DE3617681A1 - Selbstfahrbare arbeitsmaschine mit wechselwerkzeugen oder -geraeten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstfahrbare Arbeitsmaschine mit Wechselwerkzeugen und -geräten.

In der Industrie, in Bau- und Versorgungsbetrieben, in der Agrarwirtschaft, im Bergbau usw. werden Arbeitsmaschinen wie Schaufellader, Bagger, Gabelstapler, Muldenkipper und Trans­ porter für die Verrichtung verschiedenster Arbeiten eingesetzt. Diese Arbeitsmaschinen sind im wesentlichen Einzweck-Maschinen mit auf die jeweilige Arbeitserfordernis ausgerichteten Arbeits­ werkzeugen. Durch zusätzlich anhängbare Gerätschaften können diese jedoch auch auf andere Arbeitserfordernisse umgestellt werden. Die Arbeitsmaschinen sind zum Teil allradgetriebene Reifenfahrzeuge, radachsen- oder knickgelenkt oder auch Ketten­ fahrzeuge mit der Möglichkeit auf der Stelle zu drehen. Die auszuführenden Arbeitsbewegungen werden vom Fahrersitz ge­ steuert. Bekannt ist auch schon Steuerung hinter der Maschine stehend oder auch drahtlose Fernsteuerung. Das Einhängen der zusätzlichen Gerätschaften und das Verriegeln mittels Klemm­ hebel, Bolzen oder Schrauben ist bereits gängig.

Die bisher bekannten Arbeitsmaschinen sind verhältnismäßig groß und nicht für das Arbeiten in engbegrenzten Räumen, wie z. B. in Kellern von Gebäuden, konzipiert. Trotz der Möglichkeit, verschiedene Zusatzgeräte anzubauen, bleiben sie nur als Einzweck- Maschinen wirtschaftlich, und deshalb sind meist mehrere Arbeits­ maschinen für einen rationellen Maschinenpark erforderlich. Jede Arbeitsmaschine benötigt das Arbeitswerkzeug und die zu­ gehörige Fahreinheit. Ein Maschinist für alle Arbeitsmaschinen (ggf. verschiedener Fabrikate) könnte durch ständiges Umdenken auf die anderen Fahr- und Arbeitsweisen überfordert werden.

Das Einhängen, Klemmen und Verbolzen ist zeitraubend und bringt Schwierigkeiten, wenn die Gerätschaften mit Rost oder zementartigen Ablagerungen verbacken sind. Es geht also immer eine größere, zeitaufwendige Säuberungs­ aktion, auch mit der Gefahr der Beschädigung durch unge­ eignetes Werkzeug, dem Einhängen voraus. Steuerungsele­ mente z. B. Hydraulikanschlüsse könnten falsch angeschlos­ sen werden, so daß ggf. großer Schaden angerichtet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vielseitig einsetzbare Arbeitsmaschine mit unterschiedlichen, schnell und einfach auswechselbaren Arbeitswerkzeugen zu erstellen, wobei möglichst alle Antriebs- und Steuerungselemente einer kompletten Fahreinheit fest angehören und den Arbeitswerk­ zeugen gemeinsam dienen, und die gesamte Maschine so wendig und schmal auszubilden, daß sie auf engen Arbeitsplätzen, auf schmalen Fahrwegen und kleinen Gebäuderäumen einsetzbar ist. Der Einsatzort könnte z. B. zwischen Häusern, im Keller von Gebäuden, in Lagerhallen oder im Zwischendeck von Fracht­ schiffen liegen. Genauso kann der Einsatz auch im Bergbau, in der Ziegelei, in der Agrarwirtschaft usw. erfolgen. Auch muß die Maschine türdurchgangs- und treppensteigfähig sein. Der Arbeitsgerätewechsel sollte automatisiert werden und unverwechselbare Steuerungs-Anschlüsse aufweisen. Die wert­ mäßig hohe Fahreinheit wird durch Wechselwerkzeuge ständig in Betrieb gehalten, welches eine bessere Wirtschaftlichkeit ergibt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine komplette Fahreinheit aus einem, alle fahrtechnischen Elemente und einem hydroelastischen Energieblock aufweisenden Hinter­ wagen und einem zur Aufnahme der Werkzeuge ausgebildeten Vorderwagen besteht, wobei die beiden Wagenteile durch eine Pendel-Knicklenkung verbunden sind und daß die Arbeitswerk­ zeuge und deren Steuerungs-Anschlüsse selbsttätig mechanisch verriegelbar sind. Weitere wesentliche Erfindungsmerkmale sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

