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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein mobiles Arbeitsgerät wie bspw. eine fahrbare Arbeitsmaschine.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Bei einem Einsatz von mobilen Arbeitsgeräten wie bspw. fahrbaren Arbeitsmaschinen in unebenem Gelände kann es selbst bei Einsatz von eine Neigung der Arbeitsmaschine ausgleichenden Abstützeinrichtungen auftreten, dass ein auf der Arbeitsmaschine drehbar und ausschwenkbar angebrachter Mast oder Ausleger in Schräglage benutzt werden muss. Für eine derartige Benutzung in Schräglagen existieren Vorschriften für einen maximalen Neigungswinkel, innerhalb dessen ein Betrieb möglich ist. So schreibt die entsprechende deutsche Norm DIN 24117: 2007-02 § 7 unter Punkt d) in Abschnitt 7 vor, ”dass der Verteilermast möglichst ohne Seitenneigung (maximal 3°) waagerecht aufzubauen ist”.
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Aus diesem Grunde sind fahrbare Arbeitsmaschinen konstruktiv auf einen Einsatz bis zu einer Seitenneigung des Verteilermasts von maximal 3° ausgelegt. Bei darüber hinausgehenden Seitenneigungen ist eine ausreichende Sicherheit für das Bedienpersonal und die Maschine nicht mehr gewährleistet und die Arbeitsmaschine darf nicht mehr verwendet werden.
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Dies führt in der Praxis dazu, dass bei einer Neigungsstellung aus Gründen der Vorsicht der unter Umständen mögliche maximale Betriebsbereich nicht vollständig ausgenutzt wird, um nicht Gefahr zu laufen, über die zulässigen 3° Seitenneigung hinauszukommen, nicht zuletzt, da es für das Bedienpersonal praktisch keine Möglichkeit gibt, einen Verlassen des sicheren Arbeitsbereichs des Auslegerarms und dessen Eintritt in den Gefahrenbereich abzuschätzen.
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Um dem Bedienpersonal Anhaltspunkte für die Größe der Neigung, mit der die fahrbare Arbeitsmaschine aufgestellt ist, zu geben und ggf. auch entsprechende von einer Steuerungseinrichtung verwertbare Messsignale zu liefern, ist es bekannt, am Fahrgestell einer fahrbaren Arbeitsmaschine Lage- oder Neigungssensoren vorzusehen. So ist aus der
DE 10 2011 075 310 A1 eine fahrbare Arbeitsmaschine der gattungsgemäßen Art bekannt, die einen an dem Fahrgestell angebrachten Lage- oder Neigungssensor umfasst, dessen Ausgangssignal ein Ist-Maß für die Lage oder die Neigung des Fahrgestells bzw. eines Fahrwerksteils relativ zu einem herdfesten Bezugssystem darstellt und als Maßzahl für einen Abstütz- oder Abhebezustand des Fahrgestells herangezogen werden kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ausgehend hiervon wird erfindungsgemäß ein mobiles Arbeitsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass selbst bei einer Aufstellung der fahrbaren Arbeitsmaschine mit einer Neigung von mehr als 3° noch ein sicherer Arbeitsbereich für den Auslegerarm existiert, bevor dieser eine Seitenneigung von mehr als 3° einnimmt (oder mit anderen Worten: die Seitenneigung des Auslegerarms hängt von der Drehung des Auslegerarms um die Drehachse senkrecht zum Arbeitsgerät bzw. dessen Unterbau ab). Dieser sichere Arbeitsbereich könnte somit selbst bei einer stark geneigten Aufstellung der Arbeitsmaschine noch genutzt werden; so ist es bspw. in bergigen Regionen kaum oder nur mit sehr großem Aufwand möglich, eine Aufstellung der Arbeitsmaschine mit einer Neigung von weniger als 3° zu erreichen.
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Um diesen sicheren Arbeitsbereich mit möglichst einfachen Mitteln ermitteln und dem Bedienpersonal kommunizieren zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, Mittel zum Messen bzw. Erfassen der Querneigung des Auslegerarms vorzusehen. Bei diesen Messmitteln handelt es sich bspw. um eine Messeinrichtung zum Erfassen eines Winkels der (parallel zu der durch eine Basis der Arbeitsmaschine vorgegebenen Ebene verlaufenden) Schwenkachse des Auslegerarms. Das Messmittel kann dem Auslegerarm erfindungsgemäß in drehfester Relation zugeordnet sein. Es kann bspw. an einem Drehkopf, auf dem der Auslegerarm drehmontiert ist, oder an dem Auslegerarm selbst (z. B. an dessen Obergurt) angeordnet sein.
