DE202014000335U1

DE202014000335U1 - Measuring system for determining supporting forces

Info

Publication number: DE202014000335U1
Application number: DE201420000335
Authority: DE
Original assignee: Tecsis Shenzhen Sensor Co Ltd; Tecsis GmbH
Current assignee: Tecsis Shenzhen Sensor Co Ltd; Tecsis GmbH
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2014-02-24
Anticipated expiration: 2024-01-18
Also published as: DE202015000262U1

Abstract

Stützkraftmesseinrichtung zur Messung einer Stützkraft an einem Abstützelement einer Stützstruktur einer insbesondere mobilen Arbeitsmaschine, mit mindestens einem Messelement, das mit einem unter Einwirkung der Stützkraft verformbaren Verformungskörper verbunden ist und ein stützkraftproportionales Signal abgibt, mindestens einer elektrischen Verbindung zur Übertragung des stützkraftproportionalen Signals zu einer Auswertungseinrichtung, wobei das Abstützelement und/oder die Stützstruktur mindestens einen zwischen einer Ruhestellung und einer Betriebsstellung verstellbaren Abschnitt haben/hat, wobei sich die Relativlage zwischen Messelement und Auswertungseinrichtung verändert, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung ein Kabel ist, das relativ zueinander verstellbare Abschnitte des Abstützelements bzw. der Stützstruktur verbindend verlegt ist, das einer Verstellung der Relativlage der Abschnitte des Abstützelements bzw. der Stützstruktur folgend seine Länge ändert und das selbsttätig in seine Ausgangslänge zurückkehrt.Support force measuring device for measuring a support force on a support element of a support structure of a particularly mobile work machine, with at least one measuring element which is connected to a deformation body which is deformable under the action of the support force and emits a signal proportional to the support force, at least one electrical connection for transmitting the signal proportional to the support force to an evaluation device, wherein the support element and / or the support structure have / has at least one adjustable section between a rest position and an operating position, the relative position between the measuring element and the evaluation device changing, characterized in that the electrical connection is a cable, the relatively adjustable sections of the support element or the support structure is laid connecting, which changes its length following an adjustment of the relative position of the sections of the support element or the support structure and which automatically returns to its original length.

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßsystem mit einem Kraftaufnehmer zur Erfassung von Stützkräften in einer Stützstruktur, insbesondere von Stützkräften in einem Abstützelement welches ein Teil einer Stützstruktur bildet. Die Stützstruktur findet Verwendung bei statisch aufgestellten Kränen, abgestützten Arbeitsmaschinen, fahrbaren Kranfahrzeugen, fahrbaren Hebezeugen, Bohrfahrzeugen, Selbstfahrlafetten oder dergleichen, die im folgenden als Arbeitsmaschine bzw. Maschine bezeichnet werden. In 1 ist ein Kranfahrzeug 1 schematisch dargestellt, das zur Sicherung des Stands und während des Betriebs auf Abstützelementen 2 steht, die auch als Stützfüße bezeichnet werden. Die Abstützelemente 2 befinden sich im Endbereich von ausfahrbaren Auslegern 3, die an einem Rahmen 44 des Fahrzeugs befestigt sind. Jeder der Ausleger 3 kann als ausziehbarer Ausleger gestaltet sein, der aus dem Rahmen 44 mit oder ohne Fremdkraftunterstützung mittels einer Linearbewegung in seine seitlich aus dem Fahrzeug vorragende Betriebsstellung verbracht werden kann. Es ist auch möglich, den Ausleger 3 schwenkbar zu gestalten, so dass der Ausleger 3, ggf. mit Fremdkraftunterstützung, durch eine Schwenkbewegung um eine vertikale oder um eine horizontale Achse in die aus dem Fahrzeug seitlich vorragende Betriebsstellung bewegt werden kann. Der Endbereich des Auslegers kann auch durch eine kombinierte Schwenk- und Ausziehbewegung in die Betriebsstellung verfahren werden. In diesem Fall ist der Ausleger in sich längenverstellbar (ausziehbar) und ist an seinem einen Ende schwenkbar an dem Fahrzeug angebracht. In einer weiteren Gestaltung kann der Ausleger auch mehrere Klappgelenke haben, so dass sich der Ausleger mit einer Faltbewegung in die Betriebsstellung herausklappen lässt. Die Ausziehbewegung, die Ausschwenkbewegung sowie die kombinierten Bewegungsformen sollen hier von den Begriffen Ausfahrbewegung, ausgefahren bzw. ausfahren erfasst sein.The invention relates to a measuring system with a force transducer for detecting supporting forces in a support structure, in particular of supporting forces in a support element which forms part of a support structure. The support structure is used in statically mounted cranes, supported work machines, mobile crane vehicles, mobile hoists, drills, self-propelled guns or the like, which are referred to below as a working machine or machine. In 1 is a crane vehicle 1 schematically shown, which serves to secure the state and during operation on supporting elements 2 stands, which are also called support feet. The support elements 2 are located in the end of extendable arms 3 attached to a frame 44 are fastened to the vehicle. Each of the outriggers 3 can be designed as a telescopic boom, which is out of the frame 44 can be spent with or without power assistance by means of a linear movement in its laterally protruding from the vehicle operating position. It is also possible the boom 3 pivotable, so the boom 3 , If necessary, with external power assistance, can be moved by a pivoting movement about a vertical or about a horizontal axis in the operating position projecting laterally from the vehicle. The end portion of the boom can also be moved by a combined pivoting and Ausziehbewegung in the operating position. In this case, the boom is adjustable in length (extendible) and is pivotally mounted at one end to the vehicle. In a further embodiment of the boom can also have multiple hinged joints, so that the boom can fold out with a folding movement in the operating position. The pull-out movement, the swiveling out movement as well as the combined movement forms should be covered here by the terms extension movement, extended movement or extension.

Am Einsatzort wird das ganze Kranfahrzeug (allgemein die Maschine), vorzugsweise hydraulisch, mit Hilfe der Abstützelemente 2 angehoben, wobei die Abstützelemente 2 an ihren Auslegern 3 vorher hydraulisch ausgefahren werden können. Die Fahrzeugräder, soweit vorhanden, berühren dann den Boden üblicherweise nicht, werden aber zumindest entlastet.On site, the entire crane vehicle (generally the machine), preferably hydraulically, with the help of the support elements 2 raised, with the support elements 2 to their interpreters 3 can be extended hydraulically before. The vehicle wheels, if present, then usually do not touch the ground, but are at least relieved.

Misst man die über die Abstützelemente die vertikal in den Boden übertragenen Kräfte, dann kann man die Gewichtsverteilung und damit den Schwerpunkt des Gesamtsystems, also der abgestützten Maschine inklusive der Traglast, insbesondere beim Anheben einer Last ermitteln. Diese Messwerte gestatten die Ermittlung des Kipppunkts der Maschine bzw. des Krans nutzbar ist. Eine Möglichkeit zur Messung der Stützkräfte besteht darin, im Kraftfluss jedes Abstützelements einen Kraftaufnehmer zu positionieren. Dieser Kraftaufnehmer gibt dann ein der jeweiligen Stützkraft entsprechendes Signal aus, das beispielsweise in der zuvor genannten Art ausgewertet wird.If one measures the forces transmitted vertically into the ground via the support elements, then one can determine the weight distribution and thus the center of gravity of the overall system, ie the supported machine including the load, in particular when lifting a load. These measurements allow the determination of the tipping point of the machine or crane can be used. One way to measure the support forces is to position a force transducer in the force flow of each support element. This force transducer then outputs a signal corresponding to the respective support force, which signal is evaluated, for example, in the aforementioned manner.

Die Anmeldung Liebherr, EP 2159428 zeigt eine Lösung für eine Anbindung oder den Anschluss eines Sensors an den Kran. Die Lösung verwendet zur Signalübertragung eine Schleifer-Verbindung an einem zentralen Rohr. Mit dieser Lösung kann nur eine einpolige Lösung realisiert werden. Es muss also die Fahrzeugmasse des Krans als zweiter Pol verwendet werden. Dies kann jedoch bei feuchtem Boden oder Regen zu Stromableitungen und Fehlern führen; daher kann das Signal insofern fehlerbelastet sein. Ferner besteht grundsätzlich das Risiko Unterbrechung der Verbindung innerhalb des Zylinders durch offene Schleiferkontakte.
Außerdem ist eine Eindraht-Verbindung nicht für gängige Technologien welche eine mehrpolige Verbindung benötigen geeignet. So sind für sichere Anbindungen wie Canbus zumindest fünf Pole, aber auch für die 4–20 mA Technik zwei oder dreipolige Verbindungen notwendig.The registration Liebherr, EP 2159428 shows a solution for a connection or the connection of a sensor to the crane. The solution uses a wiper connection on a central tube for signal transmission. With this solution, only a single-pole solution can be realized. So it must be the vehicle mass of the crane used as a second pole. However, this can lead to current drains and faults in damp ground or rain; therefore, the signal may be faulty in that respect. Furthermore, there is basically the risk of interruption of the connection within the cylinder due to open slider contacts.
In addition, a single-wire connection is not suitable for common technologies which require a multi-pin connection. Thus, for safe connections such as Canbus at least five poles, but also for the 4-20 mA technology two or three-pole connections are necessary.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein robustes Stützkraftmesssystem mit Kraftsensor für ein bewegliches, ausfahrbares Abstützelement vorzuschlagen, welches ein der von dem Abstützelement getragenen Last, der Stützkraft, entsprechendes Signal zuverlässig liefert.The object of the invention is to propose a robust support force measuring system with force sensor for a movable, extendable support element, which reliably delivers one of the load carried by the support element, the support force, corresponding signal.

Diese Aufgabe wird mit einer Stützkraftmesseinrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.This object is achieved with a support force measuring device having the features of the claims.

In einer erfindungsgemäßen Form hat eine Stützkraftmesseinrichtung zur Messung einer Stützkraft an einem bewegbaren Abstützelement einer Stützstruktur einer insbesondere mobilen Arbeitsmaschine mindestens ein Messelement, das mit einem unter Einwirkung der Stützkraft verformbaren Verformungskörper verbunden ist und ein stützkraftproportionales Signal abgibt, sowie mindestens eine elektrischen Verbindung zur Übertragung des stützkraftproportionalen Signals zu einer Auswertungseinrichtung. Das Abstützelement und/oder die Stützstruktur haben/hat mindestens einen zwischen einer Ruhestellung und einer Betriebsstellung verstellbaren Abschnitt, wobei sich die Relativlage zwischen Messelement und Auswertungseinrichtung verändert. Die elektrische Verbindung ist ein Kabel, das relativ zueinander verstellbare Abschnitte des Abstützelements bzw. der Stützstruktur verbindend verlegt ist, das einer Verstellung der Relativlage der Abschnitte des Abstützelements bzw. der Stützstruktur folgend seine Länge ändert und das selbsttätig in seine Ausgangslänge zurückkehrt.In a form according to the invention, a supporting force measuring device for measuring a supporting force on a movable supporting element of a supporting structure of a mobile machine in particular has at least one measuring element which is connected to a deformable deformation element under the action of the supporting force and emits a support force proportional signal, as well as at least one electrical connection for transmission of the support force-proportional signal to an evaluation device. The support element and / or the support structure have / has at least one adjustable between a rest position and an operating position section, wherein the relative position between the measuring element and the evaluation device changed. The electrical connection is a cable which is laid connecting to relatively adjustable sections of the support element or the support structure, which changes its length following an adjustment of the relative position of the sections of the support element or the support structure and which automatically returns to its original length.

