DE19623756C2 - Wägesystem mit Wegstreckenerfassung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wägesystem nach dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Ein derartiges Wägesystem ist aus der WO 89/01136 bei einem Muldenkipper zur Ermittlung des Muldengewichts bekannt. Zur Erzie­ lung korrekter Meßwerte arbeiten die gewichtsermittelnden Bestand­ teile der Vorrichtung bzw deren Auswertungsschaltung nur bei ste­ hendem Fahrzeug. Die Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit führt daher nur zur Aussage "gleich Null" oder "ungleich Null", wobei im zweiten Fall kein Wiegeergebnis ermittelt und angezeigt wird.

Gattungsfremde Wägesysteme ohne Wegstreckenerfassung sind aus der EP 0 334 959 sowie aus der Firmendruckschrift "Put the "PAY" back in Payload with WK 35/40." der Anmelderin zur Anwendung in Schaufelladern bekannt, wobei die erste Meßkomponente zur Ge­ wichtserfassung jeweils in Form von Hydraulik-Drucksensoren aus­ gebildet ist. Diese Hydraulik-Drucksensoren erfassen den Druck im hydraulischen System, welcher zum Anheben der Schaufel des La­ ders erforderlich ist.

Eine Korrelation zwischen erforderlichem Druck und Schaufelgewicht ermöglicht eine Aussage über das in der Schaufel angehobene Ge­ wicht. Bei Anwendung in anderen Fahrzeugen, beispielsweise der Mulde eines Lastwagens, kann ebenfalls ein Drucksensor Verwen­ dung finden, beispielsweise in der Luftfederung des Fahrzeuges, oder es können je nach Fahrzeugtyp Wägezellen Verwendung finden, wenn beispielsweise die Mulde eines Transportfahrzeuges auf derar­ tigen Wägezellen aufruht.

Typischerweise soll mit Hilfe eines gattungsgemäßen Wägesystems ermittelt werden, welche Materialmengen auf ein Transportfahrzeug aufgeladen werden, um erstens eine Überladung dieses Transport­ fahrzeuges auszuschließen und zweitens die Tagesleistung des be­ ladenden Fahrzeugs zu erfassen. Die Zahl manueller Eingriffe durch den Benutzer sollte so gering wie möglich sein.

Wird der rein beispielhaft herangezogene Schaufellader in einem Steinbruch eingesetzt, so kann nach einer Sprengung die Bearbei­ tung der Abbruchwand in einer gewissen Höhe erforderlich sein. Die­ se Bearbeitung der Abbruchwand mit sowohl angehobener als auch gefüllter Schaufel führt dazu, daß die Schaufel mehrfach ihre vorge­ sehene Wiegeposition einnimmt und demzufolge mehrfach eine Ver­ wiegung der Schaufel des Laders erfolgt, obwohl eigentlich nur "Aufräumarbeiten" durchgeführt werden, also nicht ein weiteres Fahr­ zeug beladen wird, dessen Beladung das Wägesystem ermittlen soll. Diese Aufräumarbeiten interessieren daher in vielen Fällen nicht für den vorgesehenen Anwendungszweck des Wägesystems.

Die Registrierung der bei diesen Aufräumarbeiten gehandhabten Materialmengen verfälscht das Bild der Tagesleistung des Fahrzeu­ ges, welches mit dem Wägesystem ausgestattet ist. Aus diesem Grund sind manuelle Korrekturmöglichkeiten vorgesehen, um bei­ spielsweise das Wägesystem ein- oder auszuschalten oder um ein­ zelne Verwiegungen zu löschen. In der Praxis ergibt sich das Pro­ blem, daß diese manuellen Eingriffsmöglichkeiten nicht oder nur un­ zureichend gehandhabt werden, so daß bei der vorgesehenen Einzel­ löschung von Verwiegungen nicht jede Verwiegung gelöscht wird, die eigentlich gelöscht werden müßte, oder daß nach Ausschalten des gesamten Wägesystems dieses nicht rechtzeitig wieder eingeschaltet wird, so daß insgesamt die Ergebnisse, die mit dem Wägesystem er­ zielt werden, möglicherweise nicht im gewünschten Maße korrekt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Wä­ gesystem dahingehend zu verbessern, daß ein weitestgehend auto­ matischer Betrieb mit einer möglichst geringen Anzahl manueller Ein­ griffe erforderlich ist.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Wä­ gesystem mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, bei der Wegstrec­ kenerfassung eine Mindestwegstrecke vorzusehen, wobei das Wäge­ system erst nach Zurücklegung dieser Mindestwegstrecke eine Wie­ gung durchführt bzw auswertet.

