DE102018112723A1

DE102018112723A1 - Modular measuring device for a working machine and system for providing measured data for a working machine

Info

Publication number: DE102018112723A1
Application number: DE102018112723.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Willim; Christian Bombera
Original assignee: Vemcon GmbH
Current assignee: Vemcon GmbH
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2018-05-28
Publication date: 2019-11-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine modulare Messvorrichtung (10) für eine Arbeitsmaschine (100). Die modulare Messvorrichtung (10) weist eine Sensoreinheit (12) zur Bestimmung von Daten auf, die mit einer Eigenschaft eines Fluides (14) der Arbeitsmaschine (100) korrespondieren. Die modulare Messvorrichtung (10) weist ferner eine Kommunikationseinheit (16) zum Übertragen der bestimmten Daten sowie eine Gehäuseeinheit (18) auf, welche dazu ausgeführt ist, das Fluid (14) der Arbeitsmaschine (100) zumindest teilweise aufzunehmen. Die Gehäuseeinheit (18) weist wiederum eine Befestigungseinheit (20) auf, die dazu ausgeführt ist, die modulare Messvorrichtung (10) zumindest zeitweise an der Arbeitsmaschine (100) zu befestigen, so dass das Fluid (14) der Arbeitsmaschine (100) in einem befestigten Zustand (40), in dem die modulare Messvorrichtung (10) an der Arbeitsmaschine (100) befestigt ist, durch die Gehäuseeinheit (18) aufnehmbar ist, um somit die Bestimmung der Daten durch die Sensoreinheit (12) im befestigten Zustand (40) zu ermöglichen. Die Erfindung betrifft ferner ein System (200) zur Bereitstellung von Messdaten für eine Arbeitsmaschine (100), wobei das System (200) die modulare Messvorrichtung (10), eine Datenverarbeitungseinheit (110) und eine Arbeitsmaschine (100) aufweist.The invention relates to a modular measuring device (10) for a work machine (100). The modular measuring device (10) has a sensor unit (12) for determining data which correspond to a property of a fluid (14) of the working machine (100). The modular measuring device (10) further comprises a communication unit (16) for transmitting the determined data, and a housing unit (18) adapted to at least partially receive the fluid (14) of the work machine (100). The housing unit (18) in turn has a fastening unit (20) which is designed to attach the modular measuring device (10) at least temporarily to the working machine (100), so that the fluid (14) of the working machine (100) in a fixed state (40), in which the modular measuring device (10) on the work machine (100) is fixed, by the housing unit (18) is receivable, thus determining the data by the sensor unit (12) in the mounted state (40) to enable. The invention further relates to a system (200) for providing measurement data for a work machine (100), wherein the system (200) comprises the modular measuring device (10), a data processing unit (110) and a work machine (100).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft die Bestimmung von Eigenschaften eines in einer Arbeitsmaschine eingesetzten Fluides. Insbesondere betrifft die Erfindung eine modulare Messvorrichtung für eine Arbeitsmaschine und ein System zur Bereitstellung von Messdaten für eine Arbeitsmaschine.The present invention relates to the determination of properties of a fluid used in a work machine. In particular, the invention relates to a modular measuring device for a work machine and a system for providing measurement data for a work machine.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Heutzutage ist es unerlässlich Messdaten bzw. Messwerte einer Arbeitsmaschine, insbesondere bei der Ausübung einer bestimmten Aktivität durch die Arbeitsmaschine, zu bestimmen und basierend auf den bestimmten Messwerten dann die Steuerung der Arbeitsmaschine durchzuführen. Hierbei können verschiedenste Werte innerhalb der Arbeitsmaschine gemessen und dann als Messsignal an die Steuerung der Arbeitsmaschine weitergeleitet werden, um somit die Steuerung der Arbeitsmaschine zu unterstützen oder aber auch zu unterbinden, falls ein Messwert einen kritischen Grenzwert über- oder unterschreitet. Die Messinstrumente zur Bestimmung der Messwerte sind in der Regel in der Arbeitsmaschine fest eingebaut und über einen Kabelanschluss mit der Steuerung der Arbeitsmaschine verbunden, um somit die Messwerte kabelgebunden an die Steuerung zu übertragen. Eine solche Messwertübertragung ist jedoch im Hinblick auf die Einsatzflexibilität begrenzt und insbesondere die benötigten Messinstrumente erfordern einen hohen Integrationsaufwand, da sie meist nur an bestimmten, zum Einbau dieser Messinstrumente vorgesehenen Stellen innerhalb der Arbeitsmaschine bautechnisch integriert werden können.Nowadays, it is indispensable to determine measurement data or measured values of a work machine, in particular when a specific activity is being exerted by the work machine, and then to carry out the control of the work machine based on the determined measured values. Here, a wide variety of values can be measured within the work machine and then forwarded as a measurement signal to the control of the machine, thus supporting the control of the machine or even to prevent if a measured value exceeds or falls below a critical limit. The measuring instruments for determining the measured values are usually permanently installed in the working machine and connected to the control of the working machine via a cable connection, in order to transmit the measured values to the controller by cable. However, such a measured value transmission is limited in terms of versatility and in particular the required measuring instruments require a high integration effort, since they can usually be structurally integrated only at certain intended for installation of these measuring instruments points within the machine.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Bereitstellung von Messdaten für eine Arbeitsmaschine zu verbessern.It is an object of the invention to improve the provision of measurement data for a work machine.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Beispielhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.This object is solved by the subject matters of the independent claims. Exemplary embodiments will become apparent from the dependent claims and the description below.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine modulare Messvorrichtung für eine Arbeitsmaschine angegeben. Die Arbeitsmaschine weist eine Sensoreinheit zur Bestimmung von Daten auf, die mit einer Eigenschaft eines Fluides der Arbeitsmaschine korrespondieren. Die Arbeitsmaschine weist ferner eine Kommunikationseinheit zum Übertragen der bestimmten Daten sowie eine Gehäuseeinheit auf, welche dazu ausgeführt ist, das Fluid der Arbeitsmaschine zumindest teilweise aufzunehmen. Die Gehäuseeinheit weist eine Befestigungseinheit auf, die dazu ausgeführt ist, die modulare Messvorrichtung zumindest zeitweise an der Arbeitsmaschine zu befestigen, so dass das Fluid der Arbeitsmaschine lediglich in einem befestigten Zustand, in dem die modulare Messvorrichtung an der Arbeitsmaschine befestigt ist, durch die Gehäuseeinheit aufnehmbar ist, um somit die Bestimmung der Daten durch die Sensoreinheit im befestigten Zustand zu ermöglichen.According to one aspect of the invention, there is provided a modular measuring device for a work machine. The work machine has a sensor unit for determining data corresponding to a property of a fluid of the work machine. The work machine further includes a communication unit for transmitting the determined data and a housing unit configured to at least partially receive the fluid of the work machine. The housing unit has a fixing unit adapted to at least temporarily attach the modular measuring device to the working machine so that the fluid of the working machine can be received by the housing unit only in a fixed state in which the modular measuring device is attached to the working machine is thus to allow the determination of the data by the sensor unit in the attached state.

Mit einer solchen modularen Messvorrichtung ist es möglich, eine verbesserte Bereitstellung von Messdaten an eine Datenverarbeitungseinheit, das heißt an eine Steuerungseinheit der Arbeitsmaschine zu ermöglichen. Mit anderen Worten können die Messdaten bzw. Messwerte durch die modulare Messvorrichtung erfasst und durch die Kommunikationseinheit kabellos an die Datenverarbeitungseinheit der Arbeitsmaschine übertragen werden. Mittels der Befestigungseinheit kann die modulare Messvorrichtung an beliebig dafür vorgesehenen Anschlussstellen an der Arbeitsmaschine angebracht werden, um Messdaten eines an dieser Stelle innerhalb der Arbeitsmaschine vorhandenen Fluides zu erfassen und diese Daten dann kabellos an die Datenverarbeitungseinheit der Arbeitsmaschine zu übertragen, so dass die Datenverarbeitungseinheit basierend auf den erfassten Daten dann eine Funktion, beispielsweise eine Werkzeugfunktion der Arbeitsmaschine, ausführen kann.With such a modular measuring device, it is possible to enable an improved provision of measured data to a data processing unit, that is, to a control unit of the working machine. In other words, the measured data or measured values can be detected by the modular measuring device and transmitted wirelessly by the communication unit to the data processing unit of the working machine. By means of the fastening unit, the modular measuring device can be attached to any intended connection points on the machine to capture measurement data of a fluid present at this point within the machine and then transfer this data wirelessly to the data processing unit of the working machine, so that the data processing unit based on The detected data can then execute a function, for example a tool function of the working machine.

