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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine nach Anspruch 1.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Radlader, Baggerlader oder Kompaktlader bekannt, bei denen am vorderen Fahrzeugende ein Arbeitsgerät angebracht wird. Dieses Arbeitsgerät kann eine Schaufel sein, eine Stapelgabel oder andere, in der Land- und Bauwirtschaft gebräuchliche Arbeitsgeräte. Dabei kann das Arbeitsgerät, zum Beispiel die Schaufel, angehoben beziehungsweise abgesenkt werden. Dafür nutzt der Radlader (siehe 1a und 1b) einen Hubrahmen, der auf der einen Seite mit Gelenken am Vorderwagen des Radladers drehbar angebracht wird. Dabei lassen die verwendeten Gelenke nur eine Drehbewegung in einer Fahrzeuglängsebene zu, wodurch sich der Hubrahmen ausschließlich nach oben oder nach unten drehen lässt. Gegenüber Bewegungen in die Seitenrichtung sind die Gelenke steif. Auf der anderen Seite, am entgegengesetzten Ende des Hubrahmens, ist die Schaufel ebenfalls mittels Gelenken drehbar angeordnet. Diese Gelenke erlauben eine Drehbewegung der Schaufel, die zum Befüllen und zum Entleeren notwendig ist. Auch diese Gelenke sind gegen seitliche Bewegungen steif. Der Hubrahmen überträgt sämtliche Kräfte, die an der Schaufel wirken, auf den Fahrzeugrahmen. Er wird also so dimensioniert, dass diese Kräfte, die aus den unterschiedlichsten Belastungsfällen der Schaufel herrühren können, sicher und ohne große Verbiegungen oder Verwindungen aufgenommen werden können. Dafür besteht der Hubrahmen meistens aus zwei seitlich angeordneten Hauptstäben und einem Querstab, der die beiden Hauptstäbe miteinander verbindet und der verhindert, dass sich ein Hauptstab weiter als der andere nach oben oder nach unten bewegt. Diesem Querstab kommt demnach eine wesentliche Rolle für das Erlangen der erforderlichen Stabilität und Verwindungssteifigkeit des Hubrahmens zu.
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Das Hubgerüst wird üblicherweise durch zwei Hydraulikzylinder angehoben und abgesenkt. Diese sind so angeordnet, dass ihre Kraftlinien möglichst direkt auf die beiden Hauptstäbe wirken. Da die Bewegungen der beiden Hydraulikzylinder zueinander immer gleich sind, können sie mit einem einzigen gemeinsamen hydraulischen Ventil gesteuert werden. Dabei sind die beiden inneren Ölkammern, die sich beim Hochfahren des Hubrahmens vergrößern, hydraulisch miteinander verbunden und in gleicherweise die beiden Ölkammern, die sich bei der Abwärtsbewegung vergrößern. Damit liegt derselbe hydraulische Druck in den miteinander verbundenen Ölkammern an, womit die Kräfte der beiden Hydraulikzylinder immer gleich groß sind, die auf den Hubrahmen wirken. Ist die Ladung in der Schaufel in seitlicher Richtung nicht gleichmäßig verteilt, oder werden mit der Schaufel Losbrecharbeiten zum Beispiel im Steinbruch durchgeführt, kann eine Schaufelseite deutlich mehr belastet sein als die andere. Somit ist auch das Gelenk an der Schaufel auf der stark belasteten Seite höher belastet und stützt sich mit einer höheren Kraft auf der zugeordneten Hauptstange ab. Der Hydraulikzylinder der weniger belasteten Seite drückt dabei aber mit derselben großen Kraft auf den dort zugeordneten Hauptstab. Dadurch verwindet sich der Hubrahmen nicht nur, verursacht durch die einseitig stärker wirkende Kraft aus der Schaufel, sondern auch wegen der zu hohen Kraft des Hydraulikzylinders, der auf den weniger belasteten Hauptstab drückt. Diese Verwindung wird durch den Querstab innerhalb kleiner Grenzen gehalten. Dieser muss dann aber große Kräfte und Momente von dem einen Hauptstab auf den anderen übertragen. Wegen den daraus resultierenden Belastungen muss dieser Querstab dementsprechend kräftig dimensioniert werden. Ein weiterer Nachteil dieses Hubrahmens liegt darin, dass der Querstab Platz zwischen den beiden Hauptstäben benötigt. Dieser Bereich ist somit nicht für andere Elemente nutzbar, wie zum Beispiel für ein verschiebbares Gewicht.
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Aus der
DE 10 2017 100 963 B4 ist eine Arbeitsmaschine bekannt, die ihren Schwerpunkt mit einer entlang einer Fahrzeuglängsachse verschiebbaren Gewichts verändern kann. Arbeitsmaschinen, die am vorderen Ende ein Arbeitsgerät besitzen, so wie zum Beispiel Radlader, können durch die Verwendung eines verschiebbaren Gewichts leichter gebaut werden und agiler betrieben werden als vergleichbare Fahrzeuge mit einem am hinteren Ende fest montierten Gegengewicht. Je grösser dabei der Verschiebebereich ist, desto besser wird das Last-Leergewichtsverhältnis und somit die Energieeffizienz der Maschinen. Mittels des verschiebbaren Gewichts kann die Lastverteilung bei Fahrzeugen mit zwei oder mehr Achsen zwischen diesen Achsen verstellt werden. Die
DE 10 2017 100 963 B4 beschreibt zudem ein Fahrzeug mit einem verschiebbaren Gewicht, welches nur eine Fahrzeugachse umfasst. Eine solche Arbeitsmaschine mit nur einer Fahrzeugachse kann mittels ihres Arbeitsgeräts dieselben Aufgaben erfüllen, wie Maschinen mit zwei oder mehr Achsen das können. Das Ziel dieser Arbeitsmaschinen ist dabei, diese Aufgaben in der gleichen Zeit zu bewerkstelligen, wobei die Arbeitsmaschinen aber vergleichsweise kleiner und leichter gebaut sind. Außerdem können sie die Lenkfunktion über unterschiedliche Drehzahlen bzw. Drehrichtungen der beiden Räder so darstellen, dass sie deutlich wendiger sind, als die Maschinen mit vier oder mehr Rädern. Diese Arbeitsmaschinen können entweder auf nur zwei Rädern fahren, indem sie über die Hauptfahrzeugachse balancieren. Dabei behalten sie ihr Gleichgewicht durch das Verschieben des verschiebbaren Gewichts aufrecht. Oder sie benutzen ein Hilfsrad, welches passiv gelenkt ist und im Vergleich zu der Fahrzeugachse nur sehr wenig Last aufnimmt. Auch zum Erhalt dieses Zustandes wird das Verschieben des verschiebbaren Gewichts verwendet. Außerdem kann diese Arbeitsmaschine mithilfe der Schwenkarme ebenso ihr Arbeitsgerät, das üblicherweise am entgegengesetzten Fahrzeugende angeordnet ist, entlang der Fahrzeuglängsachse verschieben. Somit kann das Gewicht des Arbeitsgeräts, zum Beispiel eine voll beladene Schaufel, genutzt werden, um die Lage des Fahrzeugschwerpunkts zu verschieben und somit in einem idealen Bereich zu halten. Um das Fahrzeug, zum Beispiel für eine Transportfahrt, sehr kurz zu machen, soll das verschiebbare Gewicht weit eingezogen werden können, dann muss die voll beladene Schaufel ebenfalls sehr weit eingezogen werden. Dabei beansprucht das Gestänge, an dem das verschiebbare Gewicht angeordnet ist und die Arbeitsarme mit den Schwenkarmen denselben räumlichen Bereich im Fahrzeug, der in der Nähe der Hauptfahrzeugachse liegt. Die zur Stabilisierung der beiden Arbeitsarmen notwendigen Querstäbe behindern dabei das weite Heranführen des verschiebbaren Gewichts bis in die Nähe der Hauptfahrzeugachse auf nachteilige Weise.
