DE8214797U1

DE8214797U1 - Bagger mit einer vorrichtung zum bestimmen der beim baggern erreichten tiefe

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Publication number: DE8214797U1
Application number: DE19828214797U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-06-18
Filing date: 1982-05-21
Publication date: 1982-12-16
Also published as: NO821996L; NL8201974A; JPS582703A; FI821793A; FR2508075A1; SE8103846L; FI821793A0; FR2508075B1; US4452078A; NO154278B; DE3219119A1; FI71601C; DE3219119C2; SE436436B; NO154278C; FI71601B; GB2101077A

Description

Jiri Fürmanek, Rune IMilsson S-813 GO Hofors

Vorrichtung zum Bestimmen der beim Baggern erreichten Tiefe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen der beim Baggern erreichten Tiefe für einen Bagger, der eine Grabeeinrichtung an einem schwenkbar in bezug auf den Bagger abgestützten Arm hat, wobei die Vorrichtung eine flüssigkeitsgefüllte Leitung hat, die mit dem Arm verbunden ist und sich zujischen einem Drt an ihm und einem vom Arm entfernten Drt am Ba-gger erstreckt und mit einem Sensor zum Liefern einer der Höhe der Flüssigkeitssäule (VP) zwischen den genannten Punkten entsprechenden Information versehen ist. Eine solche Vorrichtung wurde kürzlich durch das schwedische Patent 339 if£f3 bekannt.

Bei der bekannten Vorrichtung verläuft eine flüssigkeitsgefüllte Leitung entlang des Armes zu einem Körper auf der Brabschaufel, welcher ein durch den Einfluß des Flüssigkeitsdruckes veränderliches Volumen hat. Das andere Ende der Leitung ist zu einem Drt am Bagger geführt, der vom Arm Abstand hat und mit einem Höhenmesser

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Jiri Formanek. Runs Nilsson S-B13 OD Hafars

uerbunden ist. Zumindest einige Bereiche dEr Leitung müssen flexibel sein. Beim Biegen solcher Flexiblen Leitungsbereiche ändert sich das Flüssigkei tsvolumen in der Leitung beträchtlich und verursacht in Verbindung mit dem in dem Patent vorgesehenen Höhenmesser eine nicht zufriedenstellende Genauigkeit - des MeBergsbnissss = Das FlüssigkeitsuDlumen und damit das Meßergebnis verändern sich auch bei TEmpEraturschwankungEn. Ein weiteres Problem bei der vorbskanntsn Vorrichtung liegt darin, daß der auf der Grabschaufel angeordnete Körper sehr stark einer Beschädigungsgefahr ausgesetzt ist und deshalb Schutzmaßnahmen erforderlich sind, durch die die Kapazität der Schaufel herabgesetzt wird. Weiterhin ist es wünschenswert, in der Lage zu sein, die Schaufel leicht und schnell wechseln zu können. Dann ist es unvorteilhaft, wenn der Körper auf der Schaufel vorgesehen ist.

Zur Weiterentwicklung dieser vorbekannten Vorrichtung wurde vorgeschlagen, diesen Körper und den Höhenmesser durch einen Drucksensor zu ersetzen, der Ein Ausgangssignal liefert, welches der Höhe der Flüssigkeitssäule entspricht, so daß der Einfluß van Meßfehlern vermindert werden kann. Dieser Sensor ist so angeordnet, daß er stets am Arm verblEibt, genauer gesagt, er befindet sich in der Mähe des Gelenkes zwischen dem Arm und der Schaufel, so daß die Schaufel leicht ausgewechselt werden kann.

Die Entwicklung auf dem Gebiet der Baggerinaschinen zielt in lstzter Zeit darauf ab, immer engere und engere Schaufeln zu verwenden. Zu diesEm Zwsck müssen auch der Arm und das Gelenk schmal sein. Es stellte sich als schwierig heraus,

Jiri Formanek, Rune Nilsson S-813 DD Hafars

den Drucksensor in der Nähe des Gelenkes anzuordnen.

Auf Baustellen und dergleichen wurde in letzter Zeit zum Festlegen von Bezugshöhen Laserlicht in zunehmendem Maße eingesetzt. Es wäre wünschenswert, eine Vorrichtung zu erhalten, mittels der der BaggerFührer leicht solche Bezugshöhen "ablesen" kann, ohne sich separater Markierungsstangen oder anderen mehr oder weniger positiven Zubehörs bedienen zu müssen.

