DE4405000A1 - Gewichtsmeßverfahren - Google Patents
GewichtsmeßverfahrenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des
Gewichts einer hydraulisch angehobenen Last, beispielsweise
des Gewichts einer Schaufelladung eines Baggers oder
Radladers, des Gewichts eines Containers oder Behälters, der
von einem Containerfahrzeug, einem Abrollkipper, einem
Absetzkipper oder dgl. mit Hilfe einer hydraulisch
angetriebenen Einrichtung aufnehmbar und absetzbar ist, des
Gewichts der von einem Gabelstapler oder einer sonstigen,
hydraulisch betätigten, mobilen oder stationären
Hebeeinrichtung anhebbaren Last nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Aus der DE 30 20 323 A1 ist es bekannt, zur Bestimmung des
Gewichts der Schaufelladung bei Baggern und Schaufelladern
den Druck der Hydraulikflüssigkeit in einem
Hydraulikzylinder, der einen Ausleger, an welchem eine
Ladeschaufel befestigt ist, bei angehobener Schaufelladung in
einer festgelegten Stellung des Auslegers zu messen und
daraus das Gewicht der Schaufelladung zu bestimmen. Zur
Druckmessung wird der Ausleger in die festgelegte Position
angehoben und dann stillgesetzt. Durch das Stillsetzen wird
eine Schwingbewegung des Auslegers mit der daran befestigten,
beladenen Ladeschaufel ausgelöst, die einen mit gleicher
Frequenz und synchron pulsierenden Druck in der
Hydraulikflüssigkeit bewirkt. Zur Messung muß das Abklingen
der Schwingung abgewartet werden, um einen Fehler bei der
Gewichtsbestimmung durch die Druckschwankungen zu vermeiden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein derartiges
Gewichtsmeßverfahren vorzuschlagen, das eine nur kurze
Unterbrechung der Hubbewegung erforderlich macht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Um die Schwingbewegung der angehobenen Ladung nach dem
Stillsetzen des Hydraulikzylinders zu dämpfen, wird gemäß der
Erfindung ein doppeltwirkender Hydraulikzylinder (sog.
Differentialdruckzylinder) verwendet, der zum Anheben der
Ladung auf der Kolbenseite mit Druck beaufschlagt wird und
dessen Kolben auf der Stangenseite mit einem Gegendruck
beaufschlagbar ist, was zu einem "Einspanneffekt" des Kolbens
führt; die Bewegung des Kolbens wird dadurch stärker gedämpft
als bei einem Hydraulikzylinder, bei dem nur die Kolbenseite
mit Druck beaufschlagt wird und bei dem kein Gegendruck auf
der Stangenseite wirkt. Die Amplitude der Schwingung der
angehoben Ladung nach dem Stillsetzen des Hydraulikzylinders
wird dadurch verkleinert.
Wirken mehrere Hydraulikzylinder zum Anheben der Ladung
parallel, so reicht es aus, die beiden Drücke in den
gemeinsamen Leitungen zur Bestimmung des Gewichts der Ladung
heranzuziehen.
Zur Messung wird der Hydraulikzylinder während der
Hubbewegung - dies könnte ebensogut während des Absenkens
erfolgen - kurzzeitig stillgesetzt und der Druckverlauf der
Hydraulikflüssigkeit im Hydraulikzylinder sowohl auf der
Kolbenseite als auch auf der Stangenseite entweder
kontinuierlich gemessen oder zu diskreten Zeitpunkten,
mehrmals während einer Schwingperiode, abgetastet; dieses
Abtasten (darunter soll im folgenden auch das kontinuierliche
Messen verstanden werden) erfolgt wohlgemerkt noch während
der Schwingbewegung der Ladung, die durch das Stillsetzen des
Hydraulikzylinders während der Hubbewegung ausgelöst worden
ist, es wird also der durch diese Schwingbewegung
verursachte, pulsierende Verlauf des Drucks der
Hydraulikflüssigkeit im Hydraulikzylinder abgetastet. Aus dem
Druckverlauf läßt sich ein Druckverlaufszyklus ermitteln;
evtl. können auch mehrere Zyklen ermittelt werden. Der
Druckverlauf wird auf der Kolbenseite und auf der
Stangenseite gleichzeitig abgetastet. Sobald ein
vollständiger Druckverlaufszyklus auf der Kolbenseite und auf
Stangenseite gleichzeitig abgetastet worden ist, kann die
Hubbewegung fortgesetzt werden.