Durch die Verwendung eines mehradrigen Kabels können mehrere Anschlüsse des Sensors gleichzeitig mit der Auswertungseinrichtung verbunden sein, wodurch Energieversorgung und Messwertabgriff gleichzeitig erfolgen können. Es können auch mehrere Messwerte zeitgleich erfasst werden, z. B. Stützkraft und Temperatur. Zudem ist eine Verbindung durch ein Kabel zuverlässiger als eine Schleiferverbindung, die stets einem geringen Verschleiß unterliegt. By using a multi-core cable, multiple terminals of the sensor can be connected simultaneously to the evaluation device, whereby power supply and Meßwertabgriff can be done simultaneously. It is also possible to acquire several measured values at the same time, eg. B. support force and temperature. In addition, a connection through a cable is more reliable than a wiper connection, which is always subject to low wear.

Vorzugsweise ist der verstellbare Abschnitt mit einer hydraulischen Kolben/Zylinderanordnung verbunden und das Kabel ist den Zylinderraum der Kolben/Zylinderanordnung durchgreifend angeordnet.Preferably, the adjustable portion is connected to a hydraulic piston / cylinder assembly and the cable is arranged across the cylinder space of the piston / cylinder assembly.

Vorzugsweise ist das Kabel einerseits mit einer fluiddichten Stromdurchführung durch die Wandung des Zylinders und andererseits mit einer fluiddichten Stromdurchführung durch den Kolben elektrisch und mechanisch fest verbunden.Preferably, the cable is electrically and mechanically firmly connected on the one hand with a fluid-tight current feedthrough through the wall of the cylinder and on the other hand with a fluid-tight current feedthrough through the piston.

Vorzugsweise ist das Kabel in einem mehrteiligen, teleskopierbaren Schutzrohr geführt, wobei ein jeweils endseitiges Segment des teleskopierbaren Schutzrohrs mit dem Kolben bzw. mit dem Zylinderboden verbunden ist.Preferably, the cable is guided in a multi-part, telescoping protective tube, wherein a respective end-side segment of the telescoping protective tube is connected to the piston or to the cylinder bottom.

Vorzugsweise hat das Kabel eine Ausgangsform, in die es einer nachlassenden Ausdehnung folgend selbsttätig zurückkehrt, wobei die Ausgangsform schraubenförmig, schneckenförmig, faltenbalgförmig zickzackförmig oder schlaufenförmig ist oder eine Kombination aus diesen Grundformen aufweist. Beispielsweise kann diese erforderliche Elastizität durch entsprechende Gestaltung der Kabelummantelung, des Kabels selbst oder durch die Verwendung von entsprechend vorgeformtem Folienkabel erreicht werden.Preferably, the cable has an initial shape, in which it returns automatically following a decreasing expansion, wherein the initial shape is helical, helical, bellows-shaped zigzag or loop-shaped or has a combination of these basic shapes. For example, this required elasticity can be achieved by appropriate design of the cable sheath, the cable itself or by the use of appropriately preformed foil cable.

Vorzugsweise ist die Ausgangsform des Kabels, insbesondere eine schraubenförmige Ausgangsform des Kabels, an den Innendurchmesser des Zylinders anliegend angepasst geformt, um das Kabel zu führen.Preferably, the initial shape of the cable, in particular a helical output shape of the cable, is adapted to conform to the inner diameter of the cylinder to guide the cable.

Ebenfalls vorzugsweise ist das Kabel auf einen selbsttätigen Aufroller aufgewickelt, der das Kabel unter Federkraft und vorzugsweise im Mittelabschnitt beginnend beidseitig aufrollt.Also preferably, the cable is wound on an automatic retractor, which rolls up the cable under spring force and preferably in the middle section on both sides.

Vorzugsweise ist das Kabel mehradrig. Auf diese Weise können verschiedene Signale gleichzeitig zur Auswertung übertragen werden, diese können zusätzlich zu den Stützkraftmesssignalen Temperaturmesssignale oder dergleichen sein.Preferably, the cable is multi-core. In this way, different signals can be transmitted simultaneously for evaluation, these can be in addition to the Stützkraftmesssignalen temperature measuring signals or the like.

Vorzugsweise hat die Stützstruktur horizontal ausfahrbare Ausleger und/oder am Auslegerende angebrachte, hydraulisch vertikal verstellbare Abstützelemente, wobei der Verformungskörper mit dem Messelement an dem Ausleger und/oder an dem Abstützelement angebracht ist. Insbesondere vorzugsweise hat das Abstützelement einen Hydraulikzylinder mit einer Kolbenstange, wobei der Verformungskörper einen Abschnitt der Kolbenstange bildet.Preferably, the support structure horizontally extendable boom and / or attached to the boom end, hydraulically vertically adjustable support elements, wherein the deformation body is attached to the measuring element on the boom and / or on the support element. Particularly preferably, the support element has a hydraulic cylinder with a piston rod, wherein the deformation body forms a portion of the piston rod.

Alternativ oder zusätzlich hat das Abstützelement einen Stützfuß zur Auflage auf dem Boden, wobei der Verformungskörper in einem Verbindungsabschnitt zwischen der Kolbenstange und dem Stützfuß angebracht ist, oder diesen bildet. Vorzugsweise ist der Verbindungsabschnitt ein Kugelgelenk und der Verformungskörper ist ein Bestandteil des Kugelgelenks.Alternatively or additionally, the support element has a support foot for resting on the floor, wherein the deformation body is mounted in a connecting portion between the piston rod and the support leg, or forms this. Preferably, the connecting portion is a ball joint and the deformation body is a part of the ball joint.

Vorzugsweise ist die Gestalt des Verformungskörpers so gewählt, dass er in Stützkraftrichtung deformierbar und in Querrichtung dazu steif ist.Preferably, the shape of the deformation body is chosen such that it is deformable in the direction of support force and stiff in the transverse direction.

Vorzugsweise kann die Auswertungseinrichtung die Ausfahrlänge der Ausleger erfassen und mit dem zugehörigen Messwert für die Stützkraft verrechnen, um die Schwerpunktlage der Maschine zu bestimmen.Preferably, the evaluation device can detect the extension length of the boom and calculate with the associated measured value for the supporting force to determine the center of gravity of the machine.

Zusätzlich können die Ausleger in der ausgefahrenen Stellung von Kraftmessbolzen abgestützt sein, die maschinenseitige Belastungen der Ausleger erfassen.In addition, the cantilevers may be supported in the extended position by force gauges that sense machine-side loads on the cantilevers.

Vorzugsweise sind die Ausleger mittels einer oder mehreren Kolben/Zylinderanordnungen hydraulisch verstellbar und das Kabel diese Kolben/Zylinderanordnungen durchgreifend angeordnet.Preferably, the boom by means of one or more piston / cylinder arrangements are hydraulically adjustable and the cable arranged this piston / cylinder assemblies by cross.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Form hat eine Stützkraftmesseinrichtung zur Messung einer Stützkraft an einem Abstützelement einer Stützstruktur einer insbesondere mobilen Arbeitsmaschine mindesten ein Messelement, das mit einem unter Einwirkung der Stützkraft verformbaren Verformungskörper zur Bildung eines Sensors verbunden ist und ein stützkraftproportionales Signal abgibt, sowie einen Stützfuß, der den Sensor enthält und mit dem Abstützelement beweglich verbunden ist. Das Abstützelement enthält eine elektrische Kabelverbindung, die zur Durchleitung von elektrischer Energie und zur Übertragung des stützkraftproportionalen Signals zu einer Auswertungseinrichtung in der Maschine eingerichtet ist. Das Abstützelement und der Sensor im Stützfuß haben eine elektromagnetische Schnittstelle, mittels der das Messelement über elektromagnetische Induktion mit elektrischer Energie aus der Maschine versorgt wird und das stützkraftproportionale Signal von dem Messelement mittels elektromagnetischer Induktion zur der Kabelverbindung des Abstützelements übertragen wird.In a further form according to the invention, a supporting force measuring device for measuring a supporting force on a supporting element of a supporting structure of a mobile machine in particular has at least one measuring element which is connected to a deformable deformation element under the action of the supporting force to form a sensor and emits a support force proportional signal, as well as a supporting foot. which contains the sensor and is movably connected to the support element. The support element contains an electrical cable connection which is set up for the passage of electrical energy and for the transmission of the support force-proportional signal to an evaluation device in the machine. The support element and the sensor in the support leg have an electromagnetic interface, by means of which the measuring element is supplied via electromagnetic induction with electrical energy from the machine and the support force proportional signal is transmitted from the measuring element by means of electromagnetic induction to the cable connection of the support element.

In dieser Anordnung wird zusätzlich zu einer zuverlässigen Kabelverbindung eine Schnittstelle verwendet, die korrosionsfest und feuchtigkeitsunempfindlich ist und auch den Austausch des Sensors bzw. des Stützfußes z. B. auf der Baustelle selbst erlaubt. In this arrangement, an interface is used in addition to a reliable cable connection, which is resistant to corrosion and moisture and also the replacement of the sensor or the support foot z. B. on the site itself.

Vorzugsweise ist das Messelement mit einer Schaltung verbunden, die einen aufladbaren Pufferspeicher zur Speicherung elektrischer Energie enthält, die für die Stützkraftmessung und die Übermittlung des stützkraftproportionalen Signals verwendet wird.Preferably, the measuring element is connected to a circuit containing a rechargeable buffer memory for storing electrical energy, which is used for the supporting force measurement and the transmission of the support force proportional signal.

Vorzugsweise ist die Auswertungseinrichtung in der Maschine angepasst, zeitversetzt zwischen einem Ladebetrieb zur Aufladung des Pufferspeichers und einem Messbetrieb zur Messung der Stützkraft mit Übermittlung des stützkraftproportionalen Signals umzuschalten, wobei der Umschaltzyklus zeitgesteuert oder von dem Ladezustand des Pufferspeichers oder von der Größe eines Messwerts für die Stützkraft abhängig ist.Preferably, the evaluation device is adapted in the machine to switch over time between a charging operation for charging the buffer memory and a measuring operation for measuring the supporting force with transmission of propped force proportional signal, the switching cycle time-controlled or by the state of charge of the buffer memory or the size of a measured value for the supporting force is dependent.

Alternativ und ebenso vorzugsweise kann die Übertragung von Energie und die Übermittlung des stützkraftproportionalen Signals zeitgleich erfolgen, indem eine modulierte Wechselspannung als Trägerwelle für das Signal über die elektromagnetische Schnittstelle übertragen wird.Alternatively and also preferably, the transmission of energy and the transmission of the support force proportional signal can be carried out at the same time by a modulated AC voltage is transmitted as a carrier wave for the signal via the electromagnetic interface.

Vorzugsweise ist der Sensor austauschbar in den Stützfuß eingebaut. Dadurch ist es möglich, ohne Trennung oder Wiederverbinden den Sensor bei Wartungsarbeiten auszutauschen bzw. Zur Anpassung der Messaufgabe anzupassen, beispielsweise an einen anderen Messbereich oder das Hinzufügen von Temperaturmessung.Preferably, the sensor is replaceable installed in the support leg. This makes it possible, without disconnection or reconnection to replace the sensor during maintenance or adapt to adapt the measurement task, for example, to another measuring range or the addition of temperature measurement.

