DE19525673C1

DE19525673C1 - Verfahren zur Niveauregulierung von Arbeitsgerätschaften

Info

Publication number: DE19525673C1
Application number: DE1995125673
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ziegler; Joachim Stritzelberger
Original assignee: LIFTLUX AG
Current assignee: Liftlux Potain GmbH
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2015-07-15

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Niveauregulierung von schrägstehenden Arbeitsgerätschaften, insbesondere im Baubereich, die mit mehreren, hydraulisch verfahrbaren Aufstandsstützen zur Abstützung und zur Niveauregulierung einer auf dem Arbeitsgerät befindlichen Arbeitsbühne versehen sind. Mit diesem Verfahren soll eine automatische horizontale und vertikale Nivellierung, beispielsweise einer Baumaschine, die sich in Schräglage befindet, erreicht werden.

Zum Stand der Technik gehören unterschiedliche Arten von Verfahren zur Abstützung von Baumaschinen. Weit verbreitet sind dabei immer noch manuelle Regelungsverfahren. Bei Arbeitsbühnen beispielsweise werden Systeme verwendet, bei denen die Aufstandsstützen zur Abstützung der Gerätschaften einzeln von Hand ausgewählt und dann nach Sichtvergleich mit einer an der Maschine angeschraubten Wasserwaage wahlweise aus- oder eingefahren werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß dabei ein gleichmäßiger Bodendruck - wenn überhaupt - nur mittels großer Sorgfalt und feinfühliger Dosierung hergestellt werden kann; dieses Verfahren ist zudem außerordentlich zeitaufwendig. In der Arbeitsbühnenbranche wird mit bis zu 80 Hubvorgängen pro Tag kalkuliert. Dies entspricht einem erheblichen Zeitaufwand, der nur für die Abstützung des Arbeitsgeräts aufgewendet werden muß und daher dem reinen Arbeitsvorgang entzogen ist.

Andere bekannte Systeme arbeiten nach dem Prinzip eine größtmögliche Standsicherheit der Arbeitsbühne zu erreichen. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, daß alle Aufstandsstützen gleichmäßig ausgefahren werden, um die Auflagefläche zu erhöhen und damit die Standsicherheitswerte der Maschinenstatik zu verbessern. Bei diesen Verfahren wird auf eine Nivellierung der Maschine vollständig verzichtet, so daß die Maschine lediglich in der vorgegebenen Schräglage des Untergrundes stabilisiert wird. Die Einhaltung der statischen Grenzwerte wird üblicherweise durch verschiedenartig konstruierte Quecksilberschalter überwacht.

Andere Anlagen enthalten entweder optische Abtastungen, kreiselstabilisierte Sensorträger oder hydraulisch gedämpfte Pendelsysteme, die entweder analoge Werte liefern oder inkrementale Winkeldecoder enthalten. Diese Geräte werden unter anderem in der Vermessungs-, der Luftfahrt- und in der Rüstungstechnik eingesetzt.

So ist beispielsweise aus der DE 26 60 266 C2 bekannt, Kraftfahrzeuge durch Ausfahren von mehreren Stützen abzustützen, wobei einzelne Stützen in ihrer Absenkbewegung gestoppt werden können, um geeignetes Material - z. B. Bohlen etc. - zum Ausgleich von Bodenunebenheiten unterzulegen. Ferner ist aus der DE 22 53 755 B2 eine Horizontalausrichtung von Baufahrzeugen bekannt. Hierbei wird durch ein auf dem Fahrzeug angeordnetes pendelndes Gewicht eine mögliche horizontale Schräglage angezeigt, woraufhin als Hydraulikzylinder ausgebildete Stützen zur Regulierung angesteuert werden. Auch aus der DE 40 33 761 D1 ist eine Nivelliervorrichtung bekannt, bei der auf herkömmliche Weise die Lage des jeweiligen zu nivellierenden Körpers sowie die Druckverhältnisse in den hydraulischen Abstützzylindern gemessen werden, woraufhin einzelne Stützen gegebenenfalls ausgefahren werden. Hierbei werden jedoch die sich ändernden Druckverhältnisse in einem Zylinder als Bezugspunkt zur Niveauregulierung herangezogen.

Schließlich ist aus der EP 0 269 026 A2 ein sensorgesteuertes Nivelliergerät bekannt, mit dem eine erwünschte Relativlage selbsttätig exakt regelnd eingestellt und gehalten werden kann.

