DE19745923A1 - Vorrichtung zum Einspannen eines Auslegersystems - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen eines Auslegersystems eines schwenk-, neig- und telesko­ pierbaren Arbeitsgerätes über ein Trägerelement an einem Drehgestell eines Fahrzeugs, wie einem Einsatzfahrzeug der Feuerwehr oder dergleichen, mit einer Meßeinrichtung im Einspannbereich zur aktuellen Bestimmung der Bean­ spruchung des Auslegersystems.

Bei Einsatzfahrzeugen der Feuerwehr oder dergleichen erfolgt die Einspannung des Auslegersystems, insbesonders eines Leitersatzes im allgemeinen an einem sogenannten Drehgestell. Mittels dieser Befestigung soll das Aufrich­ ten und Neigen des Auslegersystems ermöglicht werden. Meist erfolgt die Befestigung am Drehturm nicht direkt über ein Basiselement des Leitersatzes, sondern es sind hierzu am Drehturm schwebende Trägerelemente vorgesehen, die mit dem Drehturm das Drehgestell bilden. Aufgrund des U-förmigen Querschnittprofils der Leiterelemente des Leitersatzes ist eine Anbindung desselben am Trägerele­ ment nur im äußeren Bereich des äußeren Leiterelementes, also dem Basiselement möglich, um den Durchstieg inner­ halb des Leitersatzes nicht zu verbauen und um auch weitere Leiterelemente innerhalb des U-förmigen Basisele­ ments lagern zu können.

Um das Aufrichten und Neigen des Auslegersystems zu gewährleisten, übernimmt das genannte Trägerelement sowohl die Lagerung der Aufrichtachse als auch die Lage­ rung des unteren Leiterteils sowie diejenige der hydrau­ lisch wirkenden Aufrichtezylinder bzw. eines Aufrichtezy­ linderpaares. Hinsichtlich seiner äußeren Abmessungen ist das Trägerelement in Längsrichtung des Auslegersystems derart ausgestaltet, daß es einem Biegeträger gleicher Festigkeit nahekommt, um auch den Schwenkbiegebereich optimieren zu können, insbesonders was die Absenkung des Auslegersystems unter die Horizontale betrifft. Die Breite des Trägerelements ist durch die Breite des zu lagernden Auslegersystems, also dessen Leiterteile be­ stimmt, um die Gesamtbreite der so gegebenen Konstruktion am Drehgestell zu minimieren. Sind keine zusätzlichen Einrichtungen, wie beispielsweise ein Terrainausgleich vorgesehen, so sind das Basiselement des Auslegersystems sowie das Trägerelement im allgemeinen direkt miteinander verschraubt, wodurch eine lösbare Verbindung zwischen den beiden Elementen gegeben ist. Außer einfachen Schraubver­ bindungen sind auch Dehnschraubverbindungen als lösbare Verbindung zwischen Basiselement und Trägerelement be­ kannt. Hierdurch soll einmal eine schmalstmögliche Lage­ rung des Auslegersystems ermöglicht werden, zum anderen wird hierdurch die Verbindung durch einfache verschiedene Elemente realisiert.

Ferner ist es bekannt, die aktuelle Beanspruchung des Auslegersystems zu erfassen, um so die Bauteilsicherheit zu bewerten. Hierzu ist ein Meßsystem bekannt, bei dem die Biegebeanspruchung des Auslegersystems in/an der Einspannstelle gemessen wird. Hierbei ist das untere Lagerteil bei einem Drehleitersystem auf dem Trägerele­ ment, also der Lafette, drehbar gelagert und wird am Ende des unteren Leiterteils durch ein Federsystem gehalten. Als Maß für die aktuelle Biegebeanspruchung in der Ein­ spannstelle des Auslegers erfolgt die aktuelle Wegmessung bei Kenntnis der Fehlerrate.

Des weiteren sind Systeme bekannt, bei denen meßtechnisch ausgebildete Biegebalken parallel zum unteren Leiterteil, also dem Basiselement angeordnet sind, um dessen Verfor­ mung proportional zu erfassen. Dies erfolgt mittels einfacher Grenzschalter bis hin zu vorgesehenen Dehnmeß­ streifen.