Die modulare Messvorrichtung kann dadurch eine kabellose Schnittstelle zur Übertragung von Daten an die Arbeitsmaschine, insbesondere an die Datenverarbeitungseinheit der Arbeitsmaschine bereitstellen, so dass die Arbeitsmaschine auf Basis der übertragenen Messdaten gesteuert werden kann.The modular measuring device can thereby provide a wireless interface for transmitting data to the work machine, in particular to the data processing unit of the work machine, so that the work machine can be controlled on the basis of the transmitted measurement data.

Die Arbeitsmaschine kann eine stationäre oder eine mobile Arbeitsmaschine sein. Die Arbeitsmaschine kann zum Beispiel eine Baumaschine wie ein Bagger, ein Radlader, ein Kran, etc. sein. Jedenfalls kann die modulare Messvorrichtung in jegliche Art von Arbeitsmaschinen eingesetzt werden, die eine Steuerung einer Funktion der Arbeitsmaschine mittels eines Fluides, zum Beispiel eines Hydraulikfluides, aufweisen oder bestimmte Arbeitsfunktionen mittels einer Hydrauliksteuerung aktivieren. Das Fluid liegt beispielsweise gasförmig oder flüssig vor. Das Fluid kann beispielsweise ein Hydraulikfluid oder ein Öl sein.The work machine may be a stationary or a mobile work machine. The work machine may be, for example, a construction machine such as an excavator, a wheel loader, a crane, etc. In any case, the modular measuring device can be used in any type of working machines, which have a control of a function of the working machine by means of a fluid, for example a hydraulic fluid, or activate certain working functions by means of a hydraulic control. The fluid is, for example, in gaseous or liquid form. The fluid may be, for example, a hydraulic fluid or an oil.

Durch die Arbeitsmaschine kann das Fluid genutzt werden, um eine bestimmte Werkzeugfunktion der Arbeitsmaschine zu aktivieren und/oder auszuführen. Eine solche Werkzeugfunktion ist beispielsweise das Betätigen oder Ansteuern der Hydraulikzylinder der Grabwerkzeuge eines Baggers, wie Ausleger, Löffelstiel oder Löffel. In diesen Zylindern (Auslegerzylinder, Stielzylinder oder Löffelzylinder) weist das Fluid, das heißt das Hydraulikfluid, eine bestimmte Eigenschaft auf, die abhängig von einer Stellung oder einem Zustand der Zylinder sein kann. Insbesondere kann der Druck und/oder die Temperatur des Fluides in den Hydraulikzylindern abhängig von einem Zustand bzw. einer Stellung der Zylinder variieren. Diese Eigenschaften können durch die modulare Messvorrichtung, insbesondere durch die darin integrierte Sensoreinheit erfasst werden, wenn ein kleiner Anteil des in der Arbeitsmaschine befindlichen Fluides, beispielsweise des Hydraulikfluides aus dem Hydraulikzylinder in die Gehäuseeinheit der modularen Messvorrichtung einströmt und in dieser aufgenommen wird. Aus diesem Grund ist die Gehäuseeinheit der modularen Messvorrichtung zur zumindest teilweisen Aufnahme des Fluides ausgestaltet. Die Gehäuseeinheit kann zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein, um Gewicht einzusparen.By the working machine, the fluid can be used to activate and / or execute a specific tool function of the working machine. Such a tool function is for example the actuation or activation of the hydraulic cylinders of the digging tools of an excavator, such as outriggers, dipper sticks or spoons. In these Cylinders (boom cylinder, stick cylinder or bucket cylinder), the fluid, that is, the hydraulic fluid, a certain property, which may be dependent on a position or a state of the cylinder. In particular, the pressure and / or the temperature of the fluid in the hydraulic cylinders may vary depending on a state or position of the cylinders. These properties can be detected by the modular measuring device, in particular by the sensor unit integrated therein, when a small proportion of the fluid present in the working machine, for example the hydraulic fluid from the hydraulic cylinder flows into the housing unit of the modular measuring device and is received therein. For this reason, the housing unit of the modular measuring device for at least partially receiving the fluid is configured. The housing unit may be at least partially made of a plastic material to save weight.

Die Gehäuseeinheit kann einen Fluidkanal aufweisen, durch die das Fluid innerhalb der modularen Messvorrichtung zu der Sensoreinheit hinströmen kann. Der Fluidkanal kann im befestigten Zustand der modularen Messvorrichtung über eine Öffnung in die Arbeitsmaschine, insbesondere in eine Anschlussstelle an der Arbeitsmaschine, münden. Über diese Anschlussstelle kann das Fluid im befestigten Zustand von der Arbeitsmaschine, insbesondere von dem jeweiligen Werkzeug, von dem die Werkzeugfunktion ausgeführt wird, zumindest teilweise in die Gehäuseeinheit der modularen Messvorrichtung einströmen, so dass eine Eigenschaft des Fluides in jedem Zustand oder in jeder Stellung des Werkzeuges der Arbeitsmaschine mittels der Sensoreinheit messbar ist. Die Sensoreinheit kann ein Drucksensor, ein Kraftsensor, ein Temperatursensor oder eine beliebige Kombination dieser Elemente sein. Durch die ermittelten Daten über die Fluideigenschaft kann das Werkzeug der Arbeitsmaschine in der Folge optimal durch den Arbeitsprozess geführt werden.The housing unit may have a fluid channel through which the fluid within the modular measuring device can flow to the sensor unit. The fluid channel can open in the attached state of the modular measuring device via an opening in the working machine, in particular in a connection point on the working machine. Through this connection point, the fluid in the attached state of the working machine, in particular of the respective tool from which the tool function is performed, at least partially flow into the housing unit of the modular measuring device, so that a property of the fluid in each state or in each position of the Tool of the working machine by means of the sensor unit is measurable. The sensor unit may be a pressure sensor, a force sensor, a temperature sensor or any combination of these elements. As a result of the determined data on the fluid property, the tool of the working machine can be optimally guided through the working process.

In dem befestigten Zustand kann das Fluid also in die Gehäuseeinheit gelangen, wo anschließend durch die Sensoreinheit Daten erfasst werden, die mit einer Eigenschaft des Fluides korrespondieren, wie beispielswiese ein Druck oder eine Temperatur des Fluides. Die Sensoreinheit kann eine Elektronik oder einen elektronischen Schaltkreis aufweisen, mit dem die erfassten Daten in Messsignale, beispielsweise Spannungsmesswerte umgewandelt werden, um die generierten Messignale anschließend über die Kommunikationseinheit zum Beispiel an eine Datenverarbeitungseinheit bzw. Steuerungseinheit der Arbeitsmaschine zu übertragen. Es ist auch möglich, die generierten Messsignale durch die Kommunikationseinheit an eine externe, von der Arbeitsmaschine separate Datenverarbeitungseinheit bzw. Steuerungseinheit zu übertragen, um somit eine zentrale Erfassung der Messsignale sowie eine zentrale Steuerung der Arbeitsmaschine zu ermöglichen.In the fastened state, the fluid can thus enter the housing unit, where data is subsequently acquired by the sensor unit, which correspond to a property of the fluid, such as, for example, a pressure or a temperature of the fluid. The sensor unit can have electronics or an electronic circuit with which the acquired data are converted into measurement signals, for example voltage measurement values, in order subsequently to transmit the generated measurement signals via the communication unit to a data processing unit or control unit of the work machine. It is also possible for the generated measurement signals to be transmitted by the communication unit to an external data processing unit or control unit separate from the work machine so as to enable a central detection of the measurement signals as well as a central control of the work machine.

Die modulare Messvorrichtung wird äußerlich im Wesentlichen durch die Gehäuseeinheit gebildet, wobei die Sensoreinheit und die Kommunikationseinheit vorzugsweise innerhalb der Gehäuseeinheit vorgesehen sind und die Befestigungseinheit außen an der Gehäuseeinheit vorgesehen ist. Es ist möglich, dass die Befestigungseinheit und die Gehäuseeinheit integral, also aus einem Teil, hergestellt sind.The modular measuring device is formed externally substantially by the housing unit, wherein the sensor unit and the communication unit are preferably provided within the housing unit and the fixing unit is provided on the outside of the housing unit. It is possible for the fastening unit and the housing unit to be made integrally, that is to say from one part.