Vorzugsweise hat der Stützfuß eine Kugelpfanne, die sich auf dem Sensor abstützt, wobei das Abstützelement eine Gelenkkugel hat, die in der Kugelpfanne aufgenommen ist. Der stützfußseitige Teil der elektromagnetischen Schnittstelle kann in einer Aussparung in der Kugelpfanne versenkt eingebaut sein und der abstützelementseitige Teil der elektromagnetischen Schnittstelle kann in einer Aussparung in der Gelenkkugel versenkt eingebaut sein, so dass sich diese beiden Teile berührungsfrei gegenüberliegen.Preferably, the support leg has a ball socket, which is supported on the sensor, wherein the support element has a ball joint, which is received in the ball socket. The stützfußseitige part of the electromagnetic interface can be recessed in a recess in the ball socket and the support member side of the electromagnetic interface can be recessed in a recess in the ball joint, so that these two parts face each other without contact.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Stützkraftmesseinrichtung, wurden zuvor dargelegt und es wird hiermit ausdrücklich auf diese Ausführungen verwiesen.Further advantageous embodiments of the support force measuring device, have been set out above and it is hereby expressly made to these statements.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Form hat eine Stützkraftmesseinrichtung zur Messung einer Stützkraft an einem Abstützelement einer Stützstruktur einer insbesondere mobilen Arbeitsmaschine mindestens ein Messelement, das mit einem unter Einwirkung der Stützkraft verformbaren Verformungskörper zur Bildung eines Sensors verbunden ist und ein stützkraftproportionales Signal abgibt, und einen Stützfuß, der den Sensor enthält und mit dem Abstützelement beweglich verbunden ist. Der Stützfuß hat einen Speicher für elektrische Energie sowie einen Funksender, der mit dem Sensor verbunden und eingerichtet ist, ein vom Sensor erfasstes stützkraftproportionales Signal drahtlos an einen Funkempfänger in der Maschine zu übermitteln.In a further form according to the invention, a supporting force measuring device for measuring a supporting force on a supporting element of a supporting structure of a mobile machine in particular has at least one measuring element which is connected to a deformable deformation element under the action of the supporting force to form a sensor and emits a support force proportional signal, and a supporting foot, which contains the sensor and is movably connected to the support element. The support leg has an electrical energy store and a radio transmitter connected to the sensor and configured to wirelessly transmit a sensor signal proportional to outreach power to a radio receiver in the machine.

In dieser Form der Erfindung kann ein mehrkanaliges ggf. erweiterbares System verwendet werden, dass Messwerte für Stützkräfte, Temperaturen, Ladezustände oder Funktionsbeeinträchtigungen etc. an die Auswertungseinrichtung meldet. Das System ist sehr einfach nachrüstbar, da lediglich eine ständige Energieversorgung im Leitstand der Maschine erforderlich ist, die meist ohnehin vorhanden ist.In this form of the invention, a multi-channel possibly expandable system can be used which reports measured values for supporting forces, temperatures, states of charge or functional impairments etc. to the evaluation device. The system is very easy to retrofit, since only a constant power supply in the control room of the machine is required, which is usually already available.

Vorzugsweise ist der Speicher für elektrische Energie ein aufladbarer Speicher, und der Stützfuß ist mit einer Ladeeinrichtung versehen, mittels der der Speicher aufgeladen werden kann. Es sind Lösungen denkbar in denen nicht wieder aufladbare Speicher verwendet werden können; im Regelfall sind die Betriebsdauern zu lange, um bei vernünftigen Kosten und Schonung der Umwelt Messsignale in hinreichender Häufigkeit unter Verwendung von nicht aufladbaren Stromspeichern zu senden.Preferably, the electric energy storage is a rechargeable storage, and the support foot is provided with a charging means by means of which the storage can be charged. Solutions are conceivable in which non-rechargeable memory can be used; As a rule, the operating times are too long to send measuring signals at a reasonable frequency using non-rechargeable current stores at a reasonable cost and with the protection of the environment.

Vorzugsweise ist der Funkempfänger in der Maschine mit einer Auswertungseinrichtung verbunden, die das stützkraftproportionale Signal in eine Stützlast umrechnet.Preferably, the radio receiver is connected in the machine with an evaluation device, which converts the support force proportional signal into a vertical load.

Vorzugsweise sind der Funksender und der Funkempfänger jeweils als Funksender und -empfänger ausgestaltet und eingerichtet, miteinander zu kommunizieren. Vorzugsweise sind die Funksender und -empfänger zur Datenübertragung mittels Radiowellen eingerichtet, sich miteinander nach einem vorgegebenen Protokoll zu koppeln und die Signalherkunft und korrekte Übermittlung am Empfänger der Maschine zu verifizieren.Preferably, the radio transmitter and the radio receiver are each configured as a radio transmitter and receiver and configured to communicate with each other. Preferably, the radio transmitters and receivers for data transmission by means of radio waves are arranged to couple with each other according to a predetermined protocol and to verify the signal origin and correct transmission at the receiver of the machine.

Vorzugsweise ist der Speicher für elektrische Energie mit einer Ladeeinrichtung verbunden, die eine Ladebuchse zum Anschluss einer Stromquelle oder eine berührungslose, elektrische Energie durch elektromagnetische Induktion übertragende Schnittstelle hat. Letztere Ausgestaltung kann insbesondere in der schmutzigen Umgebung von Baustellen kurzschlussfrei arbeiten, weil keine elektrischen Kontakte freiliegen.Preferably, the storage for electrical energy is connected to a charging device having a charging socket for connecting a power source or a non-contact, electrical energy by electromagnetic induction transmitting interface. The latter embodiment can operate in a short-circuit-free manner, especially in the dirty environment of construction sites, because no electrical contacts are exposed.

Vorzugsweise hat der Stützfuß eine Einrichtung zur Überwachung des Ladezustands des Speichers für elektrische Energie, die eingerichtet ist, mittels des Funksenders Daten über den Ladezustand zum Funkempfänger der Maschine übermittelt.Preferably, the support leg has a device for monitoring the state of charge of Memory for electrical energy, which is set up, transmitted via the radio transmitter data on the state of charge to the radio receiver of the machine.

Der Stützfuß hat vorzugsweise eine Antenne des Funksenders, die in einer Aussparung angeordnet und vorzugsweise mit Kunststoff vergossen ist.The support leg preferably has an antenna of the radio transmitter, which is arranged in a recess and preferably potted with plastic.

Vorzugsweise trägt der Stützfuß auf seiner Oberseite Leuchtmittel, vorzugsweise LEDs, die von dem Funksender gesteuert sind, um Betriebszustände durch Lichtzeichen anzuzeigen. Die Lichtzeichen können durch Lichtfarbe oder Leuchtintervalle, insbesondere Dauerlicht und Blinken mit unterschiedlicher Frequenz, unterscheidbar sein und vorzugsweise verschiedene Betriebszustände wie insbesondere Betriebsbereitschaft, Fehlfunktion, Unterbrechung des Funkkontakts, Ladezustand des Speichers anzeigen.Preferably, the support foot carries on its upper side lighting means, preferably LEDs, which are controlled by the radio transmitter to indicate operating conditions by light signals. The light signals can be distinguishable by light color or light intervals, in particular continuous light and flashing with different frequencies, and preferably indicate different operating states such as in particular readiness for operation, malfunction, interruption of the radio contact, state of charge of the memory.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass insbesondere Warnungen vor gefährlichen Betriebszuständen der Arbeitsmaschine sowohl dem Maschinenführer als auch den weiteren Personen, die nicht unbedingt Einblick in den Führerstand haben, ebenfalls gewarnt werden können.This embodiment has the advantage that in particular warnings of dangerous operating conditions of the work machine both the operator and the other people who do not necessarily have insight into the cab, also can be warned.

Vorzugsweise ist der Funkempfänger in einem Leitstand des Maschinenführers angebracht und hat einen Bildschirm, auf dem die Messwerte und/oder aus den Messwerten berechnete Werte wie insbesondere die zulässige Ausfahrlänge und der Winkelwert eines Kranauslegers bei einem Mobilkran angezeigt werden.The radio receiver is preferably mounted in a control station of the machine operator and has a screen on which the measured values and / or values calculated from the measured values, in particular the permissible extension length and the angular value of a crane jib, are displayed in a mobile crane.

Insbesondere können die Leuchtmittel sowie die beschriebenen Funktionen ausdrücklich auch bei den anderen Formen der Erfindung angewendet werden. Beachtung bei der Erfindung sollte auch dem Problem hinsichtlich von Querkräften gewidmet werden; das wie folgt anhand der 2 dargestellt istIn particular, the lighting means as well as the described functions can be expressly applied to the other forms of the invention. Attention to the invention should also be devoted to the problem of transverse forces; that as follows from the 2 is shown

Beim Anheben des Fahrzeuges mit den Abstützelementen und beim Anheben einer Last verformen sich Fahrzeugrahmen 44, Ausleger 3 und Abstützelemente 2 dergestalt, dass sich die Enden oder Stützfüße der Abstützelemente 2, die auf dem Boden stehen, in horizontaler Richtung d voneinander entfernen wollen, wie in 2 gezeigt ist. Diese Bewegung wird aber teilweise dadurch verhindert, dass der Reibwert zwischen Boden und Stützfuß 2 nicht Null ist. Dadurch bauen sich horizontale Reaktionskräfte zwischen den Abstützelementen auf, die in allen vom Kraftfluss durchlaufenen Bauteilen Biegemomente erzeugen.When lifting the vehicle with the support elements and when lifting a load vehicle frames deform 44 , Boom 3 and support elements 2 such that the ends or support feet of the support elements 2 who are standing on the ground, want to move away from each other in the horizontal direction d, as in 2 is shown. However, this movement is partially prevented by the fact that the coefficient of friction between the ground and support foot 2 not zero. As a result, horizontal reaction forces build up between the support elements, which generate bending moments in all components that are traversed by the flow of force.

Ein messtechnisches Problem besteht nun darin, dass jeder reale Kraftaufnehmer oder -sensor nicht nur in der Kraftrichtung reagiert für die er konstruiert ist, sondern mehr oder weniger auch auf Kräfte und Momente in allen anderen Richtungen, die auf ihn einwirken. Um beispielsweise die Schwerpunktlage des mit den Abstützelementen abgestützten Fahrzeugs oder Krans zu erfassen, sind aber lediglich die vertikalen Kräfte, die Stützkräfte relevant.A metrological problem is that each real force transducer or sensor reacts not only in the direction of the force for which it is designed, but more or less also on forces and moments in all other directions that affect it. In order to detect, for example, the center of gravity of the vehicle supported by the support elements or crane, but only the vertical forces, the supporting forces are relevant.

Die in der zuvor beschriebenen Anwendung auftretenden horizontalen Kräfte, insbesondere die an den einzelnen Abstützelementen, betragen einen messtechnisch relevanten Stör-Anteil der zu messenden vertikalen Kräfte.The horizontal forces occurring in the application described above, in particular those on the individual support elements, amount to a metrologically relevant interference component of the vertical forces to be measured.

Es ist schwierig, einen geeigneten Anbauort für einen Kraftaufnehmer an dem Fahrzeug oder dem Kran zu finden. Rund um einen Kran bzw. ein Kranfahrzeug sind die Einsatzbedingungen oft rauh.It is difficult to find a suitable mounting location for a load cell on the vehicle or crane. The conditions of use are often harsh around a crane or a crane vehicle.

Kabelverbindungen und Sensor sind Verschmutzung ausgesetzt. Ferner sind die Abstützelemente im ausgefahrenen Zustand auch mechanischen Beanspruchungen und potentiellen Kollisionen durch den Betrieb von Maschinen und Fahrzeugen und schwerem Gerät in unmittelbarer Umgebung ausgesetzt. Dadurch darf aber die Sicherheit und die Arbeitsfähigkeit nicht eingeschränkt oder beeinträchtigt werden.Cable connections and sensor are exposed to contamination. Furthermore, the support elements in the extended state are also exposed to mechanical stresses and potential collisions by the operation of machines and vehicles and heavy equipment in the immediate vicinity. However, safety and working capacity should not be restricted or impaired.

Die Erfindung bietet eine Lösung der genannten Schwierigkeiten.The invention provides a solution to the difficulties mentioned.