Ein grundsätzliches Problem aller Baumaschinen ist es aber, daß u. a. aus Gründen der Arbeitssicherheit gesetzlich vorgeschrieben ist, beispielsweise bei Arbeiten mit einem Baukran in einer Höhe von über 8 m den Kran abzustützen. Dies hat ferner den Sinn, daß dadurch die Statik des Krans und damit die erreichbare Arbeitshöhe durch Ausfahren des Krans erhöht wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches größtmögliche Standsicherheit eines Arbeitsgeräts, beispielsweise einer Baumaschine oder einer Arbeitsbühne, bei gleichzeitiger Nivellierung des Arbeitsgeräts in Abhängigkeit von der Schräglage des Untergrundes gewährleistet und dabei automatisch und zeitsparend arbeitet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Durch diese Maßnahmen wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, welches es ermöglicht, große Arbeitsgerätschaften, insbesondere Schwergeräte im Baubereich, auf schiefen Ebenen einzusetzen. Dies geschieht dadurch, daß die Schräglage über Pendelpotentiometer als Ist-Niveau gemessen, mit einem vorgebbaren Soll-Niveau verglichen und im Anschluß daran das Arbeitsgerät durch Ausfahren von hydraulischen Aufstandsstützen auf dem Untergrund stabilisiert und horizontal und vertikal nivelliert wird. Das Verfahren wird vollautomatisch mittels elektronischer Datenverarbeitung unterstützt.

Es ist vorgesehen, daß zur Beendigung des Nivelliervorgangs der Bodendruck der Aufstandsstützen gemessen und diese anschließend elektronisch blockiert werden, sobald die Arbeitsbühne durch die Aufstandsstützen auf eine Höhe angehoben wurde, durch die die Achsen der Arbeitsgerätschaft nicht mehr belastet werden. Durch diese Maßnahme wird ein unkontrolliertes Einfahren der Aufstandsstützen verhindert. Um dieses Ziel zu erreichen, werden die die Hydraulikventile ansteuernden Endstufentransistoren der Aufstandsstützen mittels eines Endschalters abgeschaltet, sobald die Arbeitsbühne durch die Aufstandsstützen auf eine Höhe angehoben wurde, durch die die Achsen der Baumaschine nicht mehr belastet werden. Hierdurch wird zugleich erreicht, daß weitere Schrägmeldungen, beispielsweise durch Schwerpunktverlagerungen, unterdrückt werden.

Um sicherzugehen, daß tatsächlich auf das vorgegebene Niveau angehoben wurde, ist vorgesehen, daß ein vorbestimmbares Zeitintervall abgewartet wird, ehe die Sperrung der Fahrfunktion eintritt und der Nivelliervorgang durch Blockierung der Aufstandsstützen beendet wird. Dies soll gewährleisten, daß für den Fall, daß die Differenzmessung von Ist- Niveau zu Soll-Niveau den Niveauausgleich ergibt, diese Feststellung nicht auf einem einfachen Nulldurchgang des Pendels während einer Pendelschwingung beruht. Andernfalls wird automatisch nachnivelliert. Das Zeitintervall beträgt üblicherweise 3 bis 5 Sekunden.

Ferner bietet die Erfindung den Vorteil, mehrere in Reihe angeordnete, schrägstehende, mit Arbeitsbühnen versehene Arbeitsgerätschaften, die beispielsweise als Lastanhänger miteinander verbunden sind, auf ein und dasselbe Niveau zu nivellieren. Erreicht wird dies dadurch, daß

a) das Ist-Niveau des Lastanhängers und das Ist- Niveau des Arbeitsgeräts mit dem Soll-Niveau verglichen wird,
b) das Arbeitsgerät und Lastanhänger durch Ausfahren der Aufstandsstützen abgestützt und horizontal und vertikal nivelliert werden,
c) die über eine im Lastanhänger angeordnete weitere hydraulische Vorrichtung die Arbeitsbühne des Lastanhängers vertikal auf die korrespondierende Höhe der Arbeitsbühne des Arbeitsgeräts angehoben wird.

Vorteilhaft hierbei ist, daß Gerätschaften, beispielsweise Gewichte, die sich auf demselben Niveau befinden, leicht auf dieser Ebene verschoben werden können, ohne daß es hierzu externer Mittel bedarf.

