DE3220143C2 - - Google Patents
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- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/26—Indicating devices
- E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Ladeleistung
von Hydraulikbaggern oder dergleichen Ladegeräten mit
einem hydraulisch verschwenkbaren Ausleger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein direktes Messen der Ladeleistung, insbesondere von Großgeräten
der oben beschriebenen Art ist für Betreiber und Hersteller des Gerätes
interessant und wird vielfach gewünscht. So kann es von Bedeutung
sein, beispielsweise die Lademenge eines mit Hilfe eines Hydraulikbaggers
beladenen Lastkraftfahrzeuges zu kennen, insbesondere um
auf das Gewicht der Ladung zu schließen. Es kann auch von Interesse
sein, die Leistung des Baggers oder auch des Bedienungspersonals pro
Schicht oder pro Zeitintervall zu kennen.
Bekannte Einrichtungen sind in der Lage, das Lastmoment eines Hydraulikbaggers
zu erfassen, insbesondere deshalb, um Überlastungen zu
vermeiden. Das Lastmoment hängt vom Schaufelinhalt und von der Ausladung
der Schaufel ab und wird üblicherweise über den Druck im Grundauslegerzylinder
und über die Winkelstellung mit Hilfe von Potentiometern
erfaßt. Bei Überschreitung eines Grenzwertes wird ein
Signal gegeben oder das System abgeschaltet.
Eine Vorrichtung zur Ermittlung des Schaufelinhaltes ist durch die
DE 30 20 323 A1 bekannt geworden. Der dort beschriebene
Vorschlag basiert auch auf der Messung des Druckes im Auslegerzylinder
bei einer bestimmten Auslegerwinkelstellung. Auf diesem
Prinzip basierende Meßeinrichtungen führen jedoch zu erheblichen Fehlern.
Durch die Druckmessung im Auslegerzylinder wird die gesamte
Einrichtung mit berücksichtigt, woraus erhebliche Fehlmessungen resultieren.
Die Fehler werden noch größer, wenn die Einrichtung verfahren
wird. Im Auslegerzylinder wird dann ein Druck gemessen, der
wesentlich größer ist, als der Druck, der benötigt wird,
um die Einrichtung in Position zu halten. Darüber hinaus
ist bei einem Meßverfahren nach der bekannten OS eine
Messung nur auf dem Planum möglich, weil Fehlmessungen
durch die Schwerpunktwanderung bei Arbeiten auf schiefer
Ebene unumgänglich sind. Leistungsmessungen sind bei der
bekannten Einrichtung nicht vorgesehen.
Aus der FR 2 45 99 64 ist ein Hydraulikbagger mit den im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen
bekannt, bei dem eine Messung der Lademenge der Ladeschaufel
möglich ist. Hierbei ist allerdings die
Kolben-Zylinder-Einheit zum Verschwenken der Ladeschaufel
nicht direkt zwischen Ladeschaufel und Auslegerstiel
angeordnet, sondern wirkt über eine Art Scherengestänge
auf die Ladeschaufel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine
exakte Messung der Ladeleistung, also der Lademenge
bezogen auf ein bestimmtes Zeitintervall, möglich ist.
Zur Lösung der Aufgabe werden die im Patentanspruch 1
aufgeführten Verfahrensschritte vorgeschlagen.
Durch den Vorschlag der Erfindung läßt sich die Aufgabe
in besonders günstiger Weise lösen und Nachweise über
das Schüttgewicht und die Ladeleistung lassen sich sehr
genau führen. Durch die Messung in unmittelbarer Nähe
der Schaufel werden Fehlereinflüsse nahezu ausgeschaltet.
Noch bessere Meßwerte lassen sich erzielen, wenn der
Druck in der Kolben-Zylinder-Einheit nicht nur an einer
Seite des Zylinders gemessen wird, sondern stangen-
und bodenseitig, so daß Druckdifferenzen im Zylinder
das Schaufelgewicht nicht verfälschen können.
Durch einen eingebauten Timer oder dergleichen, läßt sich auf diese
Weise die Leistung des Baggers direkt ablesen, so daß beispielsweise
die Leistung für das Beladen eines einzelnen Fahrzeuges oder auch
über einen längeren Zeitraum, z. B. eine Arbeitsschicht ohne weiteres
ermittelt werden können. Dazu sind lediglich Anfang und Ende des
Zeitintervalls einzugeben.