Mit der Erfindung ist der Kraftaufnehmer in das Abstützelement so integriert, so dass er robust in die Struktur integriert ist, und gleichzeitig ein sicheres Signal liefert.With the invention of the force transducer is integrated into the support so that it is robustly integrated into the structure, and at the same time provides a safe signal.

So ist er in einer Form der Erfindung so gestaltet, dass er leicht an das Ende der Stütze zu montieren ist, wenig Beeinflussung durch Querkräfte und Momente erfährt und den Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und Schmutz gut widerstehen kann.Thus, in one form of the invention, it is designed so that it is easy to mount on the end of the support, experiences little influence by lateral forces and moments and can withstand the environmental influences such as moisture and dirt well.

Er kann aber auch an einer anderen Stelle in den Kraftfluss eines Abstützelements integriert sein, so z. B. auch an einer beliebigen Stelle der Kolbenstange.But it can also be integrated at another point in the power flow of a supporting element, such. B. also at any point of the piston rod.

Da es sich bei der hier beschriebenen Applikation in der Regel um eine sicherheitsrelevante Anwendung handelt, ist es außerdem wichtig, dass die messtechnischen Eigenschaften des Kraftaufnehmers über lange Zeit gleich bleiben und die Mindestanforderungen an die Funktionssicherheit erfüllt werden.Since the application described here is usually a safety-relevant application, it is also important that the metrological properties of the force transducer remain the same over a long period of time and that the minimum requirements for functional safety are met.

Ferner sind solche mit Stützfüßen ausgerüsteten Fahrzeuge in der Regel im Freien im Einsatz. Dort kann bspw. eine Fahrzeugseite in der Sonne stehen, so dass die Stützfüße auf dieser Seite erwärmt werden, während die anderen Stützfüße im Schatten sind. Dadurch können sich erhebliche Temperaturunterschiede ergeben, die die gemessenen Verformungen oder Dehnungen, insbesondere auch die gemessenen Widerstandswerte (also Kräfte) in dem Kraftaufnehmer verfälschen können.
Vorteilhafterweise kann der Kraftaufnehmer zusätzliche Temperaturmessungen beinhalten, so kann er zum Beispiel temperaturempfindliche Widerstände tragen, die eine Temperaturkompensation unmittelbar am Kraftaufnehmer ermöglichen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der die Lastmesswiderstände tragende Sensor auch die Temperaturmesswiderstände unmittelbar daneben hat.Furthermore, such equipped with support feet vehicles are usually in the open in use. There may, for example, a vehicle side in the sun, so that the support feet are heated on this side, while the other support legs are in the shade. This can be significant Differences in temperature, which can distort the measured deformations or strains, in particular the measured resistance values (ie forces) in the force transducer.
Advantageously, the force transducer may include additional temperature measurements, it may, for example, wear temperature-sensitive resistors that allow temperature compensation directly on the load cell. It is particularly advantageous if the sensor carrying the load-measuring resistors also has the temperature-measuring resistances directly next to it.

Es gibt eine Vielzahl verschiedener Fahrzeuge mit Anbauten, die den Einsatz von Stützfüßen erfordern. Folglich sind auch verschiedene maximale Stützlasten an den Stützfüßen zu erwarten und zu erfassen. Um eine genaue Messung über den jeweiligen Nennlastbereich zu ermöglichen, sollte der Kraftaufnehmer so ausgelegt sein, dass er möglichst ein sich im gesamten Nennlastbereich gleichmäßig änderndes Signal abgeben kann. Dafür ist es vorteilhaft, wenn der Sensor ohne die Herstellung elektrisch leitender Verbindungen ausgetauscht werden kann.There are a variety of vehicles with attachments that require the use of support feet. Consequently, also different maximum load loads on the support feet are to be expected and recorded. In order to allow an accurate measurement over the respective rated load range, the force transducer should be designed so that it can output a signal that changes evenly throughout the rated load range. For this it is advantageous if the sensor can be replaced without the production of electrically conductive connections.

Um darüber hinaus die Bevorratung einer Vielzahl verschiedener Sensoren, die jeweils für einen Nennlastbereich angepasst sind, zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn ein einziges Standard-Messelement verwendet wird und der Verformungskörper des Sensors in seiner Geometrie der Messaufgabe, d. h. dem Nennlastbereich angepasst ist oder angepasst wird.In addition, in order to avoid the storage of a plurality of different sensors, which are each adapted for a rated load range, it is advantageous if a single standard measuring element is used and the deformation body of the sensor in its geometry of the measuring task, d. H. is adapted or adapted to the nominal load range.

Diese Anpassung über die Gestalt des Verformungskörpers ist sehr gut zu berechnen und auch zu fertigen, da vorzugsweise die Durchmesser eines Drehteils (Zylinderdurchmesser) angepasst werden, was leicht und genau in der Praxis umzusetzen ist.This adaptation over the shape of the deformation body is very easy to calculate and also to manufacture, since preferably the diameter of a rotating part (cylinder diameter) are adjusted, which is easy and accurate to implement in practice.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Anpassung an verschiedene Lasten derart gestaltet, dass über einen Standard-Verformungskörper verschiedene Hülsen gestülpt werden, welche durch Zunahme der Querschnitte sich dann weniger verformen und so höhere Lasten auflösen können.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es denkbar, einen Kraftsensor in die horizontale Stützstruktur eines Auslegers zu integrieren um die Genauigkeit des Messergebnisses zu verbessern. Hierzu kann der Sensor in Form eines mit einem Verformungskörper verbundenen Messelements und z. B. per Schweißung oder Presspassung in die Stützstruktur eingebaut werden, um die Stützkraft zu messen.In a further embodiment of the invention, the adaptation to different loads is designed such that over a standard deformation body different sleeves are placed, which then deform less by increasing the cross-sections and thus can dissolve higher loads.
In a further embodiment of the invention, it is conceivable to integrate a force sensor in the horizontal support structure of a cantilever in order to improve the accuracy of the measurement result. For this purpose, the sensor in the form of a measuring element connected to a deformation body and z. B. be incorporated by welding or interference fit in the support structure to measure the supporting force.

Diese Ausgestaltung kann durch eine Verstärkungsstruktur realisiert werden, welche zusätzlich auf die Stützstruktur aufgebracht und damit verbunden wird, so dass der Sensor als integriertes Element aufgenommen wird.This embodiment can be realized by a reinforcing structure, which is additionally applied to the support structure and connected thereto, so that the sensor is received as an integrated element.

Der Vorteil ist hierbei, dass die gesamte Verstärkung als Baugruppe eingemessen und getestet werden kann, bevor sie an die Abstützelemente angebracht wird.The advantage here is that the entire gain can be measured as an assembly and tested before it is attached to the support elements.

Hierzu ist vorteilhaft, wenn um den Kraftaufnehmer die Verstärkungsstruktur definiert geschwächt wurde, um hier einen Ort größter und definierter Dehnungen zur Auflösung, Messung der Lasten oder Kraftflüsse am Messort zu ermöglichen.For this purpose, it is advantageous if the reinforcing structure has been weakened in a defined manner around the force transducer in order to allow a location of maximum and defined strains for dissolution, measurement of the loads or force flows at the measuring location.

Die Anpassung an verschiedene Lasten ist dann zum Beispiel derart gestaltet, dass dann die zusätzliche Struktur unterschiedlich stark ausgeführt wird, oder die definierten Schwächungen unterschiedlich ausgeführt werden.The adaptation to different loads is then designed, for example, such that then the additional structure is executed differently strong, or the defined weakenings are performed differently.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Kraftsensor in die unterste Stützplatte, den Stützfuß eines Abstützelements unterhalb eines Kugelgelenks integriert. Hierzu ist der Sensor unterhalb einer Kugelaufnahme platziert, welcher auswechselbar ist.In a further embodiment of the invention, the force sensor is integrated in the lowermost support plate, the support leg of a support element below a ball joint. For this purpose, the sensor is placed below a ball seat, which is interchangeable.

Durch verschiedene Einsätze mit verschiedenen Kugeldurchmessern kann rasch eine Anpassung auf das jeweilige Kranfahrzeug vorgenommen werden.Various inserts with different ball diameters can be quickly adapted to the respective crane vehicle.

Der Sensor kann ein Kraftsensor sein, welcher Dehnungen, dass heisst Längenveränderungen, an einem Verformungskörper aufnimmt. Dies kann ein Dehnungsmessstreifen sein, welcher Dehnungen misst, oder eine angekoppelte Membran welche sich unter Krafteinfluss dehnt, wölbt oder verformt. Hierbei können auch optische Verfahren, speziell mit Faser zum Einsatz kommen welche Dehnungen messen können. Generell sind hier verschiedenste Ansätze möglich.
Ein weiteres Verfahren zur Erfassung von Stützkräften könnte ein hydraulisches Messelement sein, welches einen Druck einer eingeschlossenen Kolbenkammer als Druck misst und in Kraft umgerechnet ausgibt. Auch wenn diese Messdaten per Funk übermittelt werden, kann die Energieversorgung durch eine 1 oder 2 polige Verbindung am Fahrzeug unter Verwendung der Fahrzeugmasse als 2. Pol realisiert sein.The sensor may be a force sensor which absorbs expansions, that is to say changes in length, on a deformation body. This may be a strain gauge which measures strains or a coupled membrane which expands, bulges or deforms under the influence of force. Here also optical methods, especially with fiber can be used which can measure strains. In general, various approaches are possible here.
Another method for detecting supporting forces could be a hydraulic measuring element, which measures a pressure of an enclosed piston chamber as pressure and outputs converted into force. Even if these measured data are transmitted by radio, the power supply can be realized by a 1 or 2 pole connection on the vehicle using the vehicle ground as the second pole.

Der Sensor kann aber auch als eine bewegliche Kraftmessachse realisiert sein, welche die wirkenden Abstützkräfte der ausfahrbaren Ausleger der mobilen Maschine je nach ausgefahrenem Zustand oder ausgefahrener Länge oder Breite und Winkel auswertet. Hierbei wird beispielsweise die resultierende Biegung der Achse oder Lagerkräfte, Achskräfte an der Lagerung der Achse ausgewertet.The sensor can also be realized as a movable force measuring axis, which evaluates the acting support forces of the extendable boom of the mobile machine depending on the extended state or extended length or width and angle. In this case, for example, the resulting bending of the axle or bearing forces, axle forces at the bearing of the axle is evaluated.

Der Kraftsensor kann auch ein SAW Sensor oder ein Sensor mit RFID Funktionalität sein, welcher als Schwingkreis über Wellen angeregt wird und dann selbstständig eine Resonanzantwort abgibt. Hierzu kann es notwendig sein, dass jeder Stützfuß eine kodierte Adresse zur Verhinderung von Verwechselung der Messwerte mitabgibt. Der The force sensor can also be a SAW sensor or a sensor with RFID functionality, which is excited as a resonant circuit via waves and then independently emits a resonance response. For this purpose, it may be necessary for each support leg to include a coded address to prevent confusion of the measured values. Of the

In diesem Fall kann der Kraftsensor vorzugsweise über eine drahtlose beispielsweise induktive Verbindung durch den Stützfuß und sein Kugelgelenk abgefragt werden.In this case, the force sensor can preferably be interrogated via a wireless, for example, inductive connection through the support foot and its ball joint.