Das erfindungsgemäße Verfahren der automatischen Niveauregulierung schafft im Vergleich zu konventionellen Anlagen eine Zeitersparnis von ca. 60%. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird das Arbeitsgerät sowohl ausreichend abgestützt, um damit sicher arbeiten zu können, zum anderen wird es aber auch auf ein vorgegebenes Niveau angehoben, welches erst ein optimales Arbeiten ermöglicht. Dadurch, daß die Möglichkeit zur Nachregulierung des Niveaus bei eventuell sich verändernden Bodengegebenheiten (z. B. loser Untergrund) gegeben ist, ist ebenfalls ein kontinuierliches Arbeiten gewährleistet. Die Arbeitstätigkeit an oder mit der Baumaschine muß nicht unterbrochen werden.

Die Nivellierung eignet sich für ruhende Arbeitsgerätschaften, beispielsweise Arbeitsbühnen, aber auch für Wohnwagen und Fahrzeuge, die in ruhendem Zustand in der Horizontalen und/oder Vertikalen stabilisiert sein müssen, wie z. B. fahrbare Fernsehübertragungs- oder Radarstationen.

Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, daß die Potentiometer mit einer konstanten Spannung versorgt werden, so daß diese Werte unabhängig von Schwankungen der Versorgungsspannung sind, so daß ein Einsatz auch in batteriebetriebenen Anlagen möglich ist. Auf diese Weise eröffnet sich beispielsweise ein Einsatz der Nivellierautomatik bei Konzertbühnen oder Ausstellungsflächen.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den übrigen Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben:

Ausführungsbeispiel 1

Ein motorisierter fahrbarer Arbeitskran, mit dem bestimmte Tätigkeiten, beispielsweise Baumaßnahmen, verrichtet werden können, befindet sich auf einer schiefen Ebene. Die Bühne, die den Kran trägt, befindet sich in abgesenktem Normalzustand, das heißt "auf der Ladefläche" des Tieflasters. Der Arbeitskran verfügt über Aufstandsstützen, die zur Stabilisierung und zum Niveauausgleich des Krans während der Arbeitstätigkeit bestimmt sind. Bei den Aufstandsstützen handelt es sich um herkömmliche, hydraulisch angetriebene Stützen.

An der Karosserie des Fahrzeugs sind zwei Pendelpotentiometer angeordnet, von denen eines die Winkelstellung der Längsachse (X-Winkelmessung) relativ zum Untergrund, das andere die Winkelstellung der Querachse (Y-Winkelmessung) relativ zum Untergrund mißt (= Ist-Messung). Durch diese Messungen wird die Schräglage der Arbeitsbühne erfaßt; die Schräglage gibt das jeweilige Niveau des Arbeitsgeräts an (= Ist-Niveau).

Die gemessenen Ist-Werte werden über einen Spannungswandler als Spannungen gemessen, elektronisch gedämpft einem Meßwertverstärker zugeführt und an einer Platine mit einer Referenzspannung verglichen, die wiederum zuvor vom Benutzer durch Nullpunktsabgleich vorgegeben wurde und damit das horizontale Soll-Niveau repräsentiert. Das Pendelpotentiometer zur X-Winkelmessung ist auf gleicher horizontaler Ebene wie die Platine angeordnet, das andere Pendelpotentiometer zur Y- Winkelmessung befindet sich unterhalb der Platine.

Auf der Platine sind Abgreifpunkte für jeden verstärkten Ist-Wert und für die Referenzspannung vorgesehen, um einen komfortablen Abgleich der Pendel mit Hilfe eines handelsüblichen Multimeters mit ausreichend kleinem Meßbereich zu ermöglichen.

Im Fall, daß als Ergebnis dieser Auswertung eine Schräglage festgestellt wird, wird automatisch die Fahrfunktion der Baumaschine elektronisch blockiert. Nach logischer Zuordnung der Auswertung findet eine Auswahl der Aufstandsstützen statt, die ausgefahren werden müssen. Die Aufstandsstützen werden nun alle gemeinsam angesteuert und bis zum Bodenkontakt ausgefahren. Die Messung des Bodenkontaktes und des Bodendruckes findet über die Messung der Druckspitze der Hydraulik der Aufstandsstützen statt. Das Ausfahren der Aufstandsstützen bis zum Bodenkontakt vollzieht sich relativ schnell, da hierzu ein wesentlich geringerer Druckbedarf erforderlich ist als zum nachfolgenden Anheben des Arbeitsgeräts auf das Soll-Niveau.

Sobald alle Aufstandsstützen Bodenkontakt haben, wird der Pumpendruck, der die Hydraulik bedient, erheblich gesteigert. Die Aufstandsstützen werden nun einzeln in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Differenzmessung angesteuert und das Arbeitsgerät wird durch Anheben einzelner oder gegebenenfalls mehrerer Aufstandsstützen auf das Soll-Niveau gebracht. Der Nivelliervorgang ist damit abgeschlossen.