Ausgehend von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff 1D des Anspruchs 1 ist es demnach das Ziel der Erfindung,

die obigen Probleme zu lösen und ein einfaches und bequemes Ablesen von Referenzhöhen zu ermöglichen, weiche durch Laser oder andere Möglichkeiten festgesetzt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dank dieses Neigungssensors erhält man die Freiheit, den die Höhe der Flüssigkeitssäule messenden Sensor an einem beliebigen Drt am Arm anzuordnen; die von den beiden Sensoren erhaltene Information ist ausreichend, um z. B.

die Höhe des Rückens der Grabschaufel in bezug auf eine warbestimmte Referenzhöhe zu berechnen. Weiterhin kann ein auf Laserlicht ader andere Strahlen oder Wellenbewegungen, die eine Referenzebene, -höhe oder -linie festlegen, ansprechender Sensor an einem beliebigen Ort am Arm angebracht werden. Sobald der Detektor sich in der genannten Referenzebene, -höhe oder auf der Referenzlinie befindet, kann die Höhe van z. B. dem Rücken der

Jiri t-armanek, Runs i\!ilssan S-Ö13 GQ Hafars

Grabschaufel leicht van den Ausgangssignalen des IMeigungs-

sensorä berechnst uerdEn. ;

Es wurde schon versucht, bei Baggern mit zwei schwenkbaren Ij;

Armen, nämlich einem aufwärts gerichteten Ausleger und :.

einem abwärts gerichteten Arm, die Baggertiefe mittels \

eines PJeigungssensors sowohl am aufwärts gerichteten %

Ausleger als auch am abwärts gerichteten Arm zu messen \

ohne eine Flüssigkeitssäule messen zu müssen. edoch \

ergibt eine solche nur auf !\leigungsmes3ung basierende i

Anordnung eine nicht zufriedenstellenda Genauigkeit, da f

ein relativ kleiner Meßfehler bezüglich der Neigung des |

aufwärts gerichteten Auslegers aufgrund der großen Länge *' des aufwärts gerichteten Auslegers zu einem großen Fehler

führt. Weiterhin ist es bei einer solchen Anordnung Be- |

dingung, daß die Schwenkverbindung des aufwärts gerichteten |

Auslegers mit dem Baggergehäuse, welches drehbar auf dem ρ

Untergestell befestigt ist, mit der Drehachse zusammen- |

fällt. Anderenfalls würde ein Meßfehler auftreten, wenn !

der Bagger nicht auf waagerechtem Grund stünde. Schließlich ^:

2D ist es bei einer solchen Anordnung nicht möglich, den ab- 2

wärts gerichteten Arm auszuwechseln oder einen aufwärts i

gerichteten Ausleger mit veränderlicher, wirksamer Länge ,

zu verwenden, wenn nicht die Möglichkeit umfangreicher \

Änderungen oder Korrekturen im Meßsystem vorgesehen ist. i

Unter Bezugnahme auf die anhängende Zeichnung wird nach- [

folgend eine erfindungsgemäße Ausführungsfarm detaillierter beschrieben.

Die Zeichnung zeigt in den Figuren 1 und 2 eine schema- |' tische Ansicht eines Baggers während seines Arbeitens

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Jiri Formanek, Rune Nilsson S-B13 GO Hofars

in zuiei verschiedenen Stellungen.

Der in der Zeichnung dargestellte Bagger ist van klassischer Bauart und hat ein Untergestell 1, welches mit Fahrzeugketten versehen ist. Auf dem Untergestell ist ein Baggergehäuse 2 um eine im wesentlichen senkrechte Achse 3 drehbar angeordnet. Ein aufwärts gerichteter Ausleger k ist mit dem Baggergehäuse 2 über ein Gelenk 5 verbunden, so daß er um das Gelenk 5 beispielsweise mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 6 schwenkbar ist. An seinem äußeren Ende ist der aufwärts gerichtete Ausleger mittels eines Gelenkes 7 mit einem Arm 8 verbunden, der auch abwärts gerichteter Ausleger genannt wird. Eine Kalben-Zylinder-Einheit 9 verschujenkt den Ausleger k und den Arm B relativ zueinander.

Am äußeren Ende des Armes B ist eine Grabeinrichtung 11 in Form einer Schaufel mittels eines Gelenkes 10 angebracht. Eine Kalben-Zylinder-Einheit 12 dient dazu, die Schaufel um das Gelenk 10 zu schwenken.