Nachteilig bei all diesen Meßsystemen ist jedoch, daß sie lediglich die Biegebeanspruchung des Auslegers erfassen. Längskräfte, Querkräfte und Verdrehbeanspruchungen des Auslegersystems hingegen sind weiterhin unbekannt.

Bei Auslegersystemen in Form von Drehleitern wirken nun durch die Erhöhung der Korbkapazität (von 2- auf 3-Mann- Körbe), dem Vorsehen von Werfereinsätzen etc. die Bela­ stungen nicht mehr in der vornehmlich Vertikalen des U-förmigen Profils der Leiterelemente, sondern außerhalb und bewirken unter anderem auch nicht vernachlässigbare Torsionsmomente. Weiterhin wirken je nach Größe des Aufrichtewinkels des Drehleitersystems Längskräfte, die im wesentlichen die Verbindungselemente der einzelnen Leiterelemente untereinander beanspruchen, d. h. die Seile und/oder die Hydraulikzylinder bis hin zur Lagerung in der Einspannstelle. Aus diesem Grunde ist es aus sicherheitstechnischen Gesichtspunkten notwendig, nun auch die Querkraft bzw. das Moment beispielsweise auf­ grund eines "Drehanstoßes" zu kennen, um bei Erreichen eines Grenzwertes die eingeleiteten Bewegungen des Ausle­ gersystems stoppen zu können, damit sowohl der Ausleger als auch beteiligte Personen nicht zu Schaden kommen. Ein solches aber ist mittels der bekannten, vorangehend erläuterten Vorrichtungen nicht möglich.

Aus diesem Grunde liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß an der Einspannstelle ein zuverlässiges Abfangen der auftretenden Zwangskräfte und -momente sowie eine zuverlässige Erfassung derselben möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Einspannung des Auslegersystems durch eine sta­ tisch bestimmte Lagerung mit Meßeinrichtungen zur Messung der einzelnen Lagerkräfte gebildet ist. Es ist also als Einspannung eines Auslegersystems eine statisch bestimmte Lagerung mit der Möglichkeit zur Messung der einzelnen Lagerkräfte in dieser Einspannung vorgesehen.

Als statisch bestimmt werden diejenigen Probleme bzw. Systeme bezeichnet, deren Lösung eindeutig und vollstän­ dig aus den statischen Gleichgewichtsbedingungen hervor­ geht. Dies ist immer dann der Fall, wenn die kinemati­ schen Bindungen des betrachteten, materiellen Systems, also hier des Auslegersystems, an der Einspannstelle nicht zahlreicher sind als die Freiheitsgrade des glei­ chen, jedoch frei beweglichen Systems. Dann ist nämlich die Anzahl der gesuchten Zwangskräfte und -momente, die als Folge der Bindungen auftreten, nicht größer als die Anzahl der Gleichgewichtsbedingungen, so daß diese ein eindeutig lösbares System von Bestimmungsgleichungen für die unbekannten Zwangsgrößen darstellen. Entsprechend einfach lassen sich dann auch mittels der Meßeinrichtun­ gen die einzelnen auftretenden Lagerkräfte ermitteln.

Es ist bekannt, daß bei einem einseitig eingespannten Träger, also hier das Auslegersystem an der Einspannstel­ le, in seiner zur Längsachse senkrecht gelegenen Schnitt­ ebene allgemein drei Kräfte und drei Momente in einem kartesischen Koordinatensystem wirken. Diese möglichen Schnittkräfte in diesem Bereich resultieren einerseits aus den äußeren und inneren Kräften des/der freien Ausle­ gerelements -elemente als auch den Auflagereaktionen in der Einspannstelle. Durch die erfindungsgemäße Ausgestal­ tung der Lagerung als statisch bestimmte Lagerung ist dann die Einspannstelle in der Lage, diese drei Kräfte und Momente aufzufangen, um so den Gleichgewichtsbedin­ gungen gerecht zu werden. Ferner ist durch die Meßein­ richtungen auch die Möglichkeit zur Erfassung dieser Kräfte und Momente gegeben.

