EP2421791B1 - Mobile arbeitsmaschine mit beschleunigungssensor - Google Patents

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EP2421791B1
EP2421791B1 EP10718460.8A EP10718460A EP2421791B1 EP 2421791 B1 EP2421791 B1 EP 2421791B1 EP 10718460 A EP10718460 A EP 10718460A EP 2421791 B1 EP2421791 B1 EP 2421791B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
working
control unit
working machine
central control
acceleration sensor
Prior art date
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Active
Application number
EP10718460.8A
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English (en)
French (fr)
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EP2421791A1 (de
Inventor
Tobby Brandt
Hubert Stratmann
Hans-Joachim Vagt
Alexander Zorn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2421791A1 publication Critical patent/EP2421791A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2421791B1 publication Critical patent/EP2421791B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/065—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks non-masted
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F17/00—Safety devices, e.g. for limiting or indicating lifting force
    • B66F17/003—Safety devices, e.g. for limiting or indicating lifting force for fork-lift trucks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B66F9/20—Means for actuating or controlling masts, platforms, or forks
    • B66F9/24—Electrical devices or systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/24—Safety devices, e.g. for preventing overload
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a mobile work machine with acceleration sensor.
  • the work machine has a work arm which is articulated to a vehicle at a first end and guides a tool movable on the work arm.
  • An actuating kinematics is provided for adjusting and moving the working arm and tool relative to the vehicle.
  • a central control unit is arranged in the vehicle, which controls the position changes of working arm and tool and the movements of the vehicle and monitors and controls in cooperation with decentralized sensors.
  • Such a mobile work machine is under the name forklift truck from the DE 103 04 658 A1 known.
  • This known mobile work machine has a device for controlling the driving stability, with a sensor via the load, the inclination of a working arm in the form of a mast and a mast, the lifting height of the load acting on the working arm tilting forces as well as in longitudinal and Transverse direction acting on the vehicle accelerations detected and compared with predetermined limits.
  • These limit values which are dependent on the driving state, can not be arbitrarily exceeded by the driver, with the result that the tilting stability of the vehicle generally remains in the stable range, regardless of the driving state.
  • the known mobile work machine on a plurality of sensors which are arranged on the mobile machine at different positions are, such as a load sensor on the working arm and an angle sensor for detecting the inclination of the working arm on a tilt mechanism for the working arm, a lifting height sensor for detecting the fork position on a lifting mechanism and force and pressure sensors for detecting the forces acting on the working arm tilting forces on pivot joints.
  • a plurality of acceleration sensors for detecting vehicle accelerations in the longitudinal and transverse directions are provided, which are connected via corresponding supply lines and signal lines to the central control unit. Since each of the sensor elements is completely provided with an expensive housing to protect it from damage and environmental stress, high costs arise.
  • the wiring or the wiring harness for such a decentralized sensor is complex and expensive. Furthermore, there is a high susceptibility to failure of such a system with decentralized sensors through the additional interfaces between the sensor elements and the control unit. In addition, there is an increased susceptibility to interference due to couplings on the supply lines for the sensor and the control unit. In addition, the wiring reduces the electromagnetic compatibility (EMC) of the mobile machine.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • a control device for an off-road vehicle which has an acceleration sensor in its housing, is in the US 2008/091343 A1 described.
  • the object of the invention is to provide a reliable data supply for the condition detection of driving dynamics variables of the mobile machine with respect to speed change, lateral acceleration and vehicle inclination and beyond the possibility of vibration analysis for a mobile machine and to improve the reliability of the sensor.
  • a mobile work machine with acceleration sensor is created.
  • the work machine has a work arm which is articulated to a vehicle at a first end and guides a tool movable on the work arm.
  • An actuating kinematics is provided for adjusting and moving the working arm and tool relative to the vehicle.
  • the vehicle has a central control unit that controls the position changes of working arm and tool and the movements of the vehicle and monitors and controls in cooperation with decentralized sensors.
  • the acceleration sensor (3) monitors in cooperation with the central control unit (9) the dynamics of movement of the working machine (1) and the effect of gravity acceleration on the working machine (1).
  • at least one acceleration sensor is arranged in the central control unit.