Um die beim Baggern erreichte Tiefe zu prüfen,ist eine Vorrichtung vorgesehen, die eine schematisch dargestellte, flüssigkeitsgefüllte Leitung 13 hat, welche entlang dem Arm 8 und Ausleger k verläuft. Diese Leitung 13 erstreckt sich zwischen einem Ort ΊΙ+ am Arm S und einem Ort 15 am Baggergehäuse 2. Diese Leitung kann in der Praxis hochflexible Bereiche an den Übergängen zwischen Baggergehäuse 2 und Ausleger k und zwischen dem Ausleger k und dem Arm B haben.

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Farmanek, Rune IMilsson Ξ-813 QD Hafors

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Am Drt 15 ist im Baggergehäuse 2 ein Flüssigkeitsbehälter 16 mit einem waagerechten Querschnitt vorgesehen, welcher den Querschnitt der Leitung 13 beträchtlich übersteigt. Dadurch wird erreicht, daß Schwankungen des Uolumens der Leitung 13 aufgrund eines Biegens der flexiblen Leitungsbereiche und aufgrund von Temperaturschuankungen einen sehr kleinen und deshalb uernachlässigbaren Einfluß auf die wan der Leitung zwischen den Ortsn 1** und 15 gebildete Flüssigkeitssäule UP haben.

1Ü Ein Sensor 17, welcher eine Information über die Höhe der Flüssigkeitssäule UP liefert, ist an die Leitung 13 angeschlossen. Bei diesem Sensor 17 handelt es sich in diesem Fall um einen Drucksensor, welcher am Arm θ am Grt "\h angebracht ist und vom Flüssigkeitsdruck (Flüssigkeitssäule in der Leitung 13) betätigt wird. Der Drucksensor 17 ist am Arm θ in einer Entfernung S vom Gelenk 1D angebracht. Es ist natürlich ein beträchtlicher Uorteil, daß der Drucksensor nicht an der Grabschaufel 11 ader nahe dem Gelenk 10 angebracht ist, weil dort alle Maßnahmen vermieden

2G werden sollten, die zu einer Uergrößerung der Abmessung führen.

Bei einem Bagger mit einem Untergestell und einem relativ

j dazu drehbaren Gehäuse ist es vorteilhaft, wenn der

Flüssigkeitsbehälter 16, der oberhalb des Flüssigkeitsniveaus im Behälter mit der Atmosphäre Uerbindung hat oder unter konstantem Uakuum oder Überdruck steht, fluchtend mit der Drehachse ader zumindest ziemlich nahe zu ihr angeordnet ist, weil auch dann die Bedingungen für die Messung nur unwesentlich oder überhaupt nicht von

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Jiri Farmanek, Rune ftlilsson S-B13 OD Hafora

der Drehung des Baggergehäuses um die Achse 3 beeinfluBt werden, wenn das Untergestell 1 schräg auf dem Boden steht.

Es ergibt sich jetzt eindeutig, daß ein Anheben ader Absenken des Drtes 1h am Gehäuse 8 relativ zum Ort 15 am Baggergehäuse 2 die Höhe der Flüssigkeitssäule WP und damit die Anzeige des Drucksensors 17 verändert. Der Drucksensor 17 ist zmeckmäßigerweise wen elektrischer Bauart, so daß seine elektrischen Ausgangssignale als

1G variable Größe zum Messen der Tiefe der ausgebaggerten

Grube verwendet werden können. Da jedoch der Drucksensor 17 arn Arm a im Abstand vom Gelenk 10 angebracht ist, ist dieser Meßwert allein zum Messen nicht ausreichend. Der Abstand S und der Abstand H1 sind zwar bekannt, jedoch hängt die vertikale Komponente des AbstandBS S von der Neigung des Armes B ab.

Zusätzlich zum Drucksensor 17 ist auf dem Arm 8 ein zweiter Sensor 18 vorgesehen, der zur Lieferung einer Information über die Neigung des Armes 8 ausgebildet

2D ist. Vom Sensor 18, der ebenfalls zur Erzeugung eines

elektrischen Ausgangssignals ausgebildet sein kann, kann eine Information bezüglich der Größe des Winkels erhalten werden. Durch Kenntnis dieses Winkels und des Abstandes S ist es jetzt möglich, aufgrund gewöhnlicher trigonometrischer Funktionen den fehlenden vertikalen Anteil H2 zwischen dem Gelenk 10 und dem Sensor 17 zu berechnen.