Aus dem Druckverlaufszyklus wird der Mittelwert des Drucks
der Hydraulikflüssigkeit auf der Kolbenseite und auf der
Stangenseite ermittelt. Der Mittelwert kann näherungsweise
aus den Extremwerten des Drucks auf der Kolbenseite und aus
den Extremwerten des Drucks auf der Stangenseite während
eines oder während mehrerer vollständiger Druckverlaufszyklen
berechnet werden, wobei zu einem Maximalwert auf der
Kolbenseite ein Minimalwert auf der Stangenseite gehört und
umgekehrt; es kann auch über den Druckverlauf eines
Druckverlaufszyklusses integriert werden, um den jeweiligen
Mittelwert zu berechnen. Die Differenz der Druckmittelwerte
auf der Kolbenseite und auf der Stangenseite ist dem Gewicht
der angehobenen Ladung proportional, aus ihr kann unter
Berücksichtigung der Kolbenfläche auf Kolben- und
Stangenseite das Gewicht der Ladung errechnet werden.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Messung sehr schnell
erfolgen kann, nämlich während der ersten vollständigen
Schwingungsperiode, die auf das Stillsetzen des
Hydraulikzylinders während der Hubbewegung folgt, so daß die
Hubbewegung nur sehr kurz unterbrochen zu werden braucht; es
muß nicht das Abklingen der Schwingbewegung abgewartet
werden. Darüberhinaus ist die Messung sehr genau.
Weiterhin hat das erfindungsgemäße Meßverfahren den Vorteil,
daß sie einfach an jeder beliebigen, mittels eines
doppeltwirkenden Hydraulikzylinders betätigten Hubeinrichtung
einsetzbar ist, da dazu lediglich ein Drucksensor für die
Kolbenseite und ein Drucksensor für die Stangenseite am
Hydrauliksystem der Hubeinrichtung angebracht werden muß.
Auch bei einem nur einseitig wirkenden Kolben kann
prinzipiell dieses Verfahren angewandt werden, da hier ebenso
über ein oder mehrere Schwingperioden gemittelt werden kann.
Die am einfachsten zu bestimmenden Werte sind die Extremwerte
des Druckverlaufs; zur näherungsweisen Berechnung der
Druckmittelwerte bieten sich daher ein Druckmaximum und ein
Druckminimum auf der Kolbenseite und das jeweils zugehörige
Druckminimum und Druckmaximum auf der Stangenseite an. Diese
werden, wie bereits ausgeführt, von der Schwingung der Ladung
verursacht, die einander zugehörigen Extremwerte auf der
Kolben- und der Stangenseite treten gleichzeitig oder
allenfalls mit geringer zeitlicher Abweichung auf.
Da die Gewichtsmessung schnell erfolgen soll, wird
vorzugsweise der erste und der zweite Extremwert gewählt. Da
zu Beginn der Schwingung der Ladung, unmittelbar nach dem
Stillsetzen des Hydraulikzylinders, der Schwingung nicht
zuordenbare Druckspitzen auftreten, wird ein vollständiger
Schwingungszyklus abgetastet, also beispielsweise vom ersten,
eindeutig bestimmbaren Druckmaximum bis zum zweiten
Druckmaximum, um eine unverfälschte und zuverlässige
Gewichtsbestimmung zu gewährleisten.
Es kann ebenso das Integral des Druckverlaufs über den ersten
oder über mehrere vollständige Druckverlaufszyklen auf der
Kolbenseite und auf der Stangenseite zur Errechnung des
Gewichts der Ladung herangezogen werden. Dies erhöht zwar den
Rechenaufwand etwas, hat aber den Vorteil, daß
Reibungseinflüsse der Hubeinrichtung bei der Berechnung des
Gewichts der Ladung eliminiert werden: Die Reibungskraft in
Gelenken und Führungen der Hubeinrichtung wirkt stets der
Bewegungsrichtung entgegen, sie wirkt daher über die halbe
Schwingungsdauer, nämlich wenn die Ladung in eine Richtung
schwingt, in einer Richtung und während der anderen halben
Schwingungsdauer in entgegengesetzter Richtung; dieser
Reibungseinfluß erhöht bzw. erniedrigt den Druck der
Hydraulikflüssigkeit sowohl auf der Kolbenseite als auch auf
der Stangenseite: Bei der Integration des Drucks über einen
vollständigen Druckverlaufszyklus heben sich die durch
Reibung verursachten Erhöhungen und Verringerungen des Drucks
gegeneinander auf.
Das vorstehend zum Einfluß der Reibung auf das Meßergebnis
Ausgeführte gilt sinngemäß auch für die bei der Schwingung
der Ladung auftretenden Beschleunigungskräfte; auch diese
werden bei der Errechnung des Gewichts der Ladung eliminiert,
wenn zur Berechnung des Druckmittelwerts über den
Druckverlauf während eines oder mehrerer vollständiger
Druckverlaufszyklen integriert wird. Besonders genau ist es,
wenn zum Beispiel die Mittelwerte von aufeinander folgenden
Perioden verglichen werden und erst bei Abweichungen kleiner
als für die Gewichtsauflösung notwendig, ein Mittelwert aus
diesen beiden letzten Mittelwerten gebildet und zur
Gewichtsberechnung verwendet wird.
