DE202013003314U1

DE202013003314U1 - Position measuring system

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Publication number: DE202013003314U1
Application number: DE201320003314
Authority: DE
Original assignee: Liebherr Werk Bischofshofen GmbH
Current assignee: Liebherr Werk Bischofshofen GmbH
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2023-04-09

Abstract

Positionsmesssystem für Arbeitsmaschinen, insbesondere für Radlader, wobei das Positionsmesssystem wenigstens einen Hydraulikzylinder und wenigstens einen Sensor zur Erfassung der Position des Hydraulikzylinders aufweist, wobei der Hydraulikzylinder einen kolbenseitigen Abschnitt aufweist, in dem der Kolben hin- und her bewegbar angeordnet ist und eine Kolbenstange, die in und aus dem kolbenseitigen Abschnitt ein- und ausfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsmesssystem des Weiteren wenigstens ein Schutzelement aufweist und dass sich der Sensor zumindest bereichsweise in wenigstens einer Position des Hydraulikzylinders zwischen dem Hydraulikzylinder und dem Schutzelement befindet.Position measuring system for work machines, in particular for wheel loaders, the position measuring system having at least one hydraulic cylinder and at least one sensor for detecting the position of the hydraulic cylinder, the hydraulic cylinder having a piston-side section in which the piston is arranged to be movable back and forth and a piston rod which can be retracted and extended in and out of the piston-side section, characterized in that the position measuring system furthermore has at least one protective element and that the sensor is at least partially in at least one position of the hydraulic cylinder between the hydraulic cylinder and the protective element.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Positionsmesssystem für Arbeitsmaschinen, insbesondere für Radlader, wobei das Positionsmesssystem wenigstens einen Hydraulikzylinder und wenigstens einen Sensor zur Erfassung der Position des Hydraulikzylinders aufweist, wobei der Hydraulikzylinder einen kolbenseitigen Abschnitt aufweist, in dem der Kolben hin und her bewegbar angeordnet ist und eine Kolbenstange, die in und aus dem kolbenseitigen Abschnitt ein- und ausfahrbar ist.The present invention relates to a position measuring system for working machines, in particular for wheel loaders, wherein the position measuring system comprises at least one hydraulic cylinder and at least one sensor for detecting the position of the hydraulic cylinder, wherein the hydraulic cylinder has a piston-side portion in which the piston is arranged movable back and forth and a piston rod which is retractable in and out of the piston side section.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, derartige Positionsmesssysteme einzusetzen. Im Zuge der Automatisierung von Lade- und Entladeprozessen insbesondere bei Radladern werden derartige Positionsmesssysteme unter anderem zur Positionsermittlung des Hubgerüstes bzw. zur Positionsermittlung von Lade- und Kippzylindern benötigt, die den Ist-Wert des Hubzylinderauszugs bzw. der Kolbenstange an eine Steuerungs- oder Reglungseinheit liefern. Die aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren werden im Inneren des Hydraulikzylinders angeordnet. Durch den Einbau des Sensors bzw. der Messsensorik innerhalb des Hydraulikzylinders sind die Kosten der Herstellung vergleichsweise hoch. Zusätzlich entsteht ein relativ hoher Wartungsaufwand, wenn der Messsensor versagt, da eine Demontage oder ein Gesamtaustausch des Hydraulikzylinders erforderlich wird.From the prior art it is known to use such position measuring systems. In the course of the automation of loading and unloading processes, especially in wheel loaders, such position measuring systems are required, inter alia, for determining the position of the mast or for determining the position of loading and tilting cylinders, which supply the actual value of the lifting cylinder extension or the piston rod to a control or regulating unit , The known from the prior art sensors are arranged in the interior of the hydraulic cylinder. By installing the sensor or the measurement sensor within the hydraulic cylinder, the cost of manufacturing are relatively high. In addition, a relatively high maintenance costs arise when the measuring sensor fails, as a disassembly or a total replacement of the hydraulic cylinder is required.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Positionsmesssystem der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass dieses mit vergleichsweise geringem Aufwand montiert und gewartet werden kann.The present invention has the object of developing a position measuring system of the type mentioned in such a way that this can be mounted and maintained with relatively little effort.

Diese Aufgabe wird durch ein Positionsmesssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass das Positionsmesssystem des Weiteren wenigstens ein Schutzelement aufweist und dass sich der Sensor zumindest bereichsweise in wenigstens einer Position des Hydraulikzylinders zwischen dem Hydraulikzylinder und dem Schutzelement befindet.This object is achieved by a position measuring system with the features of claim 1. Thereafter, it is provided that the position measuring system further comprises at least one protective element and that the sensor is located at least partially in at least one position of the hydraulic cylinder between the hydraulic cylinder and the protective element.

Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass der wenigstens eine Sensor nicht innerhalb des Hydraulikzylinders bzw. innerhalb des kolbenseitigen Abschnittes des Hydraulikzylinders angeordnet ist, sondern außerhalb des Hydraulikzylinders, und zwar zwischen dem Hydraulikzylinder und dem genannten Schutzelement, das beispielsweise als Schutzblech ausgeführt sein kann. Insbesondere bei eingekippter Schaufel eines Radladers ist die Gefährdung durch herabfallendes, überbordendes Ladegut groß. Das Schutzelement schützt den Sensor vor Beschädigung und kann gleichzeitig als Schutzelement für den Hydraulikzylinder selbst dienen.According to the invention it is thus provided that the at least one sensor is not disposed within the hydraulic cylinder or within the piston side portion of the hydraulic cylinder, but outside of the hydraulic cylinder, between the hydraulic cylinder and said protective element, which may be embodied for example as a fender. In particular, with a tilted blade of a wheel loader is the risk of falling overflowing load large. The protective element protects the sensor from damage and can also serve as a protective element for the hydraulic cylinder itself.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Schutzelement so ausgebildet ist, dass kein Ladegut aus der Schaufel auf die Kolbenstange des Hydraulikzylinders fällt. Dadurch wird eine Verunreinigung oder eine Beschädigung der Kolbenstange verhindert und damit auch Folgeschäden, wie beispielsweise Korrosion, die zu einer Undichtigkeit zwischen dem kolbenseitigen Abschnitt des Hydraulikzylinders an der Kolbenstange führen könnte. Vorzugsweise ist das Schutzelement so ausgebildet, dass es zumindest bei eingefahrener Kolbenstange den Hydraulikzylinder teilweise oder vollständig überdeckt und damit zu dessen Schutz dient.It is preferably provided that the protective element is designed so that no load from the blade falls on the piston rod of the hydraulic cylinder. As a result, contamination or damage to the piston rod is prevented and thus also consequential damage, such as corrosion, which could lead to leakage between the piston-side portion of the hydraulic cylinder on the piston rod. Preferably, the protective element is designed so that it partially or completely covers the hydraulic cylinder at least when retracted piston rod and thus serves to protect it.

Wenigstens ein Element des Sensors befindet sich vorzugsweise an dem kolbenseitigen Abschnitt des Hydraulikzylinders und ist beispielsweise an dessen Außenseite montiert. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Sensor kein Element aufweist, das sich innerhalb des kolbenseitigen Abschnittes des Hydraulikzylinders befindet.At least one element of the sensor is preferably located on the piston-side portion of the hydraulic cylinder and is mounted, for example, on the outside thereof. It is preferably provided that the sensor has no element which is located within the piston-side portion of the hydraulic cylinder.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Schutzelement derart an der Kolbenstange angeordnet ist, dass es mit der Kolbenstange bewegt wird. In diesem Fall ist das Schutzelement z. B. fest oder lösbar an der Kolbenstange fixiert und wird somit mit der Kolbenstange linear bewegt. Weist das Schutzelement eine Länge bzw. Abmessung auf, die zumindest der der Kolbenstange im ausgefallenen Zustand entspricht, kann die Kolbenstange somit in jeder beliebigen Arbeitsposition durch das Schutzelement geschützt werden.Furthermore, it can be provided that the protective element is arranged on the piston rod such that it is moved with the piston rod. In this case, the protective element z. B. fixed or releasably fixed to the piston rod and is thus moved linearly with the piston rod. If the protective element has a length or dimension which corresponds at least to that of the piston rod in the failed state, the piston rod can thus be protected by the protective element in any desired working position.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schutzelement derart ausgebildet ist, dass es in wenigstens einer Position des Hydraulikzylinders den Sensor vollständig überdeckt. Denkbar ist es, dass das wenigstens eine Schutzelement so ausgebildet ist, dass der Sensor stets überdeckt wird, und zwar unabhängig davon, in welcher Position sich der Hydraulikzylinder befindet.In a further embodiment of the invention it is provided that the protective element is designed such that it completely covers the sensor in at least one position of the hydraulic cylinder. It is conceivable that the at least one protective element is designed so that the sensor is always covered, regardless of the position in which the hydraulic cylinder is located.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Schutzelement beweglich, vorzugsweise verschieblich angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Schutzelement beweglich und vorzugsweise verschieblich relativ zu dem kolbenseitigen Abschnitt des Hydraulikzylinders angeordnet. Dazu können eine oder mehrere Führungen vorgesehen sein, in oder an denen das Schutzelement verschieblich gelagert ist.Furthermore, it can be provided that the protective element is arranged to be movable, preferably displaceable. Preferably, the protective element is movable and preferably arranged displaceable relative to the piston-side portion of the hydraulic cylinder. For this purpose, one or more guides may be provided in or on which the protective element is displaceably mounted.

Um den Vorteil zu erreichen, dass der kolbenseitige Abschnitt des Hydraulikzylinders auch bei ausgefahrener Kolbenstange geschützt wird und somit auch der ansonsten gegebenenfalls freiliegende Abschnitt des Sensors, kann vorgesehen sein, dass die Führung ihrerseits zumindest teilweise als Schutzelement ausgebildet ist und sich der Sensor zumindest bereichsweise zwischen dem Hydraulikzylinder und der als Schutzelement ausgeführten Führung befindet. In diesem Fall sind somit vorzugsweise zumindest zwei Schutzelemente oder ein entsprechend langes Schutzelement vorgesehen, wobei eines mit der Kolbenstange bewegt wird und eines ortsfest an dem kolbenseitigen Abschnitt des Hydraulikzylinders angeordnet sein kann.In order to achieve the advantage that the piston-side section of the hydraulic cylinder is protected even when the piston rod is extended and thus also the otherwise possibly exposed portion of the sensor, it can be provided that the guide is in turn at least partially formed as a protective element and the sensor at least partially between the hydraulic cylinder and the guide designed as a protective element is located. In this case, therefore, preferably at least two protective elements or a correspondingly long protective element are provided, wherein one is moved with the piston rod and one can be arranged in a stationary manner on the piston-side portion of the hydraulic cylinder.

Denkbar ist es, diese beiden Elemente des Schutzelementes teleskopartig miteinander zu verbinden oder auch als zwei unabhängig voneinander ausgeführte Elemente, die z. B. übereinander geschoben werden können, wenn die Kolbenstange eingefahren wird.It is conceivable to connect these two elements of the protective element telescopically with each other or as two independently executed elements, the z. B. can be pushed over each other when the piston rod is retracted.

