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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ermitt-
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lung von Auslenkzuständen eines Baqaerauslegers.
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Für das Bedienungspersonal eines Baggers ist es sowohl im Tiefbau
an Land als auch im Wasserbau zumeist sehr schwierig, ohne aufwendige Kontrollmessungen
eine genau vorgegebene Solltiefe zu erreichen. Während im Tiefbau an Land der Baggerführer
bei nicht sehr tiefen Aushebungen zumeist den Aushebungsgrund erblicken kann und
sich somit ein ungefähres Bild der momentan erreichten Tiefe machen kann, versagt
diese Methode dann, wenn die angestrebten Aushubtiefen sehr groß sind oder wenn
der Bagger für Baggerarbeiten unter Wasser, beispielsweise zum Ausbaggern einer
Fahrrinne, eingesetzt wird. Ein Baggern auf Sicht, selbst wenn das Wasser völlig
klar ist, ist nicht möglich, da durch die Lichtbrechung der momentane Ort des Baggerlöffels
unter Wasser vom Baggerführer unmöglich abschätzbar ist. Auch fortwährende Kontrollmessungen
zur Ermittlung der momentan erreichten Baggertiefe geben dem Baggerführer nur unzureichend
und zeitlich verzögert ein Bild von der momentan erreichten Tiefe der Ausbaggerung
wieder.
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Da die Kontrollmessung zur Uberwachung der Tiefe der Ausbaggerung
immer nach dem eigentlichen Baggervorgang erfolgt, kann mit den herkömmlichen Baggern
aus den aufgeführten Gründen nicht vermieden werden, daß es zu Fehlbaggerungen kommt,
die beträchtlichen Schaden zur Folge haben. So ist es beispielsweise ohne weiteres
möglich, daß unter dem Fluß-oder Seeboden verlaufende Kabel oder Düker beschädigt
und damit unbrauchbar gemacht werden. Au.«erdem bereitet leder Kubikmeter unnötiqer
Ausbaq<terunq erhebliche vermeidbare Kosten.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System zu schaffen,
das den Baggerführer oder dem sonstigen Bedienungspersonal des Baggers unmittelbar
beim Arbeitsvorgang Aufschluß über die momentane Auslenkung und damit Tiefe des
Baggerlöffels gibt, so daß Solltiefen präzise und schnell durch Ausbaggern erreicht
werden und laufende Kontrollmessungen, die zum einen ungenau und zum anderen personal-
und zeitaufwendig sind, entfallen können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens
ein Weglängen messender Signalgeber zur Erfassung von durch den Baggerausleger zurückgelegten
Weaen an mindestens einer Auslenkstelle vorgesehen ist, deren Auslenkungen von dem
Baggerausleger zurückgelegten Weglängen abhängig sind.
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Diese Signalgeber erzeugen bei der geringsten Rotations- und Longitudinalbewegung
des Baggerauslegers bzw. seiner Teile eine Signalfolge, die nach Vbermittlung in
einer geeigneten Auswerteeinrichtung zur Berechnung der momentanen Löffelkoordinaten
verwendet werden.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber den bekannten
Arten momentane Baggertiefen zu ermitteln und vorgegebene Solltiefen durch Ausbaggerung
zu erreichen liegt darin, daß mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Baggerführer
und interessierte Dritte sich synchron zum Baggervorgang über die Koordinaten des
sich am Ausleger befindlichen Baggerlöffels und damit über die momentane Tiefe informieren
können.
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Vorteilhafterweise wird als Signalgeber ein bei Drehung oder Verschiebung
des Auslegers elektrische Impulsfolgen erzeugender Geber verwendet. Obwohl prinzipiell
für
derartige Fälle Geber e'r versh{Le*densten:t verwendet werden können, hat die Verwendung
elektrische impuisfolgen erzeugend Geber den Vorteil, daß diese Signale sich unmittelbar
für die Weiterverarbeitung in der Auswerteeinheit eignen und eine Signalumwandlung
in solche Signale, die die Auswerteeinheit nur aufnehmen kann, entfällt. In einer
anderen vorteilhaften Ausführungsform sind die Signalgeber mit einer Rechnereinheit
verbunden, die als Auswerteeinheit der von den Signalgebern gelieferten Signale
eingesetzt wird.