Vorzugsweise wird die Hubbewegung des Hydraulikzylinders
automatisch wieder freigegeben, nachdem der Hydraulikzylinder
zur Messung stillgesetzt und der Druckverlauf auf der
Kolbenseite und auf der Stangenseite abgetastet worden ist,
so daß eine Bedienperson die Hubbewegung nach der Messung
sofort wieder fortsetzen kann.
Sofern der Hydraulikzylinder beispielsweise auf den Ausleger
eines Baggers oder eines Radladers wirkt, an dem eine
Ladeschaufel hydraulisch schwenkbar angebracht ist, sollte
der Druck der Hydraulikflüssigkeit in dem auf den Ausleger
wirkenden Hydraulikzylinder, und nicht in dem die
Ladeschaufel schwenkenden Hydraulikzylinder gemessen werden,
da jede Schaufelladung unterschiedlich in der Ladeschaufel
verteilt sein kann, wodurch sich deren Schwerpunkt in der
Ladeschaufel verändert. Diese Schwerpunktsverschiebung bei
gleichem Gewicht der Ladung hat bei dem wesentlich kürzeren
Hebelarm der Ladeschaufel einen größeren Einfluß auf das
Ergebnis der Berechnung des Gewichts der Ladung als bei dem
wesentlich längeren Hebelarm des Auslegers, da eine
unterschiedliche Verteilung der Ladung in der Ladeschaufel
den Druck im Hydraulikzylinder der Ladeschaufel stärker
beeinflußt als den Druck im Hydraulikzylinder für den
Ausleger.
Bei der Berechnung des Gewichts der Ladung muß die
Winkelstellung von Ladeschaufel und Ausleger, während der
Druck abgetastet wird, berücksichtigt werden. Um die
Berechnung des Gewichts aus den Abtastwerten zu vereinfachen,
werden Ausleger und Ladeschaufel zur Messung in eine genau
definierte Stellung, die sogenannte Wägestellung, gebracht
und der Hydraulikzylinder bei Ereichen dieser Wägestellung
stillgesetzt. Dazu sind sogenannte Näherungsschalter
vorgesehen, die am Ausleger und an der Ladeschaufel
angebracht sind und die ein Signal geben, wenn der Ausleger
in Bezug auf das Gestell beispielsweise eines Baggers oder
eines Radladers und die Ladeschaufel in Bezug auf den
Ausleger eine bestimmte Winkelstellung, nämlich die
Wägestellung einnehmen, um daraufhin den jeweiligen
Hydraulikzylinder still zu setzen. Bei rein translatorisch
anhebenden Hebeeinrichtungen, also beispielsweise an
Gabelstaplern oder hydraulischen Hebebühnen, ist der
Hydraulikdruck unabhängig von der augenblicklichen Hubhöhe,
so daß in jeder Stellung gemessen werden kann und es keine
bestimmte Wägestellung gibt.
Sofern die Hubeinrichtung mobil, d. h. an einem Fahrzeug
angebracht, ist, muß auch die Lage der Hubeinrichtung in
Bezug auf eine Horizontalebene bei der Berechnung des
Gewichts der Ladung berücksichtigt werden oder das Fahrzeug
muß zur Gewichtsmessung in Horizontallage gebracht werden.
Zum Tarieren, also zum Einstellen des Nullpunkts, wird vor
der Gewichtsmessung einer Ladung eine Gewichtsmessung ohne
Ladung durchgeführt.
Die Differenz zwischen Druckmittelwert auf der Kolbenseite
und dem Druckmittelwert auf der Stangenseite ist, wie bereits
ausführlich dargelegt, dem Gewicht der Ladung proportional;
der Proportionalitätsfaktor ist abhängig von den
Hebelverhältnissen, den Winkelstellungen von Ausleger und
Ladeschaufel, von deren Gewicht und Schwerpunktslage, von der
Kolbenfläche und der Querschnittsfläche der Stange. Um diese
Größen in der Wägestellung nicht bestimmen und daraus den
Proportionalitätsfaktor errechnen zu müssen, wird dieser
Proportionalitäts- oder Skalierfaktor dadurch ermittelt, daß
zwei Gewichtsmessungen in der Wägestellung mit zwei
bekannten, unterschiedlichen Gewichten durchgeführt werden;
der Skalierfaktor errechnet sich aus den bei diesen beiden
Messungen ermittelten Druckmittelwerten einfach mit einer
linearen Gleichung. Besonders günstig ist es, hierzu für eine
Messung die leere Schaufel, also Gewicht = Null, zu
verwenden.
