DE3820757A1 - Einrichtung zur gewichtsbestimmung von angehaengten lasten - Google Patents
Einrichtung zur gewichtsbestimmung von angehaengten lastenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Gewichtsbestimmung
von angehängten Lasten, die mit Hilfe eines hydraulisch betätigbaren
Gestänges an einem Arbeitsfahrzeug höhenverstellbar angelenkt sind
nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist schon eine solche Einrichtung zur Gewichtsbestimmung von an
gehängten Lasten aus der EP-A3 01 29 422 bekannt, bei der die von
der Schaufel eines Baggers aufgenommene Last gewogen wird. Dazu wird
bei einem zweiteiligen, die Schaufel tragenden Ausleger der Winkel
zwischen einem inneren und äußeren Auslegerarm und der Druck in ei
nem dem Ausleger zugeordneten Hydrozylinder ermittelt und aus diesen
beiden Signalen das Gewicht der Last errechnet. Von Nachteil ist,
daß diese Einrichtung speziell auf einen Bagger abgestimmt ist und
sich nicht für andere Anwendungsfälle eignet.
Ferner ist es aus der US-PS 45 88 038 bekannt, die von einem Fahr
zeug aufgeladene Last zu wiegen, indem die Drücke in den hydropneu
matischen Federungszylindern des Fahrzeugs bei leerem und bei be
ladenem Zustand des Fahrzeugs ermittelt werden und daraus das Ge
wicht der Last errechnet wird. Um dabei den Einfluß der Hysterese
bei der Druckmessung zu verringern, werden die Druckmessungen wäh
rend der Eigenschwingungen des Fahrzeugs beim Beladen vorgenommen.
Von Nachteil ist, daß diese Einrichtung speziell auf eine Gewichts
bestimmung der Last bei Mobilfahrzeugen abgestimmt ist, bei denen
das Mobilfahrzeug einen im wesentlichen starr auf dem Fahrzeug auf
gesetzten Behälter aufweist.
Weiterhin ist es bekannt, bei Traktoren mit angebautem Dreipunkt-
Regelgestänge an deren freien Anlenkpunkte eine gesonderte Waage an
zubauen, die im wesentlichen aus zwei Rahmenteilen besteht, die über
waagrechte Lenker und eine Vertikalkraftmeßeinrichtung miteinander
gekoppelt sind. Obwohl sich diese Waage im Zusammenhang mit einem
höhenverstellbaren Regelgestänge verwenden läßt, ist es doch von
Nachteil, daß die gesonderte Waage hohe Kosten und ein zusätzliches
Gewicht verursacht. Auch wird durch den zusätzlichen Raumbedarf die
Koppelebene für die Anbaugeräte am Traktor nach hinten verschoben,
was sich in manchen Anwendungsfällen ungünstig auswirken kann.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Gewichtsbestimmung von ange
hängten Lasten mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs
hat demgegenüber den Vorteil, daß die bei einer elektrohydraulischen
Hubwerks-Regeleinrichtung ohnedies vorhandenen Mittel mit relativ
geringem Aufwand eine Wiegenfunktion ermöglicht, so daß die Waage
zur Gewichtsbestimmung der angehängten Lasten in die Regeleinrich
tung integriert ist. Dabei kann mit Hilfe der Lageregelung auto
matisch eine Meßposition angefahren werden, in der die störenden
Einflüsse der variablen Lage des Regelgestänges und der unterschied
lichen Schwerpunktslage der Last weitgehend ausgeschaltet werden
können. Dadurch läßt sich trotz der mittelbaren Gewinnung von last