  • This mobile work machine has the advantage that the use of acceleration sensors in the central control unit vehicle dynamics controls and limit exceedances of such equipped machines are detected and detected without the use of external sensors. In addition, the costs for a wiring of the acceleration sensor omitted. It is also not necessary to secure an acceleration sensor in a housing because the acceleration sensor element is arranged in the housing of the central control unit. In addition, the error and susceptibility in determining the driving dynamics variables are significantly reduced.
  • the central control device has a printed circuit board, which is equipped with integrated components and discrete components, wherein the acceleration sensor is arranged on the printed circuit board.
  • the acceleration sensor is arranged on one of the nodes with respect to natural modes of the printed circuit board, in order to avoid interference by natural oscillations of the circuit board.
  • the central control device has a support element which supports and fixes the printed circuit board in the region of the acceleration sensor. This ensures that the acceleration sensor can reliably detect and analyze accelerations of the entire mobile work machine, since natural oscillations of the printed circuit board as disturbance variables are completely eliminated.
  • the acceleration sensor or the acceleration sensor element is designed to be multi-dimensional, so that it detects accelerations in all three axis directions of a Cartesian system.
  • the mobile work machine may include a multi-dimensional tilt sensor, which is also disposed in the central controller. This inclination sensor, in cooperation with the central control unit, can ensure that critical inclinations of the mobile work machine are detected and stopped in good time.
  • Such a tilt sensor can be provided by a further three-dimensional acceleration sensor in the central control unit, which only three-dimensionally detects the static accelerations acting on the working machine, such as the gravitational acceleration.
  • the mobile machine is equipped for a robust mobile use, especially decentralized cabling networks omitted at least for the tilt sensor and the acceleration sensor.
  • it is provided on the circuit board of the central control not to provide only one acceleration sensor, but to install another redundant acceleration sensor, so that on the one hand a Plausibilisiemaschine a device from the group plow, reversible plow, harrow, seeder, jig, planter or harvester, among others.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a mobile work machine 1 according to a first embodiment of the invention.
  • This mobile work machine 1 has a vehicle 7, which moves on a driving plane 21 and is exposed to static accelerations such as gravitational acceleration and operational dynamic accelerations. Operational accelerations arise with changes in the driving speed, in particular when braking the vehicle 7 and when cornering and when overcoming grades or inclinations of the driving plane 21 and changes in the working arm 5 with 8 tool relative to the vehicle 7.
  • a working arm 5 is articulated at its first end 6.
  • This working arm 5 is in the telescopic loader 14 a telescopic arm 16 to which a tool 8 in the form of a load fork 17 up and down can be moved, the load fork 17 can carry a load 22.
  • the load fork 17 can pass through a passenger transport basket as in Figure 1A be replaced shown.
  • the operation of the work machine not only the driving dynamics are checked and regulated, but also monitors static accelerations such as the effect of gravity on the machine.
  • the occurring accelerations are inventively detected by an acceleration sensor 3, which is not arranged decentralized, but is housed in the central control unit 9 of the telescopic loader 14.
  • This central control unit 9 not only checks the acceleration state of the vehicle 7 with the aid of the acceleration sensor 3, but controls and regulates pumps, motors, hydraulic cylinders with hydraulic pistons, valves and other additional functions of the mobile working machine.
  • the central control unit 9 has an additional redundant acceleration sensor 30, which enables a verification or plausibility of the measurement results by comparison. In addition, if one of the two acceleration sensors 3 or 30 fails, operation of the vehicle 7 is still ensured.
  • the acceleration sensors 3 and 30 are designed three-dimensional in this embodiment of the invention, so that accelerations in all three axes of a Cartesian coordinate system can be detected.
  • the central control unit has an inclination sensor 4, which ensures that, in the case of critical inclinations, the vehicle 7 is stopped in a timely manner or set in a position to assume a smaller inclination angle, for example of the telescopic arm.
  • a tilt sensor 4 can be provided by a further three-dimensional acceleration sensor in the central control unit 9, which detects only the static accelerations acting on the work machine 1.
  • FIG. 2 shows a plan view of a printed circuit board 10 of a central control unit 9 with integrated acceleration sensors 3 and 30. These acceleration sensors 3 and 30 are arranged on the circuit board 10 of a central control unit 9, that they are fixed in nodal areas of Eigenschwingüngsmoden the circuit board. In addition, on the circuit board for the above-mentioned other functions of a central control unit integrated components 11 with integrated circuits and discrete components 12, which are corresponding surface-mounted.