Ein Druckmaximum auf der Kolbenseite tritt grundsätzlich
gleichzeitig mit einem Druckminimum auf der Stangenseite auf
und umgekehrt, da diese Extremwerte von der Schwingung der
Ladung verursacht werden, die über die Kolbenstange und den
Kolben gleichzeitig auf der Kolbenseite und auf der
Stangenseite des Hydraulikzylinders wirkt, allerdings in
entgegengesetztem Sinn, d. h. auf der einen Seite
druckerhöhend und auf der anderen Seite druckmindernd. Das
Kriterium der Gleichzeitigkeit kann zur Überprüfung der
Gewichtsmessung herangezogen werden: Sofern die Extremwerte
auf der Kolbenseite und auf der Stangenseite nicht innerhalb
eines engen zeitlichen Toleranzfensters aufgetreten sind,
liegt eine Fehlmessung vor; die Messung muß in diesem Fall
wiederholt werden.
Für eichfähige Waagen ist die Einhaltung eines vorgegebenen
Wägebereichs vorgeschrieben, d. h. eine zu wiegende Ladung
muß ein festgelegtes Mindestgewicht haben und darf ein
festgelegtes Höchstgewicht nicht überschreiten. Sofern das
erfindungsgemäße Gewichtsmeßverfahren zusammen mit einer
Hubeinrichtung als geeichte Waage verwendet wird, ist bei
jeder Messung zu prüfen, ob das errechnete Gewicht der Ladung
in dem vorgegebenen Wägebereich liegt, und die Messung ist
als unzulässig abzuweisen, wenn der Wägebereich unter- oder
überschritten worden ist.
Das erfindungsgemäße Meßverfahren wird nachfolgend anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Radlader zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 eine Skizze zur Erläuterung der Anwendung des
Verfahrens;
Fig. 3 eine Skizze zur Erläuterung des Meßprinzips;
und
Fig. 4 ein Druckverlaufsdiagramm.
Der in Fig. 1 gezeigte Radlader 10 weist einen, um eine
horizontale Achse quer zur Fahrtrichtung schwenkbaren
Ausleger 12 mit einer daran schwenkbar befestigten
Ladeschaufel 14 auf. Zum Anheben und Absenken des Auslegers
12 ist ein Paar, parallel wirkender, hydraulischer
Hubzylinder 16 und zum Schwenken der Ladeschaufel 14 ein Paar
parallel wirkender, hydraulischer Schwenkzylinder 18
vorgesehen. Alle diese Hydraulikzylinder 16, 18 sind doppelt
wirkende, sogenannte Differentialzylinder.
Aus Fig. 2 sind Anordnung und Wirkungsweise eines
Hubzylinders 17 und eines Schwenkzylinders 19 an einer
anderen Ausführungsform eines Auslegers 13 mit einer
Ladeschaufel 15, der schwenkbar an einem Gestell 11 eines im
übrigen nicht dargestellten Radladers befestigt ist,
ersichtlich. Sowohl Fig. 1 als auch Fig. 2 zeigen den
Ausleger 12, 13 und die Ladeschaufel 14, 15 in einer sog.
möglichen Wägestellung.
Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Meßverfahrens dient
Fig. 3, die einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder 20 mit
einem Kolben 22 und einer Kolbenstange 24 zeigt. Auf einer
Tragplatte 26 der Kolbenstange 24 ist als Ladung ein Gewicht
28 abgestellt. An einen Hydraulikschlauch 30 zur
Beaufschlagung der sog. Kolbenseite des Kolbens 22 mit,
Hydraulikflüssigkeit ist ein Drucksensor 32 angeschlossen, an
einen weiteren Hydraulikschlauch 31 zur Beaufschlagung der
Stangenseite des Kolbens 22 mit Hydraulikflüssigkeit ist ein
weiterer Drucksensor 33 angeschlossen. Die beiden
Drucksensoren 32, 33 wandeln den jeweils in der
Hydraulikflüssigkeit herrschenden Druck in ein elektrisches
Signal um, das in einer elektronischen Meßwerterfassung- und
Auswerteeinheit verarbeitet werden kann. Der in Fig. 3
dargestellte Hydraulikzylinder 20 kann einer der in Fig. 1
oder 2 dargestellten Hub- oder Schwenkzylinder 16 bis 19
sein; bei zwei parallel wirkenden Zylindern genügt eine
Messung in den gemeinsamen Leitungen der Zylinder. Das
Prinzip des im folgenden anhand des in Fig. 3 dargestellten
Hydraulikzylinders 20 beschriebene Gewichtsmeßverfahren
funktioniert an den in Fig. 1 und 2 dargestellten Hub- und
Schwenkzylindern 16 bis 19 in gleicher Weise; in Fig. 1
und 2 sind allerdings die Hebelverhältnisse und die
Winkelstellungen der Ladeschaufeln 14, 15 und der Ausleger
12, 13 sowie deren Gewicht und Schwerpunktslage bei der
Berechnung des Gewichts einer Ladung zu berücksichtigen,
wodurch das Verfahren weniger anschaulich und die Berechnung
aufwendiger wird. Grundsätzlich ändert sich das
Gewichtsmeßverfahren dadurch nicht.