abhängigen Signalen eine gute Meßgenauigkeit bei geringem Kalibrier
aufwand erzielen, so daß die in der Praxis auftretenden Genauig
keitsanforderungen erfüllbar sind. Die integrierte Waage baut erheb
lich kostengünstiger und mit weniger Raum- und Gewichts-Aufwand, was
bei Mobilfahrzeugen besonders bedeutsam ist. Zudem ermöglicht sie
eine zeitsparende und ergonomisch vorteilhafte Bedienung.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch
angegebenen Einrichtung möglich. Besonders vorteilhaft für eine
genaue Arbeitsweise der Wiegeeinrichtung ist eine Ausbildung nach
Anspruch 2, wodurch sich der störende Einfluß der Hysterese weit
gehend kompensieren läßt. Für den Bereich der Meßposition beim Wie
gen läßt sich die für die Funktionen Heben und Senken jeweils wirk
same Hysterese ermitteln und daraus ein Korrekturwert herleiten, der
bei einem Wiegevorgang in einer Rechenvorrichtung automatisch be
rücksichtigt wird. Zweckmäßig ist ferner eine Ausbildung nach An
spruch 3, wodurch eine integrierte Bauweise mit relativ geringem zu
sätzlichem Aufwand möglich ist, wobei das elektronische Steuergerät
der Regeleinrichtung zugleich für die Wiegenfunktion benutzt werden
kann. Äußerst vorteilhaft ist es, wenn gemäß Anspruch 4 die lastab
hängigen Signale vom Hubzylinder über einen Drucksensor abgenommen
werden. Die Signalabnahme ist dabei an einem stationären Teil durch
führbar. Zudem läßt sich mit den druckabhängigen Signalen eine
gleichbleibende Meßgüte über den gesamten Lastbereich erzielen. Be
sonders zweckmäßig ist es ferner, wenn gemäß Anspruch 5 die lastab
hängigen Signale von einem ohnedies vorhandenen Serienbauteil abge
leitet werden, wie dies bei einem in der Regeleinrichtung vorhande
nen Kraftmeßglied der Fall ist. Auch hier kann durch geeignete An
ordnung des Kraftmeßglieds die Signalgewinnung an einem stationären
Teil erfolgen.
Ferner kann es besonders vorteilhaft sein, wenn gemäß Anspruch 8 die
Signalermittlung über einen einschwenkbaren Blockierhebel erfolgt.
Durch eine geeignete Anordnung dieses Blockierhebels im Bereich der
Hubwelle läßt sich erreichen, daß mit einem einzigen Kraftmeßbolzen
eine Summenkraft ermittelt werden kann. Um einen störenden Einfluß
der unterschiedlichen Schwerpunktsabstände der Lasten möglichst ge
ring zu halten, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn gemäß An
spruch 9 die Vertikalkraft in den jeweils geeigneten Anlenkpunkten
des Regelgestänges ermittelt wird. Auf diese Weise sind mit Kraft
meßgliedern gute Meßergebnisse erzielbar. Ferner ist es besonders
günstig, gemäß Anspruch 10 die Kraftmeßglieder als Kraftmeßbolzen
auszubilden. Außerst günstig ist ferner eine Ausbildung nach An
spruch 11, wodurch der für ein Heckhubwerk vorhandene Drucksensor
zugleich auch für ein Fronthubwerk eingesetzt werden kann. Ferner
ist es vorteilhaft, die Wiegeeinrichtung nach Anspruch 12 auszu
bilden, womit ein einfacher Abgleich der Wiegeeinrichtung möglich
ist. Weiterhin ist es günstig, gemäß Anspruch 13 am Bedienteil ge
sonderte Eingänge für die Funktionen Eichen und Wiegen vorzusehen,
so daß beide Vorgänge auch getrennt voneinander durchführbar sind.
