DE102008036994A1 - Sliding cross-beam for use in machine, for e.g. vehicle crane or excavator, has sliding box spar and extended sliding cross-beam, where optical distance measuring system is provided - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Schiebeholm mit einer integrierten optischen Ausfahrmessung.The The invention relates to a sliding beam with an integrated optical Ausfahrmessung.
Schiebeholme finden in Arbeitsmaschinen wie z. B. in Fahrzeugkranen oder Bagger eine Anwendung. In Abhängigkeit der örtlichen Gegebenheiten und der der benötigten Tragfähigkeit sind unterschiedliche Ausfahrzustände der Schiebeholme erforderlich. Für den sicheren Betrieb ist die Überprüfung der genauen Position aller Schiebeholme notwendig.sliding beams found in work machines such. B. in vehicle cranes or excavators an application. Depending on the local Conditions and the required load capacity are different states of extension of the sliding beams required. For the safe operation is the check the exact position of all sliding beams necessary.
Oftmals ist die erforderliche Tragfähigkeit eines Schiebeholms nur an definierten Positionen, an so genannten Lasteinleitungsstellen, gegeben. Diese müssen dann reproduzierbar angefahren werden können.often is the required load capacity of a sliding beam only at defined positions, at so-called load introduction points, given. These must then be approached reproducibly.
Auch hängt die Standfestigkeit einer Arbeitsmaschine, wie z. B. eines Fahrzeugkrans, wesentlich von der durch die Stützfüße der Schiebeholme definierten Standfläche ab. Um den Kipppunkt zu berechnen ist die Kenntnis des Ausfahrzustands der Schiebeholme erforderlich.Also depends on the stability of a machine, such. B. a vehicle crane, much of the through the support legs the sliding beams defined stand area. To the tipping point To calculate is the knowledge of the extended state of the sliding beams required.
Aus
der
Aus
der
Ein derartiges System hat den Nachteil, dass die Verbolzungen manuell vorgenommen werden müssen. Es sind nur fest definierte Ausfahrpositionen möglich und für jede Position ist eine eigene Positionssensorik erforderlich.One Such system has the disadvantage that the bolting manually must be made. They are only defined Extension positions possible and for each position a separate position sensor is required.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein System zur Verfügung zu stellen, das ohne manuellen Eingriff die Ausfahrlänge der Schiebeholme präzise und praktisch stufenlos messen kann.task the invention is to provide a system without manual intervention, the extension length of the sliding beams accurate and practically infinitely variable.
Die Aufgabe wird in vorteilhafter Weise durch den erfindungsgemäßen Schiebeholm mit integriertem optischen Entfernungsmesssystem gemäß der unabhängigen Ansprüche gelöst.The The object is achieved in an advantageous manner by the invention Sliding beam with integrated optical distance measuring system according to independent Claims solved.
Der erfindungsgemäße Schiebeholm weist einen Schiebeholmkasten und mindestens ein ausfahrbaren Schiebeholm auf, wobei ein optisches Entfernungsmesssystem zur Erfassung einer Distanz zwischen einem ersten und zweiten Bezugspunkt vorgesehen ist, wobei der erste Bezugspunkt dem Schiebholmkasten und der zweite Bezugspunkt dem ausfahrbaren Schiebeholm zugeordnet ist und das optische Entfernungsmesssystem vorteilhaft innerhalb des Schiebeholms angeordnet ist.Of the Schiebeholm invention has a Schiebeholmkasten and at least one extendable sliding beam, wherein an optical Distance measuring system for detecting a distance between a is provided first and second reference point, wherein the first reference point the Schiebholmkasten and the second reference point the extendable Sliding beam is assigned and the optical distance measuring system is advantageously disposed within the sliding beam.
Durch dieses Vorgehen ist es möglich, den Ausfahrzustand des Schiebeholmes zu jeder Zeit und in jeder Position zu messen, ohne dass der Schiebeholm verbolzt werden muss. Unabhängig von der Anzahl der Ausfahrpositionen ist nur ein Entfernungsmesssystem pro Schiebeholm notwendig. Bei geeigneter mechanischer Auslegung der Schiebeholme ist ein stufenloser Betrieb möglich, da das System einen kontinuierlichen Messwert für die Ausfahrposition liefert. Auch während des Aus- oder Einfahrens der Schiebeholme kann deren momentane Position überwacht werden, so dass mögliche mechanische Blockaden sofort erkannt werden.By This procedure makes it possible to extend the state of the To measure sliding beams at any time and in any position, without that the sliding beam must be bolted. Independent of the number of extension positions is just a distance measuring system necessary per sliding beam. With suitable mechanical design the sliding beams stepless operation is possible because the system provides a continuous reading for the extension position supplies. Also during the extension or retraction of the sliding beams its current position can be monitored so that possible mechanical blockages are detected immediately.