Der Sensor kann wenigstens ein ortsfestes Sensorelement und wenigstens ein mit der Kolbenstange bewegliches Sensorelement aufweisen.The sensor may have at least one stationary sensor element and at least one sensor element movable with the piston rod.

Denkbar ist es, dass der Sensor wenigstens ein Sensorelement aufweist, das stabförmig ausgebildet ist und/oder das eine Länge aufweist, die zumindest dem maximalen Verfahrweg der Kolbenstange entspricht.It is conceivable that the sensor has at least one sensor element which is designed rod-shaped and / or which has a length which corresponds at least to the maximum travel of the piston rod.

Denkbar ist es weiterhin, dass der Sensor wenigstens ein Sensorelement aufweist, das an wenigstens zwei Stellen gelagert ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass eine Stelle als Festlager und eine Stelle als Loslager ausgebildet ist. Diese Ausführungsform bringt den Vorteil mit sich, dass etwaige Längenänderungen des Sensorelementes, die durch Temperaturunterschiede bedingt sein können, ausgeglichen werden können.It is also conceivable that the sensor has at least one sensor element which is mounted on at least two points, wherein it is preferably provided that a point is designed as a fixed bearing and a point as a floating bearing. This embodiment has the advantage that any changes in length of the sensor element, which may be due to temperature differences, can be compensated.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensor wenigstens ein Sensorelement, vorzugsweise wenigstens einen Magneten aufweist, der an dem Schutzelement angeordnet ist. Denkbar ist es beispielsweise, dass auf der zu dem Hydraulikzylinder gewandten Seite des Schutzelementes ein oder mehrere Magnete oder sonstige Sensorelemente angeordnet sind, die mit dem Sensorelement bewegt werden. Durch die Relativbewegung zwischen dem Magneten bzw. dem sonstigen Sensorelement und dem ortsfesten Teil des Sensorelementes, der an dem kolbenseitigen Abschnitt des Hydraulikzylinders angeordnet sein kann, kann die Position des Sensorelementes und damit auch der Kolbenstange genau bestimmt werden.In a further embodiment of the invention it is provided that the sensor has at least one sensor element, preferably at least one magnet, which is arranged on the protective element. It is conceivable, for example, that on the side facing the hydraulic cylinder side of the protective element one or more magnets or other sensor elements are arranged, which are moved with the sensor element. Due to the relative movement between the magnet or the other sensor element and the stationary part of the sensor element, which can be arranged on the piston-side portion of the hydraulic cylinder, the position of the sensor element and thus also the piston rod can be accurately determined.

Die Art des Sensors ist nicht beschränkt. In Betracht kommt beispielsweise ein magnetoresistiver oder ein magnetostriktiver Sensor bzw. ein Sensor, der wenigstens einen Magneten umfasst, ein Bandsensor oder auch ein Sensor, der über einen oder mehrere Seilzüge verfügt.The type of sensor is not limited. For example, a magnetoresistive or a magnetostrictive sensor or a sensor comprising at least one magnet, a tape sensor or else a sensor having one or more cables can be considered.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Arbeitsmaschine, insbesondere einen Radlader mit wenigstens einem durch einen Hydraulikzylinder bewegbaren Element, wobei die Arbeitsmaschine zumindest ein Positionsmesssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.The invention further relates to a work machine, in particular a wheel loader with at least one element which can be moved by a hydraulic cylinder, wherein the work machine has at least one position measuring system according to one of claims 1 to 13.

Die Arbeitsmaschine kann wenigstens ein Hubgerüst und wenigstens ein daran angeordnetes Arbeitsgerät aufweisen, wobei das Hubgerüst und das Arbeitsgerät über eine Z-Kinematik oder über eine Parallelkinematik oder auch über eine beliebig andere Kinematik verbunden sind. Im Falle der Parallelkinematik können ein oder mehrere Kippzylinder vorhanden sein. Ist nur ein Kippzylinder vorgesehen, kann dieser z. B. mittig angeordnet sein.The work machine can have at least one mast and at least one implement arranged thereon, wherein the mast and the implement are connected via a Z-kinematics or via a parallel kinematics or also via any other kinematics. In the case of parallel kinematics, one or more tilt cylinders may be present. If only one tilt cylinder provided, this z. B. be arranged centrally.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Arbeitsmaschine wenigstens ein Hubgerüst und wenigstens ein darin angeordnetes Arbeitsgerät aufweist und dass es sich bei dem Hydraulikzylinder des Positionsmesssystems um einen Hydraulikzylinder zur Betätigung des Arbeitsgerätes und/oder um einen Hydraulikzylinder zur Betätigung des Hubgerüstes handelt.Furthermore, it can be provided that the working machine has at least one mast and at least one working device arranged therein and that the hydraulic cylinder of the position measuring system is a hydraulic cylinder for actuating the working device and / or a hydraulic cylinder for actuating the mast.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will be described with reference to an embodiment shown in the drawing. Show it:

1: eine schematische Ansicht eines Vorderwagens eines Radladers mit Industriekinematik, 1 FIG. 2: a schematic view of a front end of a wheel loader with industrial kinematics, FIG.

2: eine schematische Ansicht eines Vorderwagens eines Radladers mit Z-Kinematik, 2 FIG. 2: a schematic view of a front end of a Z-kinematics wheel loader, FIG.

3: unterschiedliche Ansichten eines Positionsmesssystems gemäß der Erfindung im ausgefahrenen Zustand der Kolbenstange, 3 : different views of a position measuring system according to the invention in the extended state of the piston rod,

4 unterschiedliche Ansichten eines Positionsmesssystems gemäß der Erfindung mit eingefahrener Kolbenstange, 4 different views of a position measuring system according to the invention with retracted piston rod,

5: eine schematische Darstellung des Endabschnittes des Sensorelementes, der in einem Loslager angeordnet ist und 5 a schematic representation of the end portion of the sensor element, which is arranged in a floating bearing and

6: eine schematische Darstellung des Endabschnittes des Sensorelementes, der in einem Festlager angeordnet ist. 6 a schematic representation of the end portion of the sensor element, which is arranged in a fixed bearing.