Der Begriff „modular“ kann so verstanden werden, dass die modulare Messvorrichtung lediglich samt der in ihr integrierten Sensoreinheit und Kommunikationseinheit von der Arbeitsmaschine entfernt werden kann. Dies kann bedeuten, dass die modulare Messvorrichtung quasi als Ganzes von der Arbeitsmaschine entfernbar ist und mittels der Befestigungseinheit an einer anderen Anschlussstelle der Arbeitsmaschine wieder angeschlossen werden kann.The term "modular" can be understood to mean that the modular measuring device can only be removed from the working machine together with the sensor unit and communication unit integrated therein. This can mean that the modular measuring device can be removed as a whole from the working machine, and can be reconnected to another connection point of the working machine by means of the fastening unit.

Die Befestigungseinheit kann also dazu ausgeführt sein, die Gehäuseeinheit und damit die modulare Messvorrichtung zumindest zeitweise an der Arbeitsmaschine zu befestigen, so dass das Fluid der Arbeitsmaschine in dem befestigten Zustand innerhalb der Gehäuseeinheit zur Sensoreinheit strömen kann, so dass die Messung der mit der Eigenschaft des Fluides korrespondierenden Daten erfolgen kann.The fastening unit can thus be designed to at least temporarily attach the housing unit and thus the modular measuring device to the working machine, so that the fluid of the working machine in the attached state can flow within the housing unit to the sensor unit, so that the measurement of the with the property of Fluides corresponding data can be made.

Der Begriff „zweitweise“ kann dabei so verstanden werden, dass die modulare Befestigungseinheit wahlweise über einen bestimmten Zeitraum an verschiedenen Stellen an der Arbeitsmaschine befestigt werden kann. Insbesondere ist die Befestigungseinheit derart ausgebildet, dass die modulare Messvorrichtung innerhalb weniger Minuten oder sogar Sekunden vom befestigten Zustand in einen unbefestigten Zustand, in dem die modulare Messvorrichtung von der Arbeitsmaschine getrennt oder entfernt ist, überführt werden kann. Damit wird eine einfache Handhabung und eine flexible Einsatzmöglichkeit der modularen Messvorrichtung an verschiedenen Stellen einer Arbeitsmaschine, insbesondere an verschiedenen Werkzeugen der Arbeitsmaschine, ermöglicht.The term "secondarily" can be understood to mean that the modular fastening unit can optionally be fastened to the work machine at different points over a certain period of time. In particular, the fastening unit is designed such that the modular measuring device can be transferred within a few minutes or even seconds from the fastened state to a non-fixed state in which the modular measuring device is separate or removed from the working machine. This allows easy handling and flexible use of the modular measuring device at different points of a working machine, in particular on different tools of the machine.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Befestigungseinheit dazu ausgeführt, eine lösbare, mechanische Befestigung zwischen der modularen Messvorrichtung und der Arbeitsmaschine bereitzustellen.According to one embodiment of the invention, the fastening unit is designed to provide a releasable, mechanical attachment between the modular measuring device and the working machine.

Die Befestigungsvorrichtung kann zum Beispiel eine Schraubverbindung mit einer Anschlussstelle der Arbeitsmaschine ausbilden. Dazu kann die Befestigungseinheit mit einem Gewinde, vorzugsweise mit einem Außengewinde, zum Einschrauben in die korrespondierende Anschlussstelle der Arbeitsmaschine, ausgestaltet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Befestigungseinheit einen Steckmechanismus zur Einstecken oder Einrasten der Befestigungseinheit in die Anschlussstelle der Arbeitsmaschine aufweist. Jedenfalls ist die Befestigungseinheit vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine fluiddichte Verbindung zwischen der Arbeitsmaschine und der Gehäuseeinheit bereitgestellt wird, wenn das Fluid von der Arbeitsmaschine in die Gehäuseeinheit, insbesondere in den Fluidkanal der Gehäuseeinheit, einströmt. Es kann vorgesehen sein, dass die Befestigungseinheit ferner eine Schlüsselfläche aufweist, so dass eine Person die modulare Messvorrichtung unter Zuhilfenahme eines Schlüssels, beispielsweise eines Sechskantschlüssels, schnell und einfach von der Arbeitsmaschine demontieren und entfernen kann.The fastening device may, for example, form a screw connection with a connection point of the working machine. For this purpose, the fastening unit with a thread, preferably with an external thread, for screwing in the corresponding connection point of the working machine to be configured. However, it is also possible that the fastening unit has a plug-in mechanism for inserting or locking the fastening unit into the connection point of the working machine. In any case, the fastening unit is preferably designed such that a fluid-tight connection between the working machine and the housing unit is provided when the fluid flows from the working machine into the housing unit, in particular into the fluid channel of the housing unit. It may be provided that the fastening unit further comprises a key surface, so that a person can disassemble and remove the modular measuring device with the aid of a key, such as a hex key, quickly and easily from the machine.

Die Befestigungseinheit kann also eine Befestigung der modularen Messvorrichtung in einer mit der Befestigungseinheit korrespondierenden Anschlussstelle der Arbeitsmaschine ermöglichen. Beispielsweise weist die modulare Befestigungseinheit ein Außengewinde und die Anschlussstelle der Arbeitsmaschine ein mit dem Außengewinde korrespondierendes Innengewinde auf. Zum Beispiel weist die Befestigungseinheit ein Gewinde und eine Schlüsselfläche auf, wodurch ein Einschrauben in Standard-Sensoröffnungen (Anschlussstellen) der Arbeitsmaschine möglich ist.The fastening unit can thus enable an attachment of the modular measuring device in a connection point of the working machine corresponding to the fastening unit. For example, the modular fastening unit has an external thread and the connection point of the working machine has an internal thread corresponding to the external thread. For example, the fastening unit has a thread and a key surface, whereby a screwing in standard sensor openings (connection points) of the working machine is possible.

Unter dem Begriff „lösbar“ kann dabei verstanden werden, dass die modulare Messvorrichtung durch wenige Schritte und auf einfache Weise, zum Beispiel innerhalb weniger Minuten oder gar Sekunden von der Arbeitsmaschine entfernt werden kann. Das kann ferner bedeuten, dass zum Entfernen der modularen Messvorrichtung von der Arbeitsmaschine keine anderen Teile der Arbeitsmaschine oder der modularen Messvorrichtung entfernt werden müssen, um die modulare Messvorrichtung von der Arbeitsmaschine zu trennen. Vielmehr kann der Begriff „lösbar“ so zu verstehen sein, dass die modulare Messvorrichtung durch einfaches Abschrauben von der Anschlussstelle der Arbeitsmaschine entfernt werden kann. Die modulare Messvorrichtung, insbesondere ihr Gehäuse bilden somit vorzugsweise keine Stoffschlussverbindung mit anderen Teilen der Arbeitsmaschine. Mithin kann die modulare Messvorrichtung samt der in ihr integrierten Sensoreinheit und Kommunikationseinheit im Ganzen auf einfache Weise von der Arbeitsmaschine entfernt werden und an einer anderen Anschlussstelle erneut angebracht werden.The term "detachable" can be understood to mean that the modular measuring device can be removed from the machine by a few steps and in a simple manner, for example within a few minutes or even seconds. This may also mean that to remove the modular measuring device from the work machine, no other parts of the work machine or modular measuring device need to be removed to separate the modular measuring device from the work machine. Rather, the term "detachable" may be understood to mean that the modular measuring device can be removed by simply unscrewing from the connection point of the working machine. The modular measuring device, in particular its housing thus preferably form no material connection with other parts of the working machine. Thus, the modular measuring device together with the integrated sensor unit and communication unit as a whole can be easily removed from the machine and attached to another connection point again.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Eigenschaft des Fluides eine Temperatur des Fluides und/oder ein Druck des Fluides.According to a further embodiment of the invention, the property of the fluid is a temperature of the fluid and / or a pressure of the fluid.

Die Sensoreinheit kann daher einen Drucksensor und/oder einen Temperatursensor aufweisen. Ebenso ist es möglich, dass die Sensoreinheit alternativ oder zusätzlich einen Kraftsensor zur Messung einer durch das in der Gehäuseeinheit befindliche Fluid auf den Kraftsensor ausgeübten Kraft aufweist.The sensor unit can therefore have a pressure sensor and / or a temperature sensor. Likewise, it is possible that the sensor unit alternatively or additionally has a force sensor for measuring a force exerted on the force sensor by the fluid in the housing unit.