Das Eichen der Wiegeeinrichtung kann dadurch besonders leicht mit
einem zusätzlichen Eichgewicht oder einem Arbeitsgerät bekannten Ge
wichts durchgeführt werden, wobei deren Werte in einem Datenspeicher
aufgenommen werden. Mit den Ansprüchen 14 bis 18 werden darüber hin
aus besonders vorteilhafte Verfahren zur Gewichtsbestimmung mit
Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtungen vorgeschlagen. Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und
der Zeichnung.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung eine erfindungsge
mäße Einrichtung zur Gewichtsbestimmung von angehängten Lasten mit
Hilfe eines Drucksensors, Fig. 2 den Verlauf des Druckes im Kraft
heber in Abhängigkeit von Neigungswinkel α des Hubarms sowie den
Einfluß des Schwerpunktabstands der angehängten Last in vereinfach
ter Darstellung, Fig. 3 den Verlauf des Drucks im Kraftheber über
der Zeit bei einem Meßzyklus, Fig. 4 den Einfluß der Hysterese auf
den Hydraulikdruck im Kraftheber abhängig vom Neigungswinkel des
Hubarms für ein auf dem Markt befindliches Hubwerk, Fig. 5 ein
Schaltventil, das dem Drucksensor auf der hydraulischen Seite vor
schaltbar ist und zum Abgleich der Wiegeeinrichtung dient, Fig. 6
eine zweite Einrichtung zur Gewichtsbestimmung von angehängten
Lasten mit Hilfe von im Regelgestänge angeordneten Kraftmeßbolzen
und Fig. 7 einen Teil einer dritten Einrichtung zur Gewichtsbestim
mung unter Verwendung eines schwenkbaren Blockierhebels und in ver
einfachter Darstellung.
Die Fig. 1 zeigt in vereinfachter Form eine Einrichtung 10 zur Ge
wichtsbestimmung von angehängten Lasten 11, die hier in an sich be
kannter Weise über ein elektrohydraulisch betätigbares Dreipunkt-
Regelgestänge 12 höhenverstellbar an der Heckseite eines Arbeits
fahrzeuges, das hier als Traktor 13 ausgebildet ist, angelenkt sind.
Das Regelgestänge 12 ist somit ein Teil einer elektrohydraulischen
Hubwerks-Regeleinrichtung 14, in welche die Einrichtung 10 zur Ge
wichtsbestimmung im wesentlichen integriert ist.
Die Last 11, deren Gewicht gemessen werden soll, liegt auf einem
Rahmen 15 auf, der über einen Oberlenker 16 sowie zwei Unterlenker
17, von denen nur einer gezeichnet ist, gehäusefest am Traktor 13
angelenkt ist. Zur Höhenverstellung des Rahmens 15 greift am Unter
lenker 17 eine Hubstange 18 an, die über einen Hubarm 19 von einem
hydraulischen Kraftheber 21 betätigbar ist. Der Kraftheber 21 ist in
an sich bekannter Weise aus einem hydraulischen Kreis 22 über ein
elektrohydraulisches Regelventil 23 mit Druck beaufschlagbar, hy
draulisch blockierbar bzw. zu einem Tank 25 entlastbar.
Das Regelventil 23 wird von einem elektronischen Steuergerät 26 an
gesteuert, das zur Durchführung einer Lage-, Zugkraft- oder Misch
regelung auch mit den Signalen von einem elektromechanischen Lage
sensor 27 und mit den Signalen eines elektromechanischen Zugkraft
sensors 28 versorgt wird, der hier als Kraftmeßbolzen 28 ausgebildet
ist. Ferner wird das Steuergerät 26 mit den elektrischen Ausgangssi
gnalen eines elektrohydraulischen Drucksensors 29 versorgt, dessen
hydraulischer Eingang zwischen das Regelventil 23 und die Umschalt
weiche 24 geschaltet ist und somit in der gezeichneten Stellung der
Umschaltweiche vom Druck im Kraftheber 21 beaufschlagt wird. Das
elektronische Steuergerät 26 steht ferner mit einem Bedienteil 31,
einem Anzeigegerät 32 und einem Datenspeicher 33 in Verbindung. Das
Bedienteil 31 weist neben der für die Hubwerks-Regeleinrichtung vor
gesehenen, vereinfacht dargestellten Sollwerteingabe 34, eine Eich
taste 35 sowie eine Wiegetaste 36 auf.
Das elektronische Steuergerät 26 ist somit einerseits der elektrohy
draulischen Hubwerks-Regeleinrichtung 14 und andererseits der Ein
richtung 10 zur Gewichtsbestimmung zugeordnet, so daß es mit geeig
neten Mitteln zur Datenverarbeitung und zur Weitergabe der Daten
ausgerüstet ist.