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Weiterhin sind in diesem Zusammenhang folgende Druckschriften anzuführen:
- In der US 5 899 280 A wird ein Kipplader offenbart, der ein Armpaar umfasst, welches mit einem Fahrzeug verbunden ist und sich heben und senken lässt. Ebenfalls enthalten ist eine Schaufel mit einem hinteren Teil, der eine schwenkbar mit den Armen verbundene Rückseite aufweist. Ein Mechanismus zum Drehen der Schaufel um eine horizontal ausgerichtete zentrale Längsachse gegen den Uhrzeigersinn ist ferner angeordnet. Der Kippmechanismus dreht die Schaufel ferner um eine horizontal ausgerichtete zentrale Längsachse im Uhrzeigersinn.
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Zu dem ist die
DE 103 46 413 A1 anzuführen. Dort ist eine Ladevorrichtung, insbesondere ein Frontlader für ein Laderfahrzeug, beschrieben, mit einem ersten und einem zweiten ansteuerbaren, teleskopierbaren Ausleger, der jeweils an einem ersten Ende an einen Fahrzeugrahmen schwenkbar befestigbar und jeweils an einem freien Ende mit einem Laderwerkzeug koppelbar ist.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung eine Arbeitsmaschine, beziehungsweise ein Fahrzeug bereit zu stellen, welches für die Bearbeitung der heute üblichen Arbeitsaufgaben von Arbeitsmaschinen geeignet ist und dabei eine hohe Wendigkeit und Flexibilität aufweist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Arbeitsmaschine, beziehungsweise ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, welches ein geringeres Gewicht bei einer gleichbleibenden Leistungsfähigkeit sowie eine höhere Agilität und eine geringere Teiledichte aufweist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Arbeitsmaschine, beziehungsweise ein Fahrzeug bereit zu stellen, welches als Basisträgerfahrzeug für verschiedene Arbeitsgeräte nutzbar sein soll. Zudem soll es Aufgabe der Erfindung sein, eine Arbeitsmaschine, beziehungsweise ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, mit dem eine Steigerung der Produktivität ermöglicht werden soll und das zudem modernen ökologischen Anforderungen entspricht. Dazu sollen Fahrzeuge mit einem verschiebbaren Gewicht und einem verschiebbaren Arbeitsgerät verwendet werden. Beide sollen in einem ausreichend weiten Bereich verschoben werden können, um somit ein sehr kompaktes Fahrzeug zu ermöglichen und den Fahrzeugschwerpunkt in einem idealen Bereich zu halten. Die Verschiebung des verschiebbaren Gewichts soll durch ein Gestänge erfolgen, welches das verschiebbare Gewicht sehr nahe in den Bereich der Hauptfahrzeugachse führt. Außerdem soll die Verschiebung des Arbeitsgeräts durch Arbeitsarme und Schwenkarme erfolgen, die das Arbeitsgerät sehr nahe an den Bereich der Hauptfahrzeugachse führt. Dazu sollen Arbeitsarme und Schwenkarme gefunden werden für die Aufnahme und Bewegung des Arbeitsgeräts, die an der Arbeitsmaschine so angeordnet werden können, dass sie wenig Platz brauchen, keine Querstäbe benötigen, Bauraum für das verschiebbare Gewicht ermöglichen, und dennoch große, ungleichmäßig verteilte Kräfte aufnehmen können, wie sie die Verwendung des Arbeitsgeräts mit sich bringen.
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Lösung der Aufgabe
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Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale nach dem Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Eine erfindungsgemäße Arbeitsmaschine umfasst eine oder mehrere Fahrzeugachsen, wobei beidseitig an den Achsen Radelemente und/oder Raupenelemente angeordnet sind. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine ein Arbeitsgerät oder eine Aufnahme für ein Arbeitsgerät. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine mindestens zwei Schwenkarme mit jeweils drehbar angeordneten Arbeitsarmen. An jedem dieser Schwenkarme und Arbeitsarme ist ein Antriebselement angeordnet, welches unabhängig von den anderen Antriebselementen steuerbar ist. Weiterhin umfassen mindestens zwei Schwenkarme und mindestens zwei Arbeitsarme Sensoren zum Ermitteln ihrer Position. Weiterhin ist das Arbeitsgerät oder die Aufnahme für ein Arbeitsgerät mittels Gelenken an mindestens zwei Arbeitsarmen angeordnet, wobei eine Steuerung die Signale der Sensoren auswertet, die Abweichung der Positionen der Gelenke zueinander ermittelt und die Antriebselemente so steuert, dass diese Abweichung einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet.