Nach einem anderen günstigen Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß während der Messung des Druckes in der Kolben-Zylinder-Einheit
sowie des Winkels die Bewegung der Ladeschaufel für die Dauer
der Meßaufnahmen durch eine Steuerung kurzzeitig unterbunden wird.
Dadurch werden Drucküberhöhungen durch Bewegung des Schaufelzylinders
ausgeschaltet, die den Meßwert verfälschen könnten. Es genügt dazu
die Bewegung des Schaufelzylinders für die Dauer von beispielsweise
0,75 Sekunden anzuhalten.
Durch das vorgeschlagene Verfahren wird infolge der Messung in der
Nähe der Ladeschaufel ein exakter Meßwert erhalten, wobei die Wanderung
des Schwerpunktes bei der Bewegung der Schaufel über die veränderlichen
Meßwerte (Winkel und Druck) berücksichtigt wird, so daß
selbst bei Arbeiten auf schiefer Ebene exakte Meßwerte erhalten
werden. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist erstmals eine exakte
Bestimmung des Schaufelinhaltes von Hydraulikbaggern möglich geworden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird, nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert:
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Ladeschaufel eines
Hydraulikbaggers und
Fig. 2 das Kräftedreieck für die Berechnung des Schaufelinhaltes.
In Fig. 1 ist mit 1 die Ladeschaufel bezeichnet, die an dem Auslegerstiel
2 um die Schwenkachse 3 schwenkbar angelenkt ist. Zum Verschwenken
der Ladeschaufel 1 dient die Kolben-Zylinder-Einheit 4,
die einerseits am Auslegerstiel 2 bei 5 und andererseits an der Ladeschaufel
1 bei 6 angelenkt ist. Die Ladeschaufel 1 ist mit dem Ladegut
7 gefüllt.
Konstruktionsbedingt und rechnerisch zu ermitteln ist der Schwerpunkt
der leeren Ladeschaufel 1, der mit 8 beziffert ist. In diesem Schwerpunkt
greift die Kraft F 1 an, die das Konstruktionsgewicht der Ladeschaufel
angibt. Im Punkt 9 greift die Kraft F 2 an, die dem Gewicht
der Lademenge entspricht, wobei 9 die Lage des Schwerpunktes der gefüllten
Ladeschaufel 1 wiedergibt.
In Fig. 1 ist mit S 1 der Momentenarm des Konstruktionsgewichtes F 1
zwischen der Wirklinie des Gewichtes F 1 und dem Schwenkpunkt 3 der
Schaufel bezeichnet. S 2 bezeichnet den Momentenarm zwischen dem
Schwenkpunkt 3 der Schaufel 1 und der Wirklinie des Gewichtes F 2.
Mit R 1 bzw. R 2 sind jeweils die Abstände der Schwerpunkte 8, 9 der
Gewichte F 1 und F 2 vom Schwenkpunkt 3 der Schaufel 1 bezeichnet. S 3
gibt den Momentenarm zwischen dem Schwenkpunkt 3 und der Wirklinie
der Kraft der Kolben-Zylinder-Einheit 4 an.
Zur Ermittlung des Gewichtes des Schaufelinhaltes kann wie folgt
vorgegangen werden. Über einen Druckaufnehmer wird der Druck in der
Kolben-Zylinder-Einheit 4 zwischen Auslegerstiel 2 und Schaufel 1 gemessen.
Aus dem Konstruktionsgewicht F 1 der Schaufel 1 mit einem
Schwerpunktabstand S 1 zum Schwenkpunkt 3 der Schaufel 1, mit einem
Abstand S 2 für den Schwerpunkt 9 des Gewichtes F 2 des Schaufelinhaltes
sowie dem Momentenarm S 3 für die Kolben-Zylinder-Einheit 4 ergibt
sich die Beziehung:
Darin bedeuten:
P Zyl = Druck im Löffelzylinder
A = Kolbenfläche
β = gemessener Winkel
ϕ = konstanter Winkel
γ₁ und τ₂ = konstruktiv konstante Abstände zwischen Schwerpunkten 8 bzw. 9 und Schwenkpunkt 3.