An die Umschaltweiche 24 ist ferner ein zweiter Kraftheber 37 ange
schlossen, der ein Teil eines frontseitigen Hubwerks in vereinfach
ter Form darstellt.
Die Wirkungsweise der Einrichtung 10 zur Gewichtsbestimmung von an
gehängten Lasten wird wie folgt erläutert, wobei auch auf die Fig. 2
bis 4 Bezug genommen wird. Ferner wird dabei die Funktion der
elektrohydraulischen Hubwerks-Regeleinrichtung 14 als an sich be
kannt vorausgesetzt.
Mit der Einrichtung 10 wird die am heckseitigen Regelgestänge 12 an
gehängte Last ihrem Gewicht nach bestimmt, wobei die Last 11 auch
ein Anbaugerät sein kann, bei dem das Gewicht des Fassungsgutes z.B.
Futter, Saatgut, Dünger etc. gewogen werden soll. Die Wiegeeinrich
tung 10 muß dabei unabhängig vom jeweiligen Abstand 41 bzw. 42 des
betreffenden Geräteschwerpunkts 38 bzw. 39 funktionieren.
Für die Gewichtsbestimmung bei der Einrichtung 10 nach Fig. 1 wird
das Prinzip der Druckmessug im Kraftheber 21 angewendet. Bei der
reinen Druckmessung treten jedoch neben relativ großer Hysterese
auch sonstige statische sowie hydraulische Störeinflüsse auf, ohne
deren Beseitigung bzw. Minimierung eine brauchbare Gewichtsbestim
mung nicht möglich ist. Dies veranschaulicht näher die Fig. 4, die
den Verlauf des Hydraulikdrucks in einem Kraftheber in Abhängigkeit
von dem Neigungswinkel eines Hubarms für die Geometrie eines in der
Praxis vorkommenden Hubwerks bei konstanter Anbaulast zeigt. Dabei
verdeutlicht die obere Kennlinie 42 den Druckverlauf für eine Heben
bewegung, die untere Kennlinie 43 den Druckverlauf für eine Senken
bewegung und die mittlere Kennline 44 den Druckverlauf ohne Reibung.
Aus Fig. 4 geht somit hervor, daß einmal die Reibung eine große
Hysterese hervorruft und zudem der Druckverlauf jeder einzelnen
Kennlinie von dem Neigungswinkel des Hubarms abhängt, so daß sich im
Druck Abweichungen in der Größenordnung von ca. 15% ergeben können.
Um diesen Störeinfluß des Neigungswinkels auszuschalten, wird nun
beim Betätigen der Wiegetaste 36 durch die Hubwerks-Regeleinrichtung
14 für die Messung automatisch eine definierte Meßposition 43 ange
fahren, wie sie in Fig. 2 stilisiert dargestellt ist. Dabei wird
die Regeleinrichtung 14 automatisch auf Lageregelung gestellt und
das Regelgestänge 12 in dieser definierten Meßposition 43 relativ
zum Traktor 13 geregelt. Auf diese Weise läßt sich eine Schwerpunkt
unabhängigkeit und eine theoretische Druckproportionalität zum Ge
wicht erreichen, welche dann gegeben ist, wenn Oberlenker 16 und Un
terlenker 17 zueinander eine weitgehend parallele Stellung einnehmen
und vorzugsweise sich in einer angenähert horizontalen Lage befin
den. Diese in Fig. 1 dargestellte Meßposition des Regelgestänges 12
ergibt sich in Fig. 2 dann, wenn der Neigungswinkel α eine vorbe
stimmte Größe 43 erreicht.
