DE3220143A1 - Verfahren zur messung der lademenge bzw. ladeleistung von hydraulikbaggern oder dergl. - Google Patents

Verfahren zur messung der lademenge bzw. ladeleistung von hydraulikbaggern oder dergl.

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DE3220143A1 DE19823220143 DE3220143A DE3220143A1 DE 3220143 A1 DE3220143 A1 DE 3220143A1 DE 19823220143 DE19823220143 DE 19823220143 DE 3220143 A DE3220143 A DE 3220143A DE 3220143 A1 DE3220143 A1 DE 3220143A1
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    • G01G5/04Weighing apparatus wherein the balancing is effected by fluid action with means for measuring the pressure imposed by the load on a liquid

Description

325 Pa/Gß "-"---4 _"·-*-'--· 26. 5. 1982
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Ladeleistung bzw. I.adernenge von Hydraulikbaggern oder dergleichen Ladegeräten mit einem hydraulisch verschwenkbaren Ausleger, einem daran angelenkten Auslegerstiel und einer daran über eine Kolben-Zylinder-Einheit verschwenkbar angeordneten Ladeschaufel, wobei letztere Kolben-Zylinder-Einheit zwischen Ladeschaufel und Auslegerstiel vorgesehen ist, sowie Einrichtungen zum Erfassen der Winkelstellung des Auslegerstieles im Verhältnis zur Horizontalen.
Ein direktes Messen der Ladeleistung, inbesondere von Großgeräten der oben beschriebenen Art ist für Betreiber und Hersteller des Gerätes interessant und wird vielfach gewünscht. So kann es von Bedeutung sein, beispielsweise die Ladeinenge eines mit Hilfe eines Hydrauli kbaggers beladenen Lastkraftfahrzeuges zu kennen, insbesondere um auf das Gewicht der Ladung zu schließen. Es kann auch von Interesse sein, die Leistung des Baggers oder auch des Bedienungspersonals pro Schicht oder pro Zeitintervall zu kennen.
Bekannte Einrichtungen sind in der Lage, das Lastmoment eines Hydraulikbaggers zu erfassen, insbesondere deshalb, um Oberlastungen zu vermeiden. Das Lastmoment hängt vom Schaufel inhalt und von der Ausladung der Schaufel ab und wird üblicherweise über den Druck im Grundauslegerzylinder und über die Winkelstellung mit Hilfe von Potentiometern erfaßt. Bei Überschreitung eines Grenzwertes wird ein Signal gegeben oder das System abgeschaltet.
Eine Vorrichtung zur Ermittlung des Schaufel inhaltes ist durch die deutsche Offen!egungsschrift 30 20 323 bekannt geworden. Der dort beschriebene Vorschlag basiert auch auf der Messung des Druckes im Auslegerzylinder bei einer bestimmten Auslegerwinkelstellung. Auf diesem Prinzip basierende Meßeinrichtungen führen jedoch zu erheblichen Fehlern. Durch die Druckmessung im Auslegerzylinder wird die gesamte Einrichtung mit berücksichtigt, woraus erhebliche Fehlmessungen resultieren. Die Fehler werden noch größer, wenn die Einrichtung verfahren wird. Im Auslegerzylinder wird dann ein Druck gemessen, der
325 Pa/Gß - 5 - 26. 5. 1982
wesentlich größer ist, als der Druck, der benötigt wird, um die Einrichtung in Position zu halten. Darüberhinaus ist bei einen Meßverfahren nach der genannten Patentanmeldung eine Messung nur auf dem Planum möglich, weil Fehlmessungen durch die Schwerpunktwanderung bei Arbeiten auf schiefer Ebene unumgänglich sind. Leistungsmessungen sind bei der bekannten Einrichtung nicht vorgesehen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur exakten Messung der beim Beladen der Ladeschaufel aufgenommenen Lademenge bzw. der dazu aufgewendeten Leistung bezogen auf ein bestimmtes Zeitintervall.
Zur Lösung der Aufgabe werden die im Patentanspruch 1 aufgeführten Verfahrensschritte vorgeschlagen.
Durch den Vorschlag der Erfindung läßt sich die Aufgabe in besonders günstiger Weise lösen und Nachweise über das Schuttgewicht und die Ladeleistung lassen sich sehr genau führen. Durch die Messung in unmittelbarer Nähe der Schaufel werden Fehlereinflüsse nahezu ausgeschaltet. Noch bessere Meßwerte lassen sich erzielen, wenn der Druck in der Kolben-Zylinder-Einheit nicht nur an einer Seite des Zylinders gemessen wird, sondern stangen- und bodensei tig, so daß Druckdifferenzen im Zylinder das Schaufel gewicht nicht verfälschen können.
Für die Beladung eines Transportfahrzeuges kann es interessant sein, die für dieses Fahrzeug benötigte Lademenge zu kennen. Dies läßt sich durch ein anderes Merkmal der Erfindung verwirklichen, nach dem vorgeschlagen wird, daß die ermittelten Gewichte der Ladeschaufel Inhalte mehrerer Arbeitsspiele addiert und auf Abruf angezeigt werden.
Durch Zählen der benötigten Anzahl von Ladeschaufeln läßt sich nach Addition der Gewichte leicht das Gewicht der Ladung des Transportfahrzeuges feststellen, wobei das Zählen der Ladeschaufeln beispielsweise über eine charakteristische Arbeitsbewegung, z. B. das öffnen der Ladeschaufel klappe erfolgen kann.
: :--:-: :: -:- 3220U3
325 Pa/Gß - 6 - 26. 5. 1982