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Das Vorsehen erfindungsgemäßer Messmittel gewährleistet unter Verwendung einfacher konstruktiver Maßnahmen eine deutliche Erhöhung der Bediensicherheit, so dass Bedienpersonal das Arbeitsgerät auch in Grenzbereichen sicher bedienen kann. Die Erfindung eignet sich insbesondere auch zur Nach- bzw. Aufrüstung existierender Arbeitsgeräte.
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Die Messmittel können bspw. eine sogenannte elektronische oder digitale Wasserwaage (electronic or digital inclinometer) oder ein anderes vergleichbares Gerät sein, dessen Auswahl im Ermessen des fachmännischen Könnens liegt.
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Bei paralleler Anordnung einer derartigen elektronischen bzw. digitalen Wasserwaage zu der Schwenkachse des Auslegerarms kann dessen Neigung zur Waagerechten präzise gemessen und an eine (akustische und/oder optische) Anzeige- und/oder Steuervorrichtung des Arbeitsgeräts übermittelt werden, so dass das Bedienpersonal über einen möglichen Eintritt in den Gefahrenbereich ohne Zeitverzögerung informiert ist. Gegebenenfalls kann über die Steuervorrichtung auch eine weitere Schwenkbewegung in den Gefahrenbereich hinein blockiert werden.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 zeigt in seitlicher Ansicht eine mobile Baustoffmaschine mit einem vollständig eingefalteten Betonpumpenverteilermast auf in wesentlichem horizontalen Untergrund.
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2 zeigt die Baustoffmaschine der 1 auf einem Neigungsuntergrund.
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3 zeigt die Baustoffmaschine der 1 mit einem entlang der Fahrzeuglängsachse in Fahrtrichtung ausgefalteten Betonpumpenverteilermast.
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4 zeigt die Baustoffmaschine der 3 auf einem Neigungsuntergrund.
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5 zeigt die Baustoffmaschine der 4 in rückwärtiger Ansicht und mit 90° nach rechts verschwenktem Auslegerarm.
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6 veranschaulicht in schematischer Darstellung die Querneigung der Schwenkachse S des Auslegerarms in der in 5 dargestellten Situation mit um 90° nach rechts verschwenktem Auslegerarm.
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7 zeigt eine stark schematische Draufsicht auf Baustoffmaschine der 4 mit um einen Winkel β nach rechts verschwenktem Auslegerarm.
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Ausführliche Beschreibung
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1 zeigt als Beispiel eines erfindungsgemäßen mobilen Arbeitsgeräts eine Lkw-Baustoffmaschine 10 mit einem auf einem Fahrwerk mit Rädern 22 montierten Unterbau (Basis) 12 und einem Fahrerhaus 14. Auf der Basis 12 ist ein Betonpumpenverteilermast mit einem Auslegerarm 16 montiert. Der Auslegerarm 16 ist auf der Basis 12 um eine im wesentlichen senkrecht zu dem Unterbau 12 verlaufende Drehachse (Rotationsachse) R montiert. Dies kann – wie in dem Ausführungsbeispiel der 1 dargestellt – durch Anbringen einer Drehbasis 19 des Auslegerarms 16 auf einem auf dem Unterbau 12 ausgebildeten bzw. montierten Drehkopf 18 erfolgen.
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Der Auslegerarm 16 wiederum ist um eine im wesentlichen senkrecht zu der Drehachse R (und somit im wesentlichen parallel zu einer durch die Längserstreckung des Fahrzeugunterbaus definierte Ebene) verlaufende Schwenkachse S schwenkbar.
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In der Darstellung der 1 ist der Betonpumpenverteilermast vollständig eingefaltet, während die 3 den Betonpumpenverteilermast in einem in Fahrtrichtung gesehen nach vorne geschwenkten und ausgefalteten Betonpumpenverteilermast zeigt (und ausgefahrenen und das Arbeitsgerät abstützenden Abstützeinrichtungen 20). In beiden Figuren ist das mobile Arbeitsgerät 10 auf einem im wesentlichen ebenen, d. h. waagerechten Untergrund 50 abgestellt.