Die Temperatur oder der Druck des in der Gehäuseeinheit befindlichen Fluides der Arbeitsmaschine können abhängig von dem Zustand oder der Stellung des Werkzeugs der Arbeitsmaschine sein, wobei der der Druck und/oder die Temperatur des Fluides zwischen den verschiedenen Zuständen des Werkzeugs der Arbeitsmaschine variieren können.The temperature or pressure of the fluid of the work machine located in the housing unit may be dependent on the condition or position of the implement of the work machine, which may vary the pressure and / or the temperature of the fluid between the various states of the implement of the work machine.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die modulare Messvorrichtung in einem unbefestigten Zustand tragbar ausgeführt.According to a further embodiment of the invention, the modular measuring device is designed to be portable in an unattached state.

Das bedeutet, dass die modulare Messvorrichtung von einer Person getragen werden kann. Beispielsweise weist die modulare Messvorrichtung eine Masse von etwa 0,05 kg bis etwa 1 kg, vorzugsweise von etwa 0,05 kg bis etwa 0,5 kg, weiter vorzugsweise von etwa 0,05 bis etwa 0,2 kg, weiter vorzugsweise von etwa 0,08 kg bis etwa 0,18 kg, insbesondere etwa 0,085 kg auf. Die Sensoreinheit kann zusammen einer im Folgenden noch beschriebenen Batterie und der Elektronik eine Masse von maximal 0,08 kg aufweisen. Der unbefestigte Zustand kann dabei derjenige Zustand sein, in dem die modulare Messvorrichtung von der Arbeitsmaschine getrennt oder entfernt wurde.This means that the modular measuring device can be carried by a person. For example, the modular measuring device has a mass of from about 0.05 kg to about 1 kg, preferably from about 0.05 kg to about 0.5 kg, more preferably from about 0.05 to about 0.2 kg, more preferably from about 0.08 kg to about 0.18 kg, in particular about 0.085 kg. The sensor unit can together have a battery described below and the electronics a maximum mass of 0.08 kg. The unattached state can be the state in which the modular measuring device was disconnected or removed from the working machine.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die modulare Messvorrichtung eine Energieversorgungseinheit auf, die dazu ausgeführt ist, die Sensoreinheit und/oder die Kommunikationseinheit mit elektrischer Energie zu versorgen.According to a further embodiment of the invention, the modular measuring device has a power supply unit, which is designed to supply the sensor unit and / or the communication unit with electrical energy.

Die Energieversorgungseinheit kann in und/oder an der Gehäuseeinheit angeordnet sein. Die Energieversorgungseinheit kann dazu ausgeführt sein, ausreichend Energie für den Betrieb der Sensoreinheit und der Kommunikationseinheit bereitzustellen. Somit kann sich die modulare Messvorrichtung selbst quasi autonom mit Energie versorgen und ein externer Energieversorgungsanschluss ist nicht erforderlich. Somit wird die Modularität der Messvorrichtung weiter verbessert, da vorgesehen sein kann, dass die Befestigungseinheit die einzige Schnittstelle zwischen Arbeitsmaschine und modularer Messvorrichtung ist, die zu lösen ist, wenn die modulare Messvorrichtung von der Arbeitsmaschine entfernt werden soll.The power supply unit can be arranged in and / or on the housing unit. The power supply unit may be designed to provide sufficient energy for the operation of the sensor unit and the communication unit. Thus, the modular measuring device itself can supply energy virtually autonomously and an external power supply connection is not required. Thus, the modularity of the measuring device is further improved since it can be provided that the fastening unit is the only interface between the working machine and the modular measuring device to be released when the modular measuring device is to be removed from the working machine.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Energieversorgungseinheit einen Energiewandler zum Umwandeln von Wärmeenergie in elektrische Energie auf.According to a further embodiment of the invention, the energy supply unit has an energy converter for converting thermal energy into electrical energy.

Insbesondere ist die Energieversorgungseinheit bzw. der Energiewandler dazu ausgeführt, aufgrund einer Temperaturdifferenz zwischen einer Umgebungstemperatur und einer Temperatur des in der Gehäuseeinheit befindlichen Fluides elektrische Energie zu erzeugen. Dabei kann die Temperatur des Fluides höher sein als die der Umgebung, so dass mittels dieses Temperaturunterschieds eine elektrische Spannung bereitgestellt wird und damit eine elektrische Energie zur Versorgung der Sensoreinheit und/oder der Kommunikationseinheit. Der Energiewandler kann ein thermo-elektrischer Generator sein, der sich den sog. Thermoeffekt oder Seebeck-Effekt zunutze macht. Dabei kann eine Thermospannung aufgrund eines durch die Temperaturdifferenz entstehenden Temperaturgefälles entlang eines metallischen Leiters der Gehäuseeinheit, beispielswiese des Energiewandlers, auftreten, sodass sich eine elektrische Spannung in Abhängigkeit dieses Temperaturgefälles am Energiewandler einstellt. In particular, the energy supply unit or the energy converter is designed to generate electrical energy due to a temperature difference between an ambient temperature and a temperature of the fluid contained in the housing unit. In this case, the temperature of the fluid may be higher than that of the environment, so that by means of this temperature difference, an electrical voltage is provided and thus an electrical energy for supplying the sensor unit and / or the communication unit. The energy converter can be a thermoelectric generator that makes use of the so-called thermal effect or Seebeck effect. In this case, a thermal voltage due to a temperature difference arising due to the temperature difference along a metallic conductor of the housing unit, for example, the energy converter, occur, so that adjusts an electrical voltage as a function of this temperature gradient on the energy converter.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Energieversorgungseinheit einen Energiespeicher zum Speichern der vom Energiewandler bereitgestellten elektrischen Energie auf.According to a further embodiment of the invention, the energy supply unit has an energy store for storing the electrical energy provided by the energy converter.

Dieser Energiespeicher kann zum Beispiel jeder beliebige Akkumulator oder vorzugsweise eine Batterie sein. Der Energiespeicher kann innerhalb der Gehäuseeinheit der modularen Messvorrichtung angeordnet sein. Überschüssige elektrische Energie, die durch den Energiewandler bereitgestellt wird, kann vom Energiespeicher gespeichert werden. Dies ist insbesondere der Fall, wenn mehr elektrische Energie durch den Energiewandler bereitgestellt wird als durch die Sensor- und/oder Kommunikationseinheit verbraucht wird. Auf eine externe Stromversorgung der modularen Messvorrichtung kann daher vollständig verzichtet werden. Insbesondere kann sich die modulare Messvorrichtung lediglich anhand der Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des in der Gehäuseeinheit befindlichen Fluids und der Umgebungstemperatur in der Umgebung der modularen Messvorrichtung mit Energie versorgen und ist dahingehend autark ausgestaltet.This energy store can be, for example, any accumulator or preferably a battery. The energy store can be arranged within the housing unit of the modular measuring device. Excess electrical energy provided by the energy converter may be stored by the energy storage device. This is particularly the case when more electrical energy is provided by the energy converter than is consumed by the sensor and / or communication unit. An external power supply of the modular measuring device can therefore be completely dispensed with. In particular, the modular measuring device can only supply energy based on the temperature difference between the temperature of the fluid in the housing unit and the ambient temperature in the environment of the modular measuring device and is designed to be self-sufficient in this respect.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Energiewandler dazu ausgeführt, Wärmeenergie des durch die Gehäuseeinheit aufgenommenen Fluides in elektrische Energie umzuwandeln. Dies kann auch so verstanden werden, dass der Energiewandler dazu ausgeführt, Wärmeenergie des durch die Gehäuseeinheit aufgenommenen Fluides zur Bereitstellung der elektrischen Energie zu nutzen.According to a further embodiment of the invention, the energy converter is designed to convert heat energy of the fluid received by the housing unit into electrical energy. This may also be understood to mean that the energy converter is designed to use thermal energy of the fluid received by the housing unit to provide the electrical energy.