Die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine ist kompakt schmal, geländegängig, treppensteigfähig und äußerst gelenkig. Dieses wird erreicht durch große Luftreifen, Allradantrieb und Pendel-Knicklenkung. Der Hinterwagen hat alle fahrtech­ nischen Elemente, den hydrostatischen Energieblock und die Steuerungstechnik. Der Vorderwagen dient als Träger der eigentlichen Arbeitsgeräte und hat hierzu die Schnellklamme­ rung mit hydraulischer/mechanischer Ver- und Entriegelung. Die Unebenheiten der Fahrstrecke werden vom Pendeljoch wie auch von der Einfederung der Luftreifen ausgeglichen. Die einzelnen Arbeitsgeräte können von Absetzvorrichtungen selbsttätig aufgenommen und auf diese wieder abgestellt werden. Die Steuerung erfolgt über Handsteuerkasten, welcher fest montiert oder als Fernsteuerung getragen wird. Eine einmal einprogrammierte Bewegung kann ständig wiederholt werden, bis ein Gegenbefehl erfolgt, z. B. wiederkehrende Bewegungen, wie Senken und Heben, sowie Schwenken einer Schaufel, bis Befehl zum Abkippen, Rückschwenken und das Eingreifen in das Erdreich kann wieder automatisch er­ folgen. Der Maschinist ist entlastet und braucht sich z. B. bei Fernsteuerung aus sicherer Entfernung, nur auf die Fahr­ strecke und das jeweilige Arbeitswerkzeug zu konzentrieren. Als Antrieb sind Verbrennungs- Druckluft- oder Elektro- Motoren mit der für die Gesamtleistung erforderlichen Stärke vorgesehen. Die Bereifung sind handelsübliche, wirtschaftliche PKW-Reifen, ggf. Altreifen mit nicht mehr zulässigem Straßen­ profil bzw. mit Reifen-Schutzketten. Durch Umkehren der Felgentöpfe kann die Spurweite verringert werden, auch Doppelbereifung und Raupenkettentrieb durch Auflegen einer Gleiskette mit Zusatzstützrollen ist möglich.

Für alle möglichen Arbeitseinsätze benötigt ein Maschinen­ park mindestens eine Fahreinheit und die entsprechenden Arbeits­ geräte mit Absetzvorrichtungen. Mit der Fahreinheit, einmal eingespielt, kann der Maschinist sich voll auf die jeweiligen Arbeitsgeräte und Werkzeuge konzentrieren. Die Arbeits­ geräte haben eindeutige Aufgaben, und ihre Versorgungs­ anschlüsse werden unverwechselbar gleich mitgekuppelt. Die Fahreinheit hat außer der Hydraulik auch die elektro­ teschniche Steuerung, und diese ist so ausgelegt, daß sie für die Fahreinheit wie auch für die Arbeitswerkzeuge aus­ reicht. Der Reifenverschleiß könnte durch praktisch kosten­ freie Altreifen gedeckt werden.

Durch die Pendel-Knicklenkung tritt keine Verkürzung des Radstandes ein. Die innen fahrenden Räder bleiben in der Laufspur und somit können kleinste Kurven gefahren werden. Zur Unfallverhütung können Gummizug, Scherengitter oder Luft­ balg in der Lenkschere angebracht werden. Ein Umstecken der Bolzen ist nicht erforderlich. Die Fahrmaschine übernimmt selbsttätig die Arbeitsgeräte und stellt die entsprechenden Versorgungsanschlüsse unverwechselbar her.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei zeigen die

Fig. 1 bis 12 eine selbstfahrende Arbeitsmaschine mit zahlreichen auswechselbaren Arbeitswerkzeugen und Zusatz­ geräten sowie mit verschiedenen Antriebs- und Steuerungs­ möglichkeiten, während die

Fig. 13 bis 20 konstruktive Details des Erfindungsgegen­ standes verdeutlichen.

Fig. 1 zeigt eine Fahreinheit 1, bestehend aus einem Hinter­ wagen 2, mit angesetzter Sitzkonsole 3 und einem Vorderwagen 4, vorsetzbarer Mähmaschine oder Staubsauger 5 bzw. Räumschild 6.