Wie die Fig. 2 ferner deutlich zeigt, sind in dieser Meßposition 43
der störende Einfluß der unterschiedlichen Abstände 41 bzw. 42 der
Geräteschwerpunkte 38 bzw. 39 weitestgehend ausgeschaltet, da sich
in dieser Meßposition 43 die Kennlinienverläufe für den Druck im
Kraftheber 21 abhängig vom Neigungswinkel α des Hubarms 19 für die
unterschiedlichen Geräteschwerpunkte 38 bzw. 39 überlagern. So zeigt
die erste Kennlinie 44 den Druckverlauf beim Ausfahren des Kraft
hebers 21, also beim Hebenvorgang, während die zweite Kennlinie 45
den Druckverlauf während des Senkenvorganges beim Einfahren des
Krafthebers 21 darstellt. Dabei bildet sich zur ersten Kennlinie 44
hin ein Wert 46 für die Hysterese beim Heben und ein zweiter Wert 47
angrenzend an die zweite Kennlinie 45 für die Hysterese beim Senken,
so daß zwischen beiden eine dritte Kennlinie 48 für einen hysterese
freien Druckwert verläuft. Für eine Last 11 mit einem größeren Ab
stand 42 des Geräteschwerpunktes 39 ergibt sich in Fig. 2 ein
Druckverlauf, wie er durch die vierte Kennlinie 49 für den Heben
druck und die fünfte Kennlinie 51 für den Senkendruck dargestellt
ist. Da sich die Kennlinienverläufe 44, 45 bzw. 49, 51 in der Meß
position 43 schneiden, kann durch Druckermittlung in dieser Lage der
störende Einfluß unterschiedlicher Schwerpunktsabstände auf die
Druckermittlung ausgeschaltet werden.
Um nun die Hysterese bei der Druckmessung zu eliminieren, wird in
der Meßposition 43 ein Meßzyklus 52 abgefahren, wie dies in Fig. 2
näher dargestellt ist. Dazu wird um die definierte Meßposition 43
mit Hilfe der Hubwerks-Regeleinrichtung 14 die Last 11 um einen
festgelegten kleinen Betrag gehoben und gesenkt und dabei der Druck
beim Ausfahren und beim Einfahren des Krafthebers 21 gemessen und
jeweils im Datenspeicher 33 abgespeichert. Aus den beiden Druckwer
ten wird der hysteresefreie Druckwert entsprechend der dritten Kenn
linie 48 errechnet und im Anzeigegerät 32 dargestellt sowie auch im
Datenspeicher 33 abgelegt. Somit läßt sich das Verhältnis aus Heben
hysterese 46 zu Senkenhysterese 47 als Testwert vorgeben und kann
von einem im elektronischen Steuergerät 26 vorhandenen Rechner auto
matisch berücksichtigt werden.
Fernerhin ist es auch möglich, diesen Testwert von Hebenhysterese zu
Senkenhysterese bei einer Eichmessung zu ermitteln und bei einem an
schließenden Wiegevorgang zu berücksichtigen. Ferner können auch
mehrere solcher Meßzyklen 52 durchfahren werden und daraus der Mit
telwert gebildet werden, der schließlich als Meßgröße weiterverwen
det wird. Fernerhin ist es möglich, durch Überlagerung eines Dithers
die Hysterese zu minimieren.
In Fig. 3 ist der Verlauf des Druckes im Kraftheber 21 in Abhängig
keit der Zeit t und über dem Schaltverlauf s des Regelventils 23
aufgetragen, um die Erfassung und Verarbeitung der dynamischen
Druckanteile zu erläutern. So veranschaulicht die Kurve 53 den Ver
lauf des Druckes beim Abfahren eines Meßzyklus 52. Am Startbeginn
des Meßzyklus ergibt sich zum Zeitpunkt t 1 beim Hebenvorgang ein
Schwingen im Druckverlauf, der schließlich zum Zeitpunkt t 2 im
wesentlichen abgeklungen ist. Es wird daher erst nach Verstreichen
einer kurzen Wartezeit zum Zeitpunkt t 2 der Meßwert des Druckes er
faßt. Ein ähnliches Überschwingen des Druckes findet beim Senken zum
Zeitpunkt t 3 statt, so daß auch hier erst nach dem Verstreichen ei
ner Wartezeit zum Zeitpunkt t 4 der Meßwert des Druckes erfaßt und
gespeichert wird. Auf diese Weise werden bei der Meßwerterfassung
Beschleunigungsspitzen im Druckverlauf ausgeblendet und überlagerte
Druckschwingungen werden ausgemittelt. Beim Abfahren eines Meßzyklus
52 wird die Stellgeschwindigkeit beim Ein- und Ausfahren des Kraft
hebers 21 durch das Abfahren einer Sollwertrampe automatisch auf ei
nem konstanten, relativ kleinen Wert gehalten, was einer langsamen
Sollwertverstellung entspricht. Auf diese Weise werden dynamische
Störeinflüsse minimiert.