Die Figur 1 zeigt schematisch, daß die Ausgangssignale

Jiri Farmanek, Rune IMilsson 5-813 GO Hofors

der Sensoren 17 und 18 über Leiter 19, 20. einer Auswerfeinrichtung zugeführt sind, welche im Baggergehäuse 2 angeordnet ist und dazu dient, die von den Sensoren erhaltenen Ausgangssignale zu verarbeiten, um einen Zahlenüjert für den Höhenunterschied zwischen Ort 15 (Flüssigkeitsstand im Behälter 16) und sinsm spezifischen Teil der Grabvorrichtung, in der Praxis das Gelenk 1G an ihr, zu berechnen. Mit anderen Worten, die Einrichtung 21 ist imstande, aufgrund der Information worn IMeigungssensor

den Höhenunterschied H2 zu berechnen, der anschließend zur vom Drucksensor 17 bestimmten Höhe der Flüssigkeitssäule VP zu addieren ist.

Die Einrichtung 21 hat einen elektronischen Bagger-Tiefenanzeiger, der in der Praxis ujie folgt benutzt werden kann:

Wenn eine Grube zu baggern ist, wird die Schaufel 11 zunächst mit ihrem Rücken 22 auf die noch zu baggernde Grube gesetzt, und zwar in einer Höhe, die als Ausgangs- oder Referenzhöhe bekannt ist. Der Tiefenanzeiger kann in dieser Referenzhöhe auf Null gesetzt werden. Zum Zwecke

2G der Vereinfachung wird angenommen, daß diese Referenzhöhe der Badenhöhe M in Figur 1 entspricht. Im Laufe des Baggervorganges kann der Baggerführer jetzt die Baggertiefe dadurch bestimmen, daß er den Rücken 22 der Schaufel, wie in Figur 1 gezeigt, auf den Boden der Grube setzt.

Auf dem Tiefenanzsiger kann jetzt ein Wert abgelesen werden, der der Tiefe H3 der Grube entspricht, da die Höhenanzeige zuvor auf Referenzhöhe M auf IMuIl gesetzt wurde. Wenn die gewünschte Tiefe erreicht ist, kann der Baggerführer die Anzeige wiederum auf !Mull setzen, wodurch der genannte Bodenbsreich der Grube zu siner Referenzhöhe wird.

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Jiri FDrmanek, Rune IMilssan S-813 QG Hofars

Es ist natürlich wichtig, die Grabschaufel 11 beim Aufsetzen auf das Referenzniveau (Setzen auf IMuIl) in gleiche Stellung zu bringen uiie beim Ablesen der Differenz zu dem genannten Referenzniveau.

In Figur 2 ist eine- Arbeitsstelle gezeigt, auf der Gruben mit unterschiedlichem Badenniveau mit dem Bagger zu graben sind. An Arbeitsstellen dieser Art, meist Baustellen, sind oft Mittel zum Festlegen einer Referenzhöhe IM vorhanden. Hierbei handelt es sich üblicheruieise um einen 1G in horizontaler Ebene rotierenden Laser.

LJia in Figur 2 ersichtlich, ist am Arm θ ein Detektor Zk angebracht, der für Laserlicht oder dergleichen empfänglich ist. Der Detektor Zk ist, uiie das in Figur 1 schematisch gezeigt ist, über eine elektrische Leitung 25 mit der Ausujerteinrichtung 21 verbunden. Nachdem der Ausleger k und der Arm B in eine solche Stellung gebracht wurden, in der sich der Detektor Zk in Referenzhöhe IM befindet, ist die Auswerteinrichtung 21 in der Lage, den Höhenunterschied Hk zwischen der Referenzhöhe und dem Gelenk 1D zu berechnen aufgrund der Information vom IMeigungssensor 18 über die Neigung und einer Information, die in der Auswerteinrichtung programmiert sein kann und über die Lage des Detektors Zk am Arm B Aufschluß gibt. Anschließend wird möglicherweise die Höhe H1 der Baggerschaufel (verstellbar vom Führerhaus aus) dazu addiert, so daß H5 erhalten wird.

ijJenn die Lage des Detektors Zk am Arm 8 mit der Lage des Drucksensors 17 auf dem Arm übereinstimmt (was die bevorzugte Ausführungsfarm darstellt, obgleich diese aus

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Jiri Farmanek, Rune IMilsson S-B13 DD Hafars

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Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt wurde), dann ist es ausreichend, in einem geeigneten Speicher eine Information bezüglich des Ausgangssignals des Drucksensars zu speichern, das entsteht, wenn der Detektor Zk sich auf Höhe N befindet, um die Höhe des Gelenkes 1D oder des Rückens 22 der Schaufel relativ/ zur Höhe N nach einer Bewegung des Armes B und der Schaufel berechnen zu können.