Die Verwendung eines optischen Entfernungsmesssystems zeichnet sich insbesondere durch seine relative Unempfindlichkeit gegenüber mechanischem „Spiel” in den Schiebeholmen aus, welches beispielsweise bei Näherungsschaltern problematisch sein kann. Er ist außerdem im Gegensatz zu z. B. induktiven oder magnetischen Messverfahren weitgehend unempfindlich gegenüber dem Material der Schiebeholme.The Use of an optical distance measuring system excels in particular by its relative insensitivity to mechanical "play" in the sliding beams, which, for example, at proximity switches can be problematic. He is also contrary to z. B. inductive or magnetic measuring method largely insensitive opposite the material of the sliding beams.
Der Einbau innerhalb des Schiebeholms schützt den Sensor vor mechanischen Einwirkungen, die zu dessen Beschädigung oder Dejustage führen können. Der Einbauort ist weiterhin vorteilhaft, da der Sensor weitgehend vor Umwelteinflüssen geschützt ist, die optische Messverfahren beeinträchtigen können. Dazu gehören beispielsweise störendes Fremdlicht durch Sonne oder andere nicht modulierte oder modulierte Lichtquellen, Regen, Schnee oder Verschmutzung. Auch wird eine Blockierung des Lichtweges, wie er z. B. bei Montage an der Außenseite der Arbeitsmaschine leicht möglich ist, wirksam verhindert.Of the Installation inside the sliding beam protects the sensor mechanical effects that damage its or Misalignment can lead. The installation location is still advantageous because the sensor largely against environmental influences protected, which affect the optical measurement process can. These include, for example, disturbing Ambient light due to sun or other unmodulated or modulated Light sources, rain, snow or pollution. Also will be a blockage the light path, as he z. B. when mounted on the outside of Work machine is easily possible, effectively prevented.
Ferner
ist in gleicher vorteilhafter Weise ein Verfahren zum Betreiben
eines Schiebeholm oder Steuergeräts vorgesehen, bei dem
ausgehend von den Signalen des optischen Entfernungsmesssystems
die tatsächliche Ausfahrlänge des Schiebeholms
(
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.By in the subclaims Measures are advantageous developments and improvements are possible.
Der modulare Aufbau des optischen Entfernungsmesssystems erlaubt es, den Einbauort des optischen Sensors und der optischen Referenz zwischen ersten und zweiten Bezugspunkt auszutauschen. So kann je nach konstruktiven Gegebenheiten der Einbauort in einfacher Weise angepasst werden.Of the modular design of the optical distance measuring system allows the location of the optical sensor and the optical reference between exchange first and second reference point. So may depending on constructive Conditions of installation can be easily adjusted.
Vorgeschlagen wird auch, den optischen Sensor als Lichtlaufzeitsensor, vorzugsweise Photonenmischdetektor, oder als Triangulationssensor oder 2D-Sensor auszuführen. Insbesondere der Einsatz eines Photonenmischdetektors erlaubt eine robuste und vielseitige Anwendungsmöglichkeit. Die optische Referenz ist vorteilhaft als Reflexionsfläche, Lichtquelle oder Musterfläche ausgebildet.proposed is also, the optical sensor as a light transit time sensor, preferably Photonic mixer detector, or as a triangulation sensor or 2D sensor perform. In particular, the use of a photonic mixer detector allows a robust and versatile application. The optical reference is advantageous as a reflection surface, light source or pattern surface formed.
Um direkte mechanische Einwirkungen oder Verschmutzungen zu vermeiden, weist der optische Sensor und/oder die optische Referenz vorteilhaft eine Schutzhülse auf.Around avoid direct mechanical effects or contamination the optical sensor and / or the optical reference advantageously has one Protective sleeve on.
In einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Entfernungsmesssystem bei einer erkannten Verschmutzung ein entsprechendes Verschmutzungssignal und/oder Verfügbarkeitssignal bereitstellt, so dass abhängig von diesem Signal weitere Maßnahmen insbesondere Reinigungsmaßnahmen eingeleitet werden können.In In a further embodiment, it is provided that the distance measuring system with a detected contamination a corresponding pollution signal and / or availability signal, so that depends from this signal further measures, in particular cleaning measures can be initiated.
In einfacher Art und Weise kann die Verschmutzungsgefahr bereits dadurch verringert werden, indem das optische Entfernungsmesssystem oberhalb eines Ausschubsystems, insbesondere Hydraulikzylindersystems, angeordnet wird. So ist es möglich das Entfernungsmesssystem bereits durch Wahl des Einbauortes vor herabfallenden Schmutzpartikel- und/oder Flüssigkeiten insbesondere des Ausschubsystems zu schützen.In simple way, the risk of contamination can already by be reduced by the optical distance measuring system above a Ausschubsystems, in particular hydraulic cylinder system arranged becomes. So it is possible the distance measuring system already by choosing the installation location from falling Schmutzpartikel- and / or Protect fluids in particular the Ausschubsystems.
Ferner wird in zweckmäßiger Weise, insbesondere bei einem Einsatz eines Photonenmischdetektors, ausgehend von einem erfassten Amplitudensignal eine Verschmutzung im Messpfad festgestellt. So ist es vorteilhaft möglich durch Ausnutzung bereits vorhandener Signale zusätzliche Information über das Messsystem zu gewinnen.Further is suitably, in particular at a Use of a photonic mixer detector, starting from a detected Amplitude signal detected contamination in the measuring path. So It is advantageously possible by exploiting already existing Signals additional information about the measuring system to win.
Insbesondere ist es auch möglich, Umwelt-Parameter, vorzugsweise Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit, die die Funktionsfähigkeit des Messsystems beeinflussen können, zu erfassen. Dies gestattet es, ausgehend von den ermittelten Umwelt-Parametern Maßnahmen zur Sicherung der Funktionsfähigkeit des Messsystems eingeleitet werden.Especially it is also possible environmental parameters, preferably temperature and / or humidity that affects the functioning of the Measuring system can affect. This allows it, based on the identified environmental parameters measures initiated to ensure the functionality of the measuring system become.
In der mechanischen Ausgestaltung weist der Schiebeholmkasten im Bereich des ersten und zweiten Bezugpunkts eine Wartungsklappe auf, über die die Komponenten des Entfernungsmesssystems leicht zu Wartungs- und Kontrollzwecken erreicht werden können.In the mechanical design has the Schiebeholmkasten in the area of the first and second reference points on a maintenance flap on the the components of the rangefinder easy to maintenance and Control purposes can be achieved.
Bei einem mehrteiligen Schiebeholm ist in vorteilhafter Weise der zweite Bezugspunkt am letzten ausfahrbaren Schiebeholm angeordnet.at a multi-part sliding beam is advantageously the second Reference point arranged on the last extendable sliding beam.
In einer weiteren Ausgestaltung ist zusätzlich zum optischen Entfernungsmesssystem mindestens einen Positionsschalter vorgesehen, der ein Erreichen einer vorbestimmten Position, insbesondere einer Endposition, des ausfahrbaren Schiebeholms signalisiert. Hierdurch ist es möglich, dass an solchen oder anderen vorbestimmten Positionen mit bekannter Ausfahrlänge das Messsystem zu kalibrieren und/oder ein Funktionstest durchzuführen. Vorteilhaft kann ein Funktionstest auch bereits bei Inbetriebnahme des Messsystems durchgeführt werden.In a further embodiment is in addition to the optical Distance measuring system provided at least one position switch, the achievement of a predetermined position, in particular one End position, the extendable sliding beam signals. hereby is it possible that at such or other predetermined Positions with known extension length the measuring system too calibrate and / or perform a functional test. Advantageously a functional test also already at commissioning of the measuring system be performed.
Weitere Vorteile, Merkmale und Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Further Advantages, features and embodiments are in the Drawings shown and in the following description closer explained.