Das Niveau wird während des gesamten Arbeitsprozesses an und mit der Baumaschine elektronisch durch Vergleich der kontinuierlich gemessenen Ist-Werte mit dem Soll- Wert überwacht. Sollte das Niveau sich ändern, beispielsweise dadurch, daß der Untergrund sich durch Wegrutschen oder Abbröckeln verändert, wird durch Hub einzelner oder gegebenenfalls mehrerer Aufstandsstützen das Soll-Niveau wieder hergestellt. Dabei schaltet sich die Nachregulierung bei Überschreiten einer Fehlergröße von ca. 0,8° selbständig ein. Im Gegensatz dazu wird bei Unterschreiten einer Fehlergröße von z. B. 0,1° der automatische Nivelliervorgang eingestellt.

Nach Beendigung des Arbeitsprozesses auf der Arbeitsbühne werden die Aufstandsstützen wieder eingefahren. Dies vollzieht sich derart, daß die Aufstandsstützen in Abhängigkeit vom vorherigen Ausfuhrgrad jeder einzelnen Aufstandsstütze gegebenenfalls erst einzeln eingefahren werden und, sobald die Aufstandsstützen alle auf gleicher Höhe sind und der auf den Achsen des Arbeitsgeräts lastende Druck sich wieder erhöht, alle Aufstandsstützen gleichzeitig vollständig wieder eingefahren werden. Als Ergebnis davon wird die Fahrfunktion des Arbeitsgeräts wieder freigegeben.

Ausführungsbeispiel 2

Ein Zugfahrzeug mit integriertem Schwerlastkran muß, um seine maximale Arbeitsleistung zu erreichen (beispielsweise durch Ausfahren des Krans), Kontergewichte aufweisen; andernfalls könnte es zu drastischen bzw. dramatischen Statikungleichgewichten kommen. Gegeben ist beispielsweise ein Schwerlastkran, der an seinem Heck mit einer Ausnehmung zur Aufnahme des Kontergewichts versehen ist. Weiterhin ist eine Anhängerkupplung am Zugfahrzeug angeordnet, über die ein Anhänger gezogen wird, auf dem die Kontergewichte lagern. Sowohl der Schwerlastkran als auch der Anhänger sind mit der Nivellierautomatik - wie sie im Ausführungsbeispiel 1 beschrieben ist - versehen.

Der Anhänger ist mit einem teleskopartig zusammengesetzten Zugrohr verbunden, über welches der Kranführer den Anhänger mit den Kontergewichten an den Lastkran heranziehen kann.

Nachdem das Ist-Niveau des Anhängers und das Ist-Niveau des Lastkrans mit dem Soll-Niveau verglichen worden sind, wird sowohl der Lastkran als auch der Anhänger durch Ausfahren der Aufstandsstützen abgestützt und horizontal und vertikal nivelliert. Zuvor jedoch wird über das teleskopartig zusammengesetzte Zugrohr der Anhänger so dicht an den Lastkran herangezogen, daß das auf dem Anhänger liegende Kontergewicht vertikal unter der Kontergewichtsaufnahme des Lastkrans positioniert wird.

Der Anhänger ist so ausgestaltet, daß er über eine hydraulisch verfahrbare Arbeitsbühne (Ladefläche) verfügt, die im Anschluß an die Nivellierung hydraulisch auf eine Höhe angehoben wird, die mit der Höhe der Arbeitsbühne, insbesondere mit der Kontergewichtsaufnahme des Lastkrans korrespondiert. Ist diese Höhe erreicht, werden die Kontergewichte beispielsweise durch Schlagbolzen oder eine Automatikverriegelung mit dem Lastkran und/oder der Zugmaschine gesichert.

Die Demontage des Kontergewichts geschieht in umgekehrter Reihenfolge. Die Abstützung und die Nivellierung folgen dem im Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen Verfahren.

Die Bedienung und Handhabung des Lastanhängers führt der Kranführer von der Fahrzeugkabine oder vom Führerstand aus. Der Kranführer hat somit die Möglichkeit ohne weitere Zugfahrzeuge und ohne weiteres Personal, insbesondere ohne Hilfe eines Dritten, die Kontergewichte, die der Schwerlastkran zum Arbeiten benötigt, selbst auf einem Anhänger zu transportieren und am Lastkran zu positionieren. Der Lastanhänger kann Gewichte bis zu 16 Tonnen transportieren und nivellieren.