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Obwohl sich als Auswerteeinheit grundsätzlich eine auf die speziellen
Bedürfnisse zur Ermittlung der Auslenkzustände von Baggerauslegern elektrisch bzw.
elektronisch zugeschnittene Einrichtung eignet, weist der Einsatz einer programmierbaren
Recheneinheit eine weitaus größere Flexibilität auf, da für gewisse Anwendungsbereiche
andere Rechnerprogramme verwendet werden können und zu dem während des Betriebsablaufes
durch den Bediener, d. h. durch den Baggerführer, gesonderte Programme aufgerufen
werden können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist deshalb die Rechnereinheit
mit einem in Sichtweite des Baggerführers angeordnetem -Anzeigegerät verbunden.
Dieses kann als Monitor, als liquid cristal display (LCD), als LED, als plasma display
oder in ähnlicher Weise ausgebildet sein. Auf dem Bildschirm des Anzeigegerätes
kann der Baggerführer somit visuell die momentanen Koordinaten des Auslegers bzw.
des Baggerlöffels in Relation zur Solltiefe, zur Wasserlinie und zur Oberkante des
Pontons, auf dem sich der Bagger befindet, ersehen.
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Schließlich ist in einer anderen vorteilhaften Ausführungsform die
Anordnung zur Bedienung des Rechners mit einem im Bagger angeordneten Eingabefeld
versehen. Die Eingabetastatur kann in Form eines alfanumerischen Eingabefeldes ausgebildet
sein, so daß mit dieser einer Schreibmaschinentastatur ähnlichen
Eingabemöglichkeit
vom Benutzer, d. h. auch vom Baggerführer, individuelle Befehle zur Variation des
Rechnerprogramms eingegeben werden können.
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Schließlich ist es in diesem Zusammenhang vorteilhaft, daß zum Festhalten
der einzelnen Arbeitsphasen des Baggers neben dem Anzeigegerät ein Drucker vorgesehen
ist. Dadurch wird erreicht, daß einzelne Bildschirmabbildungen, beispielsweise Hindernisse
im Boden, protokollarisch festgehalten werden können, da die Abbildung auf dem Bildschirm
sich in Abhängigkeit von der Bewegung des Auslegers fortwährend ändert.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles unter Berücksichtigung
der nachfolgenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Darin zeigen: Fig. 1: In schematischer
Darstellung einen auf inem schwimmenden Ponton veranke ten Bagger in der Seitenansicht.
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Fig. 2: ein Blockschaltbild der erfindungsgemä en Anordnung, bei
der zusätzlich ein A zeigegerät, eine Eingabetastatur und e in Drucker vorhanden
ist.
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Fig. 3: scheXatisch die Darstellung einer Ab-Abbildung, wie sie im
Anzeigerät für .einen Baggerführer ersichtlich ist.
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In Figur 1 ist ein Bagger 1 dargestellt, der auf einem verankerten
Schwimmponton 2 befestigt ist. Der Baqqer 1 ist mit einem aus mehreren Teilen bestehenden
Ausleger 15 versehen, der einen Drehpunkt 3 unmittelbar am Bagger 1> einen Drehpunkt
3 zwischen einem dem Bagger 1 abgewandten Auslegerende 16 und einem an dieses angekoppelten
Baggerlöffel 14 und eine11 weiteren Drehpunkt 3 zwischen zwei Auslegerteilen 17,18
hat, von denen das eine dem Auslegerende 16 und das andere dem Bagger 1 zugewandt
ist. Der mit dem Baggerlöffel 14 über einen Drehpunkt 3 unmittelbar
verbundene
Auslegerteil 17 ist im Bereich eines L0nasverschiebungspunktes 4 in seiner Längserstreckung
variabel ausgebildet. Zur Erfassung von möglichen Rotations- und Longitudinalbeweaunaen
des Auslegers 15 sind an den Dreh- und Längsverschiebungspunken 3,4 des Auslegers
15 Signalgeber geeignet angeordnet, die bei Rotations- und Longitudinalbewegungen
des Auslegers 15 eine elektrische Impulsfolge aussenden. Diese ist ein Maß für die
Größe der Bewegung, die der Baggerlöffel 14 ausgeführt hat. An dem den Bagger 1
aufnehmenden Schwimmponton 2 ist ein weiterer Signalgeber 8 angebracht, der ständig
die Position des Schwimmpontons 2 zu einem Festpunkt 6, beispielsweise an Land 19
feststellt. Bei diesem Festpunkt 6 kann es sich um einen Funkpegel handeln, der
dem Bagger 1 Angaben über den jeweiligen Wasserstand bei zeitlich veränderlichen
Wasserständen macht.