Hierzu sind geeignete Sende- und Empfangsmittel in der Kugel und in der Aufnehmerplatte des Stützfußes integriert, welche das Übertragen von Messwerten oder die Übertragung von Energie für den Betrieb des Sensors bewerkstelligen.For this purpose, suitable transmitting and receiving means are integrated in the ball and in the pickup plate of the support leg, which accomplish the transmission of measured values or the transmission of energy for the operation of the sensor.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kommuniziert jeder der Kraftsensor mit einer Auswertungseinrichtung mittels auf seiner Seite der Maschine installierte Transceiver, welche eine ordnungsgemäße Übertragung der Daten durch wechselseitiges Senden und Zurücksenden in Verbindung mit einem Prüfalgorythmus übermitteln.In a further embodiment of the invention, each of the force sensors communicates with an evaluation device by means of transceivers installed on its side of the machine, which transmit a proper transmission of the data by mutual transmission and retransmission in conjunction with a test algorithm.

Besonders vorteilhaft ist eine Zwei-Drahtausführung durch den Stützfuß an die Überwachung (Auswertungseinrichtung) des Krans (der Maschine), welche die Energieversorgung übernimmt, und wobei gleichzeitig die Mess-Signale analog oder digital auf eine Versorgungsspannung oder einen Versorgungsstrom aufgetaktet, moduliert werden.Particularly advantageous is a two-wire design by the support leg to the monitoring (evaluation device) of the crane (the machine), which takes over the power supply, and at the same time the measurement signals analog or digital aufgetaktet to a supply voltage or supply current, modulated.

Optional ist die Verbindung fünfpolig als CAN Bus ausgestaltet, oder per Funk über mehrere Kanäle realisiert.Optionally, the connection is designed as a five-pole CAN bus, or implemented via radio over several channels.

Bei einer Übertragung per Funk ist insbesondere die Anzeige in die Krankabine an einem Drehkran einfach nachrüstbar, weil Schleiferkontakte nicht benötigt werden. Es wird nur eine Stromversorgung benötigt, und eine Auswertung mit Empfangseinheit und Display kann in Blickweite des Kranführers einfach nachgerüstet, platziert werden.In a transmission by radio in particular the display in the crane cab on a slewing crane is easy to retrofit, because wiper contacts are not needed. Only one power supply is needed, and an evaluation with receiving unit and display can be simply retrofitted within sight of the crane operator, placed.

Leuchten an der Auswertung oder an jeder Stützplatte können eine korrekte Verbindung und Montage vor Ort visuell bestätigen, anzeigen.Lights on the evaluation or on each support plate can visually confirm a correct connection and installation on site indicate.

Zur einfachen Handhabung und Montage des Sensorsystems wird die Fußplatte von oben mit einem verschraubbaren Schließteil verschlossen, oder ist oben offen und wird nur einfach verriegelt, und ist ansonsten am Fahrzeug während dem Transport in einer Lade- und Transporteinrichtung gesichert.For ease of handling and assembly of the sensor system, the foot plate is closed from above with a bolt-on closing part, or is open at the top and is simply locked, and is otherwise secured to the vehicle during transport in a loading and transport device.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kraftsensor in die Kolbenstange des Stützfußes integriert.In one embodiment of the invention, the force sensor is integrated in the piston rod of the support foot.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die schematisierte Zeichnung näher beschrieben.The invention will be described in more detail below with reference to the schematic drawing.

In den Zeichnungen zeigt:In the drawings shows:

1 einen von Abstützelementen an einem Kranwagen in Frontansicht; 1 one of support elements on a crane truck in front view;

2A einen Ausleger mit schematisch auftretenden Verformungen und einer Verstärkungsstruktur; 2A a boom with schematically occurring deformations and a reinforcing structure;

2B einen Ausleger, der um eine senkrechte Achse vom Fahrzeug ausschwenkbar ist; 2 B a boom which is swingable about a vertical axis from the vehicle;

2C einen Ausleger der um eine horizontale Achse vom Fahrzeug ausschwenkbar ist; 2C a boom which is swingable about a horizontal axis of the vehicle;

3 einen hydraulisch ausfahrbaren Ausleger mit Sensor und ein Stützfuß mit Sensor am unteren Fuß; 3 a hydraulically extendable boom with sensor and a support foot with sensor on the lower foot;

4 verschiedene elektrische Ankopplungen für einen Sensor durch einen Stützfuß; 4 various electrical couplings for a sensor by a support foot;

5 eine Schnittansicht eines Stützfußes mit Sensorelement und Hülsen zur Anpassung an maximale Belastungen sowie eine Vergrößerung 5A des Sensorkörpers; 5 a sectional view of a support leg with sensor element and sleeves for adaptation to maximum loads and an enlargement 5A the sensor body;

6A–6B einen Stützfuß mit Sensoreinsätzen für unterschiedliche Kugelgelenke; 6A - 6B a support foot with sensor inserts for different ball joints;

6C einen Stützfuß mit drahtloser Anbindung an die Kransteuerung; 6C a support foot with wireless connection to the crane control;

6D einen Stützfuß mit Funkanbindung an die Kransteuerung; 6D a support foot with radio connection to the crane control;

7 eine schematische Schnittansicht eines Stützfußes mit einem Sensor in der Kolbenstange eines Hydraulikzylinders; 7 a schematic sectional view of a support leg with a sensor in the piston rod of a hydraulic cylinder;

8 einen Kranwagen mit montierbaren Stützfüßen, welche per Funk einen Messwert in die Krankabine senden; und 8th a crane truck with mountable support feet, which send a measured value to the crane cabin by radio; and

9 eine Lösung, in der ein Kraftsensor aus einer Kolben/Zylinderanordnung mit einer Druckmessvorrichtung gebildet ist. 9 a solution in which a force sensor is formed from a piston / cylinder arrangement with a pressure measuring device.

Gemäß 1 hat ein drehbarer Kran 1, der eine Maschine im Sinne dieser Anmeldung ist, einen Grundrahmen oder Unterbau 44, an dem horizontale Schiebeholme oder Ausleger 3 befestigt sind. An den Auslegern 3 sind Stützfüße 2 montiert, welche die Kranstruktur oder das gesamte Fahrzeug definiert anheben können.According to 1 has a rotating crane 1 , which is a machine in the sense of this application, a base frame or base 44 , on the horizontal sliding beams or outriggers 3 are attached. At the jibs 3 are support feet 2 mounted, which can raise the crane structure or the entire vehicle defined.

Je nach anhängender Last 5, ausgefahrener Länge des Kranauslegers, Mastes 8B, angebauten Verlängerungen 8C, Eigengewicht des Krans und Platzierung von Ausgleichsgewichten 8A, sowie ausgefahrener Länge L der Ausleger 3 mit den Stützfüßen 2 ergibt sich eine Höchstbelastung für das Heben einer Last 5 bevor der Kran zu kippen droht.Depending on the attached load 5 , extended length of crane jib, mast 8B , attached extensions 8C , Self weight of the crane and placement of balance weights 8A , as well as extended length L of the boom 3 with the support feet 2 results in a maximum load for lifting a load 5 before the crane threatens to topple.

Die Annäherung an bzw. das Erreichen von dieser Höchstbelastung, auch als Überlastgrenze bezeichnet, kann dem Kranführer angezeigt werden, indem die Abstützungskräfte aller Stützelemente ausgewertet werden.The approach to or the achievement of this maximum load, also referred to as overload limit, can be displayed to the crane operator by evaluating the support forces of all support elements.

Hierzu sind Sensoren in der Stützstruktur vorgesehen.For this purpose, sensors are provided in the support structure.

Gemäß 2A ist ein Kraftsensor innerhalb der Stützstruktur an verschiedenen Punkten anbringbar. Beispielsweise im Stützelement, Stützfuß 2 im Bereich der Kugel 4, am Ausleger 3 an einem Verstärkungselement 5, oder in der Trag-Roll-Achse 7 eines Auslegers 3. Die Erfindung ist auf diese Anwendungen anwendbar, bevorzugt auf die Anwendungen, wo Sensor und Auswertung relativ zueinander bewegbar sind.According to 2A a force sensor within the support structure at different points attachable. For example, in the support element, support foot 2 in the sphere of the sphere 4 , on the boom 3 on a reinforcing element 5 , or in the carrying-roll axle 7 a jib 3 , The invention is applicable to these applications, preferably to the applications where sensor and evaluation are movable relative to one another.

In 2B ist eine Lösung gezeigt, in der der Ausleger 3 um eine vertikale Achse vom Fahrzeug ausschwenkbar ist. Achszapfen 7, um die der Ausleger 3 schwenkt, können als Kraftmessachsen ausgeführt sein. Zudem können weitere Kraftsensoren, wie nachfolgend beschrieben ist, im Bereich der Kugel 4 des Stützfußes 2 oder in der Stützplatte 9 vorgesehen und auf die beschrieben Weise mit der Auswertungseinrichtung des Kran verbunden sein.In 2 B is shown a solution in which the boom 3 can be pivoted about a vertical axis from the vehicle. journal 7 to the the boom 3 pivots can be designed as force measuring axes. In addition, other force sensors, as described below, in the sphere 4 of the support foot 2 or in the support plate 9 provided and connected in the manner described with the evaluation device of the crane.

In 2C ist eine Lösung gezeigt, in der der Ausleger 3 um eine horizontale Achse, angetrieben von einem Hydraulikzylinder 300, vom Fahrzeug ausschwenkbar ist. Anlenkpunkte 7, um die der Ausleger 3 und der Hydraulikzylinder schwenken, können als Kraftmessachsen ausgeführt sein. Zudem können weitere Kraftsensoren, wie nachfolgend beschrieben ist, im Bereich der Kugel 4 des Stützfußes 2 oder in der Stützplatte 9 vorgesehen und auf die beschrieben Weise mit der Auswertungseinrichtung des Kran verbunden sein.In 2C is shown a solution in which the boom 3 about a horizontal axis driven by a hydraulic cylinder 300 , can be swung out of the vehicle. pivot points 7 to the the boom 3 and the hydraulic cylinder pivot, can be designed as force measuring axes. In addition, other force sensors, as described below, in the sphere 4 of the support foot 2 or in the support plate 9 provided and connected in the manner described with the evaluation device of the crane.

In 3 sind zwei Sensoren gezeigt, die redundant zueinander an einer Stützstruktur 6 mit Ausleger 3 und Stützfuß 2 betreibbar sind, und so die Sicherheit des Krans weiter erhöhen.In 3 Two sensors are shown which are redundant to each other on a support structure 6 with boom 3 and support foot 2 operable, thus further enhancing the safety of the crane.

Die Stützstruktur 6 besteht hierbei im Wesentlichen aus einem waagrechten Ausleger 3 und einem senkrechten Stützfuß 2. Ein Kranfahrzeug, wie es in 1 gezeigt ist, hat üblicherweise an beiden Fahrzeugseiten je zwei solche Anordnungen, also insgesamt vier Stützfüße 2 an vier Auslegern 3.The support structure 6 consists essentially of a horizontal boom 3 and a vertical support leg 2 , A crane vehicle, as is in 1 is shown, usually has two such arrangements on both sides of the vehicle, so a total of four support legs 2 to four outliers 3 ,

Nachfolgend wird jeweils nur eine solche Stützstruktur beschrieben; die Vervielfältigung erfolgt durch das Anbringen baugleicher bzw. spiegelbildlich ausgestalteter Stützstrukturen an den verbleibenden Fahrzeugpunkten.In the following, only one such support structure will be described; the duplication is done by attaching identical or mirror-image designed support structures to the remaining vehicle points.

Ein erster Kraftsensor 10 ist hierzu am Fuß oberhalb des Kugelgelenks 4 angebracht, welches eine Stützplatte 9 aufnimmt. Der Stützfuß 2 ist zweiteilig als Hohlzylinder mit ausfahrbarem Kolben 11 gefertigt. Durch Einleiten eines Hydrauliköls 13 unter Druck P2 wird die Kolbenstange 11 ausgefahren bis die Stützplatte 9 Kontakt mit dem Untergrund 12 bekommt und der Kran angehoben wird.A first force sensor 10 is at the foot above the ball joint 4 attached, which is a support plate 9 receives. The support foot 2 is in two parts as a hollow cylinder with retractable piston 11 manufactured. By introducing a hydraulic oil 13 under pressure P2 becomes the piston rod 11 extended until the support plate 9 Contact with the underground 12 gets and the crane is lifted.