Der Energiewandler kann ein thermo-elektrischer Generator sein, der sich den sog. Thermoeffekt oder Seebeck-Effekt zunutze macht. Dabei können innerhalb der Gehäuseeinheit auftretende Bereiche mit höherer Temperatur und Bereiche mit niedrigerer Temperatur genutzt werden um elektrische Spannung für die Spannungsversorgung der Sensoreinheit und/oder der Kommunikationseinheit bereitzustellen. Dabei können sich die Bereiche der Gehäuseeinheit mit höherer Temperatur näher an dem Fluidkanal befinden als solche mit niedrigerer Temperatur. Die Gehäuseeinheit kann in diesen Bereichen beispielsweise mit einem metallischen Werkstoff versehen sein, wobei sich zwischen den Bereichen unterschiedlicher Temperatur ein Temperaturgefälle ausbildet, welches dann für die Spannungserzeugung genutzt wird.The energy converter can be a thermoelectric generator that makes use of the so-called thermal effect or Seebeck effect. In this case occurring within the housing unit areas with higher temperature and areas with lower temperature can be used to provide electrical voltage for the power supply of the sensor unit and / or the communication unit. In this case, the areas of the housing unit with higher temperature can be closer to the fluid channel than those of lower temperature. The housing unit may be provided in these areas, for example, with a metallic material, which forms a temperature gradient between the areas of different temperature, which is then used for voltage generation.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Kommunikationseinheit eine Schnittstelle zum kabellosen Übertragen der bestimmten Daten auf.According to a further embodiment of the invention, the communication unit has an interface for wireless transmission of the specific data.

Damit ist es möglich die modulare Messvorrichtung an beliebigen Stellen der Arbeitsmaschine zur Erfassung von Fluideigenschaften zu befestigen, ohne auf das Vorhandensein eines geeigneten Kabelanschlusses zur Übertragung der erfassten Messdaten angewiesen zu sein.This makes it possible to attach the modular measuring device at any point of the working machine for detecting fluid properties, without having to rely on the presence of a suitable cable connection for transmitting the acquired measurement data.

Die Kommunikationseinheit kann ein Funkmodul aufweisen und insbesondere zur Übertragung der erfassten Daten oder Messsignale mittels Bluetooth, Bluetooth low energy, LoRaWAN (Long Range Wide Area Network), LTE-M, Narrow Band-IoT, WLAN, etc. ausgeführt sein.The communication unit can have a radio module and, in particular, can be designed to transmit the acquired data or measurement signals by means of Bluetooth, Bluetooth low energy, LoRaWAN (Long Range Wide Area Network), LTE-M, Narrow Band IoT, WLAN, etc.

Die Kommunikationseinheit kann zum kabellosen Übertragen der erfassten Daten an eine Datenverarbeitungseinheit bzw. Steuerungseinheit der Arbeitsmaschine oder an eine externe Datenverarbeitungseinheit ausgeführt sein.The communication unit can be designed for wireless transmission of the acquired data to a data processing unit or control unit of the work machine or to an external data processing unit.

Die modulare Messvorrichtung kann ferner eine Ortungseinheit aufweisen. Diese Ortungseinheit kann ein Navigationssatellitensystem zur Positionsbestimmung verwenden, wie beispielsweise GPS (Global Positioning System) oder ähnliche Methoden zur Positionsbestimmung. So ist über die modulare Messvorrichtung stets die genaue Position der Arbeitsmaschine bestimmbar. Ebenso ist es möglich, einen GNSS-Sensor zur Positions- bzw. Standortbestimmung zu verwenden.The modular measuring device may further comprise a locating unit. This tracking unit may use a navigation satellite system for position determination, such as GPS (Global Positioning System) or similar positioning methods. Thus, the exact position of the machine can always be determined via the modular measuring device. It is also possible to use a GNSS sensor for position or location determination.

Durch die erfindungsgemäße modulare Messvorrichtung können Temperaturen und Drücke von Fluiden in Arbeitsmaschinen gemessen werden, wo normalerweise auf Grund von mangelndem Platz, der erforderlichen Robustheit und den damit verbundenen Kosten kein kabelgebundener Sensor angebaut werden kann. Dadurch können Parameter wie Druck, Kraft und Temperatur bestimmt werden, vor allem in Werkzeugen der Arbeitsmaschine, wodurch sich Vorteile hinsichtlich Predictive Maintenance, Betreiben des Werkzeuges im optimalen Betriebspunkt, Vermeidung von Überlast und übermäßigem Verschleiß, Fehlererkennung und -einschränkung, Sensordatenfusion, und Ortung der modularen Messvorrichtung (z.B. über WLAN, Bluetooth, Mobilfunk, GNSS) ergeben.By means of the modular measuring device according to the invention, temperatures and pressures of fluids in working machines can be measured, where normally no cable-bound sensor can be mounted due to lack of space, the required robustness and the associated costs. As a result, parameters such as pressure, force and temperature can be determined, especially in tools of the working machine, resulting in advantages in terms of predictive maintenance, operating the tool in the optimal Operating point, avoiding overload and excessive wear, error detection and limitation, sensor data fusion, and locating the modular measuring device (eg via WLAN, Bluetooth, mobile, GNSS) result.

Die modulare Messvorrichtung weist optional einen thermo-elektrischen Generator zur Unterstützung der Batterielaufzeit auf, wobei der Generator Wärmeenergie des im Betrieb erwärmten Öls (welche auch gemessen werden kann) in elektrische Energie umwandelt. Die Kommunikationseinheit kann Bluetooth low energy, LoRaWAN, LTE-M, NB IoT, WLAN, etc. als Übertragungsmethoden verwenden.The modular measuring device optionally includes a thermoelectric generator to assist battery life, where the generator converts thermal energy of the heated oil (which can also be measured) into electrical energy during operation. The communication unit may use Bluetooth low energy, LoRaWAN, LTE-M, NB IoT, WLAN, etc. as transmission methods.

Die Sensoreinheit kann eine Messzelle für Druck, Temperatur und/oder Kraft aufweisen. Eine Batterie wird als Energiespeicher bevorzugt, da diese eine geringere Selbstentladung im Vergleich zu Akkumulatoren oder Kondensatoren hat. Eine Mess-Steuer-Elektronik als integrierter Schaltkreis kann ebenso vorgesehen sein, um Daten über die Laufzeit, den Standverbrauch, den Messverbrauch etc. bereitzustellen.The sensor unit can have a measuring cell for pressure, temperature and / or force. A battery is preferred as an energy storage, as it has a lower self-discharge compared to batteries or capacitors. A measurement control electronics as an integrated circuit can also be provided to provide data on the duration, the state consumption, the measuring consumption, etc.

Durch die Sensoreinheit kann ein Sammeln von Messdaten, zum Beispiel stichprobenartig, stündlich, durch permanente Überwachung oder nach Aufforderung erfolgen. Zum Beispiel fordert ein externes Gerät Daten an, wobei die adaptive Abtastzeit variabel sein kann. Ebenso kann eine zyklische Überprüfung des Sensormesswertes erfolgen und bei einer Änderung der Messwerte kann die Abtastzeit verringert bzw. die Abtastrate erhöht werden, um ein genaueres Ergebnis zu erhalten. Die Sensoreinheit kann als Standalone-Gerät, aber auch als Sensornetz und in beliebiger Kombination als Master-SLAVE Prinzip aufgebaut sein.By means of the sensor unit, it is possible to collect measured data, for example randomly, hourly, by permanent monitoring or as requested. For example, an external device requests data, where the adaptive sample time may be variable. Likewise, a cyclic check of the sensor measured value can take place and, when the measured values change, the sampling time can be reduced or the sampling rate can be increased in order to obtain a more accurate result. The sensor unit can be constructed as a stand-alone device, but also as a sensor network and in any combination as a master-SLAVE principle.

Anwendungsgebiete für die modulare Messvorrichtung sind beispielsweise Werkzeuge von mobilen Arbeitsmaschinen (z.B. Abbruchscheren, Greifer), Werkzeuge von LKW-Ladekränen (z.B. Containerentladegeräte, Greifer), wechselbare Anbaugeräte (z.B. Powertilt, Tiltrotator, Rotatoren), Industrie-Automation-Anwendungen (z.B. Werkzeugmaschinen, hydraulische Aggregate), sowie Prozessautomation (z.B. Wasseraufbereitung, Pipeline).Areas of application for the modular measuring device are, for example, tools of mobile working machines (eg demolition shears, grippers), tools of truck loading cranes (eg container unloading devices, grippers), replaceable attachments (eg Powertilt, tiltrotator, rotators), industrial automation applications (eg machine tools, hydraulic units), as well as process automation (eg water treatment, pipeline).