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Eine erfindungsgemäße Arbeitsmaschine weist somit im Gegensatz zu einer Arbeitsmaschine aus dem Stand der Technik mindestens zwei Arbeitsarme auf, an denen ein Arbeitsgerät angeordnet ist und die sich innerhalb eines vorgegebenen Bereichs unabhängig voneinander bewegen können. Dadurch kann das Arbeitsgerät, zum Beispiel eine Schaufel innerhalb dieses Bereichs schräg zum Fahrzeug/Arbeitsgerät steht und zwar in vertikaler und horizontaler Richtung oder einer Kombination beider. Diese Schrägstellung erfordert eine Beweglichkeit/Flexibilität der Anordnung, idealerweise in den Gelenken, mit denen das Arbeitsgerät mit den Arbeitsarmen verbunden ist. Dadurch wird es möglich, dass die Kräfte, die von dem Arbeitsgerät über die Gelenke auf die beiden Arbeitsarme übertragen werden, unterschiedlich groß sein können. Fährt die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine zum Beispiel mit dem Arbeitsgerät einseitig gegen ein Hindernis, dann übernimmt der Arbeitsarm auf dieser Seite den Großteil dieser Kraft. Oder hebt die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine das Arbeitsgerät an, wobei diese seitlich ungleich beladen ist, dann übernimmt ebenfalls ein Arbeitsarm eine höhere Last und somit auch der Schwenkarm, an dem dieser Arbeitsarm angeordnet ist. In diesen Fällen benötigen auch die Antriebselemente dieses Schwenkarms und dieses Arbeitsarms größere Kräfte, um den Schwenkarm, beziehungsweise den Arbeitsarm in der augenblicklichen Position zu halten oder zu bewegen. Die Größe der Kräfte an den Antriebselementen sind somit durch die anliegende Last am Arbeitsgerät vorgegeben, wobei die Antriebselemente so dimensioniert werden, dass diese innerhalb des normalen Betriebs der Arbeitsmaschine übernommen werden können ohne dabei überlastet zu werden.
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In einem typischen Ausführungsbeispiel werden Hydraulikzylinder als Antriebselemente für die Schwenkarme und für die Arbeitsarme eingesetzt. Dann stellt sich der hydraulische Druck in der jeweiligen Druckkammer so ein, wie die Kraft am Hydraulikkolben dies erfordert. Um unterschiedlich große Kräfte an den Hydraulikzylindern der Schwenkarme beziehungsweise der Arbeitsarme zu erzeugen, ist es erforderlich, diese Hydraulikzylinder durch getrennte Steuerventile anzusteuern. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, den Weg, den die Antriebselemente zurücklegen, am Beispiel der Hydraulikzylinder also den Hub, einzeln zu steuern beziehungsweise einzeln durch eine Steuerung zu regeln.
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Bei der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine werden die Positionen der beidseitig angeordneten Schwenkarme sowie die der daran drehbar angeordneten Arbeitsarme durch Sensoren ermittelt. Die Schwenkarme sind über ein Gelenk drehbar am Fahrzeugrahmen angeordnet. Somit können die Sensoren einfache Winkelsensoren sein, die den Winkel zwischen dem Schwenkarm und dem Fahrzeugrahmen messen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Wegsensor so angeordnet, dass über den gemessenen Weg auf den Winkel des Schwenkarms in Relation zum Fahrzeugrahmen geschlossen werden kann. In beiden Fällen kann eine Steuerung die Position des Gelenks in Relation zum Fahrzeug ermitteln, an dem ein Arbeitsarm drehbar angeordnet ist. Der Wegsensor kann beispielsweise am Hydraulikzylinder angeordnet werden, sodass die Messung des Hubes zur Berechnung der Position des Schwenkarms hergenommen wird. In gleicher Weise kann der Winkel des am Schwenkhebel drehbar angeordneten Arbeitsarm in Relation zum Schwenkhebel durch einen Winkelsensor bestimmt werden oder durch einen Wegsensor. Mithilfe dieser beiden Winkel und den vorab in der Steuerung hinterlegten Längen der Schwenkarme und Arbeitsarme kann die Position des Gelenkes, an welchem das Arbeitsgerät angeordnet ist, in Relation zum Fahrzeugrahmen errechnet werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine umfasst je einen am Fahrzeugrahmen drehbar angeordneten Schwenkhebel mit einem Antriebselement und einem Sensor, einen daran drehbar angeordneten Arbeitsarm mit einem Antriebselement und einem Sensor sowie einem Gelenk für das Anordnen des Arbeitsgeräts auf der linken Fahrzeugseite und auf der rechten Fahrzeugseite. Da die Schwenkarme mit Gelenken zwar verdrehbar am Fahrzeugrahmen angeordnet sind, diese Gelenke aber ausschließlich Bewegungen in ihrer Drehebene zulassen, und da gleichermaßen die Gelenke zwischen den Schwenkarmen und den Arbeitsarmen nur Drehungen in ihrer Drehebene zulassen, können sich auch die beiden Gelenke zwischen den Arbeitsarmen und dem Arbeitsgerät nur in einer Ebene bewegen.
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Somit sind die Positionen beider Gelenke zwischen den Arbeitsarmen und dem Arbeitsgerät, in vertikaler und horizontaler Richtung in Relation zum Fahrzeugrahmen und in Relation zueinander durch die Sensoren und die Steuerung bestimmbar.
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Die Größe der Abweichung der Positionen dieser beiden Gelenke innerhalb ihrer durch die Gelenke ermöglichten Bewegungsebene bestimmt somit die Größe der Schrägstellung, beispielsweise einer Schaufel, in Relation zum Fahrzeug. Diese Schrägstellung des Arbeitsgeräts erzeugt gleichzeitig Schrägstellungen in den Gelenken zwischen den Arbeitsarmen und dem Arbeitsgerät außerhalb der für das Abkippen vorgesehen Drehung, also außerhalb der zugehörigen Drehebene. Der Größe der Positionsabweichung der beiden Gelenke und somit die zugehörige Schrägstellung wird ein Grenzwert zugeordnet, der so beschaffen ist, dass die Gelenke bauartbedingt durch die Schrägstellung nicht überlastet werden. Für die Einhaltung des Grenzwerts steuert die Steuerung die Antriebselemente so, dass das Arbeitsgerät zwar die zum Arbeiten erforderlichen Bewegungen machen kann, diese Bewegungen für beide Arbeitsarme und Schwenkarme aber, gemessen durch die Sensoren, soweit gleich sind, dass sie sich nur innerhalb des Grenzwertes unterscheiden.