Denn der Rücken 22 der Schaufel sich z. B. bis auf das 1U Badenniveau IMuIl abgesenkt hat, kann die Auswerteinrichtung die Höhe H6 berechnen, indem sie zuerst das Absenken der Detektorposition und Drucksensorposition durch einen V/ergleich des Drucksensorausgangssignals mit der gespeicherten Information berechnen. Dann werden die Höhe H2, welche mittels des Ausgangssignals des IMeigungssensors 1Θ berechnet wird, ebenso wie die Höhe H1 der Schaufel dem Betrag der Absenkung hinzuaddiert. LJenn H6 minus H1, also die Höhe zwischen der

Höhe N und dem Gelenk 1D, gewünscht wird, vermeidet 2D man die Addition von H1. In der beschriebenen lileise kann die Lage der Höhe Null relativ zur Referenzhöhe l\i auf einfache Weise bestimmt werden, ohne daB der Baggerführer Hilfskräfte benötigt.

Die Erfindung kann natürlich innerhalb des Schutzbereiches der anhängenden Ansprüche auf vielfältige Weise abgewandelt werden. Der Ausdruck "Bagger" soll zusätzlich zu dem als Beispiel beschriebenen, auf Ketten verfahrbaren Bagger alle Maschinen einschließen, welche zum Baggern oder für ähnliche Arbeiten bestimmt

Jiri Formanek, Rune Nilsson S-B13 DD Hafars

sind, ζ. B. Grabenaushebemaschinen, auf Rädern fahrbare Bagger, NaBbaggermaschinen und andere schwimmende oder auf Land gestützte Vorrichtungen·

Claims

Jiri Formanek, Rune IMilsson S-813 DD Hofors

Schutzanspruehe

1.\Bagger mit einer Vorrichtung zum Bestimmen der beim Baggern erreichten Tief eJ der eine Grabeinrichtung (11) an einem schuenkbar in bezug auf den Bagger abgestützten Arm hat und bei dem die Vorrichtung eine flüssigkeitsgefüllte Leitung aufweist, die mit dem Arm verbunden ist und sich zwischen einem Ort (1¹O an ihm und einem vom Arm entfernten Ort (15) am Bagger erstreckt und mit einem Sensor (17) zum Liefern einer der Höhe der Flüssigkeitssäule (WP) zwischen den * genannten Punkten (1*+, 15) entsprechenden Information vorgesehen ist, gekennzeichnet durch einen zweiten Sensor (18) zum Liefern einer Information über die Neigung des Armes (8).

2. Verrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet,·. daß der zuerst genannte Sensor (17) ein an dem genannten Ort am Arm (8) angeordneter, vom Flüssigkeitsdruck in der Leitung (13) betätigter Sensor ist.

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Jiri Formanek, Rune IMilsson Ξ-813 UD Hofors

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dar Drucksensor (17) in Abstand van einem Gelenk (1G) angeordnet ist, welches die Grabeinrichtung (11) mit dem Arm (B) verbindet.

k-i—-a——e—— , dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerfeinrichtung (21) derart ausgebildet ist, daß die van den Sensaren (17, 16) .erhaltenen Infor-1G matianen automatisch uerarbei-tet und ein LJert berechnet tüird, der dem Höhenunterschied zwischen dem Ort (15) am Bagger ader einem festgesetzten Bezugsmaß und einem -spezifischen Teil (z. B. Gelenk 1D oder Rüc>efi22) der Grabeinrichtung (11) oder dem Arm

5. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Arm (B) ein Detektor (24) angeordnet ist, der auf Laserlicht oder andere Strahlen, üJell enbeuegungen ader andere Mittel anspricht, die eine Referenzebene, -höhe ader -linie festlegen.

Vorrichtung gemäß Anspruch 5, gekennzeich net durch eine Ausuerteinrichtung (21), welche zur automatischen Berechnung des Höhenunterschieds zwischen dem Detektor (24) und einem spezifischen Teil (z. B. das Gelenk 1D ader der Rücken 22) der Grabeinrichtung (11) ader des Armes (B) ausgebildet ist·

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Jiri Formanek, Rune Nilsson S-B13 DG Hofors

7. Uarrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (2^) des Drucksensars (17) und der Neigungssensor (18) am selben Grt und an derselben Höhe auf dem Arm (8) angeordnet sind.