P Zyl = Druck im Löffelzylinder
A = Kolbenfläche
β = gemessener Winkel
ϕ = konstanter Winkel
γ₁ und τ₂ = konstruktiv konstante Abstände zwischen Schwerpunkten 8 bzw. 9 und Schwenkpunkt 3.
Bis auf die gemessenen Werte, den Druck in der Kolben-Zylinder-Einheit
4 und den Winkel β sind die in der Formel ausgedrückten Werte
konstruktionsbedingt und können rechnerisch erfaßt und dem Rechner
in einer Funktion vorgegeben werden. Einer im Rechner in dieser Art
vorgegebenen Funktion brauchen nur noch die Meßwerte: Druck in der
Kolben-Zylinder-Einheit 4 und Winkel β des Auslegerstieles als entsprechendes
Signal hinzugegeben werden, um das Ladegewicht F 2 zu ermitteln. Die
Messung kann in jeder beliebigen Stellung der Ladeschaufel 1 erfolgen;
günstigerweise könnte die Erfassung der Meßwerte mit Betätigung
der Steuerventile für das Öffnen der Klappschaufel erfolgen; denn die
Zeitverzögerung in der Hydraulik reicht für das sichere Erfassen aus.
Wenn, wie die Erfindung vorschlägt, die Bewegung der Ladeschaufel 1
kurzzeitig stillgesetzt wird, kann die Messung auch zwischendurch
erfolgen, ohne durch die Bewegung der Ladeschaufel 1 verfälscht zu
werden.
Claims (2)
1. Verfahren zur Messung der Ladeleistung von Hydraulikbaggern
oder dergleichen Ladegeräten mit einem hydraulisch
verschwenkbaren Ausleger, einem daran angelenkten
Auslegerstiel und einer daran über eine Kolben-Zylinder-Einheit
verschwenkbar angeordneten Ladeschaufel, wobei
letztere Kolben-Zylinder-Einheit zwischen Ladeschaufel
und Auslegerstiel vorgesehen ist sowie Einrichtungen
zum Erfassen des Winkels des Auslegerstieles im
Verhältnis zur Horizontalen, wobei nach dem Füllen
der Ladeschaufel mindestens in einer Stellung der
angehobenen Ladeschaufel der Druck in der Kolben-Zylinder-Einheit
für die Verschwenkung der Ladeschaufel gemessen
und als Signal in den Rechner eingegeben wird sowie im
Rechner unter Verwendung der eingegebenen und abgelegten
Werte das Gewicht des Schaufelinhaltes errechnet und
das Gewicht des Schaufelinhaltes angezeigt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Rechner als konstruktionsbedingt
unveränderliche Werte das Gewicht der leeren Ladeschaufel
(1) sowie der Abstand deren Schwerpunkt (8) vom
Schwenkpunkt (3) der Ladeschaufel (1), die Kolbenfläche
(A) der Kolben-Zylinder-Einheit (4) für das Verschwenken
der Ladeschaufel (1) sowie der Abstand des Schwerpunktes
(9) der gefüllten Ladeschaufel (1) vom Schwenkpunkt (3)
derselben eingegeben und dort in einer Funktion
abgelegt werden und daß außerdem der erfaßte Winkel ( β )
des Auslegerstieles als Signal in den Rechner eingegeben
wird und daß die ermittelten Gewichte der Ladeschaufelinhalte
mehrere Arbeitsspiele addiert und bezogen
auf ein vorgegebenes Zeitintervall angezeigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß während der Messung des Druckes in der Kolben-Zylinder-Einheit
(4) sowie des Winkels die Bewegung
der Ladeschaufel (1) für die Dauer der Meßaufnahme
durch eine Steuerung kurzzeitig unterbunden wird.
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3130901 | 1981-08-05 | ||
DE19823220143 DE3220143A1 (de) | 1981-08-05 | 1982-05-28 | Verfahren zur messung der lademenge bzw. ladeleistung von hydraulikbaggern oder dergl. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3220143A1 DE3220143A1 (de) | 1983-03-24 |
DE3220143C2 true DE3220143C2 (de) | 1990-11-15 |
Family
ID=25795085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19823220143 Granted DE3220143A1 (de) | 1981-08-05 | 1982-05-28 | Verfahren zur messung der lademenge bzw. ladeleistung von hydraulikbaggern oder dergl. |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
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DE (1) | DE3220143A1 (de) |
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8380 | Miscellaneous part iii |
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