Steuerungseinrichtung zum Vermeiden einer instabilen Arbeitssituation.
Wege zur Ausführung der Erfindung
1 zeigt ein Fahrzeug in Form eines Kranwagens 10 mit einem Grundträger 12, welcher mittels eines Fahrgestells 14 auf Rädern 16 mittels eines nicht dargestellten Antriebsaggregats im Straßenverkehr verfahrbar ist. Ein derartiges Fahrzeug kann selbstverständlich auch für den Schienenbetrieb vorgesehen sein.
Der Kranwagen 10 enthält einen Kranaufsatz 18, der über ein Drehgelenk 20 auf dem Grundträger drehbar gelagert ist. Der Kranaufsatz 18 enthält einen Hebekran 22, welcher auf dem Kranaufsatz 18 schwenkbar und ausfahrbar gehalten ist. Der Kranwagen 10 hat weiterhin eine Stützeinrichtung 24 bestehend aus Stützelementen 26a, b in Form von Hydraulikzylindern, die an Stützarmen 28a, b seitlich ausfahrbar am Grundträger 12 gehalten sind.
2 zeigt den Kranwagen 10 bzw. die Stützeinrichtung 24 in Arbeitsstellung, wobei die Stützarme 28a, b und die hydraulischen Stützzylinder 26a, b ausgefahren sind, so dass ein Stützteller 30a, b, der über ein Kugelgelenk 29a, b schwenkbar am unteren Ende des Stützzylinder 26a, b angeordnet ist, auf dem Untergrund 32 abgestützt ist. In Arbeitsstellung erfolgt die Abstützung in der Regel derart, dass die Räder 16 des Kranwagens 10 vom Untergrund 32 freikommen. Auf diese Weise ist die Abstützung und die Abstützkräfte klar definiert und nicht durch eine eventuell vorgesehene Federeinrichtung im Fahrwerk 14 des Kranwagens 10 durch variable Werte beeinträchtigt. An jedem Stützarm 28a, b sind zwei Messeinrichtungen 34a, b, 36a, b angeordnet, die jeweils in einem Abstand voneinander, aber in der Nähe der jeweiligen Stützzylinder 26a, b angeordnet sind. Diese Messeinrichtungen 34a, b, 36a, b messen den Abstand zum Untergrund 32.
Die Erfindung liegt darin, dass durch die Messeinrichtungen der Abstand des Stützarms 28a, b zum Untergrund 32 in Arbeitsstellung bzw. während des Betriebs des Krans laufend oder bei Bedarf gemessen wird, z.B. wenn der Lastaufnehmer bewegt wird. Es wird dann sofort ein Warn- und/oder Sperrsignal für die Kransteuerung abgeleitet wird, wenn eine Änderung des gemessenen Abstandswertes in zeitlich beabstandeten Messungen ermittelt wird, z.B. ein Abheben des Stützelements vom Untergrund, was auf einen Beginn eines Kippens des Fahrzeug hinweist.
Es kann auch noch eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden, insofern beide Messeinrichtungen 34b, 36b an einem Stützarm 28a, b eine Zu/Abnahme des Abstandswertes detektieren müssen, andernfalls das Signal unterdrückt wird. Es kann zum Beispiel vorkommen, dass in den Bereich einer Abstandsmesseinrichtung ein Gegenstand fällt oder eine Person tritt, so dass kurzzeitig oder für einen gewissen Zeitraum eine Veränderung des Abstandswertes erzielt wird. Hier wird die Plausibilitätsprüfung dahingehend durchgeführt, dass beide Abstandsmesseinrichtungen eine Veränderung des Abstandswertes anzeigen müssen und erst dann das Warnsignal und/oder Sperrsignal abgeleitet wird.