1 zeigt mit dem Bezugszeichen 1 einen Vorderwagen eines Radladers, der über ein Hubgerüst 2 verfügt, an dem schwenkbar ein Arbeitsgerät 8 in Form einer Schaufel über ein Schnellwechselelement 7 fixiert ist. Das Bezugszeichen 10 kennzeichnet einen Vorderreifen des Radladers. 1 shows by the reference numeral 1 a front end of a wheel loader, which has a mast 2 has, on the pivoting a working device 8th in the form of a blade via a quick-change element 7 is fixed. The reference number 10 indicates a front tire of the wheel loader.

Das Bezugszeichen 3 kennzeichnet den Sensor des erfindungsgemäßen Positionsmesssystems, der sich zwischen dem Hydraulikzylinder bzw. Kippzylinder 12 und einem sich in dessen Längsrichtung erstreckendem Schutzelement 4 befindet.The reference number 3 identifies the sensor of the position measuring system according to the invention, located between the hydraulic cylinder or tilt cylinder 12 and a protective element extending in the longitudinal direction thereof 4 located.

Der Hydraulikzylinder 12 weist eine kolbenstangenseitige Lagerung 5 und eine kolbenseitige Lagerung 6 auf, wobei die Lagerung 5 die Kolbenstange des Hydraulikzylinders 12 mit dem Schnellwechselelement 7 verbindet und die Lagerstelle 6 den kolbenseitigen Abschnitt des Hydraulikzylinders 12 mit einem Umlenkhebel 11, der seinerseits schwenkbar an dem Hubgerüst 2 angeordnet ist.The hydraulic cylinder 12 has a rod side storage 5 and a piston-side storage 6 on, with the storage 5 the piston rod of the hydraulic cylinder 12 with the quick-change element 7 connects and the depository 6 the piston-side portion of the hydraulic cylinder 12 with a lever 11 , which in turn pivots on the mast 2 is arranged.

Das Bezugszeichen 9 kennzeichnet den Hubzylinder, der zum Heben und Senken des Hubgerüstes 2 dient.The reference number 9 identifies the lifting cylinder used to raise and lower the mast 2 serves.

1 zeigt den Vorderwagen des Radladers mit Industriekinematik. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich das Arbeitsgerät 8 im eingekippten Zustand. Am Vorderwagen mechanisch angeordnet ist das Hubgerüst 2, das wie ausgeführt über einen Hubzylinder 9 verschwenkbar ist. Die Hubzylinder 9 bewegen direkt das Hubgerüst 2, die Kippzylinder 12 bewegen über den Schnellwechsler 7 das Arbeitsgerät, beispielsweise die Schaufel und vermögen auf diese Weise z. B. den Schaufelwinkel zu verändern. 1 shows the front of the wheel loader with industrial kinematics. In the embodiment shown here is the working device 8th in the tilted state. Mechanically arranged on the front of the mast is the mast 2 as stated above a lifting cylinder 9 is pivotable. The lifting cylinders 9 move the mast directly 2 , the tilting cylinder 12 move over the quick coupler 7 the implement, such as the blade and assets in this way z. B. to change the blade angle.

Das Arbeitsgerät befindet sich im einkippten Zustand, der Kippzylinder 12 ist eingefahren, d. h. die Kolbenstange befindet sich in einem vollständig oder weitgehend in den kolbenseitigen Abschnitt des Hydraulikzylinders eingefahrenen Zustand.The implement is in the tilted state, the tilt cylinder 12 is retracted, ie the piston rod is in a fully or largely retracted in the piston-side portion of the hydraulic cylinder state.

Wie dies aus 1 weiter hervorgeht, erstreckt sich auf der Außenseite des kolbenseitigen Abschnittes des Hydraulikzylinders 12 das Schutzelement 4, das zumindest bei eingefahrener Kolbenstange den Sensor 3 überdeckt. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass beim Einkippvorgang sich auf der Oberseite des Arbeitsgerätes befindliches Ladegut und insbesondere bei einem abrupten Halten des Arbeitsgerätes kein Material, das in Richtung des Hydraulikzylinders aus dem Arbeitsgerät herausfällt, den Sensor beschädigen kann.Like this 1 further, extends on the outside of the piston-side portion of the hydraulic cylinder 12 the protective element 4 , the sensor at least when retracted piston rod 3 covered. This has the advantage that when Einkippvorgang located on the top of the implement load and in particular in an abrupt holding the implement no material that falls out of the tool in the direction of the hydraulic cylinder, can damage the sensor.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Schutz des Sensors bei besonderen Einsatzbedingungen, vorzugsweise beim Betrieb eines Radladers gewährleistet. Dadurch ergeben sich Vorteile beim Betrieb und bei der Wartung der Arbeitsmaschine. Aufgrund der Tatsache, dass der Sensor, der vorzugsweise als Linearsensor ausgeführt ist, sich auf der Außenseite des Hydraulikzylinders befindet, muss bei dessen Defekt nicht der gesamte Zylinder ausgetauscht werden, was mit einem erheblichen Kostenfaktor verbunden ist, da ein neuer Zylinder benötigt wird und der Ein- und Ausbau vor Ort erforderlich ist. Vielmehr ist es ausreichend, den Sensor selbst auszutauschen, was ohne einen Ausbau oder Austausch des Hydraulikzylinders möglich ist.The present invention ensures protection of the sensor under special conditions of use, preferably during operation of a wheel loader. This results in advantages in the operation and maintenance of the machine. Due to the fact that the sensor, which is preferably designed as a linear sensor is located on the outside of the hydraulic cylinder, its defect does not require the entire cylinder to be replaced, which is associated with a significant cost factor, since a new cylinder is required and the Installation and removal on site is required. Rather, it is sufficient to replace the sensor itself, which is possible without removal or replacement of the hydraulic cylinder.