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Die 2 und 4 zeigen die Darstellungen der 1 bzw. 3 mit auf einem um einen Winkel α geneigten Untergrund 50' abgestellten Arbeitsgerät. Der geneigte Untergrund 50' weist in der Darstellung der 2 und 4 eine Neigung von ca. α = 3° gegenüber der Waagerechten auf. Aus Gründen einer vereinfachten Darstellung verläuft die Neigung entlang eine Längsachse L des mobilen Arbeitsgeräts 10, d. h. es gibt keine seitliche Neigungskomponente des Unterbaus, mit der Folge, dass der Auslegerarm 16 und somit auch dessen Schwenkachse S in der in 4 gezeigten Position keine Querneigung aufweist. Als Querneigung, die maximal 3° betragen darf, wird ein Winkel φ definiert, und der Drehwinkel des Auslegerarms um die Drehachse wird mit β bezeichnet. In der Darstellung der 4 gilt somit β = 180° (gegenüber der eingefalteten Ruheposition) und φ = 0°.
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5 zeigt das mobile Arbeitsgerät 10 in rückwärtiger Ansicht, dieses Mal mit um β = 90° nach rechts (in Fahrtrichtung gesehen) gedrehtem ausgeschwenktem Auslegerarm 16. In dieser Situation verläuft die Schwenkachse S parallel zu der Fahrzeuglängsachse L und weist somit deren Neigung von α = 3° auf. Der Auslegerarm ist in dieser Konstellation daher vollständig in seinem gesamten Drehbereich einsetzbar, da seine Neigung in keiner Drehwinkelstellung 3° übersteigt. Der Verlauf der Schwenkachse S und deren Neigung um den Winkel φ ist in 6 schematisch veranschaulicht.
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Das erfindungsgemäße Prinzip wird nun unter Bezugnahme auf die blockschematische Darstellung der 7 näher beschrieben.
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7 zeigt in Draufsicht das mobile Arbeitsgerät 10 in stark schematischer Blockdarstellung mit dem Unterbau 12, dem Fahrerhaus 14 und den Abstützeinrichtungen 20. Auf dem Unterbau 12 ist der Auslegerarm 16 (schematisch als breiter Strich gezeigt) um die Drehachse R drehbar angelenkt. Der Drehwinkel β ist in der Darstellung der 7 gegen die Längsachse L in Fahrtrichtung gezeigt (angelehnt an die Darstellung der 4; das zu erläuternde Prinzip ist exakt dasselbe, wenn der β entgegen der Fahrtrichtung gemessen wird, d. h. 180° – β bezogen auf die Darstellung der 7).
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Aus Gründen der einfacheren Beschreibung wird zunächst wieder eine ausschließlich in Längsrichtung L verlaufende Neigung α angenommen. Um die Querneigung der Schwenkachse φ zu bestimmen, gilt dann: φ = α·sinβ, oder φmax = 3° = α·sinβmax, oder βmax = arcsin(3°/α) für α ≠ 0°.
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Oder mit anderen Worten: bei einem Drehwinkel β = 0° weist die Schwenkachse keine Querneigung auf (der Auslegerarm verläuft parallel zur Längsachse L und die Schwenkachse S senkrecht zur Längsachse L, so dass sie nicht zur Seite geneigt ist), und bei einem Drehwinkel β = 90° wird die Seitenneigung maximal mit φ = α (da die Schwenkachse S nun parallel zum geneigten Untergrund 50' verläuft). Diese beiden Extremfälle wurden voranstehend bereits kurz thematisiert.
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Bei einer Längsneigung von 3° (wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel) kann der Auslegerarm daher über den gesamten Drehbereich eingesetzt werden.
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Erhöht sich die Neigung des Untergrunds nun z. B. auf 5° ändert sich die Situation: es gibt einen maximalen Drehwinkel β, um den der Auslegerarm 16 gedreht werden darf, um den kritischen Neigungswinkel φ = 3° nicht zu übersteigen. Gemäß voranstehend wiedergegebener Formel beträgt dieser maximale Drehwinkel βmax = 36,9°, bei einem Neigungswinkel des Untergrunds von 15° beträgt er 11,5° (jeweils gerundet).
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Der Auslegerarm kann somit bei schräg aufgestelltem Arbeitsgerät jeweils immerhin um einen Drehwinkel von knapp 37° bzw. 11,5° eingesetzt werden, ohne die kritische Seitenneigung von 3° zu übersteigen.
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Wenn die Neigung des Untergrunds sowohl Neigungskomponenten in Längsrichtung als auch quer (senkrecht) zur Längsrichtung des Fahrzeugs aufweist, gilt die allgemeinere Formel φ = (αL·sinβ + αQ·cosβ, mit αL für den Winkelanteil der Untergrundneigung (bzw. Unterbauneigung gegenüber der Waagerechten) parallel zu der Fahrzeuglängsachse L und αQ für den Winkelanteil der Untergrundneigung senkrecht zu der Fahrzeuglängsachse L.
