DE102004061574A1

DE102004061574A1 - Vorrichtung zur Erfassung von störenden Bewegungen, insbesondere von Vibrationen und Erschütterungen, an einem Fahrerplatz einer mobilen Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102004061574A1
Application number: DE200410061574
Authority: DE
Inventors: Patrick Scheunemann
Original assignee: STILL GmbH
Current assignee: STILL GmbH
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2006-07-06
Also published as: FR2879740A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Erfassung von störenden Bewegungen, insbesondere Vibrationen und Erschütterungen, an einem Fahrerplatz einer mobilen Arbeitsmaschine, mit mindestens einer Sensoreinheit (2) zur Erfassung der Bewegungen und mindestens einer elektronischen Einheit (4) zur Auswertung der Messsignale. Es sind mindestens eine Sensoreinheit (2) und mindestens eine elektronische Einheit (4) zur Auswertung der Messsignale der Sensoreinheit (2) in einem gemeinsamen, flachen Gehäuse (3), das auf einer Sitzfläche positionierbar ist, angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Bewegungen, insbesondere Vibrationen und Erschütterungen, an einem Fahrerplatz einer mobilen Arbeitsmaschine mit mindestens einer Sensoreinheit zur Erfassung der Bewegungen und mindestens einer elektronischen Einheit zur Auswertung der Messsignale.

Bedienpersonen von mobilen Arbeitsmaschinen, beispielsweise Flurförderzeugen, sind beim Betrieb der Maschine häufig störenden Bewegungen in Form von Vibrationen und Erschütterungen ausgesetzt. Diese werden beispielsweise von verbrennungsmotorischen Antriebsaggregaten oder hydraulischen Anlagen erzeugt, können jedoch auch aufgrund der Bewegung der Maschine auf einem unebenen Untergrund entstehen. Übermäßige Vibrationen und Erschütterungen können die Gesundheit der Bedienperson beeinträchtigen sowie deren Leistungsfähigkeit herabsetzen. Dadurch sinkt auch die Produktivität der mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere bei länger dauerndem Einsatz, und das Unfallrisiko aufgrund der Ermüdung der Bedienperson steigt. Betreiber, Bediener und Hersteller von mobilen Arbeitsmaschinen sind daher bestrebt, die Belastung der Bedienperson durch Vibrationen und Erschütterungen weitestgehend zu verringern. Dies kann sowohl durch konstruktive Maßnahmen an der Maschine selbst als auch durch Einstellmöglichkeiten, die die Bedienperson besitzt, beispielsweise an Federungselementen eines Fahrersitzes, erfolgen. Auch wenn versucht wird, die Minimierung von störenden Schwingungen schon bei der Entwicklung mobiler Arbeitsmaschinen zu berücksichtigen, ist es aufgrund der Komplexität der Vorgänge, die zu deren Entstehung führen, dennoch häufig erforderlich, die im realen Betrieb auftretenden Bewegungen, insbesondere Vibrationen und Erschütterungen, zu erfassen. Diese hängen beispielsweise von der Bodenbeschaffenheit, vom Verschleißgrad der Maschine oder speziellen Einsatzbedingungen ab. Bisher werden dazu in Prototypfahrzeugen mehrteilige Vorrichtungen installiert, die zumeist aus einem Vibrationssensor bestehen, der in einer Sitzscheibe eingebaut ist, einem separaten Messverstärker sowie einer Vorrichtung zur Datenerfassung und -auswertung.

Um eine derartige Vorrichtung zur Erfassung von störenden Bewegungen an einer mobilen Arbeitsmaschine korrekt anzubringen, ist großer Aufwand und hohe Sachkenntnis der diese Arbeiten ausführenden Person erforderlich. Eine einfache und schnelle Messung der Vibrationen und Erschütterungen, beispielsweise um das Einhalten von Grenzwerten durch eine im Betrieb befindliche Maschine zu kontrollieren, ist daher praktisch nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erfassung von störenden Bewegungen, insbesondere Vibrationen und Erschütterungen, an einem Fahrerplatz einer mobilen Arbeitsmaschine mit mindestens einer Sensoreinheit zur Erfassung der Bewegungen und mindestens einer elektronischen Einheit zur Auswertung der Messsignale zu schaffen, die einfach und in kurzer Zeit, vorzugsweise durch die Bedienperson der mobilen Arbeitsmaschine anbringbar und bedienbar ist, keine größeren Einschränkungen für den Betrieb der mobilen Arbeitsmaschine verursacht und eine einfache Auswertung der Messdaten erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine Sensoreinheit und mindestens eine elektronische Einheit zur Auswertung der Messsignale der Sensoreinheit in einem gemeinsamen, flachen Gehäuse, das auf einer Sitzfläche positionierbar ist, angeordnet sind. Indem die Sensoreinheit und die elektronische Einheit zur Auswertung der Messsignale der Sensoreinheit in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, entfällt eine Kabelverbindung zwischen den beiden Komponenten. Dadurch wird der Einfluss von Störsignalen reduziert und die Signalübertragung verbessert. Zudem wird eine kompakte Anordnung erreicht. Das Gehäuse ist flach ausgebildet und dadurch auf einer Sitzfläche positionierbar. Indem die Vorrichtung im Betrieb auf einen Fahrersitz aufgelegt wird, ist einfaches und schnelles Anbringen und Entfernen der Vorrichtung möglich. Dadurch kann die Vorrichtung ohne aufwändige Vorarbeiten auch an vorhandenen und im Betrieb befindlichen Maschinen eingesetzt werden. Es sind keine eigens präparierten Prototypfahrzeuge erforderlich. Die Erschütterungen werden an der relevanten Stelle gemessen, so dass auch die Wirkung eines Sitzpolsters sowie das Gewicht der Bedienperson berücksichtigt wird. Die Vorrichtung ist gut erreichbar, um beispielsweise Einstellungen vornehmen zu können.