Bei dem als Beispiel herangezogenen Schaufellader, der in einem Steinbruch eingesetzt wird, erfolgen bei den Aufräumarbeiten an ei­ ner Abbruchwand des Steinbruches regelmäßig Bewegungen, mit denen das Fahrzeug um fünf oder sechs Meter vor- und zurückgefah­ ren wird. Zum Beladen eines LKW's jedoch nimmt der Schaufellader zunächst Material an der Abbruchwand auf und setzt anschließend beispielsweise zehn oder fünfzehn Meter weit zurück, um sich dem zu beladenden Transportfahrzeug zu nähern. Erfindungsgemäß wird da­ her eine Verwiegung nur dann auf die im übrigen bekannte Weise registriert, wenn das Fahrzeug vorher eine unterbrechungsfreie Wegstrecke von zehn Metern zurückgelegt hat.

Gegebenenfalls kann dabei in Anpassung an die jeweiligen örtlichen Bedingungen vorgesehen sein, nur rückwärts zurückgelegte Weg­ strecken zu berücksichtigen.

Als Komponenten zur Erfassung derartiger Wegstrecken können Sensoren Verwendung finden, die in Form eines Tachoabgriffes rea­ lisiert sind oder eines Fahrtenschreiberabgriffes. Ebenso kann ein Navigationssystem zur Ermittlung der vom Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecke herangezogen werden, wie beispielsweise das GPS (Global Positioning System), welches Satellitensignale auswertet und eine bis auf wenige Meter exakte Positionsbestimmung ermöglicht.

Die vorgesehene elektronische Auswerteschaltung ermöglicht die Programmierung der zu berücksichtigenden Parameter, so daß bei­ spielsweise bei der Wegstreckenüberwachung für jeden Einsatz­ zweck und in Anpassung an die jeweiligen Örtlichkeiten ein typischer Bewegungsablauf berücksichtigt werden kann.

Manuelle Eingriffe in das Wägesystem sind nach einer derartigen Programmierung in der Regel nicht mehr erforderlich, um zu registrie­ rende Belastungen des Fahrzeuges von nicht zu regi­ strierenden Belastungen des Fahrzeuges unterscheiden zu können. Auf diese Weise kann bei der Beladung von Transport­ fahrzeugen sichergestellt werden, daß eine korrekte Wägekarte ausgestellt wird und auch die Tagesarbeitsleistung eines Fahr­ zeuges kann vollautomatisch und korrekt ermittelt werden.

Die Ermittlung und Festlegung des jeweils typischen Arbeitsab­ laufes, der einer korrekten Wiegung vorausgehen muß, kann dadurch vereinfacht und präzisiert werden, daß die Erfassung der Lenkbewegung der lenkbaren Räder des Fahrzeuges ebenfalls mit in die Wegstreckenerfassung einbezogen wird.

Eine Ausweitung des Wägesystems zur Beurteilung von Fahr­ zeugverschleiß und ähnlichen Daten kann dadurch erzielt wer­ den, daß ein Speicher vorgesehen ist, der die Höchstlasten der gemessenen Gewichtsbelastung festhält. Ein derartiger Spei­ cher kann an Bord des Fahrzeuges im Wägesystem vorgesehen sein Es können jedoch auch telemetrisch Daten an eine Zentra­ le übermittelt werden, wobei in dieser Zentrale ein entsprechen­ der Speicher vorgesehen sein kann. Auf diese Weise kann das Wägesystem dazu herangezogen werden, unzulässige Überla­ stungen des Fahrzeuges festzustellen, so daß durch entspre­ chende Rückmeldungen die Lebensdauer des Fahrzeuges bzw. entsprechend belastungsanfälliger Bauteile verlängert werden kann.