Fig. 2 zeigt die Fahreinheit 1 mit drahtloser Fernsteuerung 7 beim Gerätewechsel. Die Arbeitsgeräte sind in Absetzvorrichtungen 8 bereitgestellt.

Fig. 3 zeigt die Fahreinheit 1 mit Elektro-Stromversor­ gung 9 über Feder-Leitungstrommel 10 und Anhängekupplung 11, ferner einen Transportwagen 12, Schneefräse oder Besen 13.

Fig. 4 zeigt ein Kran-Arbeitsgerät 14 mit Seitenausleger 15, dazu die Arbeitsgeräte Greifer 16, Lasthaken 17, Erdbohr­ vorrichtung 18 und Vibrostampfer 19. An der Rückseite trägt der Hinterwagen 2 ein Gegengewicht bzw. Batteriekasten 20.

Fig. 5 zeigt die Fahreinheit 1 mit Deichsellenkung 21, Kippmulde 22 und Faßgreifer 23.

Fig. 6 zeigt die Fahreinheit 1 mit Gleisketten 24 und Zusatzstützrollen 25 sowie Gegengewicht 20. Das Arbeits­ werkzeug ist ein Bagger 26.

Fig. 7 zeigt die Fahreinheit 1 in Staplerausführung 27, ausrüstbar mit Palettengabel 31, Schaufel 28, Seitenkipp- Schaufel 29, Kranausleger 30, Hebebühne 32.

Fig. 8 zeigt die Fahreinheit 1 mit Roboter-Arbeitsgerät 33 und Seitenausleger 15 mit den Arbeitswerkzeugen: Bohr- oder Abbruchhammer 34, Zange 35 und Schippe 36. Die Energiever­ sorgung erfolgt über eine Schleppleitung 37, welche an einem Spannseil 38 geführt ist. Die Bedienung erfolgt über eine Kabel-Fernsteuerung 39.

Fig. 9 zeigt die Fahreinheit 1 mit einer Feuerlöschkanone 40 mit Infrarot-Sichtgerät 41, dazu eine drahtlose Fernsteuerung 7 mit Monitor 42.

Fig. 10 zeigt eine komplette Arbeitsmaschine wie in Fig. 9 beschrieben, auf einem Straßentransportanhänger 43. Zusätzlich ist an diesem eine Absetzvorrichtung 8 montiert und ein Stapler­ werkzeug 27 geladen.

Fig. 11 zeigt die Fahreinheit 1 mit Überkopfschaufel 44 und Rutsche sowie Schieber und Hebevorrichtung 45. Die Arbeitsmaschine ist als Schiffsentlader drahtlos fernge­ steuert und/oder mit Kreiselsteuerung ausgestattet, welche selbständiges Vor- und Rückfahren bzw. Rückkehr auf den Ausgangspunkt ermöglicht. Die Drehbewegung eines oder meh­ rerer Reifen fungiert als Meßstrecke.

Fig. 12 zeigt die Fahreinheit 1 mit einer Schlitz- oder Grabenfräse 46 für Kabel- oder Rohreinzug. Ein nachgeführ­ ter Materialwagen 47 ermöglicht durch Drehschare 48 ein Zuschieben des aufgeworfenen Materials.

Fig. 13 zeigt die Treppensteigfähigkeit der Fahreinheit 1, wenn der Durchmesser der Reifen 49 das Mindestmaß 400 mm über­ schreitet, der Achsabstand 50 möglichst so ausgelegt ist, daß die Reifen 49 wechselseitig Höhe und Tal einer Normtreppe 51 überfahren sowie Vor-, Mittel und Hinterbau die Freiwinkel 30° überschreiten, so daß ein Auf- und Durchschlagen des Fahrwer­ kes auf die Treppe verhindert ist. Die Bodenfreiheit sollte größer sein als 66% der Treppenstufenhöhe.

Fig. 14 zeigt die Alternative der Reifenmontage. Die Felgen­ töpfe können zwecks Verringerung der Spurweite über die Fahr­ motoren 53 greifend montiert werden.