Gemäß der Erfindung ist ein System zur Bereitstellung von Messdaten für eine Arbeitsmaschine angegeben. Das System weist eine modulare Messvorrichtung, wie sie zuvor und im Folgenden beschrieben ist, eine Datenverarbeitungseinheit und eine Arbeitsmaschine auf. Die Kommunikationseinheit ist dazu ausgeführt, die durch die Sensoreinheit bestimmten Daten an die Datenverarbeitungseinheit zu übertragen. Die Datenverarbeitungseinheit ist dazu ausgeführt, basierend auf den übertragenen Daten ein Steuersignal für die Arbeitsmaschine zu erzeugen. Die Arbeitsmaschine ist wiederum dazu ausgeführt, basierend auf dem erzeugten Steuersignal eine Funktion der Arbeitsmaschine zu aktivieren.According to the invention, a system for providing measurement data for a work machine is provided. The system comprises a modular measuring device as described above and below, a data processing unit and a work machine. The communication unit is designed to transmit the data determined by the sensor unit to the data processing unit. The data processing unit is designed to generate a control signal for the work machine based on the transmitted data. The work machine is in turn designed to activate a function of the work machine based on the generated control signal.

Die Datenverarbeitungseinheit kann eine externe, von der Arbeitsmaschine separate Datenverarbeitungseinheit oder eine in die Arbeitsmaschine integrierte Datenverarbeitungseinheit sein.The data processing unit may be an external data processing unit separate from the work machine or a data processing unit integrated in the work machine.

Die Arbeitsmaschine kann eine stationäre oder eine mobile Arbeitsmaschine sein. Die Arbeitsmaschine kann zum Beispiel eine Baumaschine wie ein Bagger, ein Radlader, ein Kran, etc. seinThe work machine may be a stationary or a mobile work machine. The work machine may be, for example, a construction machine such as an excavator, a wheel loader, a crane, etc.

Die Arbeitsmaschine kann verschiedene für die Art der Arbeitsmaschine typische Funktionen, insbesondere Werkzeugfunktionen ausführen, welche durch die generierten Steuersignale aktiviert werden. Bei einem Bagger umfassen solche Werkzeugfunktionen zum Beispiel die Aktivierung oder die Betätigung der entsprechenden Hydraulikzylinder, wie Auslegerzylinder, Stielzylinder oder Löffelzylinder. Für den Fall, dass also die Sensoreinheit einen zu hohen Druck, das heißt kritischen Druck, des Fluides erfasst und diese Information als Messsignal an die Datenverarbeitungseinheit sendet, kann beispielsweise ein Steuersignal für die Werkzeugfunktion der Arbeitsmaschine generiert werden, so dass eine weitere Bewegung dieses Werkzeuges und damit eine Betätigung der entsprechenden Werkzeugfunktion unterbunden wird. Dasselbe kann für den Fall gelten, in dem eine zu hohe Temperatur, das heißt eine kritische Temperatur erfasst wird.The work machine may perform various functions typical of the type of work machine, in particular tool functions, which are activated by the generated control signals. In an excavator, such tool functions include, for example, the activation or actuation of the corresponding hydraulic cylinders, such as boom cylinders, stick cylinders, or bucket cylinders. In the event that the sensor unit detects too high a pressure, ie critical pressure, of the fluid and sends this information as a measuring signal to the data processing unit, for example a control signal for the tool function of the working machine can be generated, so that a further movement of this tool and thus an actuation of the corresponding tool function is prevented. The same can apply to the case in which a too high temperature, that is, a critical temperature is detected.

Somit kann durch die Übertragung der Messdaten von der modularen Messvorrichtung an die Datenverarbeitungsmaschine stets eine sichere Steuerung der Arbeitsmaschine gewährleistet werden, ohne das kritische Grenzdrücke oder Grenztemperaturen überschritten werden, die zu einer Zerstörung des Werkzeuges der Arbeitsmaschine führen könnten.Thus, by the transmission of the measured data from the modular measuring device to the data processing machine always safe control of the machine can be guaranteed without the critical limit pressures or limit temperatures are exceeded, which could lead to destruction of the tool of the machine.

Figurenlistelist of figures

1 shows a modular measuring device according to an embodiment of the invention.
2 shows a system for providing measurement data for a work machine according to an embodiment of the invention.

Detaillierte Beschreibung beispielhafter AusführungsformenDetailed description of exemplary embodiments

Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.The illustrations in the figures are schematic and not to scale.

Werden in der folgenden Figurenbeschreibung in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente. Gleiche oder ähnliche Elemente können aber auch durch unterschiedliche Bezugszeichen bezeichnet sein.If the same reference numerals are used in different figures in the following description of the figures, these designate the same or similar elements. Same or similar elements but may also be designated by different reference numerals.

1 zeigt modulare Messvorrichtung 10 für eine nicht dargestellte Arbeitsmaschine. Die modulare Messvorrichtung 10 weist eine Sensoreinheit 12 zur Bestimmung von Daten auf, die mit einer Eigenschaft eines Fluides 14 der Arbeitsmaschine korrespondieren. Das Fluid strömt im befestigten Zustand, in dem die modulare Messvorrichtung 10 an der Arbeitsmaschine befestigt ist, in Pfeilrichtung 15 in einen Fluidkanal 14a ein, so dass das Fluid 14, welches sich innerhalb dieses Fluidkanals 14a befindet in Wesentlichen dieselben Eigenschaften aufweist wie in der Arbeitsmaschine bzw. einem Werkzeug der Arbeitsmaschine. Die Eigenschaften des Fluides 14 können somit über die Sensoreinheit 12, insbesondere über die Messzelle 12a erfasst werden. Die durch die Sensoreinheit 12 erfassten Daten, die mit der zu bestimmenden Eigenschaft des Fluides korrespondieren, können anschließend in einem integrierten Schaltkreis 13, beispielsweise in einem sog. ultra low power IC, in Messsignale umgewandelt werden. Dabei wandelt der integrierte Schaltkreis die durch die Sensoreinheit 12 erhaltenen Messdaten über die Fluideigenschaft in einen Spannungswert als Messsignal. Die generierten Messsignale können anschließend mittels der Kommunikationseinheit 16 an eine nicht gezeigte Datenverarbeitungseinheit übertragen werden, welche in der Arbeitsmaschine oder separat von dieser vorgesehen ist. Die Sensoreinheit 12 ist beispielsweise ein Drucksensor zur Messung eines auf die Messzelle 12a wirkenden Druckes oder ein Temperatursensor zur Bestimmung einer Temperatur des Fluides 14 an der Messzelle 12a. 1 shows modular measuring device 10 for a work machine, not shown. The modular measuring device 10 has a sensor unit 12 for determining data associated with a property of a fluid 14 correspond to the work machine. The fluid flows in the mounted state in which the modular measuring device 10 attached to the work machine, in the direction of the arrow 15 in a fluid channel 14a one, leaving the fluid 14 located within this fluid channel 14a is substantially the same properties as in the work machine or a tool of the working machine. The properties of the fluid 14 can thus via the sensor unit 12 , in particular via the measuring cell 12a be recorded. The through the sensor unit 12 recorded data corresponding to the property of the fluid to be determined, then in an integrated circuit 13 , For example, in a so-called. Ultra low power IC, are converted into measurement signals. The integrated circuit converts through the sensor unit 12 obtained measurement data on the fluid property in a voltage value as a measurement signal. The generated measuring signals can then be determined by means of the communication unit 16 be transferred to a data processing unit, not shown, which is provided in the work machine or separately from this. The sensor unit 12 is for example a pressure sensor for measuring one on the measuring cell 12a acting pressure or a temperature sensor for determining a temperature of the fluid 14 at the measuring cell 12a ,

Die modulare Messvorrichtung 10 weist ferner eine Gehäuseeinheit 18 auf, in welcher die Sensoreinheit 12 und die Kommunikationseinheit 16 angeordnet sind. Der Fluidkanal 14a erstreckt sich zumindest teilweise durch die Gehäuseeinheit 18 von einer Kanalöffnung 14b bis hin zur Messzelle 12a der Sensoreinheit 12. Die Gehäuseeinheit 18 kann zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Ein anderer Teil der Gehäuseeinheit 18 kann aus einem metallischen Material, beispielsweise Edelstahl, hergestellt sein.The modular measuring device 10 also has a housing unit 18 on, in which the sensor unit 12 and the communication unit 16 are arranged. The fluid channel 14a extends at least partially through the housing unit 18 from a canal opening 14b up to the measuring cell 12a the sensor unit 12 , The housing unit 18 may be at least partially made of a plastic material. Another part of the housing unit 18 can be made of a metallic material, such as stainless steel.