Es zeigen:It demonstrate:
Erfindungsgemäß ist
innerhalb des Schiebeholms
Selbstverständlich
können die Positionen des optischen Sensors
Bei
Verwendung eines optischen Sensors
Die
Anordnung des optischen Sensors
Ferner
kann die optische Referenz
Bei
einem Schiebeholm mit mehreren ausfahrbaren Teilen ist der zweite
Bezugspunkt
Der
optische Sensor
Die
von der Lichtquelle
PMD-Sensoren können als Sensoren mit einem oder mehreren Pixel, beispielsweise als Zeile oder Matrix, aufgebaut sein. Hinreichend für einen erfindungsgemäßen Sensor ist ein PMD mit einem Pixel. Dieser ist einfach und preiswert zu realisieren. Eine Bildverarbeitungsalgorithmik ist nicht notwendig.PMD sensors can be used as sensors with one or more pixels, for example as a row or matrix. Sufficient for a sensor according to the invention is a PMD with a pixel. This is easy and inexpensive to implement. A Image processing algorithm is not necessary.
Ein PMD-Sensor liefert für jeden Pixel zusätzlich zum Entfernungswert einen Amplitudenwert, der ehre Signalstärke darstellt. Dieser Wert kann als Qualitätskriterium des gemessenen Entfernungswertes verwendet werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Messung in vorteilhafter Weise erhöht wird. Das Amplitudensignal wird insbesondere durch Störungen im Strahlengang bzw. Messpfad zwischen Lichtquelle und -empfänger des optischen Entfernungsmesssystems beeinträchtigt.One PMD sensor provides additional for each pixel to the distance value an amplitude value, the honorary signal strength represents. This value can be used as a quality criterion of the measured distance value, whereby the reliability of the Measurement is advantageously increased. The amplitude signal is particularly due to disturbances in the beam path or Measuring path between light source and receiver of the optical Distance measuring system impaired.
Ein PMD-Sensor hat gegenüber anderen optischen Abstandsmessverfahren wie z. B. der Triangulation oder der Auswertung von Muster den weiteren Vorteil, dass eine ungleichmäßige Ausleuchtung oder eine ungleichmäßige Verschmutzung des Reflektors/Targets keine Rolle spielt, da nicht die räumliche Helligkeitsanordnung ausgewertet wird, sondern nur die Phasenlage des gesamten Signals.A PMD sensor has compared to other optical distance measuring methods such. As the triangulation or the evaluation of pattern the further advantage that a non-uniform illumination or uneven contamination of the reflector / target does not matter because not the spatial brightness arrangement is evaluated, son only the phase position of the entire signal.
Der PMD-Sensor ist robuster gegenüber Verschmutzung als eine Vielzahl anderer optischer Messsysteme, da mit zunehmender Verschmutzung von Lichtquelle und/oder Reflektor und/oder Empfangsoptik zunächst nur der Amplitudenwert abnimmt, während der Entfernungsmesswert zunächst nicht beeinflusst wird. Erst bei Unterschreiten einer minimalen Signalstärke kann nicht mehr zuverlässig gemessen werden. Dies kann an ein Steuergerät in Form eines Verfügbarkeitssignals gemeldet werden. Das Steuergerät kann in Abhängigkeit weiterer Parameter (z. B. Luftfeuchtigkeit, Temperatur) geeignete Maßnahmen ergreifen. Ist z. B. ein Beschlag oder Eisbildung auf optischen Komponenten wahrscheinlich, kann eine geeignete Heizung eingeschaltet werden. Bei wahrscheinlicher Verschmutzung kann eine Reinigungseinrichtung, wie z. B. ein Scheibenwischer oder eine Spritzdüse, aktiviert werden. Dies erhöht die Sensorverfügbarkeit. Ein solches Steuergerät kann im Sensor selbst integriert sein. Vorteilhaft wäre ein Steuergerät, das sämtliche an der Arbeitsmaschine eingebauten Schiebeholme überwacht. Entsprechende Steuerfunktionen können auch in einem bereits in der Arbeitsmaschine vorhandenen Steuergerät integriert werden.Of the PMD sensor is more robust against pollution than one Variety of other optical measuring systems, as with increasing pollution of Light source and / or reflector and / or receiving optics first only the amplitude value decreases while the range finding value decreases initially not affected. Only when falling below a minimal signal strength can no longer be reliably measured become. This can be done to a control unit in the form of an availability signal be reported. The control unit can depend on other parameters (eg air humidity, temperature) are suitable measures take. Is z. As a fog or ice on optical Components probably, a suitable heater can be turned on become. In case of probable contamination, a cleaning device, such as As a windshield wiper or a spray nozzle activated become. This increases the sensor availability. One such controller may be integrated in the sensor itself. An advantage would be a control unit that all Monitored on the working machine Schiebeholme monitored. Appropriate Control functions can also work in one already in the work machine existing control unit to be integrated.