2 zeigt ebenfalls einen Vorderwagen 21 eines Radladers mit Hubgerüst 22, Sensor 23 und Schutzelement 24. 2 also shows a front end 21 a wheel loader with mast 22 , Sensor 23 and protective element 24 ,

Der Hydraulikzylinder 32 dient als Kippzylinder und der Hydraulikzylinder 31 als Hubzylinder zum Heben und Senken des Hubgerüstes. Wie dies aus 2 hervorgeht, steht bei dieser Kinematik der Kippzylinder mit seiner stangenseitigen Lagerung 26 mit dem Umlenkhebel 25 in Verbindung, der seinerseits schwenkbar an dem Hubgerüst 22 angeordnet ist und mit dem Schnellwechselelement 29 des Arbeitsgerätes 28 in Verbindung steht und dessen Kippwinkel verändert.The hydraulic cylinder 32 serves as a tilting cylinder and the hydraulic cylinder 31 as a lifting cylinder for lifting and lowering the mast. Like this 2 It can be seen in this kinematics of the tilting cylinder with its rod-side storage 26 with the lever 25 in turn, which in turn pivots on the mast 22 is arranged and with the quick-change element 29 of the working device 28 communicates and changes its tilt angle.

Das Bezugszeichen 27 kennzeichnet die kolbenseitige Lagerung des Kippzylinders 32. Das Bezugszeichen 30 kennzeichnet den Vorderreifen des Radladers.The reference number 27 indicates the piston side bearing of the tilt cylinder 32 , The reference number 30 identifies the front tire of the wheel loader.

Wie dies aus 2 ersichtlich ist, wird in dem dargestellten eingekippten Zustand des Arbeitsgerätes 28 die Stangenseite des Hydraulikzylinders 32 maximal ausgefahren. In diesem Fall schützt das Schutzelement 24 zwar die Kolbenstange, der Sensor 23 ist jedoch nur teilweise abgedeckt. Um den Sensor vollständig abzudecken, kann vorgesehen sein, auch ein Schutzelement ortsfest an dem kolbenseitigen Abschnitt des Hydraulikzylinders 32 so anzuordnen, dass dieses den Sensor 23 überdeckt. In diesem Fall sind vorzugsweise mehrere Schutzelemente vorgesehen und es ist sichergestellt, dass der Sensor 23 bei jeder beliebigen Position der Kolbenstange durch das oder die Schutzelemente überdeckt wird.Like this 2 is apparent is in the illustrated tilted state of the implement 28 the rod side of the hydraulic cylinder 32 maximally extended. In this case, the protective element protects 24 Although the piston rod, the sensor 23 but is only partially covered. In order to fully cover the sensor, it may be provided, also a protective element fixed to the piston-side portion of the hydraulic cylinder 32 to arrange so that this the sensor 23 covered. In this case, preferably several protective elements are provided and it is ensured that the sensor 23 is covered by the one or more protective elements at any position of the piston rod.

3 zeigt in einer Ansicht von der Seite und einer Ansicht von oben einen ausgefahrenen Hydraulikzylinder, der einen kolbenseitigen Abschnitt 31 und eine Kolbenstange aufweist, die in 3 ausgefahren ist. Im Endbereich der Kolbenstange befindet sich die stangenseitige Lagerung 36 des Hydraulikzylinders. In dem davon beabstandeten Endbereich des kolbenseitigen Abschnittes 31 befindet sich die kolbenseitige Lagerung 37. 3 shows in a view from the side and a top view of an extended hydraulic cylinder, the piston side portion 31 and a piston rod, which in 3 is extended. In the end of the piston rod is the rod-side storage 36 of the hydraulic cylinder. In the spaced end portion of the piston side portion 31 is the piston-side storage 37 ,

Mit dem Bezugszeichen 32 ist allgemein der Sensor gekennzeichnet, der unter anderem ein oder mehrere ortsfest auf dem Hydraulikzylinder bzw. auf dem kolbenseitigen Abschnitt 31 angeordnete Sensorelemente 33 umfasst. Diese erstrecken sich wie aus 3 ersichtlich in Bewegungsrichtung der Kolbenstange, d. h. in Längsrichtung des kolbenseitigen Abschnittes. Die Sensorelemente 33 sind ihrerseits stangen- bzw. stabförmig ausgebildet und befinden sich wie aus 4 ersichtlich, zumindest bei eingefahrener Kolbenstange zwischen der Außenseite des kolbenseitigen Abschnittes 31 und dem Schutzelement 35.With the reference number 32 In general, the sensor is characterized, inter alia, one or more stationary on the hydraulic cylinder or on the piston side portion 31 arranged sensor elements 33 includes. These extend as if from 3 seen in the direction of movement of the piston rod, ie in the longitudinal direction of the piston-side portion. The sensor elements 33 are in turn rod-shaped or rod-shaped and are as if from 4 can be seen, at least when retracted piston rod between the outside of the piston-side section 31 and the protective element 35 ,

Das Schutzelement 35 ist im Bereich der Lagerung 36 mit der Kolbenstange fest verbunden, so dass es mit der Kolbenstange verfahren wird. Zur Führung des Schutzelementes 35 dienen ortsfest an dem kolbenseitigen Abschnitt 31 angeordnete Führungen 34, die in einfacher Ausführung oder in mehrfacher Ausführung vorhanden sein können.The protective element 35 is in the field of storage 36 firmly connected to the piston rod, so that it is moved with the piston rod. To guide the protective element 35 serve stationary on the piston side section 31 arranged guides 34 , which may be in simple or in multiple versions.