Es ist möglich, dass die Gehäuseeinheit 18 ein Edelstahlgehäuseteil 18b aufweist, welches zumindest den Fluidkanal 14a umgibt. Zusätzlich kann die Gehäuseeinheit 18 ein Kunststoffgehäuse 18c aufweisen, welches die elektronischen Komponenten der modularen Messvorrichtung 10 umgibt und diese vor Umwelteinflüssen schützt. Insbesondere können die Sensoreinheit 12 und/oder die Kommunikationseinheit 16 und/oder der Energiespeicher 22b und oder der integrierte Schaltkreis 13 und/oder die Elektronik 22c zur Spannungsversorgung durch den Kunststoffgehäuseteil 18c abgedeckt sein, wie dies in 1 dargestellt ist.It is possible that the housing unit 18 a stainless steel housing part 18b which has at least the fluid channel 14a surrounds. In addition, the housing unit 18 a plastic housing 18c comprising the electronic components of the modular measuring device 10 surrounds and protects them from environmental influences. In particular, the sensor unit 12 and / or the communication unit 16 and / or the energy storage 22b and or the integrated circuit 13 and / or the electronics 22c for power supply through the plastic housing part 18c be covered like this in 1 is shown.

Die modulare Messvorrichtung 10 weist ferner eine Befestigungseinheit 20 auf, welche an der Gehäuseeinheit 18 angebracht ist oder in diese integriert ist. Die Befestigungseinheit 20 weist einen Teil einer Schraubverbindung, hier ein Außengewinde G ¼ Zoll, auf, damit die modulare Messvorrichtung 10 in eine korrespondierende Anschlussstelle der Arbeitsmaschine, welche ein passendes Innengewinde aufweist, hineingeschraubt und somit an dieser befestigt werden kann, wobei eine fluiddichte Verbindung zwischen der Anschlussstelle der Arbeitsmaschine und der modularen Messvorrichtung 10 bereitgestellt wird.The modular measuring device 10 also has a fixing unit 20 on which on the housing unit 18 is attached or integrated in this. The fastening unit 20 has a part of a screw, here an external thread G ¼ inch, so that the modular measuring device 10 in a corresponding connection point of the working machine, which has a matching internal thread, screwed into and thus can be attached to this, wherein a fluid-tight connection between the connection point of the working machine and the modular measuring device 10 provided.

Die modulare Messvorrichtung 10 weist ferner einen Außensechskant 18a, beispielsweise mit einer Schlüsselweite M27 auf, so dass eine Befestigung der modularen Messvorrichtung 10 mittels eines Sechskantschlüssels möglich ist. Der Außensechskant 18a ist dabei um den Fluidkanal 14a herum angeordnet.The modular measuring device 10 also has an external hexagon 18a , for example with a wrench size M27 on, allowing a mounting of the modular measuring device 10 by means of a hexagonal key is possible. The hexagon socket 18a is the fluid channel 14a arranged around.

Die modulare Messvorrichtung 10 weist eine Energieversorgungseinheit 22 auf, die dazu ausgeführt ist, die Sensoreinheit 12 und/oder die Kommunikationseinheit 16 mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Energieversorgungseinheit 22 weist einen Energiewandler 22a, insbesondere einen thermo-elektrischen Generator zum Umwandeln von Wärmeenergie in elektrische Energie auf, wobei basierend auf einer Temperaturdifferenz zwischen einer Umgebungstemperatur und einer Temperatur des in der Gehäuseeinheit 18 befindlichen Fluides 14 elektrische Energie durch den Energiewandler 22a erzeugt wird. Dabei kann die Temperatur des Fluides 14 höher sein als die der Umgebung, so dass mittels dieses Temperaturunterschieds eine elektrische Spannung bereitgestellt wird und damit eine elektrische Energie zur Versorgung der Sensoreinheit 12 und/oder der Kommunikationseinheit 16.The modular measuring device 10 has a power supply unit 22 on which is carried out, the sensor unit 12 and / or the communication unit 16 to supply with electrical energy. The power supply unit 22 has an energy converter 22a , in particular a thermoelectric generator for converting thermal energy into electrical energy, based on a temperature difference between an ambient temperature and a temperature of the housing unit 18 located fluid 14 electrical energy through the energy converter 22a is produced. This can be the temperature of the fluid 14 Be higher than that of the environment, so that by means of this temperature difference, an electrical voltage is provided and thus an electrical energy to power the sensor unit 12 and / or the communication unit 16 ,

Die modulare Messvorrichtung 10 kann dazu eine Elektronik 22c zur Spannungsversorgung aufweisen. Der in 1 ebenfalls dargestellte Schnitt A-A zeigt einen Querschnitt des Energiewandlers 22a. Dieser weist eine Vielzahl von sich radial zu einer Mittelachse 15a der modularen Messvorrichtung 10 erstreckenden Lamellen auf. Die Mittelachse 15a der modularen Messvorrichtung 10 bildet dabei auch die Mittelachse 15a des Fluidkanals 14a.The modular measuring device 10 can do this with electronics 22c have to power supply. The in 1 also shown section AA shows a cross section of the energy converter 22a , This has a plurality of radially to a central axis 15a the modular measuring device 10 extending slats on. The central axis 15a the modular measuring device 10 also forms the central axis 15a of the fluid channel 14a ,

Die Energieversorgungseinheit 22 weist ferner einen Energiespeicher 22b, vorzugsweise eine Batterie zum Speichern der vom Energiewandler 22a bereitgestellten elektrischen Energie auf. Somit kann sich die modulare Messvorrichtung 10 selbst oder nahezu selbst mit elektrischer Energie versorgen, insbesondere die darin enthaltenen elektronischen Bauteile.The power supply unit 22 also has an energy storage 22b , Preferably a battery for storing the energy converter 22a provided electrical energy. Thus, the modular measuring device 10 self or almost self-supply with electrical energy, in particular the electronic components contained therein.

Es sei verstanden, dass die 1 einen unbefestigten Zustand 50 der modularen Messvorrichtung 10 zeigt, wobei die modulare Messvorrichtung 10 in diesem unbefestigten Zustand 50 durch eine Person tragbar ausgeführt ist. Dennoch ist zur Verdeutlichung in 1 das Fluid 14 gekennzeichnet, obwohl diese Figur den unbefestigten Zustand 50 zeigt.It is understood that the 1 an unpaved condition 50 the modular measuring device 10 shows, wherein the modular measuring device 10 in this unpaved state 50 Carried by a person portable. Nevertheless, for clarity in 1 the fluid 14 marked, although this figure the unpaved state 50 shows.

Über die Kommunikationseinheit 16 können die generierten Messsignale kabellos an eine in 1 nicht gezeigte Datenverarbeitungseinheit übertragen werden. Die Kommunikationseinheit 16 kann sämtliche für eine Funkübertragung geeigneten Verfahren wie beispielsweise WLAN, Bluetooth (low energy), etc. verwenden.About the communication unit 16 The generated measuring signals can be connected wirelessly to an in 1 not shown data processing unit to be transmitted. The communication unit 16 can use all methods suitable for radio transmission such as WLAN, Bluetooth (low energy), etc.

2 zeigt ein System 200 zur Bereitstellung von Messdaten für eine Arbeitsmaschine 100. Das System 200 weist die mit Bezug zu 1 beschriebene Messvorrichtung 10 auf. Ferner weist das System 200 zumindest eine Datenverarbeitungseinheit 110 und eine Arbeitsmaschine 100 auf. Im dargestellten Fall handelt es sich bei der Arbeitsmaschine 100 um einen Bagger 100. Die modulare Messvorrichtung 10 ist in einer Anschlussstelle 101 des Baggers 100 befestigt, um den Druck oder die Temperatur in einem Hydraulikzylinder des Baggers 100 mittels der Sensoreinheit 12 zu bestimmen. Die 2 zeigt die modulare Messvorrichtung 10 also in einem befestigten Zustand 40, in dem die modulare Messvorrichtung 10 an der Arbeitsmaschine 100 befestigt ist. 2 shows a system 200 for providing measurement data for a work machine 100 , The system 200 has the reference to 1 described measuring device 10 on. Further, the system rejects 200 at least one data processing unit 110 and a work machine 100 on. In the case shown, it is the working machine 100 around an excavator 100 , The modular measuring device 10 is in a connection point 101 of the excavator 100 attached to the pressure or temperature in a hydraulic cylinder of the excavator 100 by means of the sensor unit 12 to determine. The 2 shows the modular measuring device 10 So in a fixed state 40 in which the modular measuring device 10 at the work machine 100 is attached.