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Der Grenzwert wird dabei maximal so groß sein, dass die Bewegungsfreiheit der Gelenke nicht überschritten wird und maximal so klein, dass ein Abstand zur Messgenauigkeit der Sensoren gegeben ist und dass bei dynamischen Bewegungsabläufen genügend Reaktionszeit für den Regelkreis gegeben ist, um die Meßsignale zu erfassen, auszuwerten, Steuersignale für die Antriebselemente zu erzeugen und die Antriebselemente zu bewegen.
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Somit umfasst die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine Gelenke zwischen den Arbeitsarmen und dem Arbeitsgerät, die zusätzlich zu der Drehbewegung des Arbeitsgeräts auch eine Verdrehung in seitlicher Richtung zulassen, zumindest in einem vorgegebenen Bereich. Dafür können beispielsweise Gelenkköpfe verwendet werden. Dabei wird ein innerer Kugelabschnitt in einem äußeren Kugelabschnitt beweglich gelagert. Der innere Kugelabschnitt umfasst eine zylinderförmige Bohrung, deren Achse genau durch die Kugelmitte führt und genau senkrecht zu den Abschnitten der Kugel steht. Die Bohrung nimmt einen Bolzen auf, der die Drehbewegung zum Abkippen des Arbeitsgeräts zulässt. Durch eine Bewegung des inneren Kugelabschnitts, welches am Bolzen angeordnet ist, und des äußeren Kugelabschnitts, welches am Arbeitsarme angeordnet ist, kann der Bolzen die notwendige Schrägstellung in Relation zum Arbeitsarm einnehmen.
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Somit ist eine Arbeitsmaschine gegeben, die ein Arbeitsgerät aufnehmen, und bewegen kann in vergleichbarer Weise zu den Arbeitsmaschinen aus dem Stand der Technik, wobei diese durch Sensoren, unabhängig steuerbare Antriebselemente und eine Steuerung ohne die Verwendung von Querstäben stabil sind und hohe Kräfte aufnehmen können. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der Platz zwischen den Arbeitsarmen und den Schwenkarmen genutzt werden kann, um das verschiebbare Gewicht mit den dafür erforderlichen Gestängen dorthin zu verschieben.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine umfasst eine Steuerung, die eine elektronische Steuerung ist. Diese übernimmt automatisch die Aufgabe, durch das Erfassen der Sensorsignale, das Ermitteln der Abweichung der beiden Gelenke am Arbeitsgerät und durch die Steuerung der Antriebselemente die Abweichung innerhalb des Grenzwerts zu halten. Ein menschlicher Bediener der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine wird dadurch entlastet. Dieser kann ähnlich wie bei einer Arbeitsmaschine aus dem Stand der Technik sich darauf beschränken, einzig die Bewegung des Arbeitsgeräts zu kommandieren. Alternativ kann dazu auch jede andere Form der Kommandierung der Bewegungen des Arbeitsgeräts verwendet werden. Beispielsweise können teilautonome oder autonome Steuerfunktionen verwendet werden, oder Fahrerassistenzsysteme, die es dem Fahrer mittels moderner Steuerungstechniken einfacher machen, das Arbeitsgerät zu bedienen. Der menschliche Bediener kann die Steuerung der Arbeitsmaschine von einer Kabine aus vornehmen, die an der Maschine angebracht ist, oder mit einer Fernbedienung.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine umfasst einen oder mehrere Lagesensoren. Das kann beispielsweise ein oder mehrere Gyroskopen sein, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Mithilfe dieser Lagesensoren kann eine schräge Lage der Arbeitsmaschine erkannt werden und deren Richtung. Zum Beispiel kann der Untergrund uneben sein, oder die Fahrbahn kann schräg sein in seitlicher Richtung oder die Arbeitsmaschine fährt bergauf oder bergab. Diese Schrägstellung kann für das Arbeitsgerät ungünstig sein. Bei Verwendung einer Schaufel beispielsweise, kann ein Teil der Ladung verloren gehen. Ist das Arbeitsgerät eine Stapelgabel, kann eine Palette oder die Ladung verrutschen, oder herunterfallen. Wird die Schrägstellung des Arbeitsgeräts beziehungsweise des Fahrzeugrahmens durch einen Lagesensor erkannt, kann die Steuerung automatisch eine Korrektur der Lage des Arbeitsgeräts vornehmen, indem die beweglichen Arbeitsarme und/oder Schwenkarme unterschiedlich angesteuert werden. Dabei kann der oder die Lagesensoren so angeordnet werden, dass die Schrägstellung des Fahrzeugrahmens gegenüber einer Waagrechten erfasst wird, oder so, dass die Schrägstellung des Arbeitsgeräts gegenüber einer Waagrechten erfasst wird.
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Weiterhin kann in einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine ein Wedelladeverfahren benutzt werden, um eine Schaufel im Ladeguthaufen schnell und effizient zu füllen. Dafür werden Gelenkköpfe als Gelenke zwischen der Schaufel und den Arbeitsarmen verwendet, die eine besonders große Schrägstellung der Schaufel zulassen. Beim Wedelladeverfahren wird beim Einstechen der Schaufel in den Ladeguthaufen zunächst nur ein Arbeitsarm Richtung des Haufens bewegt. Somit wird die Schaufel auf dieser Seite weiter in den Haufen hineingeschoben, bis sie den zulässigen Grenzwert für die Schrägstellung erreicht hat. Dann wird diese Bewegung beendet und der zweite Arbeitsarm wird nachgeschoben, bis die Schaufel ihren gegenüberliegenden Grenzwert erreicht hat. Diese Bewegungen können mehrmals wiederholt werden, bis die Schaufel ihre ideale Position erreicht hat und nach oben eingeschwenkt werden kann. Bei jedem dieser Zyklen wird das Fahrzeug um seine Hochachse gedreht, wobei das verschiebbare Gewicht mit dem dort angeordneten Hilfsrad seitlich hin und her wedelt.
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Bei dem Wedelladeverfahren ist es vorteilhaft, diese seitliche Bewegung des verschiebbaren Gewichts zu bremsen, beispielsweise durch eine Bremse an der Aufhängung des Hilfsrades, die dessen Lenk- beziehungsweise Drehbewegung abbremst. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Bremsen an den beiden Radelementen an der Hauptfahrzeugachse unterschiedlich zu bremsen.
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Der Vorteil des Wedelladeverfahrens liegt darin, dass an der Schaufelschneidkante eine wesentlich kleinere Kraft benötigt wird, um in den Ladeguthaufen einzudringen, als wenn die ganze Länge der Schaufelschneidkante gleichzeitig eindringen müsste.