Auch wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung dafür gesorgt, daß die Meßeinrichtungen mit der Einspannung mitbewegt werden und so direkt alle drei angreifenden Kräfte und Momente in der Einspannung erfassen können. Auf diese Weise können die am Auslegersystem wirkenden äußeren und inneren Kräfte sowie Momente individuell klassifiziert und bewertet werden. Da bei einem Ausleger­ system der genannten Ausführung das Trägerelement der Lafette aufgerichtet wird und die das Basiselement und das Trägerelement verbindende Lagerung starr zwischen diesen angeordnet ist, jedoch mit der Einspannung mitbe­ wegt wird, sind keinerlei zusätzliche Korrekturmaßnahmen aufgrund von geänderten kinematischen Verhältnissen des Aufrichtesystems, beispielsweise der Aufrichtezylinder etc. erforderlich.

In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Basiselement des Auslegersystems über die Lagerung lösbar am Trägerelement festgelegt ist.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Anzahl der Einzellager so gewählt wird, daß eine statisch bestimmte Lagerung des Gesamtsystems gegeben, die Anzahl der Einzellager jedoch minimal ist. Diese Forderung wird dadurch erfüllt, daß die Lagerung durch zumindest drei Einzellager gebildet ist. Vorzugsweise sind die Einzellager bezüglich ihrer Lagermittelpunkte symmetrisch zur Symmetrieebene in Längserstreckungsrich­ tung des Basiselements des Auslegersystems angeordnet. Die Abmessungen dieser Lageranordnung werden selbstver­ ständlich von den Abmessungen des Auslegerendes, also dem Basiselement und/oder der Breite bzw. Länge des Träger­ elements bestimmt. Hierdurch ist es möglich, auf einfache Weise eine eindeutige Lagerung zu gewährleisten und die meßtechnischen Anforderungen an diese Lagerung zu erfül­ len.

Besonders vorteilhaft liegen die Einzellager bei Projek­ tion auf das Trägerelement in den Scheiteln eines gleich­ schenkligen Dreiecks. Um eine möglichst niedrige Bauhöhe zu realisieren, ist bevorzugt vorgesehen, daß die Einzel­ lager in einer gemeinsamen Ebene zwischen dem Basisele­ ment des Auslegersystems und dem Trägerelement angeordnet sind. Es kann aber auch zumindest eines der Einzellager gegenüber den anderen in vertikaler Richtung verschoben sein.

Um die auftretenden Zwangskräfte und -momente meßtech­ nisch zuverlässig im Bereich der gesamten Lagerung erfas­ sen zu können, sind in jedem Einzellager Meßelemente vorgesehen. In bevorzugter Ausgestaltung weisen die Meßelemente jeweils einen jeweils mit seinen Enden in einer Bohrung eines am Trägerelement festgelegten Träger­ bauteils gelagerten Lastmeßbolzen auf, dessen mittlerer Bereich über ein Augenlager mit einem am Basiselement festgelegten Bauteil zur radialen Kraftübertragung in Verbindung steht. Derartige Einzellager und Meßelemente lassen sich einfach in der Schnittstellenebene zwischen dem Basiselement und dem Trägerelement realisieren. Der Lastmeßbolzen dient dabei nicht nur als Bestandteil des Meßelements, sondern gleichzeitig auch als Bestandteil der Einzellagerung. Kinematisch gesehen hat diese Ausfüh­ rungsform zwei relative Freiheitsgrade, nämlich eine axiale Verschiebung und eine Drehung um die Zylinder- bzw. Bolzenachse. Die Kraftübertragung vom mit dem Basis­ element verbundenen Bauteil auf das mit dem Trägerelement verbundene Bauteil ist so nur radial möglich. Vorzugswei­ se ist der Lastmeßbolzen als Hohlzylinder ausgebildet, an dessen Innenseite die Verformung (durch Biegung) gemessen werden kann. Um die kontrollierte Verformung der Achse des Lastmeßbolzens erfassen zu können, sind Dehnungsmeß­ streifen an der Innenseite der Bolzen vorgesehen. Derar­ tige Dehnungsmeßstreifen (DMS) erfassen je nach Ausfüh­ rung auch in zwei senkrechten Richtungen die Biegebean­ spruchung der Bolzenachse, wodurch dann zwei Kraftgrößen als Meßergebnis vorliegen. Die jeweiligen Komponenten der meßtechnisch ermittelten Kräfte sind durch die Anordnung des Lastmeßbolzens bestimmt. Mit diesen Möglichkeiten der einachsigen oder zweiachsigen Kräftebestimmung lassen sich auch Kombinationen einer statisch bestimmten Lage­ rung für die Einspannstelle in einer Schnittebene zwi­ schen Basiselement und Trägerelement realisieren.