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In Figur 2 ist eine Anordnung 20 zur Ermittlung der Auslenkzustände
des Auslegers 15 gezeigt. Die Anordnung 20 besteht aus vier Signalgebern 9, die
an den drei Drehpunkten 3 und dem Längsverschiebungspunkt 4 des Auslegers 15 angeordnet
sind, und einem Signalgeber 8, der den Abstand zwischen dem Schwimmponton 2 und
dem Festpunkt 6 erfaßt. Der Signalgeber 8 und die vier Signalgeber 9 sind mit einer
Auswerteeinheit in Form einer Rechnereinheit 1o verbunden. Die Recheneinheit 1o
ist mit einem Anzeigegerät 11, einer Eingabetastatur 12 und einer Druckeinheit 13
verbunden. Nicht in jedem Falle braucht der Rechner 10 im Bagger 1 untergebracht
zu sein, obgleich die Ubertragung von Daten auf eine außerhalb des Baggers 1 stehende
Rechnereinheit io möglicherweise die Fehlerquote der Anordnung 20 nicht unerheblich
vergrößert.
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Das Anzeigegerät 11 wird im Blickfeld eines dem Bagger 1 steuernden
Baggerführers 21 angeordnet,
der während des Arbeitsvorganges die
Bewegungen des sich am Auslegerende 16 des Baggers 1 befindlichen Baggerlöffels
14 und seine jeweilige Stellung synchron überwachen kann. Das jeweils auf dem Anzeigegerät
11 sichtbare Bild ändert sich, wenn der Ausleger 15 oder der Baggerlöffel 14 sich
bewegen.
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Um momentane Zustände, beispielsweise Hindernisse im Boden, festhalten
zu können, wird über eine dem Baggerführer 21 zugängliche alfanumerische Eingabetastatur
12 ein Befehl auf die Rechnereinheit 10 gegegen, damit das momentan im Anzeigegerät
11 dargestellte Bild auf einer Druckeinheit 13 dargestellt und somit protokollarisch
festgehalten wird. Auch können durch Eingabe von geeigneten Befehlen über die Eingabetastatur
12 auf der Druckeinheit 13 andere Arbeitsphasen abgebildet werden, beispielsweise
durch Uberlagerung mehrerer Baggerldffelstellungen in einem Bild. Sowohl die auf
dem Anzeigegerät 11 als auch auf der Druckeinheit 13 angezeigten Darstellungen können
in Abhängigkeit von Programmänderungen zur Steuerung der Rechnereinheit 70 in weiten
Bereichen variiert werden und den einzelnen Anforderungen bei unterschiedlichem
. .Baggereinsatz unmittelbar angepaßt werden.
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Die Abbildung in Figur 3 entspricht einem in die Rechnereinheit 1o
eingegebenen Grundprogramm. Diese Abbildung wird in vielen Fällen auf dem Anzeigeqerät
erscheinen. Sie zeigt den Baggerlöffel 14 im Ouerschnitt. Als Orientierungslinien
werden ein Soll-Profil 22, eine Wasserlinie 5 und eine Pontonoberfläche 23 dargestellt.
Die Wasserlinie 5 und die Pontonoberfläche 23 werden im Regelfall bezogen auf Normalnull,
NN + o,o m, dargestellt. Das Soll-Profil 22 befindet sich in einer zu erreichenden
Soll-Tiefe.
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Verschiedene Zahlenangaben, die die Soll-Tiefe in einem bestimmten
Längenmaß angeben, sowie der Abstand von der Oberfläche 23 des Schwimmpontons 2
zur Wasserlinie
5 sind in entsprechenden Zahlenangaben in der
Abbildunq sichtbar.