  • the circuit board 10 is horizontal in the in FIG. 1 arranged vehicle shown, with the direction of arrow x the direction of travel is indicated and in the direction of arrow y transverse acceleration are measured, such as when cornering.
  • the direction of travel x as shown here and in the transverse direction y detected, but also accelerations in the z-direction, ie vertical to the in FIG. 1 shown driving level.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a mobile work machine 2 according to a second embodiment of the invention.
  • This mobile work machine 2 is a construction machine 15 or an excavator 19 with a working arm 5, which is fixed as a boom 18 with its first end 6 articulated to the vehicle 7 and at its second end 23 as a tool 8 carries a bucket 20.
  • the working arm 18 is in two parts in this embodiment, wherein the two parts of the working arm 18 are connected to each other via a hinge 24. Also in this mobile work machine 2 all accelerations in the three axial directions of a Cartesian coordinate system with the aid of acceleration sensors 3 and 30 are detected, which are arranged in the central control unit 9, wherein the control unit 9 additionally has a tilt sensor 4 to to detect critical inclination angle and avoid with the help of the control unit 9.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine mobile Arbeitsmaschine mit Beschleunigungssensor. Die Arbeitsmaschine weist einen Arbeitarm auf, der mit einem ersten Ende an einem Fahrzeug gelenkig angeordnet ist und ein am Arbeitsarm bewegbares Werkzeug führt. Eine Betätigungskinematik ist zum Verstellen und Bewegen von Arbeitsarm und Werkzeug relativ zum Fahrzeug vorgesehen. Ein zentrales Steuergerät ist in dem Fahrzeug angeordnet, das die Stellungsänderungen von Arbeitsarm und Werkzeug und die Bewegungen des Fahrzeugs steuert und in Zusammenwirken mit dezentralen Sensoren überwacht und regelt.
  • Eine derartige mobile Arbeitsmaschine ist unter der Bezeichnung Flurförderfahrzeug aus der DE 103 04 658 A1 bekannt. Diese bekannte mobile Arbeitsmaschine weist eine Einrichtung zur Steuerung der Fahrstabilität auf, mit der über eine Sensorik die Last, die Neigung eines Arbeitsarms in Form eines Mastes und eines Hubgerüstes, die Hubhöhe der Last, die auf den Arbeitsarm wirkenden Kippkräfte sowie die in Längs- und Querrichtung auf das Fahrzeug wirkenden Beschleunigungen erfasst und mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen werden. Diese vom Fahrzustand abhängigen Grenzwerte können vom Fahrer willkürlich nicht überschritten werden, so dass die Kippstabilität des Fahrzeugs in der Regel unabhängig vom Fahrzustand im stabilen Bereich bleibt.
  • Dazu weist die bekannte mobile Arbeitsmaschine eine Vielzahl von Sensoren auf, die an der mobilen Arbeitsmaschine an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, wie beispielsweise ein Lastsensor am Arbeitsarm und ein Winkelsensor zur Erfassung der Neigung des Arbeitsarms an einer Kippmechanik für den Arbeitsarm, ein Hubhöhensensor zur Erfassung der Gabelposition an einem Hubmechanismus sowie Kraft- und Drucksensoren zur Erfassung der auf den Arbeitsarm wirkenden Kippkräfte an Schwenkgelenken.
  • Darüber hinaus ist eine Mehrzahl von Beschleunigungssensoren zur Erfassung von Fahrzeugbeschleunigungen in Längs- und Querrichtung vorgesehen, die über entsprechende Versorgungsleitungen und Signalleitungen mit dem zentralen Steuergerät verbunden sind. Da jedes der Sensorelemente komplett mit einem teuren Gehäuse zu versehen ist, um es vor Beschädigungen und Belastungen durch die Umwelt zu schützen, entstehen hohe Kosten. Auch die Verkabelung bzw. der Kabelbaum für eine derartige dezentrale Sensorik ist aufwendig und kostenintensiv. Ferner besteht eine hohe Fehleranfälligkeit eines derartigen Systems mit dezentraler Sensorik durch die zusätzlichen Schnittstellen zwischen den Sensorelementen und dem Steuergerät. Darüber hinaus ist eine erhöhte Störanfälligkeit aufgrund von Einkopplungen auf den Zuleitungen für den Sensor und das Steuergerät vorhanden. Außerdem vermindert die Verkabelung die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) der mobilen Arbeitsmaschine.