Der Kraftsensor 10 wird hierbei beispielsweise über ein Spiralkabel 14 kontaktiert, welches durch die Kolbenzylindereinheit, vorzugsweise mittig, durchgeführt wird. Über eine dichtende Kontaktierung 15 wird dass Messsignal dann zur Kransteuerung bzw. Kranüberwachung geleitet.The force sensor 10 This is for example via a spiral cable 14 contacted, which is performed by the piston-cylinder unit, preferably in the middle. About a sealing contact 15 the measuring signal is then directed to the crane control or crane monitoring.

Ebenso ist möglich, dass der Ausleger 3 hydraulisch über eine Kolbenzylindereinheit 16 beweglich ist, welche innerhalb des Auslegers 3 gelagert ist, der so relativ zum hier nicht näher dargestellten Kranunterbau auf Rollen 7 oder Gleitlagerplatten 7B ein- oder ausgefahren werden kann.It is also possible that the boom 3 hydraulically via a piston-cylinder unit 16 which is movable within the jib 3 is stored, the relative to the crane substructure not shown here on rollers 7 or plain bearing plates 7B can be extended or retracted.

Der Auslegersensor 17 ist dann vorzugsweise als Bestandteil einer Platte 5 an dem Ausleger 3 zum Beispiel per Schweißung angebracht. Ausnehmungen 18 rund um den Auslegersensor 17 konzentrieren den Kraftfluss um oder auf den Auslegersensor und verbessern das Messsignal.The boom sensor 17 is then preferably as part of a plate 5 on the boom 3 For example, attached by welding. recesses 18 around the boom sensor 17 concentrate the flow of force around or on the cantilever sensor and improve the measurement signal.

Analog den Ausführungen zum Stützfuß 2, kann ein Kabel 14B des Auslegersensors 17 durch das Hydrauliköl und durch die Kolbenzylindereinheit zur Kransteuerung geführt werden. Es ist zudem möglich, dass das Kabel 14B mit dem Kabel 14 des Stützfußes 2 elektrisch verbunden ist, so dass das Kabel 14B die Messwerte des Kraftsensors 10 sowie die des Auslegersensors 17 zur Auswertung (nicht dargestellt) des Krans 1 führt.Analogous to the versions for the support foot 2 , can a cable 14B of the cantilever sensor 17 be guided by the hydraulic oil and by the piston-cylinder unit for crane control. It is also possible that the cable 14B with the cable 14 of the support foot 2 is electrically connected, so the cable 14B the measured values of the force sensor 10 as well as the cantilever sensor 17 for evaluation (not shown) of the crane 1 leads.

Gemäß 4 kann das Kabel hierzu unterschiedlich gestaltet sein:
4A zeigt eine Kabelverbindung, bei der das Kabel spiralförmig geformt ist, und das ummantelnde Material elastisch zurückfedert, und in seiner Ausgangsform vordefiniert ist, so dass es immer versucht, nach Entlastung aus der Länge wieder zurück in seine Ausgangsform zu gelangen.According to 4 the cable can be designed differently:
4A shows a cable connection, in which the cable is formed spirally, and elastically springs back the Ummantelnde material, and is predefined in its initial shape, so that it always tries to get back to its original shape after relief from the length.

Unterstützend und führend wirkt hierbei eine umhüllende Form wie ein Rohr, das auch als Teleskoprohr (nicht dargestellt, s. 7) ausgeführt sein kann, wobei jeweils ein Endsegment des Teleskoprohrs an dem Zylinder bzw. der Kolbenstange festgelegt ist und eine längenveränderliche Schutzhülle um das elastisch verformbare (also sich in seine Ausgangsform selbsttätig zurückstellende) Kabel bildet. Supportive and leading acts in this case an enveloping shape such as a pipe, which is also used as a telescopic tube (not shown, s. 7 ) may be carried out, wherein in each case an end segment of the telescopic tube is fixed to the cylinder or the piston rod and a variable-length protective cover to the elastically deformable (ie, automatically returns to its original form) cable forms.

4B zeigt eine Kabelverbindung, bei der das Kabel durch nicht gezeigte Mittel bei Entlastung zu einer Rolle aufgespult wird. Dies kann ein federvorgespannter Aufroller sein. 4B shows a cable connection, in which the cable is wound by means not shown in relief to a roll. This may be a spring loaded retractor.

4C zeigt eine Kabelverbindung, bei der das Kabel durch nicht gezeigte Mittel mäanderförmig aufgewickelt wird. 4C shows a cable connection, in which the cable is meandering wound by means not shown.

4D zeigt eine Kabelverbindung, bei der sich das Kabel in Form einer einfachen (Schrauben-)Feder elastisch einer Längenänderung anpasst. Das Kabel ist hierbei durch metallische oder faserartige Einlagen oder Umhüllungen so verstärkt, dass es seine Spiralform wie eine Feder symmetrisch dem Auszug anpasst. 4D shows a cable connection, in which the cable in the form of a simple (screw) spring elastically adapts to a change in length. The cable is reinforced by metallic or fibrous inserts or sheaths so that it fits its spiral shape like a spring symmetrically to the extract.

4E zeigt eine Kabelverbindung, bei der das Kabel als Folien- oder Bandleiter ziehharmonikaförmig vordefiniert ist. Hierzu kann eine isolierte Leiterbahn auch als Folie mit einem federelastischen Trägermaterial verbunden sein, beispielsweise durch ein Laminierverfahren mit einem Leiterplattenmaterial. 4E shows a cable connection, in which the cable is predicated accordion-shaped as a foil or ribbon conductor. For this purpose, an insulated strip conductor can also be connected as a film with a spring-elastic carrier material, for example by a laminating method with a printed circuit board material.

4F zeigt eine Kabelverbindung, bei der sich das Kabel aus einzelnen elastischen Federfaltelementen zusammensetzt, welche sich durch Vorspannung nach innen umstülpen, sobald die Verbindung entlastet wird. 4F shows a cable connection, in which the cable is composed of individual elastic spring folding elements, which evert by biasing inwardly as soon as the connection is relieved.

Gemäß 5 ist der Kraftaufnehmer oder Kraftsensor als Abschnitt eines kugelförmigen Gelenks oder Kugelgelenks 4 ausgebildet, und besteht im Wesentlichen aus einem rostbeständigen, stählernen Verformungskörper, dessen durch die zu messende Kraft hervorgerufene Dehnungen mit auf den Verformungskörper aufgeklebten Dehnungsmessstreifen oder mit Hilfe von in Dünnschichttechnik hergestellten dehnungsempfindlichen Widerständen erfasst wird.According to 5 is the force transducer or force sensor as a section of a spherical joint or ball joint 4 formed, and consists essentially of a rust-resistant, steel deformation body, which is detected by the force to be measured caused by strained with the strain gauges strain gauges or by means of thin-film produced strain-sensitive resistors.

Hierzu können die Widerstände direkt oberhalb des Kugelgelenks platziert werden, oder auf einem Sensorkörper 20 angebracht sein, der mit dem Verformungskörper verbunden und vorzugsweise damit verschweißt ist. Bei Einleitung der Stützkraft F auf eine Anschlussplatte 21 deformiert sich die Sensorzone oder der Sensorkörper 20 analog der Belastung F, die Widerstände werden deformiert, und ein Messsignal ist für die Kransteuerung bezüglich der Belastung an diesem Kugelgelenk auswertbar.For this purpose, the resistors can be placed directly above the ball joint, or on a sensor body 20 be attached, which is connected to the deformation body and preferably welded thereto. When initiating the support force F on a connection plate 21 deforms the sensor zone or the sensor body 20 analogous to the load F, the resistors are deformed, and a measurement signal is evaluable for the crane control with respect to the load on this ball joint.

Hierbei ist eine Anpassung der Sensorik und der auftretenden Dehnungen an die zu erwartenden Kräfte durch die Gestaltung einer Bohrung 22 möglich. Eine weitere Anpassung der Sensorik an die Belastung der Stützgeometrie oder an eine Maximallast eines Krans besteht darin, um den Anschlussdurchmesser 22 des Kugelgelenkabschnitts verschiedene Hülsen 23A, 23B in Verbindung mit in der Stärke angepassten Anschlussplatten 21A, 21B anzubringen.Here is an adaptation of the sensor and the strains occurring to the expected forces through the design of a hole 22 possible. Another adaptation of the sensor to the load of the support geometry or to a maximum load of a crane is to the connection diameter 22 of the ball and socket section different sleeves 23A . 23B in conjunction with thickness-adapted connection plates 21A . 21B to install.

Durch die Auswahl von Hülsen und Platten kann die Steifigkeit der Verbindung verändert werden, so dass das Maß der Dehnung der Sensorzone je nach Last anpassbar ist.By selecting sleeves and plates, the stiffness of the connection can be changed so that the amount of strain of the sensor zone can be adjusted according to the load.

Zum Erreichen einer höheren Funktionssicherheit können sich bezüglich der Verschaltung der auf dem Sensorkörper 20 angebrachten Widerstände auch zwei oder mehr gleichartig verschaltete Wheatstone-Brücken auf dem Sensorkörper befinden, deren Signale getrennt voneinander ausgewertet und in einer elektronischen Vergleicherschaltung bewertet werden.To achieve a higher level of functional reliability can with respect to the interconnection on the sensor body 20 attached resistors are also two or more similar interconnected Wheatstone bridges on the sensor body whose signals are evaluated separately and evaluated in an electronic comparator circuit.

Weiterhin befinden sich temperaturabhängige Widerstände direkt auf dem Sensorkörper, mit deren Hilfe ein Temperatureinfluss auf die Messwerte kompensiert werden kann.Furthermore, temperature-dependent resistors are located directly on the sensor body, with the help of which a temperature influence on the measured values can be compensated.

Wird das Kugelgelenk 4 passend gestaltet, z. B. wie in 5B gezeigt ist, so führt eine über den Stützfuß in den Sensorkörper 20 eingeleitete horizontale Kraft zu einer messtechnisch auswertbaren Verformung der Sensorzone bzw. des Sensorkörpers, wenn die Messwiderstände 24 auf einer mit dem Kugelgelenk verbundenen Messmembran 25 positioniert sind, welche ein Bestandteil des Sensorkörpers 20 ist. Folglich kann der Kraftaufnehmer, der zur Erfassung der von dem Abstützelement zum Tragen einer Last übertragenen Stützkraft dient, so gestaltet sein, dass er störende Querkräfte kompensiert. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Widerstände geeignet (z. B. kreuzförmig) auf dem Sensorkörper 20 angeordnet werden.Will the ball joint 4 suitably designed, z. B. as in 5B is shown, one leads over the support foot in the sensor body 20 introduced horizontal force to a metrologically evaluable deformation of the sensor zone or the sensor body, if the measuring resistors 24 on a measuring diaphragm connected to the ball joint 25 are positioned, which are part of the sensor body 20 is. Consequently, the force transducer, which serves to detect the support force transmitted by the support element for carrying a load, may be designed to compensate for disturbing transverse forces. This can be achieved in particular in that the resistors are suitable (eg, cross-shaped) on the sensor body 20 to be ordered.