Mit vorliegender Einrichtung 10 zur Gewichtsbestimmung der Last 11
auf der Basis der Druckmessung im hydraulischen Kraftheber 21 mit
Hilfe des Drucksensors 29 lassen sich somit Meßwerte erzielen, bei
denen die durch Reibung verursachte Hysterese weitgehend ausgeschal
tet ist, ein störender Einfluß der unterschiedlichen Schwerpunkts
abstände infolge verschiedener Anbaugeräte ausgeschaltet ist, ein
störender Einfluß der Lage des Regelgestänges 12 mit angehängter
Last 11 relativ zum Traktor 13 verhindert wird und der Einfluß dyna
mischer Druckanteile soweit ausgeschaltet wird, daß aus den gewonne
nen Meßwerten mit Hilfe eines Korrekturwertes das Gewicht der Last
11 in einem Maß bestimmt werden kann, welche den Anforderungen in
der Praxis genügt.
Der Drucksensor 29 ist zu diesem Zweck mit seinem hydraulischen Ein
gang an eine Leitung 54 angeschlossen, welche den Kraftheber 21 über
die Umschaltweiche 24 mit dem Regelventil 23 verbindet. Der Druck
sensor 29 ist somit an einen gemeinsamen Druckraum auch dann ange
schlossen, wenn anstelle des einzigen Krafthebers 21 z.B. zwei Zy
linder verwendet werden. Am Drucksensor 29 wird somit die Summe al
ler Hubkräfte mit einem einzigen Sensor erfaßt.
Ist auf dem Traktor 13 neben dem ersten Kraftheber 21 für das Heck
hubwerk ein zweiter Kraftheber 37 für ein Fronthubwerk angeordnet,
so läßt sich mit Hilfe der Umschaltweiche 24 der Drucksensor 29
wahlweise an den ersten (21) oder zweiten Kraftheber 37 anschließen,
um sowohl am Heck- wie auch am Front-Hubwerk mit dem einzigen Druck
sensor 29 wiegen zu können. Der zum Wiegen eingesetzte Drucksensor
29 ist zugleich auch für andere Funktionen verwendbar, insbesondere
für eine Druckregelung, um z.B. eine Entlastungregelung für das An
baugerät oder eine Lastbegrenzung zu erzielen.
Wie die Fig. 5 näher zeigt, kann es zweckmäßig sein, auf die hy
draulische Seite des Drucksensors 29 unmittelbar ein 3-Wege-2-Stel
lungs-Magnetventil 55 zu schalten. Mit diesem alternativ vorsehbaren
Magnetventil 55 läßt sich der Drucksensor 29 wahlweise vom Kraft
heber 21 trennen und zum Tank 25 entlasten. Hierdurch läßt sich er
reichen, daß der Drucksensor 29 nur beim Wiegen in Aktion ist und
sich damit seine Lebensdauer erhöht und zudem eine Begrenzung des
Druckmeßbereichs erzielen läßt.
Die Einrichtung 10 zum Wiegen der angehängten Last 11 kann je nach
den Umständen in verschiedener Weise abgeglichen bzw. justiert wer
den. So läßt sich bei der Einrichtung 10 der Nullpunkt in einfacher
Weise dadurch abgleichen, daß der Drucksensor 29 in Senkenstellung
des Regelventils 23 zum Tank 25 entlastet wird. Alternativ dazu ist
ein Nullpunkt-Abgleich mit Hilfe des zusätzlichen Magnetventils 55
nach Fig. 5 erreichbar, mit dessen Hilfe der Drucksensor 29 eben
falls zum Tank 25 entlastbar ist.