  • Ein Steuergerät für ein Offroad Fahrzeug, welches in seinem Gehäuse einen Beschleunigungssensor besitzt, ist in der US 2008/091343 A1 beschrieben. Aufgabe der Erfindung ist es, eine zuverlässige Datenbereitstellung für die Zustandserkennung von fahrdynamischen Größen der mobilen Arbeitsmaschine in Bezug auf Geschwindigkeitsänderung, Querbeschleunigung und Fahrzeugneigung sowie darüber hinaus auch die Möglichkeit der Schwingungsanalyse für eine mobile Arbeitsmaschine zu schaffen und die Zuverlässigkeit der Sensorik zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird eine mobile Arbeitsmaschine mit Beschleunigungssensor geschaffen. Die Arbeitsmaschine weist einen Arbeitarm auf, der mit einem ersten Ende an einem Fahrzeug gelenkig angeordnet ist und ein am Arbeitsarm bewegbares Werkzeug führt. Eine Betätigungskinematik ist zum Verstellen und Bewegen von Arbeitsarm und Werkzeug relativ zum Fahrzeug vorgesehen. Das Fahrzeug weist ein zentrales Steuergerät auf, das die Stellungsänderungen von Arbeitsarm und Werkzeug und die Bewegungen des Fahrzeugs steuert und in Zusammenwirken mit dezentralen Sensoren überwacht und regelt. Der Beschleunigungssensor (3) überwacht in Zusammenwirken mit dem zentralen Steuergerät (9) die Bewegungsdynamik der Arbeitsmaschine (1) und die Wirkung der Erdbeschleunigung auf die Arbeitsmaschine (1). Dazu ist mindestens ein Beschleunigungssensor in dem zentralen Steuergerät angeordnet.
  • Diese mobile Arbeitsmaschine hat den Vorteil, dass durch den Einsatz von Beschleunigungssensoren im zentralen Steuergerät fahrdynamische Regelungen sowie Grenzwertüberschreitungen derartig ausgestatteter Arbeitsmaschinen ohne den Einsatz externer Sensorik erfasst und erkannt werden. Darüber hinaus entfallen die Kosten für eine Verkabelung des Beschleunigungssensors. Auch das Sichern eines Beschleunigungssensors in einem Gehäuse entfällt, da das Beschleunigungssensorelement in dem Gehäuse des zentralen Steuergeräts angeordnet ist. Außerdem werden die Fehler- und Störanfälligkeit bei der Ermittlung der fahrdynamischen Größen deutlich verringert.
  • Außerdem weist das zentrale Steuergerät eine gedruckte Leiterplatte auf, die mit integrierten Bauelementen und diskreten Bauelementen bestückt ist, wobei der Beschleunigungssensor auf der gedruckten Leiterplatte angeordnet ist. Dieses hat den Vorteil, dass zusätzliche Schnittstellen zwischen dem Sensorelement und dem zentralen Steuergerät entfallen, da das Beschleunigungssensorelement über die gedruckten Leiterbahnen der Leiterplatte mit den Auswerteeinheiten des Steuergerätes direkt verbunden ist.
  • Außerdem ist der Beschleunigungssensor auf einer der Knotenstellen in Bezug auf Eigenschwingungsmoden der Leiterplatte angeordnet, um Störeinflüsse durch Eigenschwingungen der Leiterplatte zu vermeiden. Alternativ ist es vorgesehen, dass das zentrale Steuergerät ein Stützelement aufweist, welches die gedruckte Leiterplatte in dem Bereich des Beschleunigungssensors stützt und fixiert. Damit wird sichergestellt, dass der Beschleunigungssensor Beschleunigungen der gesamten mobilen Arbeitsmaschine zuverlässig erfassen und analysieren kann, da Eigenschwingungen der Leiterplatte als Störgrößen völlig ausscheiden.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Der Beschleunigungssensor bzw. das Beschleunigungssensorelement ist mehrdimensional ausgelegt, so dass es Beschleunigungen in allen drei Achsrichtungen eines kartesischen Systems erfasst. Darüber hinaus kann die mobile Arbeitsmaschine einen mehrdimensionalen Neigungssensor aufweisen, der ebenfalls in dem zentralen Steuergerät angeordnet ist. Dieser Neigungssensor kann in Zusammenwirken mit dem zentralen Steuergerät dafür sorgen, dass kritische Neigungen der mobilen Arbeitsmaschine rechtzeitig erkannt und gestoppt werden. Ein derartiger Neigungssensor kann durch einen weiteren dreidimensionalen Beschleunigungssensor in dem zentralen Steuergerät bereitgestellt werden, der lediglich die auf die Arbeitsmaschine wirkenden statischen Beschleunigungen wie die Erdbeschleunigung dreidimensional erfasst. Außerdem ist es möglich beide Funktionen, Beschleunigungsbestimmung und Neigungsbestimmung mit einem einzigen Beschleunigungssensor zu erfassen, der sowohl dynamische als auch statische Beschleunigungen wie die Gravitation zur Lagebestimmung ermöglicht.