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Vorzugsweise umfasst die Arbeitsmaschine weiterhin einen oder mehrere hydraulische Speicher, die sowohl für das schnelle Aufbringen von hohen Hydraulikdrücken beim Wedelladeverfahren genutzt werden können, als auch zum schnellen Verstellen des verstellbaren Gewichts. Durch solche, ausreichend groß dimensionierte, hydraulische Speicher können die hydraulischen Pumpen zur Erzeugung des Hydraulikdrucks kleiner dimensioniert werden.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
- 1 a bis 1b eine Arbeitsmaschine in Form eines Radladers mit Hubrahmen aus dem Stand der Technik;
- 2 eine schematische Darstellung einer Arbeitsmaschine mit verschiebbarem Gewicht, Schwenkarmen und Arbeitsarmen aus dem Stand der Technik;
- 3a bis 3g eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine mit verschiebbarem Gewicht, Schwenkarmen und Arbeitsarmen;
- 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Gelenks; und
- 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine.
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Ausführungsbeispiel
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In 1a ist ein Radlader 50 dargestellt, der einer Arbeitsmaschine/einem Fahrzeug aus dem Stand der Technik entspricht, der zwei Achsen aufweist, und ein Arbeitsgerät 52 in Form einer Schaufel. Weiterhin umfasst der Radlader 50 einen Hubrahmen 53 der an einem Ende mit dem Fahrzeugrahmen 57 drehbar verbunden ist und am anderen mit dem Arbeitsgerät 52.
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In 1b ist der Radlader 50 in einer weiteren Ansicht dargestellt. Der Hubrahmen 53 umfasst zwei Hauptstäbe 54 und 54.2 sowie einen Querstab 55. Er ist durch die Gelenke 56 und 56.3 drehbar mit dem Fahrzeugrahmen 57 verbunden. Diese Gelenke 56 und 56.2 ermöglichen die Drehung des Hubrahmens 53 nach oben und unten, also innerhalb einer Ebene in vertikaler und zur Fahrzeuglängsachse paralleler Ebene. Weitere Bewegungsrichtungen und Drehbewegungen sind durch eine steife Ausführung der Gelenke 56, 56.2, 56.3 und 56.4 und der daran anliegenden Elemente des Fahrzeugrahmens 57 im Wesentlichen verhindert. Weiterhin ist der Hubrahmen 53 durch die Gelenke 56 und 56.4 mit dem Arbeitsgerät 52 drehbar verbunden. Das Arbeitsgerät 52 kann so innerhalb einer Ebene in vertikaler und zur Fahrzeuglängsachse paralleler Ebene gedreht werden. Diese Drehung dient zum Be- und Entladen des Arbeitsgeräts, in diesem Beispiel einer Schaufel. Auch die Gelenke 56 und 56.4 lassen im Wesentlichen keine anderen Bewegungsrichtungen zu. Weiterhin ist der Hubrahmen 53 durch die Gelenke 56 und 56.6 mit den beiden Hydraulikzylinder 58 und 58.2 drehbar verbunden.
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Durch diese Anordnung des Hubrahmens 53 nimmt dieser alle seitlich an der Schaufel angreifenden Kräfte auf und überträgt sie auf den Fahrzeugrahmen 57. Zusätzlich nimmt der Hubrahmen 53 alle horizontal und vertikal auf die Gelenke 56, 56.2, 56.3, 56.4, 56.5 und 56.6 wirkenden Kräfte auf. Sind die auf die Hauptstäbe 54 und 54.2 wirkenden Kräfte ungleich groß, so erfährt der Hubrahmen 53 eine Verwindung, die durch eine stabile Ausführung des Querstabs 55 im Wesentlichen verhindert wird. Nachteilig dabei ist. dass die Kräfte, die durch die beiden Hydraulikzylinder 58 und 58.2 auf die Hauptstäbe 54 und 54.2 wirken, immer gleich groß sind, da sie meistens hydraulisch miteinander gekoppelt sind. Durch diese hydraulische Koppelung werden die den Hubrahmen verwindenden Kräfte noch verstärkt.
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Um den Hubrahmen 53 ausreichend stabil und verwindungssteif zu gestalten und dennoch so wenig Material aufzuwenden, wird der Querstab 55 idealerweise ungefähr mittig in Fahrzeuglängsrichtung zwischen den Gelenken 56 und 56.2, beziehungsweise den Gelenken 56 und 56.4 angeordnet. Nachteilig dabei ist, dass der Bauraum zwischen den Hauptstäben 54 und 54.2 nicht für ein verschiebbares Gewicht genutzt werden kann.
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In 2 ist ein Radlader 50 dargestellt, der einer Arbeitsmaschine/einem Fahrzeug aus dem Stand der Technik entspricht. Der Radlader 50 umfasst nur eine Hauptfahrzeugachse 59, an der beidseitig Radelemente 60 angeordnet sind. Den Radelementen 60 sind jeweils separate Antriebseinheiten zugeordnet, durch die über eine Steuerung eine Selbstbalancierung des Radladers 50 um die Hauptfahrzeugachse 59 bewirkt wird. Über die separaten Antriebseinheiten wird der Radlader 50 zudem gelenkt, wobei er somit auf der Stelle drehen kann. Weiterhin umfasst der Radlader 50 als Arbeitsgerät 52 eine Schaufel, welche über die Schwenkarme 63 und Arbeitsarme 64 mit dem Fahrzeugrahmen 57 verbunden ist. Auf der dem Arbeitsgerät 52 abgewandten Fahrzeugseite weist die Arbeitsmaschine 50 ein verschiebbares Gewicht 62 auf, mit welchem der Fahrzeugschwerpunkt verschoben werden kann und welcher somit über der Hauptfahrzeugachse 59 eingependelt werden kann. Durch eine Verschiebung des verschiebbaren Gewichts 62 kann das Fahrzeug im Selbstbalancierungsmodus in seinen Bewegungsrichtungen gesteuert werden.
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Am verschiebbaren Gewicht 62 ist ein selbst- gelenktes Hilfsrad 61 angeordnet. Dieses kann eine Last aufnehmen, solange sich das Fahrzeug außerhalb des Selbstbalancierungsmodus befindet. Die Last auf dem Hilfsrad 61 wird durch eine Verschiebung des verschiebbaren Gewichts 62 verändert, wobei diese idealerweise kleiner ist, als die Last auf der Hauptfahrzeugachse 59. So kann sichergestellt werden, dass die Radelemente 60 der Hauptfahrzeugachse 59 stets einen hohen Anpressdruck auf den Boden haben und somit genügend Traktion erzeugen können. Der Radlader 50 umfasst zwei Hebel 65 und 65.2, über die das verschiebbare Gewicht 62 mit dem Fahrzeugrahmen 57 verbunden ist und über die die Verstellung der Position des verschiebbaren Gewichts 62 erfolgt.