Die Kommunikationseinheit 16 der modularen Messvorrichtung 10 ist dazu ausgeführt, die durch die Sensoreinheit 12 bestimmten Daten an die Datenverarbeitungseinheit 110 zu übertragen. Die Datenverarbeitungseinheit 110 ist dazu ausgeführt, basierend auf den übertragenen Daten ein Steuersignal für den Bagger 100 zu erzeugen. Der Bagger 100 ist wiederum dazu ausgeführt, basierend auf dem erzeugten Steuersignal eine Funktion bzw. Werkzeugfunktion des Baggers 100, beispielsweise eine Bewegung des Auslegers, des Löffelstiels oder des Löffels des Baggers 100 zu aktivieren oder auszuführen.The communication unit 16 the modular measuring device 10 is executed by the sensor unit 12 certain data to the data processing unit 110 transferred to. The data processing unit 110 is designed to, based on the transmitted data, a control signal for the excavator 100 to create. The excavator 100 is again executed, based on the generated control signal, a function or tool function of the excavator 100 For example, a movement of the boom, the dipper stick or the bucket of the excavator 100 to activate or execute.

2 zeigt sowohl eine externe Datenverarbeitungseinheit 110a, die von der Arbeitsmaschine räumlich separat angeordnet ist. Eine solche externe Datenverarbeitungseinheit 110a kann beispielsweise die durch die Kommunikationseinheit 16 empfangenen Messsignale speichern und in Steuersignale für die Arbeitsmaschine 100 umwandeln und diese Steuersignale dann an die Arbeitsmaschine 100 senden. 2 shows both an external data processing unit 110a which is spatially separated from the work machine. Such an external data processing unit 110a For example, the one through the communication unit 16 store received measurement signals and control signals for the work machine 100 then convert these control signals to the work machine 100 send.

Ferner zeigt 2 eine in die Arbeitsmaschine 100 integrierte Datenverarbeitungseinheit 110b, die beispielswiese eine Steuerungseinheit der Arbeitsmaschine 100 ist und die durch die Kommunikationseinheit 16 empfangene Messsignale direkt in Steuersignale für die Betätigung der entsprechenden Funktion der Arbeitsmaschine 100 umwandelt.Further shows 2 one in the work machine 100 integrated data processing unit 110b , For example, a control unit of the working machine 100 is and by the communication unit 16 received measurement signals directly into control signals for the actuation of the corresponding function of the working machine 100 transforms.

Es ist möglich, dass das System 200 die externe Datenverarbeitungseinheit 110a und die integrierte Datenverarbeitungseinheit 110b kombiniert aufweist, wie dies in 2 dargestellt ist. In der Regel ist jedoch entweder die externe Datenverarbeitungseinheit 110a oder die integrierte Datenverarbeitungseinheit 110b in dem System 200 vorgesehen.It is possible that the system 200 the external data processing unit 110a and the integrated data processing unit 110b has combined, as in 2 is shown. In general, however, either the external data processing unit 110a or the integrated data processing unit 110b in the system 200 intended.

Die Arbeitsmaschine 100 kann verschiedene für die Art der Arbeitsmaschine 100 typische Funktionen, insbesondere Werkzeugfunktionen ausführen, welche durch die generierten Steuersignale veranlasst werden. Bei einem Bagger 100 umfassen solche Werkzeugfunktionen zum Beispiel die Aktivierung oder die Betätigung der entsprechenden Hydraulikzylinder, wie Auslegerzylinder, Stielzylinder oder Löffelzylinder. Für den Fall, dass also die Sensoreinheit 12 einen zu hohen Druck, das heißt kritischen Druck, des Fluides 14 erfasst und diese Information als Messsignal an die Datenverarbeitungseinheit 110 sendet, kann beispielsweise ein Steuersignal für die Werkzeugfunktion der Arbeitsmaschine 100 generiert werden, so dass eine weitere Bewegung dieses Werkzeuges und damit eine Betätigung der entsprechenden Werkzeugfunktion unterbunden wird. Dasselbe kann für den Fall gelten, in dem eine zu hohe Temperatur, das heißt eine kritische Temperatur erfasst wird. Somit kann durch die Übertragung der Messdaten von der modularen Messvorrichtung 10 an die Datenverarbeitungseinheit 110 stets eine sichere Steuerung der Arbeitsmaschine 100 gewährleistet werden, ohne das kritische Grenzdrück oder Grenztemperaturen überschritten werden, die zu einer Zerstörung des Werkzeuges der Arbeitsmaschine 100 führen könnten.The working machine 100 can be different for the type of work machine 100 perform typical functions, in particular tool functions, which are caused by the generated control signals. In an excavator 100 For example, such tooling functions include the activation or actuation of the corresponding hydraulic cylinders, such as boom cylinders, stick cylinders, or bucket cylinders. In the event that so the sensor unit 12 too high a pressure, that is critical pressure, of the fluid 14 recorded and this information as a measurement signal to the data processing unit 110 sends, for example, a control signal for the tool function of the working machine 100 are generated, so that further movement of this tool and thus an actuation of the corresponding tool function is prevented. The same can apply to the case in which a too high temperature, that is, a critical temperature is detected. Thus, by transmitting the measurement data from the modular measuring device 10 to the data processing unit 110 always a safe control of the working machine 100 be ensured without the critical Grenzdrück or limit temperatures are exceeded, leading to destruction of the tool of the working machine 100 could lead.

Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.In addition, it should be noted that "encompassing" does not exclude other elements or steps, and "a" or "an" does not exclude a multitude. It should also be appreciated that features or steps described with reference to any of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.

Claims

Modular measuring device (10) for a work machine (100), comprising: a sensor unit (12) for determining data corresponding to a property of a fluid (14) of the work machine (100); a communication unit (16) for transmitting the determined data; a housing unit (18) adapted to at least partially receive the fluid (14) of the work machine (100); wherein the housing unit (18) comprises a mounting unit (20) adapted to at least temporarily attach the modular measuring device (10) to the work machine (100) such that the fluid (14) of the work machine (100) is secured in place State (40), in which the modular measuring device (10) is attached to the work machine (100) is receivable by the housing unit (18), thus to the determination of the data by the sensor unit (12) in the mounted state (40) enable.

Modular measuring device (10) after Claim 1 wherein the fastening unit (20) is adapted to provide a releasable mechanical attachment between the modular measuring device (10) and the work machine (100).

A modular measuring device (10) according to any one of the preceding claims, wherein the property of the fluid (14) is a temperature of the fluid (14) and / or a pressure of the fluid (14).

A modular measuring device (10) according to any one of the preceding claims, wherein the modular measuring device (10) is portable in an unattached state (50).

Modular measuring device (10) according to one of the preceding claims, comprising: a power supply unit (22), which is designed to supply the sensor unit (12) and / or the communication unit (16) with electrical energy.

Modular measuring device (10) after Claim 5 wherein the power supply unit (22) comprises an energy converter (22a) for converting thermal energy into electrical energy.

Modular measuring device (10) after Claim 6 wherein the energy supply unit (22) has an energy store (22b) for storing the electrical energy provided by the energy converter (22a).

Modular measuring device (10) according to one of Claims 6 or 7 wherein the energy converter (22a) is adapted to convert thermal energy of the fluid (14) received by the housing unit (18) into electrical energy.

A modular measuring device (10) according to any one of the preceding claims, wherein the communication unit (16) has an interface for wirelessly transmitting the determined data.

A system (200) for providing measurement data to a work machine (100), comprising: a modular measurement device (10) according to any one of Claims 1 to 9 ; a data processing unit (110); a work machine (100); wherein the communication unit (14) is adapted to transmit the data determined by the sensor unit (12) to the data processing unit (110); wherein the data processing unit (110) is adapted to generate a control signal for the work machine (100) based on the transmitted data; and wherein the work machine (100) is adapted to activate a function of the work machine (100) based on the generated control signal.