Das Bezugszeichen 38 kennzeichnet Hydraulikleitungen zur Versorgung bzw. zum Betrieb des Hydraulikzylinders. Mit dem Bezugszeichen 39 ist ein Magnet gekennzeichnet, der sich an dem Schutzelement 35 befindet und mit diesem hin und her bewegt wird. Zur Fixierung des Magneten 39 dient das Befestigungselement 42.The reference number 38 indicates hydraulic lines for supply or operation of the hydraulic cylinder. With the reference number 39 a magnet is marked on the protective element 35 is located and moved back and forth with this. For fixing the magnet 39 serves the fastener 42 ,

Das stangenartige Sensorelement ist an zwei Auflagerpunkten 40, 41 fixiert, wobei der Auflagerpunkt 40 als Festlager und der Auflagerpunkt 41 als Loslager ausgeführt sein kann. Dabei ist das Loslager so ausgeführt, dass eine Längenänderung des Sensorelementes 33 z. B. aufgrund von Temperaturschwankungen möglich ist.The rod-like sensor element is at two support points 40 . 41 fixed, the support point 40 as a fixed bearing and the support point 41 can be designed as a floating bearing. The floating bearing is designed so that a change in length of the sensor element 33 z. B. is possible due to temperature fluctuations.

Als Beispiel in 3 ist ein magnetoresistiver Sensor gezeigt, von der Erfindung sind jedoch beliebige Sensortechnologien umfasst, wie magnetische, Seilzug- oder Bandsensoren.As an example in 3 For example, a magnetoresistive sensor is shown, but the invention includes any sensor technologies, such as magnetic, cable or tape sensors.

Der Sensor wird am Hydraulikkolben bzw. am kolbenseitigen Abschnitt 31 über ein Winkelprofil verschraubt. Dieses Winkelprofil ist in 6 mit dem Bezugszeichen 70 gekennzeichnet. Das Winkelprofil kann einen Bestandteil des Schutzelementes oder der wenigstens einen Führung bilden, an denen das Schutzelement geführt ist. Es kann beispielsweise einteilig mit dem Schutzelement oder der wenigstens einen Führung ausgebildet sein oder auch als gesondertes Teil, das in geeigneter Weise mit dem Schutzelement bzw. mit der Führung verbunden ist. Das Befestigungselement 70 kann auch als von dem Schutzelement bzw. von der Führung gesondertes Teil ausgeführt sein.The sensor is on the hydraulic piston or on the piston side section 31 screwed on an angle profile. This angle profile is in 6 with the reference number 70 characterized. The angle profile may form part of the protective element or the at least one guide on which the protective element is guided. It may for example be formed integrally with the protective element or the at least one guide or as a separate part which is suitably connected to the protective element or with the guide. The fastener 70 can also be designed as separate from the protective element or from the guide part.

Im oberen Bereich des Winkelprofils 70 befindet sich eine Bohrung mit einem Gewinde, um das Sensorelement 33, das vorzugsweise zylindrisch ausgeführt ist, mit einer exemplarischen Länge L zu verschrauben. Das Winkelprofil 70 kann einen Schenkel aufweisen, der parallel zu der Oberfläche des Hydraulikzylinders angeordnet ist und mit diesem verbunden ist und einen dazu beispielsweise senkrecht verlaufenden Schenkel, in dem das Sensorelement 33 fixiert ist.In the upper area of the angle profile 70 there is a threaded hole around the sensor element 33 , which is preferably cylindrical, with an exemplary length L to screw. The angle profile 70 may comprise a leg, which is arranged parallel to the surface of the hydraulic cylinder and is connected thereto and a, for example, vertically extending leg, in which the sensor element 33 is fixed.

Der Sensor 32 umfasst eine Elektronik sowie das Sensorelement 33 und den Magneten 39. Wie oben ausgeführt, ist das Sensorelement 33 vorzugsweise zylindrisch ausgeführt und erstreckt sich in Richtung des Schutzelements 35 bzw. in Bewegungsrichtung der Kolbenstange.The sensor 32 includes electronics as well as the sensor element 33 and the magnet 39 , As stated above, the sensor element is 33 preferably cylindrical and extends in the direction of the protective element 35 or in the direction of movement of the piston rod.

Wie oben ausgeführt, ist das Sensorelement 33 an zwei Lagerpunkten aufgehängt. In dem in 5 dargestellten Lagerbereich 41 ist das Sensorelement 33 nicht fest verankert, da dieser Lagerpunkt als Loslager ausgeführt ist. Er dient als Zentrierung und Stabilisierung gegenüber Schwingungen und zur Sicherstellung eines konstanten Abstands zwischen Sensorelement 33 und Magnet 39.As stated above, the sensor element is 33 suspended from two storage points. In the in 5 illustrated storage area 41 is the sensor element 33 not firmly anchored, since this bearing point is designed as a floating bearing. It serves as centering and stabilization against vibrations and to ensure a constant distance between the sensor element 33 and magnet 39 ,

Mit dem Bezugszeichen 80 ist in 5 ein z. B. aus Kunststoff bestehendes Element gekennzeichnet, das eine Bohrung im Durchmesser des Sensorelementes aufweist. In axialer Richtung ist das Sensorelement 33 in dieser Bohrung verschieblich angeordnet. Das Element 80 ist mit dem Plättchen 81 verbunden, vorzugsweise verschraubt, das seinerseits mit dem Hydraulikzylinder 31 in Verbindung steht. Denkbar ist es, dass das Plättchen 81 an den dargestellten Verschraubungen des Hyraulikzylinders 31 verschraubt ist.With the reference number 80 is in 5 a z. B. plastic element consisting of having a bore in the diameter of the sensor element. In the axial direction is the sensor element 33 slidably disposed in this bore. The element 80 is with the tile 81 connected, preferably screwed, in turn, with the hydraulic cylinder 31 communicates. It is conceivable that the slide 81 on the screwed connections of the hydraulic cylinder 31 is screwed.