Insbesondere wenn eine derartige Speicherung von Fahrzeug­ daten mit der Wegstreckenerfassung kombiniert wird, kann eine Beschränkung abgespeicherter Daten auf während der Fahrt gemessene Höchstbelastungen erfolgen. So können Belastun­ gen, die beim Beladen eines Fahrzeiges auftreten, von der Speicherung ausgeschlossen werden und es wird eine Aussage über die unzulässige Belastung des Fahrzeugs im Fahrbetrieb möglich.

Eine Meßkomponente zur Erfassung der Position des zu wie­ genden Bauteiles kann vorgesehen sein. Sie besteht bei dem aus der eingangs genannten Firmendruckschrift ersichtlichen Schaufellader aus einem Näherungsschalter. Dieser ermittelt in­ duktiv und berührungsfrei die Position der Schaufel, sobald sich diese dem Näherungsschalter nähert. Erst wenn die Schaufel in eine bestimmte Höhe angehoben ist, wird ein Signal des Nähe­ rungsschalters ausgelöst. Durch eine entsprechende Eichung kann die korrekte Wägeposition in nahezu jeder beliebigen Schaufelhöhe vorgesehen sein. Erreicht die Schaufel die vorge­ sehene Höhe, wird das Ergebnis der Gewichtserfassung als Verwiegung registriert, da nur in dieser Wiegestellung korrekte Wägeergebnisse erhalten werden.

Vorteilhaft kann der Näherungsschalter so angeordnet sein, daß die Schaufel auf eine gewisse Mindesthöhe angehoben sein muß Diese Mindesthöhe kann so hoch eingestellt sein, wie sie beispielsweise zum Befüllen eines LKW's erforderlich ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der Schaufelinhalt, wenn mit Hilfe des Schaufelladers beispielsweise eine bestimmte Grund­ fläche freigeräumt wird, nicht jedesmal zu einem Wägeergebnis führt.

Vorteilhaft ist eine dynamische Verwiegung, bei der das beweg­ liche und zu wiegende Bauteil des Fahrzeuges nicht zum Ver­ wiegen in einer bestimmten Meßstellung gehalten werden muß. Im Beispielsfall des erwähnten Schaufelladers umfaßt der Nähe­ rungsschalter daher zwei im Abstand voneinander angeordnete Sensoren. Mit Hilfe dieser beiden Sensoren und einer Zeiterfas­ sung kann die Geschwindigkeit ermittelt werden, mit der die Schaufel angehoben bzw. abgesenkt wird.

Da bei unterschiedlichen Hebegeschwindigkeiten die ermittelten Meßwerte aus der Gewichtserfassung (= hydraulischer Druck beim Heben der Schaufel) auch in der durch den Näherungs­ schalter markierten geeichten Wiegeposition nicht korrekt sind, dient die Geschwindigkeitserfassung zur Ermittlung eines Kor­ rekturfaktors. Ebenso ist denkbar, aus den Ergebnissen anderer Meßkomponenten ähnliche Korrekturfaktoren zu berechnen, z. B für mehrere unterschiedlich hoch angehobene Stellungen der Schaufel eines Schaufelladers oder zur Berücksichtigung von Beschleunigungs- oder Bremskräften des Fahrzeugs, die wiederum aus der erwähnten Zeiterfassung und der Wegstrec­ kenerfassung gewonnen werden können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeich­ nungen im folgenden näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 schematisch und in perspektivischer Ansicht einen Schaufellader mit den Komponenten eines Wäge­ systemes und

Fig. 2 ebenfalls schematisch mehrere unterschiedliche Fahrzeuge und ein Blockschaltbild betreffend den Aufbau eines Wägesystems mit einer kombinier­ ten Last-Weg-Datenerfassung.

In Fig. 1 ist ein Schaufellader 1 dargestellt, der eine Schaufel 2 aufweist, welche mittels einer Hydraulik 3 an zwei Schaufelar­ men 4 geführt angehoben oder abgesenkt werden kann, wobei von der Hydraulik 3 lediglich eine Zylinder-Kolben-Anordnung rein beispielhaft angedeutet ist.

Mit 5 sind zwei Hydraulik-Drucksensoren angedeutet, die den Druck in der Hydraulik 3 messen, der zum Anheben der Schau­ fel 2 erforderlich ist und der je nach Gewicht der Schaufel 2 und damit je nach Füllstand der Schaufel 2 unterschiedlich ist.