Der Hydraulikzylinder 20 aus Fig. 3 hebt das Gewicht 28 an
und wird dann zur Gewichtsmessung stillgesetzt. Der Kolben 22
mit der Kolbenstange 24, der Halteplatte 26 und dem Gewicht
28 bildet ein schwingungsfähiges System, das durch die
Hydraulikflüssigkeit im Hydraulikzylinder 20 und durch die
Reibung des Kolbens 22 und der Kolbenstange 24 an dem
Hydraulikzylinder 20 gedämpft wird. Durch das Stillsetzen des
Hydraulikzylinders 20 während der Hubbewegung wird eine
gedämpfte Schwingbewegung des schwingenden Systems 22, 24,
26, 28 eingeleitet, die aufgrund der Dämpfung abklingt. Der
mittels der Drucksensoren 32, 33 abgetastete Druckverlauf
sowohl auf der Kolbenseite (PK) als auch auf der Stangenseite
(PSt) ist in Fig. 4 dargestellt. Zu Beginn der Hubphase
steigt der Druck sowohl auf der Kolben- als auch auf der
Stangenseite stufenartig an. Der Druck auf der Stangenseite
ist während des Anhebens nahezu konstant, wogegen der Druck
auf der Kolbenseite stark pulsieren kann wie Fig. 4 zeigt.
Zum Zeitpunkt t₀ wird der Hydraulikzylinder 20 stillgesetzt,
was zu einer Druckspitze auf der Kolbenseite, hier als
Druckminimum, und auf der Stangenseite, hier als
Druckmaximum, führt. Auf diese Extremwerte folgen relativ
starke Druckänderungen mit hoher Frequenz, die der Schwingung
des Schwingungssystems 22, 24, 26, 28 nicht zuordenbar sind.
Zum Zeitpunkt t₁ beginnt dann ein erster, vollständiger, der
Schwingung des Schwingungssystems 22, 24, 26, 28 zuordenbarer
Druckverlaufszyklus, an den sich zum Zeitpunkt t₂ weitere
Druckverlaufszyklen mit abnehmender Amplitude anschließen.
Zum Zeitpunkt t₁ erreicht der Druck auf der Kolbenseite PK
ein erstes Maximum nach dem Stillsetzen des
Hydraulikzylinders 20, zum Zeitpunkt t₂ erreicht der Druck
auf der Kolbenseite PK ein zweites Maximum; der Druck auf der
Stangenseite PSt erreicht zum Zeitpunkt t₁ ein erstes
Minimum, zum Zeitpunkt t₂ ein zweites Minimum.
Zur Bestimmung der Gewichtskraft des Gewichts 28 wird der
Druckverlauf auf der Kolbenseite PK und auf der Stangenseite
PSt ab dem Zeitpunkt t₀ des Stillsetzens des
Hydraulikzylinders 20 abgetastet und das erste Druckmaximum,
das erste Druckminimum und das zweite Druckmaximum auf der
Kolbenseite aus dem Druckverlauf ermittelt. Nachdem das
zweite Druckmaximum festgestellt worden ist, steht ein
vollständiger Druckverlaufszyklus fest, der zusammen mit dem
gleichzeitig ablaufenden Druckverlaufszyklus auf der
Stangenseite zur Berechnung der Gewichtskraft des Gewichts 28
herangezogen wird. Die Hubbewegung des Hydraulikzylinders 20
kann nach Beendigung dieses ersten vollständigen
Druckverlaufszyklusses fortgesetzt werden. Bei Stillsetzung
über Hubendabschaltung wird diese nun automatisch wieder
freigegeben.
Die Gewichtskraft des Gewichts 28 ist der Differenz der
Mittelwerte der beiden Drücke auf der Kolbenseite und auf der
Stangenseite proportional und läßt sich daher einfach
errechnen, wobei die Kolbenfläche, die mit dem Druck auf der
Kolbenseite PK beaufschlagt wird, und die Kolbenfläche
abzüglich der Querschnittsfläche der Kolbenstange 24, die mit
dem Druck auf der Stangenseite PSt beaufschlagt wird, zu
berücksichtigen sind. Den Mittelwert des Drucks während eines
Drucksverlaufszyklusses erhält man durch Integration über die
Zykluszeit; näherungsweise kann auch der Mittelwert von
erstem Druckmaximum und erstem Druckminimum auf der
Kolbenseite bzw. zwischen erstem Druckminimum und erstem
Druckmaximum auf der Stangenseite für den jeweiligen
Druckmittelwert angesetzt werden.
