WO2007134470A1 - Dynamische schüttungswaage - Google Patents

Abstract

Die erfindungsgemässe Schüttungswaage weist an einem Kehrichtsammelfahrzeug (1) zwei Schwenkarme (2) auf, welche in Schwenkgelenken (4) gelagert und mittels je einer Hydraulikzylinders (3) bewegt werden können. Am vorderen freien Ende der Schwenkarme (2) sind Lastaufnahmearme (8) angebracht für die Aufnahme von Kehrichtbehältern (5). Ferner tragen die Schwenkarme (2) je zwei Spannungssensoren (7a,b) im gegenseitigen Abstande d. Die Differenz der von den Spannungssensoren (7a,b) gemessenen Biegespannungen, geteilt durch den Abstand x des Spannungssensors (7a) von der Last des Kehrichtbehälters ergibt im Wesentlichen das Gewicht der gehobenen Last. Am genannten vorderen freien Ende der Schwenkarme (2) ist mindestens ein Beschleunigungssensor (6) angebracht sowohl zur Messung der dynamischen Beschleunigung, als auch der Schiefstellung des Kehrichtbehälters (5) und des Kehrichtsammelfahrzeuges (1). Ein Auswertegerät (10), vorzugsweise in der Führerkabine des Kehrichtsammelfahrzeuges (1) angeordnet, nimmt sämtliche arithmetischen Operationen vor.

Description

Dynamische Schüttungswaage

Die vorliegende Erfindung betrifft eine dynamische Schüttungswaage, insbesondere für Abfallsammelfahrzeuge, nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Der Begriff der dynamischen Waage beschreibt die Tatsache, dass der Wiegevorgang während des Anhebens des gefüllten und Absenkens des geleerten Behälters vollzogen wird, in aller Regel während des Durchfahrens eines geeignet definierten Wiegefensters. Dynamische Waagen, auch für Abfallsammelfahrzeuge, sind bekannt, beispielsweise aus WO 97/40352 (Dl) . Eine weitere Veröffentlichung aus der gleichen Erfindungsklasse liegt vor in EP 0 638 787 (D2) . Dl offenbart eine Wiegevorrichtung für ein Müllsammelfahrzeug mit zwei Dehnmessstreifen (DMS) , welche das Biegemoment in der Lastaufnahmevorrichtung messen. Zusätzlich ist eine Beschleunigungsmessvorrichtung angebaut, welche die Beschleunigung dieser genannten Lastaufnahmevorrichtung misst. Die hier offenbarte Art der Gewichtsbestimmung über ein einzelnes Bie- gemoment, bzw. über eine Summe von zweien, nimmt keine Rücksicht auf die Lage des Schwerpunktes der Last, und erlaubt nur, die Gewichtswerte sehr angenähert zu ermitteln. Der angebaute Beschleunigungsmesser wird auch nur dazu verwendet, das sog Wiegefenster einzugrenzen auf gleichmässige, also praktisch beschleunigungsfreie Bewegungszustände der Hubvorrichtung. Eine beschleunigungsbereinigte Massenermittlung ist weder vorgesehen, noch wird eine solche vorgenommen. Die offenbarte Vorrichtung aus D2 trägt pro Arm der Hubvorrichtung je zwei DMS, jeweils in einem vorgegebenen Abstand. Damit ist es möglich, die a priori unbekannte Lage des Schwerpunktes der Last zu eliminieren, wie dort beschrieben. Die Hubvorrichtung ist zusätzlich mit einem Neigungsmesser ausgerüstet. Mit diesem wird wiederum nur das Wiegefenster festgelegt, indem ein unkritischer Winkelbereich der Hubarme zwischen 7° und 22° zugelassen wird. Da keine Beschleunigung gemessen wird, kann die Masse auch nicht um die lokale Beschleunigung oder seitliche Schiefstellung des ganzen Müll- sammelfahrzeuges bereinigt werden. Die Aufgabe, welche mit der vorliegenden Erfindung gelöst werden soll, ist die Schaffung einer Wiegevorrichtung, vorzugsweise für Müllsammeifahrzeuge, welche kostengünstig hergestellt und mit kleinem Integrationsaufwand angebaut werden kann und gleichzeitig eine hohe Genauigkeit aufweist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist wiedergegeben im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 hinsichtlich ihrer wesentlichen Merkmale, in den folgenden Ansprüchen hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausbildungen. Die erfindungsgemässe Wiege- und Müllsammelvorrichtung kann über die Durchbiegung zweier Schwenkarme die Masse eines Kehrichtbehälters um die Lage von dessen Gesamtschwerpunktes bereinigt statisch bestimmen, einmal im vollen, nach dem Entleeren im leeren Zustande; damit ist an sich die Masse des Kehrichts ermittelt. Um diese Massenermittlungen auch im bewegten Zustande der ganzen Hubvorrichtung vornehmen zu können, ist an der Hubvorrichtung an geeigneter Stelle ein Beschleunigungsmesser angebaut. Mit diesem lässt sich sowohl die allfällige Schiefstellung des Müllsammelfahrzeuges, als auch die lokale Beschleunigung des Kehrichtbehälters ermitteln, dies sowohl beim Anheben des vollen Kehrichtbehälters, als auch beim Absenken des leeren. Eine eigentliche dynamische Wägung wird so ermöglicht, welche die Notwendigkeit des Anhaltens der Hub- und Wiegevorrichtung sowohl beim Anheben, als auch beim Absenken des Kehrichtbehälters erübrigt. Das Vorhandensein einer Auswertevorrichtung im Müllsammelfahrzeug ist Stand der Technik.