Mit 6 ist ein Näherungsschalter schematisch angedeutet, der im Bereich der Schaufelarme 4 angeordnet ist und der mit einem an den Schaufelarmen 4 angeordneten Geber zusammenwirkt, wobei bei einer entsprechenden angehobenen Stellung der Schaufelarme 4 induktiv ein Signal des Näherungsschalters 6 ausgelöst wird. Der Näherungsschalter 6 umfaßt dabei zwei voneinander beabstandete Sensoren und ermöglicht dadurch auch eine Ermittlung der Hubgeschwindigkeit der Schaufelarme 4 und damit der Schaufel 2.

Mit 7 ist ein Benutzerterminal angedeuteet, welches ein Anzei­ gefeld 8 zur Anzeige des jeweils gemessenen Schaufelinhaltes aufweist. Der Inhalt mehrerer nacheinander gehandhabter La­ dungen des Schaufelladers 1 kann in aufsummierter Form ebenfalls angezeigt werden. Darüber hinaus verfügt das Benut­ zerterminal 7 über ein Tastaturfeld 9 und unterhalb des Tasta­ turfeldes 9 über zwei Schlitze 10, beispielsweise zur Ausgabe einer gedruckten Wägekarte oder zum Einführen einer Chipkar­ te, um die Elektronik des Wägesystemes zu programmieren oder um Daten aus der Elektronik des Wägesystemes auf eine Speicherkarte zu übertragen.

Das Benutzerterminal 7 kann die komplette Elektronik und die gesamte Auswerteschaltung des Wägesystemes für den Schaufellader 1 umfassen.

Der Schaufellader 1 verfügt zudem über eine in Fig. 1 nicht dar­ gestellte Komponente zur Wegstreckenerfassung Diese kann an den Rädern bzw Achsen des Schaufelladers 1 angebrachte Sensoren umfassen Sie kann jedoch auch unmittelbar ein Ta­ chometersignal oder ein Fahrtenschreibersignal abgreifen Schließlich ist es möglich, eine Navigationseinrichtung zur Posi­ tionsbestimmung des Schaufelladers 1 zu verwenden und aus unterschiedlichen Positionen die Wegstrecke, die der Schau­ fellader 1 zurückgelegt hat, zu berechnen Es kann sich dabei um eine lokale Navigationsanlage auf einem Betriebsgelände oder in einem Steinbruch od. dgl. handeln, es kann jedoch auch ein regionales oder globales Navigationssystem ausgewertet werden, wie beispielsweise das satellitengestützte GPS.

In Fig. 2 sind verschiedene Fahrzeuge dargestellt, die mit einem erfindungsgemäßen Wägesystem ausgestattet werden können: Beispielsweise ein Bagger 11, ein anhand Fig. 1 bereits erläu­ terter Schaufellader 1, ein LKW 12 oder ein Schwerlast- Muldenkipper 14, wobei diese Fahrzeuge rein beispielhaft auf­ geführt sind Sie verfügen sämtlich über bewegliche Bauteile in Form von Schaufeln, Mulden od. dgl., deren Inhalt mit dem er­ findungsgemäßen Wägesystem gemessen werden kann.

In Fig. 2 ist weiterhin schematisch ein Benutzerterminal 7 dar­ gestellt, welches die komplette Auswerteelektronik des Wäge­ systemes enthält. Diesem Benutzerterminal werden daher sämt­ liche erfaßten Daten der einzelnen Komponenten zugeführt. Bei 15 sind Parameter angedeutet, die in dem Wägesystem be­ rücksichtigt werden und die erfüllt sein müssen, um ein gemes­ senes Gewicht in dem Wägesystem als Verwiegung zu registrie­ ren: So die bereits erwähnte Wegstreckenerfassung, zudem kann eine Mindestlast - oder Höchstlastgrenze vorgesehen sein, um nicht realistische Meßwerte auszuschließen, es kann eine Druckspitzenerfassung vorgesehen sein, um die Belastung des Fahrzeuges zu dokumentieren. Die Fahrtrichtung kann sowohl hinsichtlich der Lenkbewegungen als auch hinsichtlich der Vor­ wärts- bzw. Rückwärtsfahrt berücksichtigt werden und schließ­ lich kann vorgesehen sein, eine Unterscheidung zu berücksich­ tigen, ob das Fahrzeug mit oder ohne Last fährt.