Claims

1. Verfahren zur Niveauregulierung von schrägstehenden Arbeitsgerätschaften, insbesondere im Baubereich, die mit mehreren, hydraulisch verfahrbaren Aufstandsstützen zur Abstützung und zur Niveauregulierung einer auf dem Arbeitsgerät befindlichen Arbeitsbühne versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß

a) mittels einer aus mindestens zwei Pendelpotentiometern bestehenden Meßeinheit die Schräglage (Ist-Niveau) der Arbeitsbühne relativ zur Oberfläche des Untergrunds in ruhendem Zustand um die Längsachse und um die Querachse des Arbeitsgeräts gemessen wird,
b) das derart gemessene Ist-Niveau mit einem vorgebbaren Soll-Niveau verglichen wird,
c) die Aufstandsstützen unter gleichzeitiger Sperrung der Fahrfunktion des Arbeitsgeräts bis zum Bodenkontakt ausgefahren werden,
d) woraufhin die Aufstandsstützen einzeln oder in Kombination mit mehreren Aufstandsstützen entsprechend dem Ist-Niveau derart ausgefahren und/oder eingefahren werden, daß das Arbeitsgerät im Soll-Niveau stabilisiert und horizontal und vertikal nivelliert wird,
e) nach Beendigung des Arbeitsprozesses die Aufstandsstützen zum Wiederherstellen des Ausgangszustandes in Abhängigkeit von ihrem vorherigen Ausfuhrgrad gegebenenfalls erst einzeln eingefahren und, sobald die Aufstandsstützen alle gleiche Höhe erreicht haben und der auf den Achsen des Arbeitsgeräts lastende Druck sich wieder erhöht, alle Aufstandsstützen gleichzeitig unter gleichzeitiger Freigabe der Fahrfunktion wieder eingefahren werden,
f) der Nivelliervorgang (nach den Verfahrensschritten a bis e) elektronisch über eine Datenverarbeitungsanlage synchronisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß der Schräglage über den Grad des aus dem Lot fallenden Pendels der Pendelpotentiometer in Form einer Winkelmessung registriert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiometer mit einer konstanten Spannung versorgt werden und die Werte des Ist- und Soll- Niveau als Spannung gemessen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich des Ist-Niveaus mit dem Soll- Niveau als Berechnung der Differenz zwischen den gemessenen Spannungswerten und der das Soll-Niveau repräsentierenden Referenzspannung durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreiten der berechneten Differenz unter 0,1° der Nivelliervorgang beendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten der berechneten Differenz über 0,8° der Nivelliervorgang wieder eingeleitet wird und das Niveau gegebenenfalls automatisch nachreguliert wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beendigung des Nivelliervorgangs der Bodendruck der Aufstandsstützen gemessen und dieselben anschließend elektronisch blockiert werden, sobald die Arbeitsbühne durch die Aufstandsstützen auf eine Höhe angehoben wurde, durch die die Achsen der Arbeitsgerätschaft nicht mehr belastet werden.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorbestimmbares Zeitintervall abgewartet wird, ehe die Sperrung der Fahrfunktion eintritt und der Nivelliervorgang durch Blockierung der Aufstandsstützen beendet wird.

9. Verfahren zur Niveauregulierung von in Reihe angeordneten, schrägstehenden mit Arbeitsbühnen versehenen Arbeitsgerätschaften, insbesondere im Baubereich, die mit einem über eine Achskupplung verbundenen teleskopartig zusammengesetzten Zugrohr mit einem Lastanhänger versehen sind, wobei das Arbeitsgerät und der Lastanhänger mit mehreren, hydraulisch verfahrbaren Aufstandsstützen zur Abstützung und zur Niveauregulierung versehen sind, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

a) daß das Ist-Niveau des Lastanhängers und das Ist- Niveau des Arbeitsgeräts mit dem Soll-Niveau verglichen wird,
b) daß das Arbeitsgerät und der Lastanhänger durch Ausfahren der Aufstandsstützen abgestützt und horizontal und vertikal nivelliert werden,
c) daß über eine im Lastanhänger angeordnete weitere hydraulische Vorrichtung die Arbeitsbühne des Lastanhängers vertikal auf die korrespondierende Höhe der Arbeitsbühne des Arbeitsgeräts angehoben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die angehobene Arbeitsbühne des Lastanhängers in ausgefahrenem Zustand gesichert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastanhänger gegebenenfalls an das Arbeitsgerät über die teleskopartig zusammengesetzte Achse beigezogen wird.