Anhand der beigefügten Zeichnung wird der Erfindungsgedanken näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung.

Die einzige Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Kehrichtsammeifahrzeuges 1 mit einem von hier zwei miteinander verbunde- nen Schwenkarmen 2 und einem (ebenfalls von zwei) Hydraulikzylindern 3. Die Schwenkarme 2 sind am Kehrichtsammelfahrzeu- ges 1 an geeigneter Stelle in Schwenkgelenken 4 schwenkbar gelagert und an ihren freien Enden mit Lastaufnahmearmen 8 zur Aufnahme eines Kehrichtbehälters 5 oder auch von deren zwei eingerichtet, wie bekannt. Die Schwenkarme 2 tragen, ebenfalls an ihren freien Enden, einen - oder falls sie unabhängig voneinander beweglich sind, je einen - Beschleuni- gungssensor 6. Jeder der beiden Schwenkarme 2 trägt, wie bekannt, je zwei Spannungssensoren 7a_r b, beispielsweise auf der Basis von Dehnungsmessstreifen DMS, welche in einem genau bekannten Abstande d voneinander auf den zwei Schwenkarmen befestigt sind. Diese Befestigung erfolgt vorzugsweise seit- lieh an den Schwenkarmen 2 oberhalb oder unterhalb der neutralen Faser, dergestalt, dass die Statik der Schwenkarme dadurch nicht geschwächt wird.

Ebenfalls ist es möglich, als Spannungssensor einen solchen einzusetzen, welcher auf der Basis einer schwingenden Saite die Biegespannung misst.

Das im nicht genau bekannten Abstande x vom Spannungssensor 7a an den Lastaufnahmearmen 8 wirkende Gewicht des Kehrichtbehälters 5 erzeugt an der Stelle dieses Spannungssensors 7a ein erstes Moment Mi, an der Stelle des Spannungssensors 7b ein zweites, grosseres Moment M₂. Durch Bildung der Differenz M₂ - Mi, und geeignete bekannte algebraische Weiterbehandlung des Resultates, kann die Gewichtskraft an der Stelle x unabhängig von x ermittelt werden. Diese Gewichtskraft beruht dann ausschliesslich auf den zwei gemessenen Momenten und der vom Beschleunigungssensor ermittelten Beschleunigung bzw. Schiefstellung der Entladevorrichtung bzw. des Kehrichtsammeifahrzeuges 1.