Die dargestellten Führungen 34, 54 können mit den Plättchen 81 verbunden und beispielsweise mit diesen verschweißt sein. Die Plättchen dienen somit auch als Fixierungselemente für die Führungen. Anstelle von Plättchen sind auch andere Elemente einsetzbar und von der Erfindung mit umfasst. Der konstante Abstand zwischen dem Magneten 39 und dem Sensorelement 33 ist von Bedeutung, um eine exakte Messung der Weglänge zu erreichen und fehlerhafte Messwerte zu vermeiden.The illustrated guides 34 . 54 can with the platelets 81 connected and welded for example with these. The platelets thus also serve as fixing elements for the guides. Instead of platelets, other elements are usable and encompassed by the invention. The constant distance between the magnet 39 and the sensor element 33 is important in order to obtain an exact measurement of the path length and to avoid erroneous measured values.

Der Magnet 39 kann über ein Winkelprofil 42, das aus einem speziellen Werkstoff, beispielsweise nicht magnetisierbaren Blech besteht, mit dem Schutzelement 35 verbunden sein und sich entlang des Hydraulikzylinders mit einem konstanten Abstand zum Sensorelement 33 bewegen.The magnet 39 can have an angle profile 42 made of a special material, such as non-magnetizable sheet, with the protective element 35 be connected and along the hydraulic cylinder at a constant distance from the sensor element 33 move.

Die Position des Magneten 39 ergibt in Interaktion mit dem Sensorelement 33 ein direktes Maß zur Positionsbestimmung der Kolbenstange des Hydraulikzylinders. Von der Sensorelektronik, die nicht näher dargestellt ist, werden die Messsignale über elektrische Kabel entlang der Hydraulikleitungen zur jeweiligen Steuerungs- oder Regelungseinheit geführt und dort verarbeitet.The position of the magnet 39 results in interaction with the sensor element 33 a direct measure for determining the position of the piston rod of the hydraulic cylinder. From the sensor electronics, which is not shown in detail, the measuring signals are routed via electrical cables along the hydraulic lines to the respective control unit and processed there.

Anstatt einer kabelgebundenen Übertragung ist es auch denkbar und von der Erfindung umfaßt, eine drahtlose Übertragung der Sensorsignale vorzunehmen. Möglich ist beispielsweise eine Funkeinheit, die per Funk die Sensorsignale an einer Steuer- oder Regelungseinheit überträgt.Instead of a wired transmission, it is also conceivable and includes the invention to carry out a wireless transmission of the sensor signals. For example, a radio unit is possible which transmits the sensor signals by radio to a control or regulation unit.

4 zeigt die Anordnung im einfahrenden Zustand. In dieser Figur sind der Hydraulikzylinder mit seinem kolbenseitigen Abschnitt mit dem Bezugszeichen 51, der Sensor mit dem Bezugszeichen 52, das Sensorelement mit dem Bezugszeichen 53 und die Führung für das Schutzelement 55 mit dem Bezugszeichen 54 gekennzeichnet. 4 shows the arrangement in the incoming state. In this figure, the hydraulic cylinder with its piston-side portion by the reference numeral 51 , the sensor with the reference numeral 52 , the sensor element with the reference numeral 53 and the guide for the protective element 55 with the reference number 54 characterized.

Die stangenseitigen und kolbenseitigen Lager sind mit dem Bezugszeichen 56 und 57 gekennzeichnet. Das Bezugszeichen 58 kennzeichnet Hydraulikleitungen.The rod side and piston side bearings are denoted by the reference numeral 56 and 57 characterized. The reference number 58 indicates hydraulic lines.

Das Bezugszeichen 59 kennzeichnet den Magneten, der mittels einer Halterung an dem Schutzelement 55 angeordnet ist.The reference number 59 indicates the magnet, which by means of a holder on the protective element 55 is arranged.

Mit dem Bezugszeichen 60 und 61 sind die Auflagerpunkte des Sensorelementes 53 gekennzeichnet.With the reference number 60 and 61 are the bearing points of the sensor element 53 characterized.

Wie oben ausgeführt, ist von der Erfindung die Verwendung eines einzigen Schutzelementes sowie auch mehrerer Schutzelemente umfasst, wobei diese Schutzelemente die Aufgabe haben, die Kolbenstange bzw. den Hydraulikzylinder und/oder den Sensor zu schützen. Der Sensor kann über wenigstens ein Befestigungselement direkt oder indirekt an dem Hydraulikzylinder befestigt sein. Er kann sich aus einer oder mehreren Elektronikbauteilen und/oder mehreren Sensorstangen, wie sie beispielsweise in 3 und 4 dargestellt sind, bestehen und redundant ausgeführt sein.As stated above, the invention comprises the use of a single protective element as well as a plurality of protective elements, these protective elements having the task of protecting the piston rod or the hydraulic cylinder and / or the sensor. The sensor can be attached via at least one fastening element directly or indirectly to the hydraulic cylinder. It may consist of one or more electronic components and / or a plurality of sensor rods, such as those in 3 and 4 are shown, exist and designed to be redundant.