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Zwei Schwenkarme 63 und zwei Arbeitsarme 64 sind jeweils auf beiden Fahrzeugseiten so angeordnet, dass sie in der Fahrzeugmitte eine Gasse freihalten, in welcher das verschiebbare Gewicht 62 sowie die Hebel 65 und 65.2 sich in Fahrzeuglängsrichtung frei bewegen können. Somit kann das verschiebbare Gewicht 62 in die Nähe der Hauptfahrzeugachse 59 herangeführt werden. Nachteilig an der Arbeitsmaschine 50 ist allerdings, dass dadurch kein Platz für einen stabilisierenden Querstab 55 in der Mitte der beiden Arbeitsarme 64 vorhanden ist, ebenso wenig in der Nähe der Gelenke 56, die die Arbeitsarme 64 mit den Schwenkarmen 63 verbinden. Genauso wenig kann ein solcher Querstab 55 stabilisierend zwischen den beiden Schwenkarmen 63 verwendet werden.
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In 3a ist eine bevorzugte erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1 dargestellt, die die Nachteile der Arbeitsmaschinen aus dem Stand der Technik beseitigt oder zumindest minimiert. Die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1 umfasst ein Arbeitsgerät 2, das über die Aufnahme 14 mit dem Fahrzeug verbunden ist. Über die Aufnahme 14 kann das Arbeitsgerät 2 für den Transport angehoben werden. Bei dem dargestellten Arbeitsgerät 2 handelt es sich um eine Schaufel 15, wie sie bei Radladern eingesetzt wird. Als Arbeitsgerät, das an der Aufnahme 14 angeordnet ist, sind aber sämtliche Arbeitsgeräte denkbar, die im Bauwesen und/oder in der Landwirtschaft genutzt werden und die ein Trägerfahrzeug benötigen. Außerdem umfasst die Arbeitsmaschine 1 mindestens eine Fahrzeugachse 3 mit beidseitig angeordneten Radelementen 4 und/oder Raupenelementen.
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Die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1 kann als Roboter verwendet werden. Dabei arbeitet die Maschine fahrerlos, also ferngesteuert und/oder autonom. Roboter, wie sie zum Beispiel in der Landwirtschaft eingesetzt werden, sind oft leichter und kleiner als die Arbeitsmaschinen, wie sie heute meistens verwendet werden. Dadurch, dass mehrere solcher Roboter zur Verrichtung der Arbeiten einer einzigen Arbeitsmaschine eingesetzt werden, und dadurch, dass sie schneller und agiler sind, können sie kleiner und leichter sein und dennoch dieselbe Leistung erbringen. Vorteilhaft sind ihre niedrigeren Herstellkosten und niedrigeren Betriebskosten.
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Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1 ein verschiebbares Gewicht 10, das über ein Gestänge 11 mit dem Fahrzeugrahmen 13 verbunden ist. Dabei ist das Gestänge 11 so angeordnet, dass das verschiebbare Gewicht 10 in einem weiten Bereich verschoben werden kann, so dass dieses sehr nahe an die Fahrzeugachse 3 herangeführt werden kann und dass das Fahrzeug somit sehr kompakt ist. Durch den weiten Verschiebebereich kann das verschiebbare Gewicht 10 vergleichsweise klein sein und dennoch über die Hebelwirkung das Gewicht eines schweren Arbeitsgeräts 2 ausgleichen, wenn dieses angehoben wird, ohne dass das Fahrzeug seine stabile Lage verliert.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine 1 umfasst das verschiebbare Gewicht 10 Elemente, wie zum Beispiel Energiewandler, elektrische Batterien oder Hydraulikanlagen zur Versorgung der Hydraulikzylinder.
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Weiterhin besitzt die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1 zwei Schwenkarme 6 und 6.2, die mit den Gelenken 5 und 5.2 drehbar am Fahrzeugrahmen 13 angeordnet sind. Am Schwenkarm 6 und am Fahrzeugrahmen 13 ist der Hydraulikzylinder 8.1 angeordnet, mit dem der erste Schwenkarm 6 bewegt werden kann. Außerdem ist am Hydraulikzylinder 8.1 ein Sensor 9 angeordnet, der die Position der Hubstange des Hydraulikzylinders 8.1 messen kann und die Daten einer Steuerung zur Verfügung stellt. Gleichermaßen ist auf der anderen Fahrzeugseite der zweite Schwenkarm 6 angeordnet, der über das Gelenk 5 drehbar mit dem Fahrzeugrahmen 13 verbunden ist. In gleicher Weise ist der Hydraulikzylinder 8.2 so am Fahrzeugrahmen 13 und an dem ersten Schwenkarm 6 angeordnet, dass damit der zweite Schwenkarm 6 bewegt werden kann. Am Hydraulikzylinder 8.2 ist der Sensor 9 angeordnet, mit welchem die Position der Hubstange des Hydraulikzylinders 8.2 gemessen werden kann und die Daten dem Steuergerät zur Verfügung gestellt werden können. Dabei sind die Hydraulikzylinder 8.1 und 8.2 unabhängig voneinander verstellbar und die Sensoren 9 und 9.2 können die Bewegungen und die Positionen der beiden Schwenkarme 6 und 6.2 unabhängig voneinander erfassen und an das Steuergerät übermitteln.
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An dem ersten Schwenkarm 6 ist ein erster Arbeitsarm 7 über das Gelenk 5 drehbar angeordnet. Weiterhin ist an dem ersten Schwenkarm 6 und an dem ersten Arbeitsarm 7 ein Hydraulikzylinder 8.3 so angeordnet, dass damit der erste Arbeitsarm 7 in Relation zu dem ersten Schwenkarm 6 bewegt werden kann. Am Hydraulikzylinder 8.3 ist ein Sensor 9 so angeordnet, dass damit die Bewegung und die Position des ersten Arbeitsarms 7 in Relation zu dem ersten Schwenkarm 6 ermittelt und an das Steuergerät übermittelt werden kann.