Die zur Gewichtsmessung notwendige Mindestmeßzeit, während
der der Hydraulikzylinder 20 stillgesetzt werden muß, ist nur
wenig länger als die Zykluszeit t₂-t₁, die gleichlang wie
die Periodendauer der Schwingung des schwingungsfähigen
Systems 22, 24, 26, 28 ist. Das Rastermaß in Fig. 4 in
horizontaler Richtung (Zeitachse) ist 0,5 Sekunden, die
Zykluszeit beträgt etwa 80% davon, also etwa 0,4 Sekunden.
Die Hubbewegung kann ungefähr 0,75-0,8 Sekunden nach dem
Stillsetzen (t₀) fortgesetzt werden. Diese Zykluszeit ändert
sich mit dem Gewicht 28 und ist für jede Hubeinrichtung
verschieden, das Gewichtsmeßprinzip ist jedoch stets gleich.
Bei herkömmlichen Gewichtsmeßverfahren muß das Abklingen der
Schwingung des schwingungsfähigen Systems 22, 24, 26, 28
abgewartet werden, was, wie aus Fig. 4 ersichtlich, sieben
bis acht Schwingungszyklen und damit eine fünf bis sechsmal
längere Meßdauer erfordert, als das erfindungsgemäße
Gewichtsmeßverfahren.
Die Gewichtsmessung einer Schaufelladung einer Ladeschaufel
14, 15, die an einem Ausleger 12, 13 befestigt ist (Fig. 1
und 2) erfolgt nach dem anhand Fig. 3 beschriebenen Prinzip;
die Berechnung des Gewichts ist aufwendiger, da die
Winkelstellungen der Hydraulikzylinder 16 bis 19, der
Ausleger 12, 13 und der Ladeschaufel 14, 15 sowie die
jeweiligen Hebelverhältnisse in der Wägestellung und deren
Gewicht und Schwerpunktslage bei der Berechnung des Gewichts
der Ladung aus den abgetasteten Druckverläufen auf der
Kolben- und der Stangenseite berücksichtigt werden müssen.
Ein grundsätzlicher Unterschied besteht nicht, das Gewicht
der Ladung ist der Druckdifferenz der Druckmittelwerte auf
der Kolbenseite und auf der Stangenseite proportional.
Um diese Winkel- und Hebelverhältnisse nicht bei jeder
Messung berücksichtigen zu müssen, wird die Last immer in
eine Wägestellung angehoben und die Hydraulikzylinder 16 bis
19 werden bei Erreichen der Wägestellung zur Messung
stillgesetzt. Dazu sind nicht dargestellte Näherungsschalter
am Ausleger 12, 13 und an der Ladeschaufel 14, 15 vorgesehen,
die in einer bestimmten Winkelstellung des Auslegers 12, 13
zum Radlader 10 bzw. zum Gestell 11 und bei einer bestimmten
Winkelstellung der Ladeschaufel 14, 15 in Bezug auf den
Ausleger 12, 13 ein Signal geben, das zum Stillsetzen der
jeweiligen Hydraulikzylinder 16 bis 19 dient.
Zum Tarieren, also zum Einstellen des Nullpunkts, werden der
Ausleger 12, 13 und die leere Ladeschaufel 14, 15 in die
Wägestellung gebracht und es wird eine Messung durchgeführt.
Um den Proportionalitätsfaktor (Skalierfaktor) zwischen dem
Gewicht der Ladung und der Differenz der Mittelwerte des
Drucks auf der Kolbenseite und auf der Stangenseite zu
ermitteln, werden zwei Messungen mit zwei unterschiedlichen,
bekannten Gewichten, wobei eines davon die leere Schaufel
sein kann, in der Ladeschaufel 14, 15 durchgeführt; der
Skalierfaktor, der für alle Messungen gilt, läßt sich dann
mit einer linearen Gleichung einfach berechnen. Es ist also
nicht notwendig, die Winkelstellung des Auslegers 12, 13 und
der Ladeschaufel 14, 15 in der Wägestellung, das Gewicht und
die Schwerpunktslage von Ausleger 12, 13 und Ladeschaufel 14,
15 und die Hebelarme, mit denen die Hydraulikzylinder 16 bis
19 angreifen, zu kennen, um das Gewicht einer Ladung aus den
abgetasteten Druckverläufen berechnen zu können. Lediglich
die Durchmesser von Kolben und Stange müssen bekannt sein, um
daraus die wirksamen Flächen berechnen zu können.