Der Kraftaufnehmer oder Kraftsensor hat einen sich unter der Stützkraft und Querkräften in einer von der Stützkraft abweichenden Richtung verformenden Messabschnitt (hier Messmembran 25) oder Verformungskörper, mit dem er einen Teil des Abstützelements bildet. Es sind ferner mehrere an dem Messabschnitt, der Messmembran 25, angeordnete Widerstände fest mit dem Messabschnitt verbunden, die eine dehnungsproportionale Reaktion zeigen und deren querkraftproportionale Reaktionen vorzugsweise einander aufheben.The load cell or force sensor has a measuring section deforming below the supporting force and transverse forces in a direction deviating from the supporting force (here measuring diaphragm 25 ) or deformation body with which it forms part of the support element. There are also several on the measuring section, the measuring diaphragm 25 , Resistors arranged firmly connected to the measuring section, which show a stretch-proportional reaction and their transverse force proportional reactions preferably cancel each other.

Die Auslöschung der Reaktionen kann durch geeignete Anordnung der Messelemente, hier Dünnfilmwiderstände an dem Messabschnitt und/oder durch entsprechende Verarbeitung der gemessenen Signale erfolgen. The extinction of the reactions can be effected by suitable arrangement of the measuring elements, in this case thin-film resistors on the measuring section and / or by corresponding processing of the measured signals.

6 (A, B, C, D) zeigt eine Fußplatte 9 für eine Stützstruktur eines Krans, die beispielsweise so ausgeführt sein kann, wie unter Bezugnahme auf die vorhergehenden Figuren beschrieben wurde. 6 (A, B, C, D) shows a foot plate 9 for a support structure of a crane, which may for example be designed as described with reference to the preceding figures.

In der Ausgestaltung gemäß 6 ist die Aufnahmezone 30 für das Kugelgelenk 4 auswechselbar gestaltet. Insbesondere sind hierzu Sensoreinsätze 31 mit einer abschnittsweise kugelförmigen Fläche 32 versehen, welche die Stützkraft des Kugelgelenks 4 mit dem Durchmesser D1 auf einen Kraftsensor 33 in den Stützfuß 9 einleiten.In the embodiment according to 6 is the reception zone 30 for the ball joint 4 interchangeable designed. In particular, this sensor inserts 31 with a section-wise spherical surface 32 provided, which the supporting force of the ball joint 4 with the diameter D1 on a force sensor 33 in the support foot 9 initiate.

Gemäß 6B sind solche Sensoreinsätze 31 mit Sicherungsmitteln 34 im Stützfuß 9 arretierbar und haben eine später zu beschreibende, hier nur sinngemäß als Anschlusseinheit 35 dargestellte Schnittstelle, über die die Messdaten an die Kransteuerung oder eine Auswertungseinheit abgegeben werden können.According to 6B are such sensor inserts 31 with securing means 34 in the support foot 9 Lockable and have a later to be described, here only analogously as a connection unit 35 represented interface via which the measurement data can be delivered to the crane control or an evaluation unit.

Ein erster Kraftsensor 10 ist hierzu am Fuß oberhalb des Kugelgelenks 4 angebracht, welches die Stützplatte 9 aufnimmt.A first force sensor 10 is at the foot above the ball joint 4 attached, which is the support plate 9 receives.

Gemäß 6C ist ein Sensoreinsatz 31, der mit einem Kraftsensor 10 wirkverbunden ist, mit einer Anschlusseinheit 35 versehen, die als Funksender ausgestaltet ist und per Funk, vorzugsweise über eine Antenne 37, Messdaten an eine Auswerteeinheit oder eine Kransteuerung sendet. Die notwendige Energieversorgung kann drahtlos über eine Empfangseinheit 36 beispielsweise über eine induktive Schnittstelle zugeführt werden.According to 6C is a sensor insert 31 that with a force sensor 10 is operatively connected, with a connection unit 35 provided, which is designed as a radio transmitter and by radio, preferably via an antenna 37 , Sends measurement data to an evaluation unit or a crane control. The necessary energy supply can be wireless via a receiving unit 36 be supplied for example via an inductive interface.

Mittel 34 dienen zum Festlegen des Sensoreinsatzes 31 im Stützfuß 9, Mittel 38, hier in Form einer oberen Kugelhalbschale dienen zur Festlegung des Stützfußes 9 an dem Kugelgelenk 4.medium 34 serve to define the sensor insert 31 in the support foot 9 , Medium 38 , here in the form of an upper ball half shell serve to fix the support foot 9 at the ball joint 4 ,

Gemäß einer Ausführung nach 6D übertragen solche Sensoreinsätze 31 die Stützkraft auf doppelte, redundante Kraftsensoren 10, welche ihre Messdaten an eine Sensorauswertung SA weiterleiten. Die Sensorauswertung SA gibt die Messdaten drahtlos von einem Transceiver 50 an einen Transceiver 51 weiter, der als Empfänger in der induktiven Schnittstelle arbeitet und im Kugelgelenk 4 angebracht ist. Die Transceiver 50, 51 bilden zusammen eine induktive Schnittstelle.According to an embodiment according to 6D transmit such sensor inserts 31 the supporting force on double, redundant force sensors 10 , which forward their measurement data to a sensor evaluation SA. The sensor evaluation SA transmits the measured data wirelessly from a transceiver 50 to a transceiver 51 Next, which works as a receiver in the inductive interface and in the ball joint 4 is appropriate. The transceivers 50 . 51 together form an inductive interface.

Im Rahmen dieser Verbindung sind Spulensysteme 52A, 52B integriert, welche zudem elektrische Energie zur Versorgung der Kraftsensoren 10 übertragen. Die Kraftsensoren müssen in dieser Ausführungsform keineswegs doppelt vorhanden sein, es kann auch nur ein einzelner Kraftsensor 10 sein, der mit einer entsprechenden Schaltung SA verbunden ist, um seine Messdaten über die induktive Schnittstelle 50, 51 zu übertragen.In the context of this connection are coil systems 52A . 52B integrated, which also provides electrical energy to power the force sensors 10 transfer. The force sensors need not be duplicated in this embodiment, it may also be just a single force sensor 10 which is connected to a corresponding circuit SA to its measurement data via the inductive interface 50 . 51 transferred to.

Die Schaltung SA, die mit dem Spulensystem 52B und dem oder den Kraftsensor(en) 10 verbunden ist, enthält ferner einen Speicher für elektrische Energie in Form eines Akkumulators oder eines Kondensators oder dergleichen. Elektrische Energie kann über die induktive Schnittstelle 50, 51 übertragen werden, um anschließend den oder die Kraftsensor(en) 10 für die Messung zu betreiben und das Messsignal in eine geeignete für die Übertragung zur Auswertungseinrichtung der Maschine aufzubereiten bzw. in die Schnittstelle 50, 51 einzukoppeln. Dadurch kann die Schnittstelle 50, 51 beispielsweise abwechselnd zur Energieübertragung oder zur Messwertübertragung verwendet werden. Damit kann mit einfachen zweiadrigen Kabeln und/oder vereinfachten Übertragungsformen der Signale gearbeitet werden.The circuit SA, with the coil system 52B and the force sensor (s) 10 is connected, further includes a memory for electrical energy in the form of a rechargeable battery or a capacitor or the like. Electrical energy can be transmitted via the inductive interface 50 . 51 to transfer the force sensor (s) 10 to operate for the measurement and to reprocess the measurement signal in a suitable for the transmission to the evaluation device of the machine or in the interface 50 . 51 couple. This allows the interface 50 . 51 For example, be used alternately for energy transfer or for measured value transmission. This can be done with simple two-wire cables and / or simplified transmission forms of the signals.

Eine andere Ausführungsform ist in 7 gezeigt, in der der Stützfuß 2 den Kraftsensor 10 integriert hat. Gemäß 7 ist der Kraftsensor 10 innerhalb eines Stützfußes 2 am inneren, oberen Ende der Kolbenstange integriert oder montiert. Ein Abschnitt der Kolbenstange 11 bildet den Verformungskörper, an dem Sensoren (nicht gezeigt) angebracht sind. Der Sensor kann die in 5A, 5B gezeigte Form haben.Another embodiment is in 7 shown in the the support foot 2 the force sensor 10 integrated. According to 7 is the force sensor 10 within a support foot 2 integrated or mounted on the inner, upper end of the piston rod. A section of the piston rod 11 forms the deformation body to which sensors (not shown) are attached. The sensor can be used in 5A . 5B have shown shape.

Die Kabelverbindung 14 ist innerhalb eines teleskopierbaren Schutzrohrs 67 aufgenommen und geführt, und ist deshalb besonders vor Beschädigungen geschützt. Durch das Rohr wird gewährleistet, dass sich das Kabel als die elektrische Signalverbindung immer innerhalb des Rohrsystems geordnet entspannt, zusammenfaltet oder ablegt und nicht eingeklemmt oder gequetscht werden kann.The cable connection 14 is inside a telescopic protective tube 67 taken and guided, and is therefore particularly protected against damage. The pipe ensures that the cable, as the electrical signal connection, always relaxes, folds up or deposits within the pipe system and can not be pinched or pinched.

Das Kabel zum Kraftsensor 10 kann wie in den 4A bis 4G gezeigt ist, ausgeführt sein.The cable to the force sensor 10 like in the 4A to 4G is shown executed.

Die Ausgestaltung nach 7 kann auch dahingehend variiert sein, dass der Kraftsensor 10 an einem Abschnitt der Kolbenstange 11 befestigt ist, der mit dem Inneren des Zylinders verbunden ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die elektrischen Verbindungen zum Kraftsensor 10 im Inneren des Zylinders liegen und keine elektrische Leitung durch den Kolben geführt werden muss.The design after 7 can also be varied so that the force sensor 10 at a portion of the piston rod 11 is attached, which is connected to the interior of the cylinder. This arrangement has the advantage that the electrical connections to the force sensor 10 lie inside the cylinder and no electrical line must be passed through the piston.

Eine weitere Ausführungsform ist in 8 gezeigt. Ein Kran 1 hat einen Ausleger 3 und einen Stützfuß 2. Eine Stützplatte 9 ist am Stützfuß 2 angebracht und weist einen Messeinsatz 31 auf, welcher über eine in die Stützplatte 9 bündig integrierte Antenne 37 den Messwert der Stützkraft zu einer Auswerteeinheit 38 in die Bedienungskabine 40 des Krans 1 sendet.Another embodiment is in 8th shown. A crane 1 has a boom 3 and a support leg 2 , A support plate 9 is on the support foot 2 attached and has a measuring insert 31 on, which one in the support plate 9 flush integrated antenna 37 the measured value of the support force to an evaluation unit 38 into the control cabin 40 of the crane 1 sends.

Da die Messdaten drahtlos per Funk übermittelt werden, ist insbesondere bei drehbaren Kran-Aufbauten keine weitere elektrische Drehverbindung im Bereich 60 der Drehverbindung des Krans mit dem Rahmen 44 notwendig.Since the measured data is transmitted wirelessly by radio, there is no further rotary electrical connection in the area, especially in the case of rotating crane structures 60 the slewing connection of the crane with the frame 44 necessary.

Das Funkübertragungssystem zwischen dem Stützfuß kann insbesondere so ausgelegt sein, dass die Signalübertragung bidirektional mehrmalig überprüft wird, so dass die Signalübertragung der gesendeten Signale besonders sicher ist.The radio transmission system between the support foot can in particular be designed so that the signal transmission is checked bidirectionally several times, so that the signal transmission of the transmitted signals is particularly secure.