Fig. 15 zeigt den Aufbau der Penkel-Knicklenkung. An der Vorderseite des Hinterwagens 2 ist links außen ein senkrechter Bolzen 54 angeordnet. Entsprechend befindet sich an der Hinter­ seite des Vorderwagens ein Bolzen 55. Beide Bolzen sind durch ein Pendeljoch 56 miteinander verbunden, wobei das Pendel­ joch elastisch in Langlöchern gelagert ist, so daß eine Pen­ delung bzw. Verwindung des Vorderwagens 4 gegenüber dem Hinter­ wagen 2 ermöglicht ist. Die Bolzen werden nicht umgesteckt. Das Pendeljoch 56 ist außerdem über einen Arbeitszylinder 57 mit dem Vorderwagen 4 und über einen Arbeitszylinder 58 mit dem Hinterwagen 2 verbunden. Beide Arbeitszylinder stehen kolbenstangenseitig unter ständiger Druckbeauf­ schlagung. Im Lenkungsfall wie Fig. 15 zeigt, bewirkt die zusätzliche Beaufschlagung des Arbeitszylinders 57 auf der Bodenseite eine Ausschwenkkraft im Verhältnis der Differenzfläche. Durch diese Anordnung bleiben die inneren Räder in der Laufspur, das äußere Rad läuft vor, der Radstand 50 verkleinert sich nicht. Eine gelenkte Durchfahrt enger Gänge ist durch diese Anordnung möglich.

Fig. 16 zeigt den mechanischen Kupplungsvorgang der vom Vorderwagen 4 aufgenommenen Grundplatte 59 eines Arbeitsgerätes mit der Absetzvorrichtung 8. Ein Arbeits­ gerätewechsel ist nur möglich, wenn die Kupplung vom Vorderwagen 4 mit Absetzvorrichtung 8 erfolgt ist. Die Grundplatte 59 greift mit zahnförmigen Schneiden 60 passend in Zahnführungen 61 der Absetzvorrichtung 8 ein, welche über Kreuz ausgerichtet sind. Die Zähne können gegeneinander versetzt sein und sollen Flächenberührung haben. Eine Halterolle 62 wird von einem Federelement 63 in eine um höchstens 8° zunehmend enger werdende Laufbahn, möglichst im Kräftedreieck gepreßt. Abrieb von Rost und zementartigen Ablagerungen während des Betriebes der Ar­ beitsmaschine bewirkt einen fester werdenden Sitz. Das Hebelgestänge 64 kann auch Knickgelenkfunktion haben.

Fig. 17 zeigt die Grundplatte 59 in einer anderen Bauform. Die Verzahnung 60 und 61 kann auch statt Steck- in Schiebe­ ausführung gefertigt sein. Auch mehrschneidige Verzahnung ist möglich. Die Halterolle 62 (oder auch ein Greifzahn) kann hydraulisch betätigt sein wenn durch Druckbeaufschlagung des Arbeitszylinders 66 kolbenstangenseitig ein steter Preßdruck in Richtung Verzahnung erzeugt wird. Beim Um­ wechseln der Grundplatte 59 von Absetzvorrichtung 8 zum Vorderwagen 4 werden die für das Arbeitswerkzeug erforder­ lichen Versorgungsanschlüsse 65, z. B. Gestänge, Hydraulik und/oder Elektro, gleich unverwechselbar mitgekuppelt.

Fig. 18 und 19 zeigen einen Reifen 49 mit aufgesetzten Verschleißsegmenten 67. Diese sind vornehmlich aus Alt­ reifen geschnittene Segmente, Greiflöcher 68 für die Spann­ haken 69 und Greifspanner 70 müssen passend oberhalb der Reifenwulst angebracht werden. Einzelne Verschleißsegmente können somit einfach ausgewechselt werden.

Fig. 20 zeigt ein Gleiskettenband 71 welches aus Form­ elementen oder Altreifenelementen gebildet, wie schon in Fig. 18 und 19 gezeigt, ist. Als Zugstränge können robuste und geschmeidige Stahldraht-Kunststoffseile 72 oder aber handelsübliche Stahlgliederketten 73 zur An­ wendung kommen. Die elastischen Seitenwände der Altreifen­ segmente werden um die Zugstränge gefaltet und mit diesen verschraubt oder vulkanisiert und vernietet.

Durch die Kombination von kleinen, aufeinander abgestimmten Baugruppen kann diese Arbeitsmaschine den üblichen Ein­ zweckmaschinen mit Zusatzgeräten überlegen sein. Bereits bei dem zweiten Arbeitswerkzeug wird die Fahreinheit eingespart und trotzdem entsteht eine neue, vollwertige Arbeitsmaschine. Das gesamte Gerät kann Zug um Zug auf ein komplettes Arbeits­ maschinensystem erweitert werden.