  • Aufgrund der Anordnung des Beschleunigungssensors in dem zentralen Steuergerät ist die mobile Arbeitsmaschine für einen robusten mobilen Einsatz ausgestattet, zumal dezentrale Verkabelungsnetze zumindest für den Neigungssensor als auch für den Beschleunigungssensor entfallen. Um die Robustheit weiter zu erhöhen, ist es vorgesehen, auf der Leiterplatte des zentralen Steuerelementes nicht nur einen Beschleunigungssensor vorzusehen, sondern einen weiteren redundanten Beschleunigungssensor zu installieren, so dass einerseits eine Plausibilisiezeug ein Gerät aus der Gruppe Pflug, Wendepflug, Eggevorrichtung, Sämaschine, Setzmaschine, Pflanzmaschine oder Erntemaschine u.a. ist.
  • Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
    • Figur 1
    zeigt eine schematische Darstellung einer mobilen Arbeitsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
    Figur 2
    zeigt eine Draufsicht auf eine Leiterplatte eines zentralen Steuergeräts mit integrierten Beschleunigungssensoren;
    Figur 3
    zeigt eine schematische Darstellung einer mobilen Arbeitsmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer mobilen Arbeitsmaschine 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Diese mobile Arbeitsmaschine 1 weist ein Fahrzeug 7 auf, das sich auf einer Fahrebene 21 bewegt und dabei statischen Beschleunigungen wie der Erdbeschleunigung und betriebsbedingten dynamischen Beschleunigungen ausgesetzt ist. Betriebsbedingte Beschleunigungen ergeben sich bei Änderungen der Fahrtgeschwindigkeit, insbesondere beim Bremsen des Fahrzeugs 7 sowie bei Kurvenfahrten und beim Überwinden von Steigungen oder Neigungen der Fahrebene 21 und bei Änderungen des Arbeitsarms 5 mit Werkzeug 8 gegenüber dem Fahrzeug 7 auf.
  • An dem Fahrzeug 7, das in dieser Ausführungsform der Erfindung ein Teleskoplader 14 ist, ist ein Arbeitsarm 5 an seinem ersten Ende 6 gelenkig angeordnet. Dieser Arbeitsarm 5 ist bei dem Teleskoplader 14 ein Teleskoparm 16, an dem ein Werkzeug 8 in Form einer Lastengabel 17 auf- und abwärts bewegt werden kann, wobei die Lastengabel 17 eine Last 22 tragen kann. Beim Auf- und Abwärtsbewegen dieser Lastengabel 17 mit der Last 22 können ebenfalls Beschleunigungskräfte auf das Fahrzeug 7 ausgeübt werden. Die Lastengabel 17 kann durch einen Personenbeförderungskorb wie in Figur 1A gezeigt ausgetauscht werden. Zur Sicherheit des Betriebs der Arbeitsmaschine werden nicht nur die Fahrdynamik geprüft und geregelt, sondern auch statische Beschleunigungen wie die Wirkung der Gravitation auf die Arbeitsmaschine überwacht.
  • Die auftretenden Beschleunigungen werden erfindungsgemäß von einem Beschleunigungssensor 3 erfasst, der nicht dezentral angeordnet ist, sondern in dem zentralen Steuergerät 9 des Teleskopladers 14 untergebracht ist. Dieses zentrale Steuergerät 9 prüft nicht nur den Beschleunigungszustand des Fahrzeugs 7 mit Hilfe des Beschleunigungssensors 3, sondern steuert und regelt Pumpen, Motoren, Hydraulikzylinder mit Hydraulikkolben, Ventile und weitere Zusatzfunktionen der mobilen Arbeitsmaschine.