In einem Auswertegerät 10, welches beispielsweise in der Führerkabine des Kehrichtsammeifahrzeuges 1 angeordnet ist, wer- den diese arithmetischen Operationen vorgenommen. Zu diesem Zweck sind selbstverständlich sowohl die Spannungssensoren 7a, 7b (je zwei) , als auch der Beschleunigungssensor 6 (einer bis zwei) mit entsprechenden Leitungen mit dem Auswertegerät 10 verbunden. Zur Kalibrierung der genannten Vorrichtung wird sie zunächst in unbelastetem Zustande und anschliessend mit einem Referenzgewicht in zwei verschiedenen Positionen x_ auf den Lastaufnahmearmen 8 belastet. Die rechnerische Kalibrierung er- folgt dann ebenfalls im Auswertegerät 10 mit gleichzeitigem Speichern der ermittelten Parameter. Dieser Kalibrierungsvorgang kann auch automatisch durch entsprechende Eingabe am Auswertegerät 10 durchgeführt werden. Selbstverständlich kann die Vorrichtung, bestehend aus den Schwenkarmen 2, den Lastaufnahmearmen 8 und den Spannungssensoren 7a, b, sowohl seitlich als auch am Heck des Kehrichtsammeifahrzeuges angebracht werden. Dies bei geeigneter Formgebung der Schwenkarme 2. Die Schwenkarme 2 können sowohl fest verbunden oder einzeln bewegbar sein. Sollen sie im letzteren Fall im Verbund arbeiten, so kann dieser Verbund - in an sich bekannter Weise - durch koordiniertes Betätigen der Hydraulikzylinder oder durch optische Koordination der Schwenkarme bewirkt werden. Der Wiegevorgang erfolgt nun durch Anheben der Schwenkarme 2. Während des Anhebens durchfahren diese ein sog. Wiegefenster. Das Wiegefenster wird in aller Regel am konkreten Typ eines Kehrichtsammeifahrzeuges ermittelt. Sein unterer Rand kann beispielsweise durch den schüttelfreien Lauf der Hydraulik- komponenten definiert sein, sein oberer durch das selbständige Öffnen des Deckels des Kehrichtbehälters. Das Wiegefenster umfasst also die dynamisch glatte Phase des Hub- und Absenkvorganges. Das Vorhandensein des Beschleunigungssensors 6 erlaubt also einerseits das Eingrenzen des Wiegefensters, an- derseits gestattet es, die Beschleunigungskräfte zu messen, welche auf die zu wiegende Masse (brutto und Tara) einwirken. Der Rechner erlaubt, die gesuchten Massewerte von den zusätzlichen Beschleunigungskräften rechnerisch zu befreien und so den wahren Massenwert des aufgeladenen Kehrichts festzustel- len und zu protokollieren.

Nach Erreichen der Soll-Position über der Schüttöffnung (nicht dargestellt) des Kehrichtsammeifahrzeuges 1 wird der Kehrichtbehälter entleert und die Schwenkarme werden, wiederum durch das Wiegefenster, zurückgefahren. Das Nettogewicht des Kehrichts wird nun im Auswertegerät 10 als Netto = Brutto - Tara ermittelt, wie bekannt.

Claims

Patentansprüche

1. Dynamische Schüttungswaage mit zwei Schwenkarmen (2) welche einzeln oder im Verbund bewegt werden können, zwei Hydraulikzylindern (3) und je mindestens einem Lastaufnahmearm (8) pro Schwenkarm (2), mit auf jedem dieser Schwenkarme (2) befestigten je zwei Spannungssensoren (7a, b) im gegenseitigen Abstande d_^_ dadurch gekennzeichnet, dass - jeder unabhängig bewegliche Schwenkarm (2) einen Beschleunigungssensor (6) trägt, mit welchem sowohl ds Wiegefenster definiert, als auch die Massenermittlung um den aktuellen Beschleunigungswert bereinigt werden kann.

2. Dynamische Schüttungswaage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Messungen des Beschleunigungssensors (6) ein Wiegefenster definiert wird, innerhalb dessen die Beschleunigungswerte eine vorgegebene Schranke nicht überschreiten.

3. Dynamische Schüttungswaage nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schüttungsvorgan- ges beim Anheben der Schwenkarme (2) das Bruttogewicht und beim Absenken der Schwenkarme (2) das Taragewicht während der Bewegung gemessen wird.

4. Dynamische Schüttungswaage nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Last des vollen oder leeren Kehrichtbehälters (5) bestimmt wird während des Durchfahrens des Wiegefensters .

5. Dynamische Schüttungswaage nach Patentanspruch 1, da- durch gekennzeichnet, dass die Schüttung als Frontladeroder Seitenlader- oder als Heckladervorrichtung ausgebildet ist.