Sind allgemeine radiale Kräfte von Interesse, so ist die Ausführung der Lagerung mit Meßelementen als zweiachsiges Meßsystem vorgesehen, wobei die Koordinate dieser Radial­ lastebene mit dem Meßsystem abgestimmt wird. Die Deh­ nungsmeßstreifen sind zur genauen und fehlerfreien Erfas­ sung jeweils im Bereich des Lastmittelpunktes des Last­ meßbolzens angeordnet.

Bevorzugt ist eine Einrichtung zur Verarbeitung der gemessenen Werte vorgesehen, da aus den durch die Deh­ nungsmeßstreifen gemessenen Momenten und Kräften noch entsprechend der Gleichgewichtsbedingungen die zu berück­ sichtigen und mit zulässigen Werten zu vergleichenden Werte bestimmt werden müssen. Um bei Erreichen des Grenz­ wertes alle eingeleiteten Bewegungen des Auslegersy­ stems verlangsamen bzw. stoppen zu können, ist bevorzugt eine bei Überschreiten des zulässigen Meßwertes aktivier­ bare Alarmeinheit vorgesehen, bei der es sich in Weiter­ bildung um eine akustische Alarmeinheit handeln kann. Ferner ist zumindest eine Anzeigeeinrichtung zur Ausgabe der ermittelten Meßwerte und damit zur Information des jeweiligen Bedieners vorgesehen.

Um vor Bolzenverdrehung und axialer Auswanderung in folge von Reibung zu schützen, ist in Weiterbildung eine Dreh­ sicherung für den Lastmeßbolzen vorgesehen. Ferner sind Distanzelemente zur axialen Justierung, also Eichung vorgesehen. Des weiteren können die Einzellager jeweils mit Anlaufscheiben versehen sein, um das mögliche Lager­ spiel der Lager zu eliminieren. Hierdurch ergibt sich eine nahezu spielfreie Führung des Auslegersystems sowie eine Entlastung des Lastmeßbolzens von Kräften, die aus Momenten um nicht interessierende Achsen resultieren.

Um einen Ausgleich von Fluchtungsfehlern zwischen der Bohrung des Augenlagers und der Bohrungen des Trägerele­ ments zu sorgen, welche zu Verspannungen des Lastmeßbol­ zens und damit zu Meßfehlern führen können, weisen die Einzellager ein Gelenklager, also ein sphärisches Lager im Augenlager, auf, um Relativbewegungen, Verformungen und Flucht-Abweichungen aufzunehmen, so daß die kinema­ tische Verträglichkeit erhalten bleibt.

Ist jedes Einzellager mit einem Kugelsegment versehen, so ist jede einzelne Lagerstelle kinematisch verträglich gegenüber Winkelfehlern und/oder Schiefstellungen, da eine einzelne räumliche Verschiebung an einer Lagerstelle relativ zu den anderen entsprechende Drehungen um die Dreieckseiten als auch Verschiebungen entsprechend der Freiheitsgrade in den Einzellagern bewirkt.

Insgesamt ist so eine Vorrichtung geschaffen, welche in der Lage ist, die statisch bestimmt Gleichgewichtsbedin­ gungen zu erfüllen und die auftretenden Kräfte und Momen­ te auch meßtechnisch zu erfassen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschrei­ bung, in der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ein­ satzfahrzeuges der Feuerwehr mit einer Drehleiter als Auslegersystem;

Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Lagerung zwischen dem unter­ sten Leiterteil und der Lafette;

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Lagerung;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Einzellager;

Fig. 5 eine Teilansicht eines Einzellagers im Bereich der Lastmittelebene und

Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Erläu­ terung möglicher Lageranordnungen.

Das in Fig. 1 dargestellte Einsatzfahrzeug 1 weist auf bekannte Weise ein Fahrzeugchassis 2 mit Vorderrädern 3a und Hinterrädern 3b sowie einen vom Fahrzeugchassis 2 getragenen Fahrzeugaufbau 4 in Form eines Drehgestells aus einem Drehturm 4a und einem Trägerelement 5 auf, das für Verschwenkungen mit Neigung gegenüber der Horizonta­ len bzw. gegenüber dem Untergrund angelenkt ist. Das Trägerelement 5 trägt ein Auslegersystem 6 aus mehreren gegeneinander verschiebbaren und dadurch einen längenver­ änderlichen Tragbalken bildenden Leiterteilstücken. Zum Verschwenken des Trägerelements 5 am Drehgestell 4 greift an der Unterseite des Trägerelements 5 ein Aufrichtezy­ linder 7 an, welcher mit seinem anderen Ende an der Basis des Drehturms 4 festgelegt ist.