  • Um die Zuverlässigkeit der Beschleunigungsmessung zu vergrößern, weist das zentrale Steuergerät 9 einen zusätzlichen redundanten Beschleunigungssensor 30 auf, der eine Verifizierung oder Plausibilisierung der Messergebnisse durch Vergleich ermöglicht. Darüber hinaus ist bei Ausfall eines der beiden Beschleunigungssensoren 3 oder 30 ein Betrieb des Fahrzeugs 7 weiterhin gewährleistet.
  • Die Beschleunigungssensoren 3 und 30 sind bei dieser Ausführungsform der Erfindung dreidimensional ausgelegt, so dass Beschleunigungen in allen drei Achsen eines kartesischen Koordinatensystem erfasst werden können.
  • Zusätzlich weist das zentrale Steuergerät bei dieser Ausführungsform der Erfindung einen Neigungssensor 4 auf, der gewährleistet, dass bei kritischen Neigungen das Fahrzeug 7 rechtzeitig gestoppt bzw. in eine Lage versetzt wird, einen geringeren Neigungswinkel beispielsweise des Teleskoparms einzunehmen. Ein derartiger Neigungssensor 4 kann durch einen weiteren dreidimensionalen Beschleunigungssensor in dem zentralen Steuergerät 9 bereitgestellt werden, der lediglich die auf die Arbeitsmaschine 1 wirkenden statischen Beschleunigungen erfasst.
  • Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Leiterplatte 10 eines zentralen Steuergeräts 9 mit integrierten Beschleunigungssensoren 3 und 30. Diese Beschleunigungssensoren 3 und 30 sind derart auf der Leiterplatte 10 eines zentralen Steuergerätes 9 angeordnet, dass sie in Knotenbereichen von Eigenschwingüngsmoden der Leiterplatte fixiert sind. Auf der Leiterplatte befinden sich darüber hinaus für die oben erwähnten weiteren Funktionen eines zentralen Steuergerätes integrierte Bauelemente 11 mit integrierten Schaltungen sowie diskrete Bauelemente 12, die entsprechend oberflächenmontiert sind.
  • In dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Leiterplatte 10 horizontal in dem in Figur 1 gezeigten Fahrzeug angeordnet, wobei mit Pfeilrichtung x die Fahrtrichtung angegeben ist und in Pfeilrichtung y Querbeschleunigungen gemessen werden, wie beispielsweise in Kurvenfahrten. In dieser Ausführungsform der Erfindung werden nicht nur Beschleunigungen in Fahrtrichtung x, wie hier gezeigt und in Querrichtung y erfasst, sondern auch Beschleunigungen in der z-Richtung, also vertikal zu der in Figur 1 gezeigten Fahrtebene.
  • Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer mobilen Arbeitsmaschine 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. Diese mobile Arbeitsmaschine 2 ist eine Baumaschine 15 bzw. ein Bagger 19 mit einem Arbeitsarm 5, der als Ausleger 18 mit seinem ersten Ende 6 gelenkig an dem Fahrzeug 7 fixiert ist und an seinem zweiten Ende 23 als Werkzeug 8 eine Baggerschaufel 20 trägt.
  • Der Arbeitsarm 18 ist in dieser Ausführungsform zweiteilig, wobei die beiden Teile des Arbeitsarms 18 über ein Gelenk 24 miteinander verbunden sind. Auch bei dieser mobilen Arbeitsmaschine 2 werden sämtliche Beschleunigungen in den drei Achsrichtungen eines kartesischen Koordinatensystems mit Hilfe von Beschleunigungssensoren 3 und 30 erfasst, die in dem zentralen Steuergerät 9 angeordnet sind, wobei das Steuergerät 9 zusätzlich einen Neigungssensor 4 aufweist, um kritische Neigungswinkel zu erfassen und mit Hilfe des Steuergerätes 9 zu vermeiden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Arbeitsmaschine (1. Ausführungsform)
    2
    Arbeitsmaschine (2. Ausführungsform)
    3
    Beschleunigungssensor
    4
    Neigungssensor
    5
    Arbeitsarm
    6
    erstes Ende des Arbeitsarms
    7
    Fahrzeug
    8
    Werkzeug
    9
    Steuergerät
    10
    Leiterplatte
    11
    integriertes Bauelement
    12
    diskretes Bauelement
    13
    Neigungssensor
    14
    Teleskoplader
    15
    Baumaschine
    16
    Teleskoparm
    17
    Lastengabel
    18
    Ausleger
    19
    Bagger
    20
    Baggerschaufel
    21
    Fahrebene