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Zu Beginn seiner Tätigkeit wird der Bagger 1, nachdem er zusammen
mit dem Schwimmponton 2 an die zu bearbeitende Stelle des Gewässergrundes verholt
wurde, in seinem Niveau kontrolliert und auf eine vom Rechnerprogramm vorgegebene
Größe einnivelliert, was Voraussetzung für ein genaues Arbeiten der erfindungsgemäßen
Anordnung ist, da die tatsächliche Lage des Schwimmpontons 2 von der anzustrebenden
Horizontallage abweichen kann. Da die Verdrehung der Auslegerteile 17,18 und des
Baggerlöffels 14 systemeigene Größen sind, ist der Bagger 1 unmittelbar nach dem
Nivellier:vorgang einsatzfähig, so daß gegebenenfalls nur noch das Soll-Profil 22
über die Eingabetastatur 12 zur Sichtbarmachuna auf dem Anzeiaeaer it 11 in di -
. w-e-rden~ -Kecnnereinneit 10 eingegeben muß. Fällt oder steigt während des Einsatzes
des mit der erfindungsgemäßen Anordnung ausgerüsteten Baggers 1 die Wasserlinie
5 relativ zum Festpunkt 6, ist das in die Rechnereinheit 1o eingegebene Soll-Profil
22 während des Baggervorganges keine Konstante, Durch den am Schwimmponton 2 angebrachten
Signalgeber 8 wird ständig die Position des Baggers 1 bezüglich des Festpunktes
6 festgestellt.
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Auf diese Weise wird eine sich zeitlich verändernde Wassertiefe fortwährend
erfaßt und auf die Rechnereinheit 10 gegeben. Sie geht als Variable in den Rechenvorgang
ein'und dient zum Erzeugen eines auf Normalnull (NN t o,o m) bezogenen Bildes, das
auf dem Anzeigegerät 11 dargestellt wird.
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Auf dem Bild ist die berechnete Soll-Tiefe erkennbar.
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Sowohl eine mögliche Schräglage des Schwimmpontons 2 als auch dessen
Eintauchtiefe gehen ständig als variable Größen in die Berechnung der jeweiligen
Stellung des Baggerlöffels 14 ein. Dabei werden beispielsweise Sensoren für die
jeweiligen Wasserstände
zur Erfassung der Eintauchtiefe bzw. eine
Wasserwaage für die Messung der Schräglage.eingesetzt. Die Rechnereinheit 10 rechnet
aus den jeweiligen Messungen den Pegel aus, an dem sich die Arbeitstiefe des Baggerlöffel
14 zu orientieren hat. Auf diese Weise ist es möglich, den Baggerlöffel 14 sehr
genau, d.h.
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allenfalls mit einem möglichen Systemfehler von höchstens - 2 cm zu
positionieren.
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Zur Erfassung der Rotations- und Longitudinalbewegung des Baggerauslegers
15 können die Signale auch statt von Weglängenmeßgebern von Durchflußmengenmeßgebern
erzeugt werden. Diese messen die Menge des durchfliegenden Oels bei der Steuerung
eines mit ölhydraulik betriebenen Baggers. Die Signale, die über diese Durchflußmengenmessunq
Aufschluß über die Größe der Rotations- oder Longitudinalbewegung des Baggerau-slegers
15 geben, durchlaufen dann, wenn ihre Signalpegel entsprechend aufbereitet sind,
die gleichen Signalwege zur Rechnereinheit 1o, wie sie in Figur 2 für Signale dargestellt
sind, die von Weglängen messenden Gebern stammen.
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Darüberhinaus ist es möglich, die erfindungsgemäße Anordnung auch
bei solchen Baggern 1 zu verwenden, die auf einem festen Untergrund stehen. Mit
einem derartigen Bagger 1 kann Aushub bewegt werden, der am Land liegt oder sich
unterhalb einer vorqegebenen Wasserlinie 5 befindet. Darüberhinaus kann der Bagger
1 aber auch auf einer Plattform montiert werden, die sich über Stelzen auf einem
Gewässeruntergrund abstützt.
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Bei derartigen Baggern 1 ist eine Steuerung mit Hilfe des Signalgebers
8 im Regelfall überflüssig, die dem Nivellieren des Baggers 1 abhängig von einem
jeweils herrschenden Wasserstand dient. Andererseits können die für die Abstützung
des Baggers 1 vorgesehenen Stelzen in ihrer Länge variabel sein, um wechselnden
Wasserständen Rechnuna tragen zu können. In diesem Falle muß ein der'Nivellierung
dienender Signalgeber 8 vorgesehen sein.