Wie insbesondere den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, dient das Trägerelement 5 als Aufnahme für das untere bzw. äußere Leiterteil 8, kurz Basiselement genannt, des Auslegersystems 6. Hierzu ist das jeweilige Basiselement 8 am Trägerelement 5 über eine statisch bestimmte Lage­ rung eingespannt, welche im dargestellten Ausführungsbei­ spiel der Fig. 2 und 3 jeweils durch drei Einzellager B1, Ar1, Al1 bzw. B2, Ar2 sowie Al2 gebildet ist. In Fig. 6 sind diese Lager schematisch dargestellt und durch Al, Ar sowie B* und B bezeichnet. Wie den Fig. 2 und 3 ferner zu entnehmen ist, liegen die drei Einzellager B1, Ar1, Al1 bzw. B2, Ar2 sowie Al2 in einer Ebene zwischen dem Basis­ element 8 sowie dem Trägerelement 5. Gleiches gilt für die Einzellager Al, Ar und B in Fig. 6, während das Lager B* gegenüber den Lagern Al und Ar um die Höhe c vertikal aus der Ebene verschoben ist.

Wie insbesondere Fig. 6 zeigt, liegen die Einzellager Al, Ar und B bzw. B* in den Scheiteln eines gleichschenkligen Dreiecks mit den Seiten b und a bzw. a2. Die Höhe des durch die Seiten b und a gebildeten Dreiecks wird mit a1 bezeichnet.

Des weiteren ist ein kartesisches Koordinatensystem in Fig. 6 eingezeichnet, dessen Achsen bzw. Koordinaten mit x, y und z bezeichnet sind. Ein derartiges kartesisches Koordinatensystem ist bei analytischen Verfahren zur Zerlegung von Kraft- und Momentvektoren üblich. Die y-Achse stellt im dargestellten Ausführungsbeispiel die Seitenhalbierende der Seite b dar, auf der dann auch das Lager B liegt. Bei Vergleich mit den Fig. 2 und 3 zeigt sich, daß diese y-Achse der Symmetrieebene des Trägerele­ ments und des Basiselements des Auslegersystems in Längs­ erstreckungsrichtung des Auslegers entspricht. Der Ur­ sprung des kartesischen Koordinatensystems liegt mittig auf der Verbindungslinie b zwischen den beiden auf der x-Achse angeordneten Einzellagern Al und Ar.

Wie den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, ist die Lageran­ ordnung der drei Einzellager so gewählt, daß sie in einer Verbindungsebene zwischen der Unterseite des Basisele­ ments 8 und der Oberseite des Trägerelements 5 angeordnet sind. Die Abmessungen der Lageranordnung sind durch die Abmessungen des durch das Basiselement 8 gekennzeichneten Auslegerendes und die Breite bzw. Länge des Trägerele­ ments bestimmt. Wie die Figuren dabei zeigen, ist das Basiselement 8 jeweils an der Unterseite seiner Längslei­ sten a und b über die Einzellager Ar2 und Al2 bzw. Ar1, Al1 am Trägerelement 5 eingespannt, während das Lager B2 bzw. B1 an der Unterseite einer Sprosse 10 festgelegt ist. Das Einzellager B1 bzw. B2 befindet sich dabei jeweils am Ende eines Auslegers 6.

Nachfolgend wird unter Bezug auf Fig. 4 anhand eines Lagers B1 der Aufbau der Einzellager näher erläutert. Das Lager B1 weist einen in Form eines Hohlzylinders ausgebildeten Lastmeßbolzen 11B auf, der mit seinen Bolzenenden 12a, 12b jeweils in einer Lagerbohrung 13a, 13b eines Trägerbauteils 14 gelagert ist. Eine Sicherung 15 schützt den Lastmeßbolzen 11B vor Drehung und axialer Auswanderung infolge von Reibung. Durch Distanzelemente 16 erfolgt eine axiale Justierung der in z-Richtung eingezeichneten Last- und Meßebene LM sowie der Lastele­ mente (Eichung).