Vorteilhafterweise sind Mittel zur Verstärkung der Messsignale, vorzugsweise in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, vorgesehen.

Die Messsignale von Sensoren, wie sie üblicherweise zur Erfassung von Bewegungen verwendet werden, sind häufig zur Auswertung in üblichen elektronischen Einheiten zu schwach und müssen daher verstärkt werden. Werden die Mittel zur Verstärkung der Messsignale in einem gemeinsamen Gehäuse mit der Sensoreinheit und der elektronischen Einheit zur Auswertung der Messsignale der Sensoreinheit angeordnet, wird eine kompakte Anordnung mit kurzen Signalwegen und geringem Einfluss von Störsignalen erzielt.

Vorteilhafterweise sind Mittel zur Übertragung der erfassten Daten, insbesondere durch drahtlose Verfahren, vorgesehen. Dadurch können die Messwerte einfach zur weiteren Auswertung an andere Geräte, beispielsweise Computer zur Auswertung der Daten, übermittelt werden. Bei einer kabellosen Übertragung ist eine besonders einfache und schnelle Übermittlung der Daten möglich, da die Vorrichtung dazu an ihrem Platz verbleiben kann.

Es ist zweckmäßig, wenn Mittel zur Speicherung der Messwerte, vorzugsweise in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, vorgesehen sind. Dadurch muss keine dauerhafte Verbindung zu einer externen Speichereinrichtung bestehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung von Bewegungen kann beispielsweise nach Ende der Messungen entnommen und dann die gespeicherten Messwerte in einer dafür vorgesehenen Vorrichtung ausgelesen und weiterarbeitet werden.

Vorteilhafterweise sind Mittel zur Energieversorgung der Vorrichtung in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Dadurch kann die Vorrichtung unabhängig von der Energieversorgung der mobilen Arbeitsmaschine betrieben werden. Es muss keine Kabelverbindung zur Stromversorgung hergestellt werden, so dass ein einfacher Ein- und Ausbau ermöglicht wird.

Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn Bedienelemente, vorzugsweise in einer eigenständigen Bedienelementeeinheit angeordnet, vorgesehen sind. Dadurch kann beispielsweise die Bedienperson grundlegende Funktionen, wie Start und Ende eines Messzyklus, selbst auslösen. Sind die Bedienelemente in einem eigenständigen Bedienteil angeordnet, das beispielsweise kabellos oder über ein Verbindungskabel mit den übrigen Komponenten, insbesondere der elektronische Einheit zur Auswertung der Messsignale, in Wirkverbindung steht, können die Bedienelemente an einer Stelle, die von der Bedienperson besonders einfach erreicht werden kann, beispielsweise in der Nähe der Bedienelemente der Arbeitsmaschine, angeordnet werden. Dadurch ist die Betätigung der Bedienelemente während des Betriebs der Arbeitsmaschine einfach und ohne übermäßige Ablenkung der Bedienperson möglich.

Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die Sensoreinheit zur Erfassung der Bewegungen als Beschleunigungssensor, vorzugsweise nach kapazitivem Wirkprinzip, mit einem erfassbaren Frequenzbereich von 0,1 Hz bis 800 Hz, vorzugsweise 0,1 Hz bis 400 Hz, insbesondere 0,5 Hz bis 80 Hz, ausgebildet ist. Beschleunigungssensoren nach kapazitivem Wirkprinzip sind robust und genau. Schwingungen im Frequenzbereich von 0,1 Hz bis 400 Hz werden als störend angesehen, wobei insbesondere Schwingungen im Bereich von 0,5Hz bis 80 Hz eine erhebliche Beeinträchtigung des Fahrerkomforts verursachen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur zeigt eine Schnittbilddarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Ein Sensor 2 zur Erfassung von Erschütterungen, im gezeigten Ausführungsbeispiel ein kapazitiver Beschleunigungssensor 1, ist mittig in einem Gehäuse 3 angeordnet. Direkt neben dem Beschleunigungssensor 2 ist eine elektronische Einheit 4 zur Auswertung der Messsignale angebracht. In die elektronische Einheit 4 zur Auswertung der Messsignale integriert ist ein Messwertverstärker 4 sowie eine Speichervorrichtung 6, die die gemessenen Werte aufzeichnet, und eine drahtlose Übertragungsanlage 7, die mit einer externen Bedienelementeeinheit 8 in Wirkverbindung steht. Zur Energieversorgung der Vorrichtung 1 ist eine Batterie 9 vorgesehen. Das Gehäuse 3 ist aus einem Polymerwerkstoff annähernd scheibenförmig mit einer Mittelachse A gebildet.
Eine Gummischeibe 10 ist um das Gehäuse 3 angeordnet. Das Gehäuse 3 wird von einem Deckel 11 verschlossen, der mittels Schrauben 12 befestigt ist. Dabei dient die Gummischeibe 10 zugleich als Dichtung zwischen Deckel 11 und Gehäuse 3, die das Eindringen von Flüssigkeiten und Partikeln in das Gehäuse verhindert. Um den Sitzkomfort der Bedienperson zu erhöhen, ist die Gummischeibe 10 zu den Rändern hin abgeschrägt.
Bedienelemente 13, 14 zur Betätigung der Vorrichtung sind in einer externen Bedienelementeeinheit 8 angeordnet. Über eine drahtlose Verbindung, vorzugsweise einer kurzreichweitigen Funkverbindung wie zum Beispiel Bluetooth, steht die Bedienelementeeinheit 8 mit der elektronischen Einheit 4 in Wirkverbindung. Durch Betätigung einer Taste 13 kann die Bedienperson den Messvorgang starten und wieder anhalten. Eine weitere Taste 14 dient zur Markierung eines Messabschnitts und wird zu Anfang und Ende des Abschnitts gedrückt. Dadurch kann die Bedienperson beispielsweise das Eintreten eines besonderen Betriebszustands signalisieren. Zusätzlich ist ein Anzeigeelement 15 vorhanden, das den ordnungsgemäßen Messbetrieb signalisiert.
Nach Ende des Messvorgangs kann die Vorrichtung 1 entnommen werden und über eine Schnittstelle 16 mit einer hier nicht dargestellten Auswertevorrichtung, beispielsweise einem Computer, verbunden werden. Damit können die Messwerte ausgelesen und weiterverarbeitet werden. Die Schnittstelle 16 ist im Ausführungsbeispiel als kurzreichweitige Funkvorrichtung nach Bluetooth-Standard ausgebildet, es können aber auch andere Standards, wie beispielsweise eine drahtgebundene Verbindung nach RS232 oder USB vorgesehen sein. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die drahtlose Kommunikation mit mehreren externen Geräten, wie beispielsweise einer Bedienelementeeinheit 8 und einer Auswertevorrichtung über ein und dieselbe Schnittstelle, beispielsweise ein Bluetooth-Modul, abgewickelt wird.
Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen der Erfindung möglich, beispielsweise, indem anstelle einer Scheibenform eine rechteckige Ausbildung verwendet wird. Der Werkstoff des Gehäuses kann auch aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Aluminium bestehen. Insbesondere bei metallischen Werkstoffen ist es sinnvoll, die Vorrichtung mit einem Überzug, der beispielsweise aus einem Polymerwerkstoff gebildet ist, zu versehen, um der Bedienperson ein angenehmes Sitzgefühl zu bieten. Bedien- und Anzeigeelemente 13, 14, 15 können auch in der Vorrichtung 1 integriert sein, wodurch keine Gefahr besteht, dass die Bedienelementeeinheit 8 verloren geht.

Claims

Vorrichtung (1) zur Erfassung von störenden Bewegungen, insbesondere Vibrationen und Erschütterungen, an einem Fahrerplatz einer mobilen Arbeitsmaschine, mit mindestens einer Sensoreinheit (2) zur Erfassung der Bewegungen und mindestens einer elektronischen Einheit (4) zur Auswertung der Messsignale, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Sensoreinheit (2) und mindestens eine elektronische Einheit (4) zur Auswertung der Messsignale der Sensoreinheit (2) in einem gemeinsamen, flachen Gehäuse (3), das auf einer Sitzfläche positionierbar ist, angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (5) zur Verstärkung der Messsignale, vorzugsweise in dem gemeinsamen, flachen Gehäuse (3) angeordnet, vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (16) zur Übertragung der erfassten Daten, insbesondere durch drahtlose Verfahren, vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (6) zur Speicherung der Messwerte, vorzugsweise in dem gemeinsamen, flachen Gehäuse (3) angeordnet, vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (9) zur Energieversorgung der Vorrichtung (1) in dem gemeinsamen, flachen Gehäuse (3) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Bedienelemente (13, 14), vorzugsweise in einer eigenständigen Bedienelementeeinheit (8) angeordnet, vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (2) zur Erfassung der Bewegungen als Beschleunigungssensor (2), vorzugsweise nach kapazitivem Wirkprinzip, mit einem erfassbaren Frequenzbe reich von 0,1 Hz bis 800 Hz, vorzugsweise 0,1 Hz bis 400 Hz, insbesondere 0,5 Hz bis 80 Hz, ausgebildet ist.