Ferner kann durch Verschlüsselung eine hohe Fehlerfreiheit erreicht werden, so zum Beispiel eine Hamming-Distanz von H = 4. Innerhalb des drahtlosen Systems hat jede Sende- und Empfangseinheit eine eindeutige Adresse, so dass nicht nur stets der richtige Messwert dem richtigen Stützfuß zugeordnet werden kann, sondern es kann auch durch geeignete Mittel automatisch erkannt werden, ob die jeweils richtige Stützplatte 9 an dem richtigen Stützfuß 2 montiert ist.Furthermore, by encryption, a high accuracy can be achieved, such as a Hamming distance of H = 4. Within the wireless system, each transmitting and receiving unit has a unique address, so not only always the correct reading can be assigned to the correct support foot but it can also be automatically detected by suitable means, whether the respective correct support plate 9 at the right support foot 2 is mounted.

Werden gleiche Stützplatten an allen Stützfüßen verwendet, so ist eine Programmierfunktion vorgesehen, mit der die Zuordnung der Stützfüße zum jeweiligen Ausleger in der Auswertungseinrichtung festgelegt werden kann. Eine entsprechende Sicherheitsabfrage kann die Inbetriebnahme des Krans verhindern/verzögern/beschränken, wenn keine ordnungsgemäße Zuordnung erfolgt ist. Es ist auch möglich, den Stützfuß mit einem RFID-Chip als Stützfußkennung zu versehen, der eine Kennung für den jeweiligen Stützfuß enthält. Nach dem Anbringen der Stützplatte 9 erfasst der Messeinsatz 31 drahtlos die Stützfußkennung und meldet sich als Stützplatte des entsprechenden Auslegers bei der Auswertungseinrichtung der Maschine an. Der RFID-Chip und die Mittel zu seiner Erfassung können beispielsweise so in dem Kugelgelenk 4 bzw. in dem Messeinsatz 31 eingebaut sein, wie in 6D gezeigt ist.If identical support plates are used on all support feet, then a programming function is provided with which the assignment of the support feet to the respective extension arm can be determined in the evaluation device. A corresponding safety inquiry can prevent / delay / limit the commissioning of the crane if it has not been correctly assigned. It is also possible to provide the support foot with an RFID chip as Stützfußkennung containing an identifier for the respective support foot. After attaching the support plate 9 captures the measuring insert 31 wirelessly the Stützfußkennung and logs in as a support plate of the corresponding boom at the evaluation device of the machine. The RFID chip and the means for its detection, for example, in the ball joint 4 or in the measuring insert 31 be installed as in 6D is shown.

Vorzugsweise ist das gesamte System bestehend aus den Stützfußplatten 9 und der in der Bedienungskabine 40 in Sichtweite des Bedieners anbringbaren Auswerte- und Warneinheit 70, die die Auswertungseinrichtung sowie das Funkverbindungssystem enthält, nachrüstbar. Insbesondere haben die Stützfußplatten 9 eine eigene Stromversorgung aus einem Energiespeicher, der über einen Ladeanschluss 41, der auch als wasserdichte induktive Schnittstelle ausgeführt sein kann, aufladbar ist. Die Auswerte- und Warneinheit benötigt lediglich Bordstrom, der in der Bedienungskabine 40 meist ohnehin verfügbar ist (Bordsteckdose).Preferably, the entire system is composed of the Stützfußplatten 9 and in the control cabin 40 within sight of the operator mountable evaluation and warning unit 70 , which can be retrofitted, containing the evaluation device and the radio link system. In particular, the Stützfußplatten have 9 its own power supply from an energy storage, via a charging port 41 , which can also be designed as a waterproof inductive interface, is rechargeable. The evaluation and warning unit only needs on-board power, which is in the control cabin 40 usually available anyway (board socket).

Optional weisen das angebrachte Mess-System oder die Fußplatten 9 Leuchtmittel 39 auf, welche bei richtiger Funktion, Anbringung und bei abgesicherter Funkübertragung optisch anzeigen, dass das System funktionsbereit ist. Die optische Anzeige der Leuchtmittel 39 umfasst Lichtzeichen, die durch Lichtfarbe oder Leuchtintervalle, insbesondere Dauerlicht und Blinken mit unterschiedlicher Frequenz, unterscheidbar sind und vorzugsweise verschiedene Betriebszustände wie insbesondere Betriebsbereitschaft, Fehlfunktion, Unterbrechung des Funkkontakts, oder niedrigen Ladezustand des Speichers anzeigen.Optionally have the attached measuring system or the foot plates 9 Lamp 39 which, when properly used, fitted and with secure radio transmission, visually indicate that the system is operational. The visual indication of the bulbs 39 includes light signals that are distinguishable by light color or light intervals, especially continuous light and flashing with different frequency, and preferably indicate different operating conditions such as in particular operational readiness, malfunction, interruption of the radio contact, or low charge state of the memory.

Die Ladeanschlüsse 41 an den Fußplatten 9 werden mit einer Ladeeinheit 42 am Kran verbunden, sobald die Fußplatten 9 richtig in einer Transport und Ladebucht 40 des Krans montiert und/oder verriegelt sind. Es ist auch möglich, die die Fußplatten in situ, also im Einsatz nachzuladen, dies kann insbesondere durch eine tragbare Nachladeeinheit erfolgen, die mit dem Ladeanschluss des nachzuladenden Stützfußes verbunden wird. Dabei ist eine wasser- und schmutzdichte Verbindung, wie eine induktive Verbindung vorteilhaft.The charging ports 41 on the foot plates 9 be with a charging unit 42 connected to the crane as soon as the foot plates 9 right in a transport and cargo bay 40 the crane are mounted and / or locked. It is also possible to reload the foot plates in situ, ie in use, this can be done in particular by a portable recharging unit, which is connected to the charging port of the nachzuladenden support leg. In this case, a water and dirt-tight connection, such as an inductive connection is advantageous.

9 zeigt eine Lösung, die zur Stützlastmessung einen Kraftsensor 200 verwendet, der den Druck einer Flüssigkeit in einem Zylinderraum 202 misst und daraus auf die durch die Kolbenstange 11 auf einen Messkolben 201, der mit dem Zylinderraum 202 zusammenwirkt, ausgeübte Stützkraft schließt. Für die Messung des Drucks wird ein Drucksensor 91 eingesetzt, der mit einer Auswertung 93 verbunden ist, die einen Antenne 92 hat. Messwerte für den Druck oder bereits berechnete Kraftwerte können von der Auswertung 93 zur einer Anzeige- oder Auswertungseinrichtung (70 in 8) in der Bedienungskabine der Maschine per Funksignal gesendet werden. Vorzugsweise wird diese Sensorbauform mit einer Temperaturmesseinrichtung (nicht gezeigt) versehen, die die Temperatur der Flüssigkeit bestimmt, so dass diese bei der Bestimmung der Stützkraft berücksichtigt wird. Vorzugsweise kann die Messeinrichtung durch eine transluzente Abdeckung 33 auch Lichtsignale bezüglich korrekter Montage oder bezüglich drohender Überlast oder Warnblinken als Warnung gegen Kollisionen abgeben. 9 shows a solution for supporting load measurement a force sensor 200 used the pressure of a liquid in a cylinder space 202 measures and from there to the through the piston rod 11 on a volumetric flask 201 that with the cylinder space 202 cooperates, exerted support force closes. To measure the pressure, a pressure sensor is used 91 used that with an evaluation 93 connected to an antenna 92 Has. Measured values for the pressure or already calculated force values can be taken from the evaluation 93 to a display or evaluation device ( 70 in 8th ) in the cab of the machine via radio signal. Preferably, this sensor design is provided with a temperature measuring device (not shown), which determines the temperature of the liquid, so that it is taken into account in the determination of the supporting force. Preferably, the measuring device by a translucent cover 33 also deliver light signals regarding correct mounting or regarding imminent overload or hazard warning as a warning against collisions.

Diese Bauform des Stützfußes unterscheidet sich lediglich durch die Bauform des Kraftsensors von den übrigen Ausführungsformen. Folglich können auch die Ausführungen mit einer induktiven Schnittstelle oder mit einer Kabelverbindung, mit einem solchen hydromechanischen Kraftsensor 200 ausgerüstet sein.This design of the support foot differs only by the design of the force sensor of the other embodiments. Consequently, the embodiments with an inductive interface or with a cable connection, with such a hydromechanical force sensor 200 be equipped.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2159428 [0004]

Claims

Support force measuring device for measuring a supporting force on a support element of a support structure of a mobile machine, in particular, with at least one measuring element which is connected to a deformable deformation element under the action of the support force and outputs a support force proportional signal, at least one electrical connection for transmitting the support force proportional signal to an evaluation device, wherein the support element and / or the support structure have / has at least one adjustable between a rest position and an operating position section, wherein the relative position between the measuring element and evaluation device changed, characterized in that the electrical connection is a cable, the relatively adjustable portions of the support element or the support structure is laid connecting, which following an adjustment of the relative position of the sections of the support element or the support structure its L changes and that automatically returns to its original length.

Support force measuring device according to claim 1, characterized in that the adjustable portion is connected to a hydraulic piston / cylinder assembly and the cable is disposed across the cylinder space of the piston / cylinder assembly.

Support force measuring device according to claim 2, characterized in that the cable is electrically and mechanically firmly connected on the one hand with a fluid-tight current feedthrough through the wall of the cylinder and on the other hand with a fluid-tight current feedthrough through the piston.

Support force measuring device according to claim 2 or 3, characterized in that the cable is guided in a multi-part, telescoping protective tube, wherein a respective end-side segment of the telescoping protective tube is connected to the piston or with the cylinder bottom.

Support force measuring device according to one or more of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the cable has an initial shape, in which it automatically returns following a decreasing expansion, wherein the initial shape is helical, helical, bellows-shaped zigzag or loop-shaped or a combination of these basic shapes having.

Support force measuring device according to one or more of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the output form of the cable, in particular a helical output form of the cable, is adapted to the inner diameter of the cylinder to guide the cable.

Support force measuring device according to one or more of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the cable is wound on an automatic retractor, which rolls up the cable under spring force and preferably in the middle section on both sides.

Support force measuring device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cable is multi-core.

Support force measuring device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cable is a foil cable.

Support force measuring device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the support structure has horizontally extendable boom and / or attached to the boom end, hydraulically vertically adjustable support elements, wherein the deformation body is attached to the measuring element on the boom and / or on the support element.

Support force measuring device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the support element has a hydraulic cylinder with a piston rod, wherein the deformation body forms a portion of the piston rod.

Support force measuring device according to claim 11, characterized in that the support element has a support foot for resting on the floor, wherein the deformation body is mounted in a connecting portion between the piston rod and the support leg, or forms this.

Support force measuring device according to claim 12, characterized in that the connecting portion is a ball joint and the deformation body is a part of the ball joint.

Support force measuring device according to one or more of the preceding claims 1 to 13, characterized in that the shape of the deformation body is chosen so that it is deformable in the direction of the support force and stiff in the transverse direction.

Support force measuring device according to claim 10, characterized in that the evaluation device detects the extension length of the boom and with the associated measured value for the supporting force calculated to determine the center of gravity of the machine.

Support force measuring device according to claim 10, characterized in that the arms are supported in the extended position of force measuring pins, which detect machine-side loads on the boom.

Support force measuring device according to one or more of the preceding claims 1 to 16, characterized in that the arms are hydraulically adjustable by means of one or more piston / cylinder assemblies and the cable, these pistons / cylinder assemblies is arranged through.

Support force measuring device according to one or more of the preceding claims 1 to 17, characterized in that the sensor is formed from a deformation body, which is formed as a strain gauge measuring element or as a coupled membrane element with strain gauges or wherein the sensor acting as a hydraulic force sensor from a volumetric flask in a Cylinder space is formed and wherein the pressure in the cylinder chamber is output as the measured value of the supporting force or wherein the sensor evaluates as force measuring axis the acting support forces of the boom of the mobile machine and in this case evaluates the bending of the axle or axle forces on their storage.