In der Mitte des Lastmeßbolzens 11B wird über ein Augen­ lager 17 ein mit diesem fest verbundenes Auslegerteil 18 radial vom Lastmeßbolzen 11B geführt. Auf diese Weise ist eine lösbare Verbindung hergestellt. Eine Verschiebung ist nur in axialer Richtung, also entlang der Bolzenachse S möglich. Ferner kann die Kraftübertragung vom Bauteil 18 auf das Bauteil 14 nur radial erfolgen. Zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern zwischen der Außenbohrung 19 und den Bohrungen 13a, 13b des Trägerbauteils 14, welche zu Verspannungen des Lastmeßbolzens 11B und damit zu Meßfeh­ lern führen können, sind in der Außenbohrung 19 sphäri­ sche Lager 20 (Gelenklager) mit einer inneren kugeligen Lauffläche 20a und einer äußeren, diese umgebenden Lager­ buchse 20b eingesetzt; letztere ist in Achsrichtung des Lastmeßbolzens durch das Augenlager 17 einerseits und andererseits eine Sicherung 20c, wie in Form eines Sprengrings, gesichert. Wie Fig. 5 zu entnehmen ist, ist dieses Gelenklager 20 über einen Gleitwerkstoff 21 an der Außenseite des Lastmeßbolzens 11B gelagert, um so in gewissen Grenzen Schiefstellungen um einen Drehwinkel δ kinematisch ausgleichen zu können. Wie Fig. 5 zeigt, ist hierdurch die Meßebene M gegenüber der realen Lastebene LM, die durch den Lastmittelpunkt L geht, um Δ verscho­ ben. Vergleicht man dies mit dem kartesischen Koordina­ tensystem, ist so eine axiale Verschiebung in y-Richtung zugelassen und eine räumliche Schiefstellung möglich. Die durch Verschiebungen und Verformungen der Anschlußkon­ struktion sowie Fertigungsungenauigkeiten hervorgerufenen Winkel- und Lageänderungen sind durch dieses Lagerkonzept kinematisch verträglich ausgeführt. Es wird dann bei solchen Verschiebungen und Schiefstellungen über den Lastmeßbolzen 11B die Kraft in z-Richtung gemessen, mit einem konstanten Faktor a multipliziert und dann mit einem zulässigen Grenzwert verglichen. Bei Erreichen des Grenzwertes bzw. dessen Überschreitung werden dann alle eingeleiteten Bewegungen des Auslegers 6 verlangsamt bzw. gestoppt.

Zur Messung der auftretenden Kräfte sind in jedem Lager Meßelemente in Form von Dehnungsmeßstreifen vorgesehen. Wie Fig. 4 zeigt, ist dort an der Innenseite des Lastmeß­ bolzens 11B parallel zur Bolzenachse S im Bereich des Längsmittelpunktes L jeweils ein Dehnungsmeßstreifen 22a in z-Richtung und ein Dehnungsmeßstreifen 22b in x-Rich­ tung angeordnet. Durch dieses zweiachsige Meßsystem können die Komponenten der angreifenden Kraft F in x- und z-Richtung zuverlässig erfaßt werden. Derartige Dehnungs­ meßstreifen 22a, 22b bestehen zumeist aus einem Träger aus Papier oder Kunststoff, auf dem ein Widerstandsdraht aufgebracht oder der nach Art der gedruckten Schaltung hergestellt ist. Der Widerstand eines solchen Dehnungs­ meßstreifens ändert sich mit seiner Länge und wird aus diesem Grunde für statische und dynamische Messungen verwendet. Mit derartigen Dehnungsmeßstreifen 22a, 22b werden über Dehnungen und Stauchungen an elastisch ver­ formbaren Körpern, hier die Lastmeßbolzen 11B, Kräfte, Drücke, Spannungen, Momente und Beschleunigungen oder dergleichen gemessen. Hierzu sind die Dehnungsmeßstreifen 22a, 22b auf dem sich verformenden Lastmeßbolzen 11B beispielsweise durch Verkleben aufgebracht.

Sollen nur Biegemomentbeanspruchungen über den Lastmeß­ bolzen und den Dehnungsmeßstreifen erfaßt werden, so ist ein einachsiges Meßsystem im Lager 11B ausreichend.