Auch die Führungen zur Führung des Schutzelementes können einfach oder mehrfach ausgeführt sein, wie dies insbesondere aus 6 ersichtlich ist.The guides for guiding the protective element can be made simple or multiple, as this particular 6 is apparent.

Durch die Erfindung wird die Anordnung wenigstens eines Sensors in besonderen Einsatzbedingungen, vorzugsweise im Bereich, in dem Ladegut anhand der Verschmutzungen auf den Sensor gelangen können, unter Schutz gestellt. Der Sensor ist außerhalb des Hydraulikzylinders angeordnet und wird unter Verwendung eines Schutzelementes, das beispielsweise ohnehin schon an der Arbeitsmaschine existent ist, geschützt.By means of the invention, the arrangement of at least one sensor under special conditions of use, preferably in the region in which the load can reach the sensor on the basis of the contaminants, is protected. The sensor is arranged outside the hydraulic cylinder and is protected by using a protective element, which already exists, for example, already on the working machine.

Durch den Verzicht auf den Verbau von Messsensorik im Inneren des Hydraulikzylinders und insbesondere im Endbereich des Zylinders entfällt eine Abdichtung zur Hydraulikflüssigkeit im Zylinder. Es geht keine zusätzliche Baulänge durch Einbringung des Sensors im Endteil des Zylinders verloren. Dies ist insbesondere beim Verbau des Kippzylinders in der Industriekinematik von Bedeutung, da eine zusätzliche Baulänge die Winkelverhältnisse zur Schaufelanlenkung verschlechtern würde.By dispensing with the installation of measuring sensors in the interior of the hydraulic cylinder and in particular in the end region of the cylinder, there is no sealing to the hydraulic fluid in the cylinder. There is no additional length lost by introducing the sensor in the end of the cylinder. This is particularly important when installing the tilt cylinder in the industrial kinematics, as an additional length would deteriorate the angular relationships to Schaufelanlenkung.

Durch die externe Anbringung der Sensorik am Hydraulikzylinder werden Kosten eingespart, und zwar sowohl Wartungskosten als auch Kosten für die Herstellung des Positionsmesssystems.The external attachment of the sensors on the hydraulic cylinder saves costs, both maintenance costs and costs for the production of the position measuring system.

Durch das Fehlen zusätzlicher Baulängen wird die Kinematik optimiert und der Lade- und Entladevorgang somit einfacher gestaltet.Due to the lack of additional lengths, the kinematics are optimized, making the loading and unloading process easier.

Aufgrund der Tatsache, dass Hydraulikzylinder bis über 200 kg wiegen können, ist von Bedeutung, dass im Fehlerfall nicht der gesamte Zylinder ausgetauscht werden muss, sondern nur der Sensor. Auf zusätzliche Hilfsmittel vor Ort, wie beispielsweise einen Kran kann somit verzichtet werden.Due to the fact that hydraulic cylinders can weigh up to more than 200 kg, it is important that, in the event of a fault, not the entire cylinder needs to be replaced, only the sensor. Additional tools on site, such as a crane can thus be dispensed with.

Claims

Position measuring system for working machines, in particular for wheel loaders, wherein the position measuring system has at least one hydraulic cylinder and at least one sensor for detecting the position of the hydraulic cylinder, wherein the hydraulic cylinder has a piston-side portion in which the piston is reciprocally arranged and a piston rod, the in and out of the piston-side section is retractable and retractable, characterized in that the position measuring system further comprises at least one protective element and that the sensor is at least partially in at least one position of the hydraulic cylinder between the hydraulic cylinder and the protective element.

Position measuring system according to claim 1, characterized in that the sensor is at least partially disposed on the piston-side portion and / or that the sensor has no element which is disposed within the piston-side portion.

Position measuring system according to claim 1 or 2, characterized in that the protective element is arranged on the piston rod, that it is moved with the piston rod.

Position measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the protective element is designed such that it completely covers the sensor in at least one position of the hydraulic cylinder.

Position measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the protective element is arranged to be movable, preferably displaceable.

Position measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that one or more guides are provided in or on which the protective element is slidably mounted.

Position measuring system according to claim 6, characterized in that the at least one guide is arranged on the piston-side portion of the hydraulic cylinder.

Position measuring system according to claim 6 or 7, characterized in that the guide in turn is at least partially formed as a protective element and that the sensor is located at least partially in at least one position of the hydraulic cylinder between the hydraulic cylinder and the guide.

Position measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor has at least one stationary sensor element and at least one movable with the piston rod sensor element.

Position measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor has at least one sensor element which is rod-shaped and / or which has a length which corresponds at least to the maximum travel of the piston rod.

Position measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor has at least one sensor element which is mounted at at least two locations, wherein it is preferably provided that a point is designed as a fixed bearing and a point as a floating bearing.

Position measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor comprises at least one sensor element, preferably at least one magnet, which is arranged on the protective element and performs a relative movement with respect to the stationary sensor element.

Position measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor is designed as a magnetoresistive or magnetostrictive sensor or as a band sensor or has one or more cables.

Work machine, in particular wheel loader, with at least one element which can be moved by a hydraulic cylinder, characterized in that the working machine has at least one position measuring system according to one of claims 1 to 13.

Work machine according to claim 14, characterized in that the working machine has at least one mast and at least one working device arranged thereon and that the mast and the implement are connected via a Z-kinematics or a parallel kinematic.

Work machine according to claim 14 or 15, characterized in that the working machine has at least one mast and at least one working device arranged thereon and that it is the hydraulic cylinder of the position measuring system is a hydraulic cylinder for actuating the working device and / or a hydraulic cylinder for actuating the mast ,