3 zeigt eine Prinzipskizze der Kransteuerung 40, welche mit einer Erfassungseinrichtung 42 verbunden ist, die wiederum zum einen mit den ersten und zweiten Abstandsmesseinrichtungen 34a, 34b, 36a, 36b verbunden ist und zum anderen mit einem Lastsensor 44 des Krans, mit einem Positionssensor 46 des Kranauslegers, welcher Sensor ein multipler Sensor sein kann, der unterschiedliche Auslegearme des Krans in ihrer Position erfassen kann. Des Weiteren ist die Erfassungseinrichtung 42 mit einem Positionssensor 48 der Stützeinrichtung 24 verbunden, durch welche Positionssensoren die Stellung der Stützarme 28a, b erfasst wird, und schließlich ist die Erfassungseinrichtung 42 mit einem Stützlastsensor 50 verbunden, welcher die Last an jedem einzelnen Stützzylinder 26a, b erfasst, welcher Lastsensor zum Beispiel durch ein Piezoelement am unteren Ende des Stützzylinders ausgebildet sein kann, zum Beispiel im Bereich des Kugelgelenks 29. Mit der Erfassungseinrichtung ist weiterhin eine Warnanlage 52 verbunden, die ein akustisches wie auch ein visuelles Signal abgibt, welches den Kranführer darauf hinweist, dass eine instabile Betriebssituation erreicht wurde. Die Erfassungseinrichtung 42 ist über eine bidirektionale Datenleitung mit der Kransteuerung 40 verbunden. Sie kann auch in dieser integriert ausgebildet sein. Die Erfassungseinrichtung 42 erfasst durch diese vorgenannten Sensoren zum einen die auf den Kran wirkenden Kräfte aufgrund der Kranlastbestimmung und der Kranpositionsbestimmung und zum anderen die Stützkräfte aufgrund der Stützpositionssensoren 48 und der Stützlastsensoren 50 an den Stützelementen 26a, 26b. Aufgrund dieser Sensordaten kann somit die Erfassungseinrichtung sofort detektieren, ob wenigstens einer der Stützzylinder 26a, b in den Untergrund 32 einsinkt, ob der Grundträger aufgrund einer seitlichen Last eine Kippbewegung mitmacht, was darauf hinausführen würde, dass sich zwischen den Signalen der Messeinrichtungen auf beiden Seiten des Grundträgers, das heißt aufgrund der linken Messeinrichtungen 34a, 36a und der rechten Abstandsmesseinrichtungen 34b, 36b, ein Differenzsignal ergibt, welches ein Kippen des Grundträgers anzeigen würde. Die erfindungsgemäße Steuerung erkennt somit nicht nur unsichere Betriebslagen, z.B. ein Kippen des Kranwagens, sondern erkennt auch eine Veränderung im Untergrund, nämlich ein Einsinken wenigstens eines Stützelements, die zu einer instabilen Betriebssituation führen könnte. Der erfindungsgemäße Kranwagen ist daher sehr sicher.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann innerhalb des Schutzbereichs der beiliegenden Ansprüche variiert werden.
Bezugszeichenliste

10: Kranwagen (Fahrzeug)
12: Grundträger
14: Fahrwerk
16: Räder
18: Kranaufsatz
20: Drehgelenk
22: Hebekran
24: Stützeinrichtung
26a, b: Stützelement (Stützzylinder)
28a, b: Stützarm
29a, b: Kugelgelenk
30a, b: Stützteller
32: Untergrund
34a, b: erste Abstandsmesseinrichtung
36a, b: zweite Abstandsmesseinrichtung
40: Kransteuerung
42: Erfassungseinrichtung
44: Lastsensor des Krans
46: Positionssensor des Kranauslegers des Hebekrans
48: Positionssensor der Stützeinrichtung
50: Stützlastsensor
52: Warnanlage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10004329 A1 [0003]
DE 202013101202 U1 [0003]

Claims

Fahrzeug (10) mit einem bewegbaren Lastaufnehmer (22), umfassend einen mit Rädern (16) versehenen Grundträger (12), auf welchem ein Lastaufnehmer, insbesondere drehbar gelagert ist, und einer Lastaufnehmersteuerung (40) zur Steuerung des Lastaufnehmers, welcher Grundträger (12) eine Stützeinrichtung (24) mit wenigstens einem ausfahrbaren Stützarm (28a, b) hat, wobei die Stützeinrichtung (24) eine Ruhestellung, in welcher der Stützarm (28a, b) eingefahren und die Abstützfläche in eine obere Stellung gefahren ist, und eine Arbeitsstellung aufweist, in welcher die Abstützfläche an einem Untergrund abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, das an dem Stützarm (28a, b) eine Abstandsmesseinrichtung (34a, b; 36a, b) zur Messung des Abstandes des Stützarms vom Untergrund (32) angeordnet ist, welche mit einer Erfassungseinrichtung (42) verbunden ist, dass die Erfassungseinrichtung (42) dazu konzipiert ist, ein Warn- und/oder Sperrsignal für die Lastaufnehmersteuerung (40) abzugeben, wenn sich der von der Abstandsmesseinrichtung (34a, b; 36a, b) gemessenen Abstandswert in Arbeitsstellung der Stützeinrichtung (24) in wenigstens zwei in einem zeitlichen Abstand vorgenommenen Messungen ändert.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (42) einen Referenzspeicher für einen Abstandswert aufweist, der dazu konzipiert ist, einen Abstandswert der Abstandsmesseinrichtung (34a, b; 36a, b) nach Erreichen der Arbeitsstellung der Stützeinrichtung (24) zu speichern, und dass die Erfassungseinrichtung (42) einen Komparator aufweist, um einen aktuell gemessenen Abstandwert mit dem im Referenzspeicher gespeicherten Abstandwert zu vergleichen.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (42) einen Signaleingang für die Stellung der Stützeinrichtung (24) aufweist, und dass die Erfassungseinrichtung konzipiert ist, nach Erhalt eines Signals über das Erreichen der Arbeitsstellung der Stützeinrichtung (24) einen Abstandwert in den Referenzspeicher abzuspeichern.
Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (26a, b) am freien Ende des Stützarms (28a, b) angeordnet ist.
Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (26a, b) ein hydraulischer Stützzylinder ist.
Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmesseinrichtung in der Nähe des Endes des Stützarms (28a, b) angeordnet ist, insbesondere innerhalb eines halben Meters vom Ende des Stützarms.
Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastaufnehmersteuerung (40) dazu konzipiert ist, nach Erhalt des Sperrsignals nur noch Lastaufnehmerbewegungen zuzulassen, die eine Verringerung des Kippmoments auf den Grundträger (12) zur Folge haben.
Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Positionserkennungseinrichtung für die Stellung des Stützarms (28a, b) aufweist, welche Positionserkennungseinrichtung über eine Signalleitung mit der Lastaufnehmersteuerung (40) verbunden ist.
Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützeinrichtung (24) wenigstens einen ersten Stützarm (28a) an einer ersten Seite des Grundträgers (12) und wenigstens einen zweiten Stützarm (28b) an einer der ersten Seite abgewandten zweiten Seite des Grundträgers aufweist, welche Stützarme (28a, b) jeweils eine eigene Abstandsmesseinrichtung (34a, b; 36a, b) aufweisen, die jeweils über eine Signalleitung mit der Erfassungseinrichtung (42) verbunden sind, wobei die Erfassungseinrichtung zur Abgabe des Warn- und/oder Sperrsignals konzipiert ist, wenn die Differenz zwischen den Messwerten der beiden Abstandsmesseinrichtungen einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmesseinrichtung (34a, b; 36a, b) einen optischen Sensor oder Ultraschallsensor aufweist.
Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Erfassungseinrichtung (42) eine getaktete Berechnungseinheit aufweist, welche die Signale der Abstandsmesseinrichtung (34a, b; 36a, b) zeitlich in vorgegebenen Intervallen auswertet.
Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Stützarm (28a, b) wenigstens zwei Abstandsmesseinrichtungen (34a, b; 36a, b) angeordnet sind, und dass die Erfassungseinrichtung (42) konzipiert ist, ein Differenzsignal zwischen den Messwerten beider Messeinrichtungen für die Ableitung des Warn- und/oder Sperrsignals zu berücksichtigen.
Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützeinrichtung (24) mehrere Abstandsmesseinrichtungen (34a, b; 36a, b) aufweist, und dass die Erfassungseinrichtung (42) eine Plausibilitätserkennung aufweist, die das Signal einer Abstandsmesseinrichtung (34a, b; 36a, b) nur berücksichtigt, wenn deren Wert in einem vorgegebenen Verhältnis zum Signal anderer Abstandsmesseinrichtungen liegt.
Verfahren zur Aufrechterhaltung der Arbeitssicherheit eines Fahrzeugs (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem eine dynamische Abstandsmessung zum Untergrund (32) an dem wenigstens einen Stützarm (28a, b) durchgeführt wird, und das Warn- und/oder Sperrsignal für die Lastaufnehmersteuerung (40) abgeleitet wird, wenn in Arbeitsstellung der Stützeinrichtung (24) eine Änderung des Abstandswertes in wenigstens zwei zeitlich beabstandeten Messungen festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Erfassung der Änderung die Differenz zwischen den Abstandswerten der beiden Messungen mit einem Schwellwert verglichen wird, und eine Änderung als gegeben betrachtet wird, wenn die Differenz den Schwellwert überschreitet.