    22
    Last
    23
    zweites Ende des Arbeitsarms
    24
    Gelenk
    30
    Beschleunigungssensor
    31
    Personenbeförderungskorb

Claims (10)

  1. Mobile Arbeitsmaschine mit Beschleunigungssensor (3) aufweisend:
    - einen Arbeitsarm (5), der mit einem ersten Ende (6) an einem Fahrzeug (7) gelenkig angeordnet ist und ein am Arbeitsarm (5) bewegbares Werkzeug (8) führt;
    - eine Betätigungskinematik zum Verstellen und Bewegen von Arbeitsarm (5) und Werkzeug (8) relativ zum Fahrzeug (7);
    - ein zentrales Steuergerät (9), welches das Fahrzeug aufweist und das die Stellungsänderungen von Arbeitsarm (5) und Werkzeug (8) und die Bewegungen des Fahrzeugs (7) steuert und in Zusammenwirken mit dezentralen Sensoren überwacht und regelt;
    wobei der Beschleunigungssensor (3) die Bewegungsdynamik der Arbeitsmaschine (1) und die Wirkung der Erdbeschleunigung auf die Arbeitsmaschine (1) überwacht und in Zusammenwirken mit dem zentralen Steuergerät (9) regelt und begrenzt;
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens ein Beschleunigungssensor (3) in dem zentralen Steuergerät (9) angeordnet ist,
    dass das zentrale Steuergerät (9) eine gedruckte Leiterplatte (10) aufweist, die mit integrierten Bauelementen (11) und diskreten Bauelementen (12) bestückt ist, wobei der Beschleunigungssensor (3) auf der gedruckten Leiterplatte (10) angeordnet ist; und
    dass der mindestens eine Beschleunigungssensor (3) an einer Knotenstelle in Bezug auf Eigenschwingungsmoden der Leiterplatte (10) angeordnet ist oder dass das zentrale Steuergerät (9) ein Stützelement aufweist, das die gedruckte Leiterplatte (10) in dem Bereich des Beschleunigungssensors (3) stützt und fixiert.
  2. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Beschleunigungssensor (3) mehrdimensional Beschleunigungen in dynamischer Hinsicht und/oder in statischer Hinsicht erfasst.
  3. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Arbeitsmaschine (1) einen mehrdimensionalen Neigungssensor (4) aufweist, der in dem zentralen Steuergerät (9) angeordnet ist.
  4. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das zentrale Steuergerät (9) für einen robusten mobilen Einsatz konzipiert ist.
  5. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das zentrale Steuergerät (9) Pumpen, Motoren, Hydraulikzylinder mit Hydraulikkolben, Ventile und weitere Zusatzfunktionen von mobilen Arbeitsmaschinen (1) steuert und regelt.
  6. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Arbeitsmaschine (1) eine Maschine der Gruppe Lademaschinen, Ladekräne, Kommunalmaschinen, Baumaschinen (15), Landmaschinen, Radlader, Teleskoplader(14), Gabelstapler, Fahrzeuge mit Frontlader oder mit Hecklader oder mit Seitenlader wie UNIMOG mit seitlich angeordnetem Arbeitsarm zum Holzladen oder zum Gräben und Böschungen bearbeiten aufweist.
  7. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Arbeitsarm (5) ein Teleskoparm (16) ist und das Werkzeug (8) eine an dem Teleskoparm (16) bewegbare Lastengabel (17) oder ein Personenbeförderungskorb ist.
  8. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Arbeitsarm (5) ein Ausleger (18) eines Baggers (19) ist und das Werkzeug (8) eine an dem Ausleger (18) bewegbare Baggerschaufel (20), ein Greifer oder eine Stemmvorrichtung ist.
  9. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Arbeitsarm (5) ein Heckausleger eines Traktors ist und das Werkzeug (8) ein Gerät aus der Gruppe Pflug, Wendepflug, Eggevorrichtung, Sämaschine, Setzmaschine, Pflanzmaschine oder Erntemaschine ist.
  10. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Arbeitsarm (5) ein Seitenausleger ist, an dem ein Werkzeug, vorzugsweise ein Trimmgerät für Bewuchs von Böschungen angeordnet ist, wobei der Arbeitsarm in eine seitliche Richtung zum Fahrzeug positionierbar ist.
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