Claims (15)

1. Selbstfahrbare Arbeitsmaschine mit Wechselwerkzeugen oder -geräten, dadurch gekennzeichnet, daß eine komplette Fahreinheit (1) aus einem , alle fahr­ technischen Elemente und einem hydrostatischem Energie­ block aufweisenden Hinterwagen (2) und einem zur Auf­ nahme der Werkzeuge ausgebildeten Vorderwagen (4) be­ steht, wobei die beiden Wagenteile (2 und 4) durch eine Pendel-Knicklenkung (54 bis 58) verbunden sind und daß die Arbeitswerkzeuge und deren Steuerungsanschlüsse selbsttätig mechanisch verriegelbar sind.

2. Selbstfahrbare Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendel-Knicklenkung ein Pendeljoch (56) aufweist, welches je einen senkrechten Bolzen (54 und 55) des Vorder- und Hinterwagens elastisch verbindet, und daß zwei Arbeitszylinder (57 und 58) die beiden Wagen­ teile miteinander verriegeln bzw. gegeneinander ver­ schwenken.

3. Selbstfahrbare Arbeitsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatten (59) der verschiedenen Arbeitsgeräte ver­ zahnungsartig (60 und 61) mit dem Vorderwagen (4) ver­ bunden sind und ständiger Druck auf eine Rolle (62) oder über einen Greifzahn diese Verbindung im Kräfte­ dreieck verriegelt.

4. Selbstfahrbare Arbeitsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ zahnung (60 und 61) über Kreuz unter einem Winkel von mindestens 20° ausgerichtet oder gleitverschiebbar ange­ ordnet ist, in jedem Fall aber Flächenberührung aufweist.

5. Selbstfahrbare Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestänge und Versorgungsanschlüsse (65) unverwechsel­ bar mitgekuppelt werden.

6. Selbstfahrbare Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereifung aus gebräuchlichen PkW- Neu- oder Altreifen besteht, wobei ggf. auch mehrere einzelne Verschleißseg­ mente (67) mittels Greifspanner (70) gespannt, bzw. aus Formelementen oder Altreifensegmenten (71) gefertigte Gleisketten, einen griffigen Reifenschutz ergeben.

7. Selbstfahrbare Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Verriegelung der Spurweite die Felgentöpfe (52) über die Fahrmotore (53) greifend montiert werden können.

8. Selbstfahrbare Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Reifen (49) mindestens 400 mm beträgt, daß die Freigrenzen desVor- Mittel- oder Hinterbaues den Winkel 30° überschreiten und daß das Abstandsmaß (50) so ausgelegt ist, daß Höhe und Tal einer Normtreppe (51) ab­ wechselnd überfahren werden.

9. Selbstfahrbare Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb ein oder mehrere Elektromotoren mit Strom­ zuführung, Elektromotoren mit Batteriebetrieb, Verbren­ nungs- oder Druckluftmotoren verwendet werden.

10. Selbstfahrbare Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsmaschine über einen Handsteuerkasten, welcher festmontiert oder über Verlängerungskabel (39) mit der Fahreinheit verbunden ist oder drahtlos ( 7) gesteuert wird, wobei eine einmal einprogrammierte Bewegung von der Arbeitsmaschine ständig wiederholt wird, bis der entsprechende Gegenbefehl erfolgt.

11. Selbstfahrbare Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kreiselsteuerung selbständige Vor- und Rückfahrt bzw. Rückkehr auf den Ausgangspunkt, ermöglicht, wobei die Drehbewegung der oder eines Reifens (49) als Meßstrecke fungiert.

12. Selbstfahrbare Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsmaschine mit Fernsichtgeräten (41 und 42) ausgestattet ist, wobei die Kamera auch unabhängig vom übrigen System bewegt werden kann.

13. Selbstfahrbare Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsgeräte auf eine Absetzvorrichtung (8) absetzbar sind und auf dieser verriegelt werden.

14. Selbstfahrbare Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Straßentransportfahrzeug (43) für die Arbeits­ maschine zusätzliche Absetzvorrichtungen aufweist, um automatisches Wechseln der Arbeitsgeräte zu ermöglichen.

15. Selbstfahrbare Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kurvenfahrt automatisch die allradgetrie­ benen Räder von Gleichgang- in Differentialbetrieb um­ geschaltet werden.