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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese Aufgabe wird mit einer Stützkraftmesseinrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.
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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.
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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.
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Vorzugsweise ist der verstellbare Abschnitt mit einer hydraulischen Kolben/Zylinderanordnung verbunden und das Kabel ist den Zylinderraum der Kolben/Zylinderanordnung durchgreifend angeordnet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ebenfalls vorzugsweise ist das Kabel auf einen selbsttätigen Aufroller aufgewickelt, der das Kabel unter Federkraft und vorzugsweise im Mittelabschnitt beginnend beidseitig aufrollt.
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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.
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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.
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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.
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Vorzugsweise ist die Gestalt des Verformungskörpers so gewählt, dass er in Stützkraftrichtung deformierbar und in Querrichtung dazu steif ist.
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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.
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Zusätzlich können die Ausleger in der ausgefahrenen Stellung von Kraftmessbolzen abgestützt sein, die maschinenseitige Belastungen der Ausleger erfassen.
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Vorzugsweise sind die Ausleger mittels einer oder mehreren Kolben/Zylinderanordnungen hydraulisch verstellbar und das Kabel diese Kolben/Zylinderanordnungen durchgreifend angeordnet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Stützkraftmesseinrichtung, wurden zuvor dargelegt und es wird hiermit ausdrücklich auf diese Ausführungen verwiesen.
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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.
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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.
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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.
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Vorzugsweise ist der Funkempfänger in der Maschine mit einer Auswertungseinrichtung verbunden, die das stützkraftproportionale Signal in eine Stützlast umrechnet.
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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.
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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.
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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.
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Der Stützfuß hat vorzugsweise eine Antenne des Funksenders, die in einer Aussparung angeordnet und vorzugsweise mit Kunststoff vergossen ist.
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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.
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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.
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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.
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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 ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Erfindung bietet eine Lösung der genannten Schwierigkeiten.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der Vorteil ist hierbei, dass die gesamte Verstärkung als Baugruppe eingemessen und getestet werden kann, bevor sie an die Abstützelemente angebracht wird.
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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.
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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.
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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.
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Durch verschiedene Einsätze mit verschiedenen Kugeldurchmessern kann rasch eine Anpassung auf das jeweilige Kranfahrzeug vorgenommen werden.
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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.
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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.
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Der Kraftsensor kann auch ein SAW Sensor oder ein Sensor mit RFID Funktionalität sein, welcher als Schwingkreis über Weilen 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.
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In diesem Fall kann der Kraftsensor vorzugsweise über eine drahtlose beispielsweise induktive Verbindung durch den Stützfuß und sein Kugelgelenk abgefragt werden.
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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.
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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.
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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.
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Optional ist die Verbindung fünfpolig als CAN Bus ausgestaltet, oder per Funk über mehrere Kanäle realisiert.
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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.
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Leuchten an der Auswertung oder an jeder Stützplatte können eine korrekte Verbindung und Montage vor Ort visuell bestätigen, anzeigen.
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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.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kraftsensor in die Kolbenstange des Stützfußes integriert.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die schematisierte Zeichnung näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:
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1 einen von Abstützelementen an einem Kranwagen in Frontansicht;
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2A einen Ausleger mit schematisch auftretenden Verformungen und einer Verstärkungsstruktur;
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2B einen Ausleger, der um eine senkrechte Achse vom Fahrzeug ausschwenkbar ist;
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2C einen Ausleger der um eine horizontale Achse vom Fahrzeug ausschwenkbar ist;
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3 einen hydraulisch ausfahrbaren Ausleger mit Sensor und ein Stützfuß mit Sensor am unteren Fuß;
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4 verschiedene elektrische Ankopplungen für einen Sensor durch einen Stützfuß;
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5 eine Schnittansicht eines Stützfußes mit Sensorelement und Hülsen zur Anpassung an maximale Belastungen sowie eine Vergrößerung 5A des Sensorkörpers;
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6A–6B einen Stützfuß mit Sensoreinsätzen für unterschiedliche Kugelgelenke;
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6C einen Stützfuß mit drahtloser Anbindung an die Kransteuerung;
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6D einen Stützfuß mit Funkanbindung an die Kransteuerung;
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7 eine schematische Schnittansicht eines Stützfußes mit einem Sensor in der Kolbenstange eines Hydraulikzylinders;
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8 einen Kranwagen mit montierbaren Stützfüßen, welche per Funk einen Messwert in die Krankabine senden; und
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9 eine Lösung, in der ein Kraftsensor aus einer Kolben/Zylinderanordnung mit einer Druckmessvorrichtung gebildet ist.
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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.
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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.
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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.
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Hierzu sind Sensoren in der Stützstruktur vorgesehen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Nachfolgend wird jeweils nur eine solche Stützstruktur beschrieben; die Vervielfältigung erfolgt durch das Anbringen baugleicher bzw. spiegelbildlich ausgestalteter Stützstrukturen an den verbleibenden Fahrzeugpunkten.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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4C zeigt eine Kabelverbindung, bei der das Kabel durch nicht gezeigte Mittel mäanderförmig aufgewickelt wird.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Weiterhin befinden sich temperaturabhängige Widerstände direkt auf dem Sensorkörper, mit deren Hilfe ein Temperatureinfluss auf die Messwerte kompensiert werden kann.
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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.
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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.
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Die Auslöschung der Reaktionen kann durch geeignete Anordnung der Messelemente, hier Dünnfilmwiderstände an dem Messabschnitt und/oder durch entsprechende Verarbeitung der gemessenen Signale erfolgen.
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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.
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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.
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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.
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Ein erster Kraftsensor 10 ist hierzu am Fuß oberhalb des Kugelgelenks 4 angebracht, welches die Stützplatte 9 aufnimmt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das Kabel zum Kraftsensor 10 kann wie in den 4A bis 4G gezeigt ist, ausgeführt sein.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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