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An dem zweiten Schwenkarm 6 ist in ähnlicher Weise ein zweiter Arbeitsarm 7 über das Gelenk 5 drehbar angeordnet. Weiterhin ist an dem zweiten Schwenkarm 6 und an dem zweiten Arbeitsarm 7 ein Hydraulikzylinder 8.4 so angeordnet, dass damit der zweite Arbeitsarm 7 in Relation zu dem Schwenkarm 6 bewegt werden kann. Am Hydraulikzylinder 8.4 ist ein Sensor 9 so angeordnet, dass damit die Bewegung und die Position des zweiten Arbeitsarms 7 in Relation zu dem zweiten Schwenkarm 6 ermittelt und an das Steuergerät übermittelt werden kann. Die Hydraulikzylinder 8.3 und 8.4 können dabei unabhängig voneinander gesteuert und bewegt werden. Genauso können die Sensoren 9 und 9.4 die Bewegungen und Positionen unabhängig voneinander ermitteln.
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An den beiden Arbeitsarmen 7 und 7.2 ist ein Arbeitsgerät 2, in diesem Ausführungsbeispiel eine Schaufel 15, über die Gelenke 5 und 5.8 drehbar angeordnet. Die Schaufel 15 kann über die Hydraulikzylinder 8.5 und 8.6 (8.6 ist hier nicht gezeigt) bewegt werden, um zum Beispiel die Schaufel zu entleeren. Die Hydraulikzylinder 8.5 und 8.6 können unabhängig voneinander gesteuert werden oder in einem weiteren Ausführungsbeispiel können diese gemeinsam über eine einzige Steuerleitung gesteuert werden. An den Hydraulikzylindern 8.5 und 8.6 sind die Sensoren 9 und 9.6 (9.6 ist nicht gezeigt) angeordnet. Diese können die Lage der Hydraulikzylinder 8.5 und 8.6 ermitteln und diese dem Steuergerät zur Verfügung stellen. In einem Ausführungsbeispiel wird zur Ermittlung der Position der Schaufel 15 nur die Position einer der beiden Hydraulikzylinder 8.5 oder 8.6 ermittelt.
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Mithilfe der Sensoren 9 und 9.3 kann das Steuergerät somit die Position des Gelenks 5 in Bezug auf den Fahrzeugrahmen 13 und in Bezug auf die Hochachse 16 und die Längsachse 17 ermitteln. Mithilfe der Sensoren 9 und 9.4 kann das Steuergerät gleichzeitig die Position des Gelenks 5 in Bezug auf den Fahrzeugrahmen 13 und in Bezug auf die Hochachse 16 und die Längsachse 17 ermitteln. Im Steuergerät kann damit die Abweichung der Positionen dieser beiden Gelenke 5 und 5.8 zueinander in der Ebene zwischen einer Hochachse 16 und einer zugehörigen Längsachse 17 bestimmt werden.
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In 3b ist die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1 in einer weiteren Ansicht dargestellt. Der erste Schwenkarm 6 mit dem Gelenk 5, der Hydraulikzylinder 8.1, der Arbeitsarm 7 und das Gelenk 5 sowie der Hydraulikzylinder 8.3 sind so angeordnet, dass die Bewegungen dieser Elemente innerhalb des Bewegungsbereichs 22 verlaufen. Gleichermaßen sind die Elemente des zweiten Schwenkarms 6 mit dem Gelenk 5, der Hydraulikzylinder 8.2, der zweite Arbeitsarm 7 und das Gelenk 5 sowie der Hydraulikzylinder 8.4 sind so angeordnet, dass ihre Bewegungen innerhalb des Bewegungsbereichs 22 verlaufen.
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Zwischen des Bewegungsbereichen 22 und 22.2 bleibt somit Platz für einen Bewegungsbereich 22, in welchem das verschiebbare Gewicht 10 mit dem Gestänge 11 entlang einer Längsachse 17 bewegt werden kann, ohne dass sich dabei die beiden Schwenkarme, 6.1 und 6.2 und die daran angeordneten Elemente und das verschiebbare Gewicht 10 gegenseitig einschränken oder behindern. Auf diese Weise ist es möglich, dass das verschiebbare Gewicht 10 weit nach vorne verschoben wird und gleichzeitig das Arbeitsgerät 2 weit nach hinten. Dadurch wird die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1 sehr kompakt. Dadurch, dass der Bewegungsbereich 22 für das verschiebbare Gewicht 10 die innere Position einnimmt, und die beiden Bewegungsbereiche 22 und 22.2 die äußeren Positionen, kann der Bewegungsbereich 22 sehr breit sein. Dadurch kann das verschiebbare Gewicht ein Behälter sein, der Elemente wie beispielsweise einen Energiewandler, Öltanks und/oder eine Hydraulikpumpe enthalten kann. Somit werden die beiden Arbeitsarme 7, 7.2 und die beiden Schwenkarme 6, 6.2 idealerweise seitlich außen angeordnet.
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In 3c ist die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1 in einer weiteren Ansicht dargestellt. Die notwendige Stabilität der beiden Arbeitsarme 7, 7.2 und der beiden Schwenkarme 6, 6.2 wird dadurch gewährleistet, dass die Elemente Gelenk 5, erster Schwenkarm 6, Hydraulikzylinder 8.1, Gelenk 5, Arbeitsarm 7, Hydraulikzylinder 8.3, weiteres Gelenk 5 und Hydraulikzylinder 8.5 so angeordnet sind, dass die an ihnen angreifenden Kräfte, beziehungsweise die durch sie erzeugten Kräfte in einer Wirkebene 19 liegen. Gleichermaßen trifft das für die Elemente zu, die in der weiteren Wirkebene 19 liegen. Diese Elemente erfahren somit nur die seitlichen Kräfte, die an der Schaufel 15 angreifen. Sie können somit vergleichsweise klein dimensioniert werden und benötigen keine Querstäbe.
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Die 3d zeigt die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1, wobei sich das Arbeitsgerät 2 in einer abgesenkten Position befindet.
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In 3e ist die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1 dargestellt, wobei sich das Arbeitsgerät 2 in einer Lage befindet, bei der die Position des Gelenks 5 um den Abstand 21 von der Position des Gelenks 5 abweicht und zwar in Richtung der Längsachse 17. Genauso gut kann die Position auch in Richtung der Hochachse abweichen, oder in einer Kombination aus beiden. Die Positionen der Gelenke 5 und 5.8 sind durch die Kombination und die Auswertungen der Sensorsignale in der Steuerung bekannt. Genauso ist in der Steuerung ein Grenzwert für die Abweichung hinterlegt. Die Steuerung erzeugt Signale, mit deren Hilfe die Hydraulikzylinder 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 in der Weise gesteuert werden, dass der Grenzwert nicht überschritten wird.