Bei 16 sind rein beispielhaft unterschiedliche Voraussetzungen zur Erfassung der Wegstrecke angegeben, beispielsweise als Näherungsschalter ausgebildete Wegsensoren, die beispiels­ weise Radumdrehungen eines Fahrzeuges messen können Ein Abgriff bestehender fahrzeugspezifischer Daten, wie Tachome­ ter oder Fahrtenschreibersignale kann stattdessen ebenso vor­ gesehen sein wie der Zugriff auf fahrzeugunabhängige Daten, beispielsweise eines Navigationssystemes, wie des GPS.

Bei 17 sind rein beispielhaft. Drucksensoren oder Wägezellen als Möglichkeiten zur Gewichtserfassung des zu verwiegenden Bauteiles des Fahrzeuges aufgeführt Die von 15 bis 17 ange­ gebenen Informationen werden in der Elektronik, die im Benut­ zerterminal 7 integriert ist, ausgewertet und zu den Ergebnissen verarbeitet, die bei 18 angedeutet sind: Zunächst erfolgt auf dem Anzeigefeld 8 des Benutzerterminals 7 die Gewichtsanzei­ ge, also die Anzeige des Inhaltes in dem überprüften, bewegli­ chen Bauteil des Fahrzeuges Weiterhin kann eine Weganzeige vorgesehen sein.

Eine Protokollierung der Daten auf einer Wägekarte oder ähnli­ chen Protokollunterlagen, die von einem in dem Benutzertermi­ nal 7 angeordneten Drucker ausgegeben werden können, kann ebenso vorgesehen sein wie die Speicherung der Daten im Wä­ gesystem. Zusätzlich kann beispielsweise über das Anzeigen­ feld 8 eine Bedienerführung für den Benutzer erfolgen, indem Bemerkungen in Klartext ausgegeben werden oder indem ent­ sprechende Signale akustischer oder optischer Natur geschaltet werden, z. B. ein Warnsignal bei Überschreitung einer zulässi­ gen Last.

Diese Ergebnisse können beispielsweise telemetrisch oder durch die Handhabung von Speicherkarten an eine zentrale Anlage zur Datenerfassung übermittelt werden, welche bei 19 rein beispielhaft angedeutet ist.

Claims (6)

1. Wägesystem für ein an einem Fahrzeug angeordnetes bewegli­ ches Bauteil,
mit einer ersten Meßkomponente zur Erfassung des Gewichtes des beweglichen Bauteiles,
sowie mit einer Auswerteschaltung, die das von der ersten Meß­ komponente erfaßte Gewicht als Wiegeergebnis anzeigt und/oder speichert,
sowie mit einer weiteren Meßkomponente zur Erfassung der vom Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecke,
wobei die Auswerteschaltung das von der ersten Meßkomponente erfaßte Gewicht erst nach Erfüllung vorgegebener, von der weite­ ren Meßkomponente erfaßter Meßwerte als Wiegeergebnis an­ zeigt und/oder speichert,
gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung der Auswerteschaltung derart, daß diese das von der ersten Meßkomponente erfaßte Gewicht erst nach einer vorgegebenen, unterbrechungsfrei zu­ rückgelegten Mindestwegstrecke als Wiegeergebnis anzeigt und/oder speichert.

2. Wägesystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Meß­ komponente zur Erfassung der Lenkbewegung der lenkbaren Rä­ der des Fahrzeuges.

3. Wägesystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ei­ nen Speicher zur Speicherung von einem oder mehreren Meßwer­ ten von Höchstbelastungen, die mit der ersten Meßkomponente zur Gewichtserfassung erfaßt werden.

4. Wägesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch eine Meßkomponente zur Erfassung der Po­ sition des beweglichen Bauteiles.

5. Wägesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch eine Meßkomponente zur Erfassung der Ge­ schwindigkeit des zu wiegenden beweglichen Bauteiles.

6. Wägesystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auswerteschaltung das von der ersten Meßkomponente erfaßte Gewicht als Wiegeergebnis korrigiert mit einem Korrekturfaktor aus den Meßergebnissen der anderen Meßkomponenten anzeigt und/oder speichert.