Wir beziehen uns nachfolgend auf die Fig. 2 und 3, in denen Ausführungsbeispiele für zwei unterschiedliche Lageranordnungen dargestellt sind.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lageranordnung bezüglich der einzelnen Bolzenachsen symmetrisch zur Symmetrieebene in Längsrichtung des Auslegers 6 bzw. Basiselementes 8 (y-, z-Ebene in Fig. 6). Die Achsen der Lastmeßbolzen 11Ar sowie 11Al stehen senkrecht auf dieser Ebene und fluchten. Sie bilden gemeinsam eine Drehachse, die senkrecht zur y-, z-Ebene steht. Die Bolzenachse des Lastmeßbolzens 11B liegt in dieser Symmetrieebene und steht senkrecht zur z-, x-Ebene (s. ebenfalls Fig. 6). Das Lager B1 ist vornehmlich am Ende des Basiselements 8 und damit des Auslegers 6 ange­ ordnet. Durch diese Lageranordnung können Veränderungen durch Verformungen der einzelnen Lagerstellen aufgrund von äußeren Lastkollektiven verspannungsfrei ausgeglichen werden.

Die mittels dieser Einzellager Ar1, Al1, B1 ermittelten Kräfte dienen dann nachfolgend zur Bestimmung der sechs Meßgrößen (Kräfte und Momente), die die aktuelle Bean­ spruchung darstellen. Die hierzu verwendeten Formeln sind nachfolgend dargestellt:

FQx = -FBx	< FQx zul
FNy = -(FAry + FAly)	< FNy zul
FQz = -(FArz + FAlz) - FBz	< FQz zul
Mb = a1 FBz	< Mb zul
Mt = b/2(FArz - FAlz)	< Mt zul
Mz = b/2(FAly - FAry) - a1 FBx	< Mz zul

Diese ermittelten Kräfte und Momente müssen dann geringer als zulässige Werte sein; andernfalls wird eine Verlang­ samung bzw. ein Stoppen des Ausfahrens und Verschwenkens, Hebens und Senkens aller vorgesehenen automatischen und manuell eingeleiteten Bewegungen, wie Ausfahren und Verschwenken, Heben und Senken des Auslegersystems, bewirkt, einschließlich des automatischen Terrainaus­ gleichs.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist die Lageranordnung bezüglich der einzelnen Bolzenachsen nicht symmetrisch zur y-, z-Ebene in Fig. 6, also der Symme­ trieebene in Längsrichtung des Auslegers 6 bzw. Basisele­ ments 8. Die Achse 11Ar des Einzellagers Ar2 steht paral­ lel zu dieser Ebene, die Achse des Lastmeßbolzens 11Al des Einzellagers Al2 senkrecht zu dieser Ebene. Die Abstände zu den Mittelpunkten der Krafteinleitungen in den beiden Lastenmeßbolzens 11Ar bzw. 11Al sind wiederum symmetrisch zur y-, z-Ebene und fluchten. Sie sind ferner senkrecht zur y-, z-Ebene angeordnet. Die Anordnung ist vertauschbar. Die Bolzenachse des Lastmeßbolzens 11B des Einzellagers B2 liegt in der Symmetrieebene und steht senkrecht zur z-, x-Ebene. Sie ist wiederum vornehmlich am Ende des Auslegers 6 bzw. Basiselements 8 angeordnet.

Sind alle vorangehend aufgeführten Größen meßtechnisch zu erfassen, so ist diese Lageranordnung vorteilhafter, da sie frei von inneren Verspannungen der Lagerstellen untereinander aufgrund der Verformungen von Auslegerende und Trägerelement ist. Entsprechend ist diese Lageran­ ordnung auch meßtechnisch frei von Fehlern, die darauf beruhen.