Die
Verwendung zweidimensionaler Muster oder Empfangssysteme, insbesondere
einer PMD-Matrix hat den Vorteil, dass nicht nur ein Abstand zwischen
den Bezugspunkten bestimmt werden kann, sondern auch eine mögliche
Verkippung der optischen Referenz
Weiterhin ist es denkbar, dass die vom Entfernungsmesssystem erfassten Parameter insbesondere einer Hydrauliksteuereinheit der Arbeitsmaschine zur Verfügung gestellt werden, so dass ein Abgleich beider Systeme und insbesondere eine Erkennung von Fehler möglich ist. Beispielsweise kann ein Blockieren eines Schiebeholms daran erkannt werden, dass sich die Ist-Position des Schiebholms nicht verändert während der Hydraulikdruck ansteigt.Farther It is conceivable that the parameters detected by the distance measuring system in particular a hydraulic control unit of the working machine for Be made available, so that a balance of both Systems and in particular detection of errors possible is. For example, blocking of a sliding beam may occur be recognized that the actual position of the sliding bar does not change while the hydraulic pressure is rising.
Weiterhin ist es möglich anhand der Parameter des Hydrauliksystems eine Ausfahrposition zu prognostizieren. Weicht die über das optische Entfernungsmesssystem bestimmte Ausfahrposition von der prognostizierten ab, wird ein Fehler erkannt.Farther It is possible based on the parameters of the hydraulic system to forecast an extended position. Dodge the over the optical distance measuring system certain extended position of the predicted, an error is detected.
Weiterhin ist es denkbar, zusätzlich zum optischen Entfernungsmesssystem ein zweites Entfernungsmesssystem vorzusehen. Beispielsweise wäre es möglich das System mit dem bekannten Verbolzungssystem zu kombinieren. So wäre es möglich anhand des optischen Entfernungsmesssystem eine gewünschte Ausfahrlänge anzufahren und diese Ausfahrlänge zusätzlich über die Verbolzung zu bestätigen.Farther it is conceivable, in addition to the optical distance measuring system to provide a second distance measuring system. For example, it would be possible the system with the known Verbolzungssystem to combine. So it would be possible on the basis of optical rangefinder a desired extension length to approach and this extension length in addition to confirm the bolting.
Auch ist es denkbar, die Entfernungsmessung redundant auszulegen, d. h. mindestens zwei Messsystem pro Schiebeholm vorzusehen, so dass zum einem bei einem Ausfall des einen Systems das andere eingreifen kann oder zum anderen die Messergebnisse beider Systeme plausibilisiert werden können.Also it is conceivable to design the distance measurement redundant, d. H. Provide at least two measuring system per sliding beam, so that the one in case of failure of one system the other intervene or on the other hand makes the measurement results of both systems plausible can be.
In einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, an bevorzugter Position insbesondere an einer Endposition der Ausfahrmöglichkeit des Schiebeholms beispielsweise einen Endschalter vorzusehen. Erreicht der Schiebeholm seine Endposition, so sollte auch das optische Messsystem eine entsprechende Endausfahrlänge ausgeben.In In a further embodiment, it is provided at a preferred position in particular at an end position of the extension possibility the sliding beam, for example, to provide a limit switch. Reached the Schiebeholm its final position, so should the optical measuring system output a corresponding Endausfahrlänge.
Vorteilhaft kann es vorgesehen sein, an solchen sicher bekannten Position, die beispielsweise über Endschalter, Verbolzung oder anderweitig sicher bestimmt worden sind, das optische Entfernungsmesssystem zu kalibrieren.Advantageous it can be provided at such a known position, the sure for example via limit switches, bolting or otherwise have certainly been determined, the optical distance measuring system to calibrate.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch vergleichbare Ausführungen, insbesondere sind auch Kombinationen der dargstellten Ausführungsbeispiele möglich.Of course the invention is not limited to the illustrated embodiments but also includes comparable embodiments, in particular are also combinations of dargstellten embodiments possible.
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- - DE 29519871 U1 [0006] - DE 29519871 U1 [0006]
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