Zur Gewichtsmessung der Ladung 34 in einer Ladeschaufel 14,
15, die an einem Ausleger 12, 13 befestigt ist, ist
vorzugsweise der Druckverlauf auf der Kolben- und auf der
Stangenseite des Hubzylinders 16, 17 abzutasten und nicht der
Druckverlauf im Schwenkzylinder 18, 19 für die Ladeschaufel
14, 15, und zwar aus folgendem Grund: Die Ladung 34 kann, wie
in Fig. 2 mit Strichlinien dargestellt, in der Ladeschaufel
15 verschieden verteilt sein. Damit verändert sich der
Schwerpunkt der Ladung 34. Mit dieser Schwerpunktsverlagerung
ändert sich auch der Hebelarm, mit dem die Ladung 34 in der
Ladeschaufel 15 auf den Schwenkzylinder 19 wirkt, was, bei
gleichem Gewicht, zu einer Änderung der Druckverhältnisse im
Schwenkzylinder 19 führt, die scheinbar unterschiedliche
Gewichte vortäuschen. Diese Schwerpunktsverlagerung in Bezug
auf den Hebelarm ist ein vielfaches größer, wenn zur
Gewichtsmessung die Druckverhältnisse im Schwenkzylinder 19
herangezogen werden, als wenn die Druckverhältnisse im
Hubzylinder 17 herangezogen werden, für den der Hebelarm
durch den Ausleger 13 wesentlich größer ist, so daß der
Meßfehler größer ist, wenn am Schwenkzylinder 19 anstatt am
Hubzylinder 17 gemessen wird.
Bei rein translatorisch wirkenden Hubeinrichtungen, also
beispielsweise bei Gabelstaplern oder stationären Hebebühnen,
wie sie vereinfacht in Fig. 3 dargestellt sind, sind die
Druckverhältnisse auf der Kolbenseite und der Stangenseite
unabhängig von der jeweiligen Hubhöhe, so daß in jeder Höhe
gemessen werden kann, d. h. daß es keine bestimmte
Wägestellung gibt.
Die erforderliche Meßzeit wird zusätzlich dadurch verkürzt,
daß in dem doppelt wirkenden Hydraulikzylinder 20 ein
Gegendruck auf der Stangenseite zu dem Druck auf der
Kolbenseite wirkt, was zu einem "Einspanneffekt" des Kolbens
22 führt, der die Schwingungsperiode des schwingungsfähigen
Systems 22, 24, 26, 28, und damit die Zykluszeit des
Druckverlaufs verkürzt.
Die genaueste Gewichtsbestimmung erhält man, wenn jeweils die
Mittelwerte aufeinanderfolgender Perioden bestimmt und
verglichen werden und erst bei Unterschreitung einer maximal
zugelassenen Differenz der Mittelwert aus den beiden letzten
Perioden genommen wird.
Claims (12)
1. Gewichtsmeßverfahren zur Bestimmung des Gewichts einer
mittels eines Hydraulikzylinders angehobenen Ladung, dadurch
gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (16-20) ein
doppelt wirkender Zylinder ist, daß der Hydraulikzylinder
(16-20) zur Messung während einer Hubbewegung kurzzeitig
stillgesetzt wird, daß der Druckverlauf in der
Hydraulikflüssigkeit des stillgesetzten Hydraulikzylinders
(16-20) auf der Kolbenseite und auf der Stangenseite
mittels zweier Drucksensoren (32, 33) kontinuierlich gemessen
oder zu diskreten Zeitpunkten abgetastet und aus dem
Druckverlauf ein Druckverlaufszyklus ermittelt wird, daß aus
den beiden Druckverlaufszyklen der Druckmittelwert auf der
Kolbenseite und auf der Stangenseite berechnet wird, und daß
aus der Differenz der beiden Druckmittelwerte unter
Berücksichtigung der wirksamen Flächen die Hubkraft bzw. das
Gewicht der Ladung errechnet wird.
2. Gewichtsmeßverfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druckmittelwert näherungsweise aus
einem Druckmaximum und aus einem Druckminimum, die
aufeinanderfolgen, berechnet wird, wobei jeweils einander
zugehörige Druckmaxima und Druckminima auf der Kolbenseite
und auf der Stangenseite verwendet werden.
3. Gewichtsmeßverfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druckmittelwert durch Integration des
Druckverlaufs auf der Kolbenseite bzw. auf der Stangenseite
über einen oder mehrere vollständige Druckverlaufszyklen
ermittelt wird.
4. Gewichtsmeßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelwerte von
aufeinanderfolgenden Perioden ermittelt und verglichen werden
und erst bei Unterschreitung einer maximal zugelassenen
Differenz der Mittelwert aus den beiden letzten Perioden
genommen wird.
5. Gewichtsmeßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hubbewegung des
Hydraulikzylinders (16-20) automatisch wieder freigegeben
wird, wenn ein oder mehrere Druckverlaufszyklen ermittelt
worden sind.
6. Gewichtsmeßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (16-20)
auf einen Ausleger (12, 13) wirkt, an dessen einem Ende die
Ladung (34) anbringbar ist.
7. Gewichtsmeßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Näherungsschalter vorgesehen
ist, der ein Signal gibt, wenn der Ausleger (12, 13) eine
festgelegte Stellung einnimmt, und daß dieses Signal zum
Stillsetzen des Hydraulikzylinders (16-20) während des
Anhebens der Ladung (34) und zum Starten der Messung
verwendet wird.
8. Gewichtsmeßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Messen des Gewichts einer
Ladung (34) eine Messung ohne Ladung (34) durchgeführt wird
und dabei die Druckmittelwerte auf der Kolbenseite und auf
der Stangenseite ermittelt werden.
9. Gewichtsmeßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Skalierfaktor ermittelt wird
durch Messung zweier bekannter, unterschiedlicher Gewichte,
wobei eines davon auch das Gewicht Null (leere Schaufel) sein
kann.
10. Gewichtsmeßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Übereinstimmung der
auf der Kolbenseite und der auf der Stangenseite abgetasteten
Druckverläufe geprüft wird.
11. Gewichtsmeßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß geprüft wird, ob das bei einer
Messung errechnete Gewicht eine Minimallast unterschreitet
oder eine Maximallast überschreitet.
12. Fahrzeug zur Durchführung des Gewichtsmeßverfahrens nach
einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Fahrzeug (10, 11) eine Horizontallagemeßeinrichtung
zur Bestimmung seiner Lage in bezug auf eine Horizontalebene
aufweist und diese zur Korrektur des Gewichts benützt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944405000 DE4405000A1 (de) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | Gewichtsmeßverfahren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944405000 DE4405000A1 (de) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | Gewichtsmeßverfahren |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4405000A1 true DE4405000A1 (de) | 1995-08-24 |
Family
ID=6510440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944405000 Withdrawn DE4405000A1 (de) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | Gewichtsmeßverfahren |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4405000A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2761773A1 (fr) * | 1997-04-08 | 1998-10-09 | Bio Merieux | Procede et dispositif de determination de la masse d'un objet,et en particulier pour deduire le volume d'un liquide |
CN1310018C (zh) * | 2002-12-19 | 2007-04-11 | 容海因里希股份公司 | 一种用于确定液压升举装置中荷载支撑机构上荷载重量的方法 |
DE102017210346A1 (de) | 2017-06-21 | 2018-12-27 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Messvorrichtung zum Wiegen eines an einem Kraftfahrzeug angeordneten Bauteils sowie Messverfahren |
DE102008020777B4 (de) | 2008-04-25 | 2022-09-29 | Franz Xaver Meiller Fahrzeug- Und Maschinenfabrik - Gmbh & Co Kg | Absetzkipper mit Überladungssicherung |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH551074A (fr) * | 1971-03-15 | 1974-06-28 | Transfer Systems | Installation pour descendre et remonter dans un bassin d'emmagazinage un fut de transport pour du combustible nucleaire epuise. |
AU4892179A (en) * | 1978-07-25 | 1980-01-31 | Allertz, Albert | Load weighing device for front end loader |
US4588038A (en) * | 1985-02-26 | 1986-05-13 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Load weight measuring method |
DE3915093A1 (de) * | 1989-03-06 | 1990-09-20 | Karl Rack | Verfahren zur bestimmung des ladegewichtes eines transportmittels sowie vorrichtung hierfuer |
US5178226A (en) * | 1990-12-21 | 1993-01-12 | Allan Bowman | Load measuring system for refuse trucks |
-
1994
- 1994-02-17 DE DE19944405000 patent/DE4405000A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH551074A (fr) * | 1971-03-15 | 1974-06-28 | Transfer Systems | Installation pour descendre et remonter dans un bassin d'emmagazinage un fut de transport pour du combustible nucleaire epuise. |
AU4892179A (en) * | 1978-07-25 | 1980-01-31 | Allertz, Albert | Load weighing device for front end loader |
US4588038A (en) * | 1985-02-26 | 1986-05-13 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Load weight measuring method |
DE3915093A1 (de) * | 1989-03-06 | 1990-09-20 | Karl Rack | Verfahren zur bestimmung des ladegewichtes eines transportmittels sowie vorrichtung hierfuer |
US5178226A (en) * | 1990-12-21 | 1993-01-12 | Allan Bowman | Load measuring system for refuse trucks |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2761773A1 (fr) * | 1997-04-08 | 1998-10-09 | Bio Merieux | Procede et dispositif de determination de la masse d'un objet,et en particulier pour deduire le volume d'un liquide |
CN1310018C (zh) * | 2002-12-19 | 2007-04-11 | 容海因里希股份公司 | 一种用于确定液压升举装置中荷载支撑机构上荷载重量的方法 |
DE102008020777B4 (de) | 2008-04-25 | 2022-09-29 | Franz Xaver Meiller Fahrzeug- Und Maschinenfabrik - Gmbh & Co Kg | Absetzkipper mit Überladungssicherung |
DE102017210346A1 (de) | 2017-06-21 | 2018-12-27 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Messvorrichtung zum Wiegen eines an einem Kraftfahrzeug angeordneten Bauteils sowie Messverfahren |
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