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Gemäß der Erfindung kann die Erfassung mittels eines geeigneten Messmittels bzw. Messelements bzw. Messsensors erfolgen. Dabei kann es sich bspw. um eine elektronische/digitale Wasserwaage handeln, die parallel zu der Schwenkachse und in drehfester Relation zu dieser angeordnet ist. Dies kann bspw. durch eine Anordnung an dem Drehkopf 18 oder dem Basisteil 19 oder direkt an dem Auslegerarm 16 (bspw. an dessen Obergurt) erfolgen. Es sind aber auch Anordnungen fern dem Auslegerarm denkbar, sofern sich diese mit dem Auslegerarm mitdrehen.
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Die Erfassung kann aber auch wie voranstehend erläutert rechnerisch erfolgen, indem mit einem ersten Messelement die Neigungswinkelkomponenten αL und αQ des Unterbaus und mit einem Winkelmesser der Drehwinkel β bestimmt und einer Steuerungseinrichtung mit Rechenprozessor zugeführt werden (hierzu kann in an sich bekannter Weise einer oder mehrere Neigungssensoren an dem Unterbau 12 vorgesehen sein, während der Winkelmesser bspw. an einer Drehachsenwelle angeordnet sein kann). Der Rechenprozessor berechnet den maximalen Drehwinkel βmax und die Steuerungseinrichtung gibt diesen aus und/oder gibt eine Warnung an die Bedienperson aus, wenn der kritische Bereich erreicht wird und/oder blockiert eine Weiterdrehung des Auslegerarms in den kritischen Bereich hinein.
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Auch bei einer direkten Messung der Seitenneigung der Schwenkachse S gibt die Steuerungseinrichtung den kritischen Winkel bzw. dessen Erreichen aus und/oder gibt eine Warnung an die Bedienperson aus, wenn der kritische Bereich erreicht wird und/oder blockiert eine Weiterdrehung des Auslegerarms in den kritischen Bereich hinein.
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Alternativ kann die Steuerungseinrichtung derart eingerichtet sein, dass sie bei Erreichen eines vorbestimmten Limit-Winkels der Seitenneigung φlim, wobei φlim ≤ φmax gilt, eine Maßnahme einleitet, die eine weitere Drehung des Auslegerarms 16 über die maximale Seitenneigung φmax der Schwenkachse S hinaus verhindert. Eine derartige Maßnahme kann neben dem bereits angesprochenen reinen Blockieren ein aktives Zurückfahren der Maschine in einen definierten sicheren Zustand sein. Wiederum alternativ kann die Steuerungseinrichtung dahingehend ausgelegt sein, dass sie bei Erreichen der vorbestimmten Seitenneigung φlim eine Aufforderung an das Bedienpersonal ausgibt und erst nach Erfüllung der Aufforderung eine weitere Drehung des Auslegerarms 16 über die maximale Seitenneigung φmax hinaus gestattet. Die Aufforderung kann auf eine bloße Eingabe oder das Vornehmen einer definierten Maßnahme gerichtet sein. Dabei kann es sich bspw. um das Senkrechtstellen des Auslegerarms (bzw. bei einem mehrteiligen Auslegerarm um den ersten Arm oder Masten) handeln.
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Selbstverständlich ist das voranstehend dargestellte und in den angehängten Patentansprüchen definierte erfindungsgemäße Konzept auch auf andere Arbeitsgeräte mit Auslegerarm als die dargestellte Lkw-Baustoffpumpe anwendbar, bei denen der Auslegerarm auf eine maximale Seitenneigung bzw. Querneigung seiner Schwenkachse ausgelegt ist.
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Unter der Bezeichnung „Auslegerarm” sind im Zusammenhang mit dieser Anmeldung sowohl einarmige als auch mehrarmige Ausleger zu verstehen.
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Bei mehrarmigen Auslegern kann zusätzlich eine Erfassung der Stellungen der weiteren Auslegerteile vorgesehen sein, um bei momentenminimierenden Stellungen (also bspw. bis auf den ersten Auslegermast vollständig eingefaltete Arme) eine etwas größere Seitenneigung der Schwenkachse zuzulassen (Berechnung durch die Recheneinrichtung/Steuerungseinrichtung).
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Wie der Fachmann ohne weiteres erkennt, kann eine Umsetzung der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls die Anpassung der Tragstruktur an größere Querkräfte, bspw. durch einen stärker versteiften Unterbau o. dgl., notwendig machen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011075310 A1 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm DIN 24117: 2007-02 § 7 [0002]