Nach einen besonderen Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zur Erfassung der Ladeleistung die ermittelten Gewichte der Schaufel inhalte mehrerer Arbeitsspiele addiert und bezogen auf ein vorgegebenes Zeitintervall angezeigt werden.
Durch einen eingebauten Timer oder dergleichen, läßt sich auf diese Weise die Leistung des Baggers direkt ablesen, so daß beispielsweise die Leistung für das Beladen eines einzelnen Fahrzeuges oder auch Über einen längeren Zeitraum, z. B. eine Arbeitsschicht ohne weiteres ermittelt werden können. Dazu sind lediglich Anfang und Ende des Zeitintervalls einzugeben.
Nach einem anderen günstigen Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß während der Messung des Druckes in der Kolben-Zylinder-Einheit sowie des Winkels die Bewegung der Ladeschaufel für die Dauer der Meßaufnahmen durch eine Steuerung kurzzeitig unterbunden wird. Dadurch werden DruckiJberhöhungen durch Bewegung des Schaufel Zylinders ausgeschaltet, die den Meßwert verfälschen könnten. Es genügt dazu die Bewegung des Schaufel Zylinders für die Dauer von beispielsweise 0,75 Sekunden anzuhalten.
Durch das vorgeschlagene Verfahren wird infolge der Messung in der Nähe der Ladeschaufel ein exakter Meßwert erhalten, wobei die Wanderung des Schwerpunktes bei der Bewegung der Schaufel über die veränderlichen Meßwerte (Winkel und Druck) berücksichtigt wird, so daß selbst bei Arbeiten auf schiefer Ebene exakte Meßwerte erhalten werden. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist erstmals eine exakte Bestimmung des Schaufel inhaltes von Hydraulikbaggern möglich geworden.
Eine Funktion nach der die Rechenoperation im Rechner durchgeführt werden kann, wird anhand der Zeichnung nachfolgend erläutert:
325 Pa/Gß - / - 26. 5. 1982
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung die Ladeschaufel eines Hydraulikbaggers und
Figur 2 das Kräftedreieck für die Berechnung des Schaufel inhaltes.
In Figur 1 ist mit 1 die Ladeschaufel bezeichnet, die an dem Auslegerstiel 2 um die Schwenkachse 3 schwenkbar angelenkt ist. Zum Verschwenken der Ladeschaufel 1 dient die Kolben-Zylinder-Einheit 4, die einerseits am Auslegerstiel 2 bei 5 und andererseits dn der Ladeschaufel 1 bei 6 angelenkt ist. Die Ladeschaufel 1 ist mit dem Ladegut 7 gefüllt.
Konstruktionsbedingt und rechnerisch zu ermitteln ist der Schwerpunkt der leeren Ladeschaufel 1, der mit 8 beziffert ist. In diesem Schwerpunkt greift die Kraft Fl an, die das Konstruktionsgewicht der Ladeschaufel angibt. Im Punkt 9 greift die Kraft F2 an, die dem Gewicht der Lademenge entspricht, wobei 9 die Lage des Schwerpunktes der gefüllten Ladeschaufel 1 wiedergibt.
In Figur 1 ist mit Sl der Momentenarm des Konstruktionsgewichtes Fl zwischen der Wirklinie des Gewichtes Fl und dem Schwenkpunkt 3 der Schaufel bezeichnet. S2 bezeichnet den Momentenarm zwischen dem Schwenkpunkt 3 der Schaufel 1 und der Wirklinie des Gewichtes F2. Mit Rl bzw. R2 sind jeweils die Abstände der Schwerpunkte 8, 9 der Gewichte Fl und F2 vom Schwenkpunkt 3 der Schaufel 1 bezeichnet. S3 gibt den Momentenarm zwischen dem Schwenkpunkt 3 und der Wirklinie der Kraft der Kolben-Zylinder-Einheit 4 an.
Zur Ermittlung des Gewichtes des Schaufel inhaltes kann wie folgt vorgegangen werden, über einen Druckaufnehmer wird der Druck in der Kolben-Zylinder-Einheit 4 zwischen Auslegerstiel 2 und Schaufel 1 gemessen. Aus dem Konstruktionsgewicht Fl der Schaufel 1 mit einem Schwerpunktabstand Sl zum Schwenkpunkt 3 der Schaufel 1, mit einem
-:'--'-'l r\ V: .·" 3220Η3
325 Pa/Gß -"8 - 26. 5. 1982
Abstand S2 für den Schwerpunkt 9 des Gewichtes F2 des Schaufel inhaltes sowie dem Momentenarm S3 für die Kolben-Zylinder-Einheit 4 ergibt sich die Beziehung:
Darin bedeuten:
Pzyl. = Druck im Löffel zylinder
A - Kolbenfläche
(i = gemessener Winkel
ψ = konstanter Winkel
Tl und = konstruktiv konstante Abstände zwischen Schwerpunkten 8
172 bzw. 9 und Schwenkpunkt 3
Bis auf die gemessenen Werte, den Druck in der Kolben-ZyIinder-Einheit 4 und den Winkel /& sind die in der Formel ausgedrückten Werte konstruktionsbedingt und können rechnerisch erfaßt und dem Rechner in einer Funktion vorgegeben werden. Einer im Rechner in dieser Art vorgegebenen Funktion brauchen nur noch die Meßwerte: Druck in der Kolben-Zylinder-Einheit 4 und Löffelwinkel /S als entsprechendes Signal hinzugegeben werden, um das Ladegewicht F2 zu ermitteln. Die Messung kann in jeder beliebigen Stellung der Ladeschaufel 1 erfolgen; günstigerweise könnte die Erfassung der Meßwerte mit Betätigung der Steuerventile für das öffnen der Klappschaufel erfolgen; denn die Zeitverzögerung in der Hydraulik reicht für das sichere Erfassen aus. Wenn, wie die Erfindung vorschlägt, die Bewegung der Ladeschaufel 1 kurzzeitig stillgesetzt wird, kann die Messung auch zwischendurch erfolgen, ohne durch die Bewegung der Ladeschaufel 1 verfälscht zu werden.