Ein weiterer Vorteil dieser Lageranordnung ist, daß die einzelnen Drehungen und Verschiebungen am geringsten sind, falls das Verhältnis a1/b < 2, insbesonders a1/b = 3 ist (s. Fig. 6). a1 ist dabei die Höhe des gleichschenk­ ligen Dreiecks, auf dem sich die Einzellager befinden, b ist der Abstand zwischen den Einzellagern Al2 und Ar2. Damit sind die Meßfehler aufgrund von außermittiger, radialer Belastung aufgrund der Freiheitsgrade in den Einzellagern selbst weiterhin minimiert. Gleiches gilt auch für Verdrehungen (Winkelfehler). Die Auswertung der sechs Meßgrößen ist entsprechend

FQx = -(FArx + FBx)	< FQx zul
FNy = -FAly	< FNy zul
FQz = -(FArz + FAlz) - FBz	< FQz zul
Mb = a1FBz	< Mb zul
Mt = b/2(FArz - FAlz)	< Mt zul
Mz = b/2(FAly - FBx a1	< Mz zul

Eine weitere Ausführungsvariante ist Fig. 6 zu entnehmen, bei der das Einzellager B* nicht in einer Ebene zu den Lagern Ar und Al liegt, sondern in der Vertikalen um den Abstand c verlagert ist. Hierdurch ändert sich lediglich die Auswertung bei der Momentenbilanz für die Torsions­ momente Ar durch die zusätzliche Operation +(c*Bx).

Claims (18)

1. Vorrichtung zum Einspannen eines Auslegersystems eines schwenk-, neig- und teleskopierbaren Arbeits­ gerätes über ein Trägerelement an einem Drehgestell eines Fahrzeugs, wie eines Einsatzfahrzeugs der Feuerwehr oder dergleichen, mit einer Meßeinrichtung im Einspannbereich zur aktuellen Bestimmung der Beanspruchung des Auslegersystems, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einspannung des Auslegersystems (6) durch eine statisch bestimmte Lagerung (Ar1, Al1, B1, Ar2, Al2, B2, Ar, Al, B, B*) mit Meßein­ richtungen (11Ar, 11Al, 11B, 22a, 22b) zur Messung der einzelnen Lagerkräfte gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Basiselement (8) des Auslegersystems (6) über die Lagerung (Ar1, Al1, B1, Ar2, Al2, B2, Ar, Al, B, B*) lösbar am Trägerelement (5) festgelegt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lagerung (Ar1, Al1, B1, Ar2, Al2, B2) durch zumindest drei Einzellager gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzellager (Ar1, Al1, B1, Ar2, Al2, B2) bezüglich ihrer Lagermittelpunkte (L) symmetrisch zur Symmetrieebene in Längserstreckungsrichtung des Basiselements (8) des Auslegersystems (6) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzellager (Ar1, Al1, B1, Ar2, Al2, B2, Ar, Al, B, B*) bei Projektion auf das Trägerelement (5) in den Scheiteln eines gleichschenkligen Dreiecks liegen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einzellager (Ar1, Al1, B1, Ar2, Al2, B1, Ar, Al, B) in einer gemeinsamen Ebene zwischen dem Basiselement (8) des Auslegersy­ stems (6) und dem Trägerelement (5) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest ein Einzellager (B1) mit einem Gelenklager (20) versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß in jedem Einzellager (Ar1, Al1, B1, Ar2, Al2, B2) Meßelemente (11Ar, 11Al, 11B, 22a, 22b) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelemente (11Ar, 11Al, 11B, 22a, 22b) jeweils einen jeweils mit seinen Enden (12a, 12b) in einer Bohrung (13a, 13b) eines am Trägerelement (5) festgelegten Trägerbauteils (14) gelagerten Lastmeß­ bolzen (11Ar, 11Al, 11B) aufweisen, dessen mittlerer Bereich über ein Augenlager (17) mit einem am Basis­ element (8) festgelegten Bauteil (18) zur radialen Kraftübertragung in Verbindung steht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastmeßbolzen (11Ar, 11Al, 11B) als Hohl­ zylinder ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ge­ kennzeichnet durch Dehnungsmeßstreifen (22a, 22b) an der Innenseite des Lastmeßbolzens (11B).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dehnungsmeßstreifen (22a, 22b) jeweils im Bereich des Lastmittelpunkts (L) des Lastmeßbol­ zens (11B) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Verarbei­ tung der gemessenen Werte.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine bei Überschreiten eines zulässigen Meßwertes aktivierte Alarmeinheit.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine akustische Alarmeinheit.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, gekennzeichnet durch eine Drehsicherung (15) für den Lastmeßbolzen (11B).

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, gekennzeichnet durch Distanzelemente (16) zur axia­ len Justierung.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Einzellager jeweils mit einem Kugelsegment versehen ist.