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In 3f ist die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1 dargestellt, wobei sich das Arbeitsgerät 2 in einer Lage befindet, bei der die Position des Gelenks 5 um den Abstand 20 von der Position des Gelenks 5 in Richtung der Längsachse 17 abweicht. Das weitere Arbeitsgerät 2 nimmt somit eine schräge Lage ein in Bezug auf die Querachse 18. Dadurch verkürzt sich der Abstand 21 der beiden Gelenke 5 und 5.8 um die Abweichung 20. Diese Abweichung 20 erfordert eine Schrägstellung der beiden Arbeitsarme 7 und 7.2 und der beiden Schwenkarme 6 und 6.2. Dadurch, dass die Abweichung 20 in einem kleinen Bereich gehalten wird, kann die Schrägstellungen dieser Arme durch bauteilinterne Flexibilitäten in den Gelenken 5, 5.2, 5.3 und 5.4 ermöglicht werden.
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In 3g ist die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine 1 gezeigt, wobei die Abweichung 20 sich in Richtung der Hochachse 16 einstellt. Dadurch nimmt das Arbeitsgerät 2 eine schräge Lage in Bezug zur Hochachse 16 und zur Querachse 18 ein. Innerhalb des festgelegten Grenzwerts kann eine solche Abweichung durch das Steuergerät gezielt eingestellt werden, um Vorteile beim Fahren auf einer schrägen Fahrbahn zu erreichen. Besonders vorteilhaft ist eine solche Möglichkeit zur Kompensierung einer schrägen Fahrbahn, wenn das Arbeitsgerät 2 eine Stapelgabel ist, bei der das Ladegut leicht verrutschen kann.
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Dabei kann ein zusätzlicher Lagesensor verwendet werden, welcher die Schrägstellung der ersten Arbeitsmaschine 1 erkennt und die Größe des Schrägstellungswinkels der ersten Arbeitsmaschine 1 in Bezug zur Senkrechten an die Steuerung übermittelt. Diese kann dann das Arbeitsgerät 2 in einer waagrechten Position einregeln, soweit das innerhalb des vorgegebenen Grenzwerts möglich ist. Der Lagesensor kann fest zum Fahrzeugrahmen angeordnet sein oder fest an dem zweiten Arbeitsgerät 2 oder an beiden. Vorteilhaft ist die Verwendung von elektronischen Lagesensoren oder Gyroskopen. Diese Lagesensoren können eine schräge Fahrbahn erkennen, die dazu führt, dass die Längsachse 17 der Arbeitsmaschine von einer Waagrechten abweicht, eine schräge Fahrbahn, die dazu führt, dass die Querachse 18 der Arbeitsmaschine von einer Waagrechten abweicht und eine Mischung aus beidem.
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In 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Gelenkkopfs 25 gezeigt, wie er bei den beiden erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine 1 und 1.2 für die Gelenke 5 und 5.8 verwendet wird. Solche Gelenkköpfe, die aus verschiedenen Maschinen aus dem Stand der Technik bekannt sind, lassen vergleichsweise große Winkelabweichungen zu. Dabei umfassen die Arbeitsarme 7 und 7.2 je ein Hohlkugelsegment. Darin gelagert ist ein Kugelsegment 23, welches eine Bohrung zur Aufnahme des Bolzens 24 umfasst. Der Bolzen 24 bildet die Lagerung zum Abkippen des damit verbunden Arbeitsgeräts 2 und 2.2.
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In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen zweiten Arbeitsmaschine 1 dargestellt. Bei der hier dargestellten Variante der zweiten Arbeitsmaschine 1 kann die Abweichung 20 zwischen den Gelenken 5 und 5.8 vergleichsweise groß sein. Ist diese ausreichend groß in der Richtung der Hochachse 16, kann somit ein Abkippen des zweiten Arbeitsgeräts 2, beispielsweise einer Schaufel 15 vorgenommen werden. Dabei wird die Wirkebene 19.1' des Arbeitsarms 7 und des Schwenkarms 6 in einem Winkel schräg zur ursprünglichen Wirkebene 19 stehen. Gleichermaßen können auch der zweite Arbeitsarm 7 und der zweite Schwenkarm 6 schräg gestellt werden, oder eine Kombination aus beiden. Dabei werden die beiden Gelenke 5 und 5.2 so ausgeführt, dass sie eine solche Schrägstellung ohne ein Verzwängen der internen Bauteile gewährleisten können. Um das Arbeitsgerät in jeder Position seitlich stabil zu führen, muss dann aber mindestens ein zusätzlicher Hydraulikzylinder vorgesehen werden, oder ein vergleichbares Stellelement, der diese Schrägstellung steuert und begrenzt.
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Obwohl nur einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und dargestellt wurden, ist es offensichtlich, dass der Fachmann zahlreiche Modifikationen oder andere Arbeitsgeräte hinzufügen kann, ohne Wesen und Umfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Arbeitsmaschine
- 2
- Arbeitsgerät
- 3
- Fahrzeugachse
- 4
- Radelement
- 5
- Gelenk
- 6
- Schwenkarm
- 7
- Arbeitsarm 8 Antriebselement/Hydraulikzylinder
- 9
- Sensor
- 10
- Verschiebbares Gewicht
- 11
- Gestänge
- 12
- Hilfsrad
- 13
- Fahrzeugrahmen
- 14
- Aufnahme
- 15
- Schaufel
- 16
- Hochachse
- 17
- Längsachse
- 18
- Querachse
- 19
- Wirkebene
- 20
- Abweichung
- 21
- Abstand
- 22
- Bewegungsbereich
- 23
- Kugelsegment
- 24
- Bolzen
- 25
- Gelenkkopf
- 50
- Arbeitsmaschine
- 51
- Gegengewicht
- 52
- Arbeitsgerät
- 53
- Hubrahmen
- 54
- Hauptstab
- 55
- Querstab
- 56
- Gelenk
- 57
- Fahrzeugrahmen
- 58
- Hydraulikzylinder
- 59
- Hauptfahrzeugachse
- 60
- Radelemente
- 61
- Hilfsrad
- 62
- Verschiebbares Gewicht
- 63
- Schwenkarm
- 64
- Arbeitsarm
- 65
- Hebel