Claims (4)

3220H3 Mannesmann Aktiengesellschaft 26. 5. 1982 Mannesmannufer 2 . 21 325 Pa/Gß Düsseldorf Amtli· Verfahren zur Messung der Ladeleitung bzw. Lademenge von Hydraulikbaggern oder dergleichen Patentansprüche
1.)Verfahren zur Messung der Ladeleistung bzw. Lademenge von Hydraul ikbaggern oder dergleichen Ladegeräten mit einem hydraulisch verschwenkbaren Ausleger, einem daran angelenkten Auslegerstiel und einer daran über eine Kolben-Zylinder-Einheit verschwenkbar angeordneten Ladeschaufel, wobei letztere Kolben-Zylinder-Einheit zwischen Ladeschaufel und Auslegerstiel vorgesehen ist, sowie Einrichtungen zum Erfassen der Winkelstellung des Auslegerstieles im Verhältnis zur Horizontalen, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
- - - ■■-■ ■-"---- 3220H3
325 Pa/Gß - 2 - 26. 5. 1982
a) In einen Rechner werden als konstruktionsbedingt unveränderliche Werte das Gewicht der leeren Ladeschaufel (1) sowie der Abstand deren Schwerpunktes (8) vom Schwenkpunkt (3) der Ladeschaufel (1), die Kolbenfläche (A) der Kolben-Zylinder-Einheit (4) für das Verschwenken der Ladeschaufel (1) sowie der Abstand des Schwerpunktes (9) der gefüllten Ladeschaufel (1) vom Schwenkpunkt (3) derselben eingegeben und dort in einer Funktion abgelegt;
b) Nach dem Füllen der Ladeschaufel (1) wird mindestens in einer Stellung der angehobenen Ladeschaufel (1) der Druck in der Kolben-Zylinder-Einheit (4) für die Verschwenkung der Ladeschaufel (1) gemessen und als Signal in den Rechner eingegeben,
c) Der erfaßte Winkel (ß) des Auslegerstieles wird als Signal in den Rechner eingegeben;
d) Im Rechner wird unter Verwendung der eingegebenen und abgelegten Werte das Gewicht des Schaufelinhaltes errechnet;
e) Das Gewicht des Schaufel inhaltes wird angezeigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ermittelten Gewichte der Ladeschaufel inhal te mehrere Arbeitsspiele addiert und auf Abruf angezeigt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erfassung der Ladeleistung die ermittelten Gewichte der Ladeschaufelinhalte mehrerer Arbeitsspiele addiert und bezogen auf ein vorgegebenes Zeitintervall angezeigt werden.
325 Pa/Gß - 3 - 26. 5. 1982
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß während der Messung des Druckes in der Kolben-Zylinder-Einheit (4) sowie des Winkels die Bewegung der Ladeschaufel (1) für die Dauer der Meßaufnahme durch eine Steuerung kurzzeitig unterbunden wird.
DE19823220143 1981-08-05 1982-05-28 Verfahren zur messung der lademenge bzw. ladeleistung von hydraulikbaggern oder dergl. Granted DE3220143A1 (de)

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