Zum Eichen der Wiegevorrichtung 10 wird nach dem Betätigen der Eich
taste 35 ein besonderer Eichvorgang abgefahren, wobei anstelle der
zu wägenden Last 11 ein Eichgewicht, ein Arbeitsgerät an sich be
kannten Gewichts oder beide zusammen an das Regelgestänge 12 ange
lenkt wird. Bei separater Eingabe des bekannten Gewichts am Bedien
teil 31 kann dabei der zur Umrechnung der Druckwerte des Drucksen
sors 29 in das gesuchte Gewicht erforderliche Korrekturwert ermit
telt und im Datenspeicher 33 automatisch abgelegt werden. Gleich
zeitig lassen sich die entsprechenden Werte am Anzeigegerät 32
sichtbar darstellen. Bei diesem Eichvorgang wird das Verhältnis von
Hebenhysterese zu Senkenhysterese automatisch ermittelt und verar
beitet. Ferner ist es auch möglich, über den als Korrekturwert die
nenden Eichfaktor aus dem Verhältnis von Eichgewicht zu Eichdruck
einen theoretischen Mittelwert des Drucks zu errechnen und die
Hysterese für das Heben und Senken über den Meßzyklus zu ermitteln.
Bei einer Ausbildung des Bedienteils 31 als Bordcomputer, kann auch
eine gerätespezifische Eingabe vorgenommen werden, wobei lediglich
ein Code oder das Gewicht eingegeben wird. Nach dieser Eingabe wird
dann die Wiegeeinrichtung 10 automatisch nachkorrigiert. Mit der
Wiegeeinrichtung 10 ist somit auch ein Wiegen mit angebautem Ar
beitsgerät möglich, wobei jederzeit das Momentangewicht des Füll
guts zu ermitteln ist, auch wenn dies im Feld gewünscht wird.
Bei der Einrichtung 10 nach Fig. 1 ist der Unterlenker 17 durch
einen Kraftmeßbolzen 28 gelagert, der für eine ohnedies vorhandene
Zugkraftregelung die Horizontalkraft 56 im Unterlenker 17 ermit
telt. Die Größe dieser Horizontalkraft 56 ist ebenfalls eine Funk
tion des Gewichts der Last 11. Obwohl sich diese Horizontalkraft 56
als Meßgröße für die Gewichtsermittlung der Last 11 nicht besonders
eignet, läßt sie sich doch als Korrekturwert zur Druckregelung für
dynamische und statische Störgrößenaufschaltung beim Wiegen ein
setzen.
Weist das Regelgestänge 12 des Traktors 13 zur Längenverstellung der
Hubstange 18 eine Stelleinheit 57 auf, so können nicht näher ge
zeichnete Mittel vorgesehen werden, um diese längenveränderlichen
Hubstangen 18 vor dem eigentlichen Wiegevorgang in eine fixierte
Wägen-Längenstellung zu bringen.
Die Fig. 6 zeigt eine zweite Einrichtung 60 zur Gewichtsbestimmung
von angehängten Lasten, die sich von der ersten Wiegeeinrichtung 10
nach Fig. 1 wie folgt unterscheidet, wobei für gleiche Bauelemente
gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Die zweite Einrichtung 60,
die ebenfalls in vereinfachter Weise dargestellt ist, verwendet für
die Gewichtsbestimmung anstelle eines Drucksensors die Signale ei
nes Kraftmeßbolzens, mit dem die Vertikalkraft in verschiedenen An
lenkpunkten des Regelgestänges 12 gemessen werden kann. Für die An
ordnung eines die Vertikalkraft messenden Kraftmeßbolzens 61 eignen
sich dabei am Unterlenker 17 dessen Anlenkpunkte 62 am Gehäuse, der
Anlenkpunkt 63 am Rahmen 15 sowie der Anlenkpunkt 64 der Hubstange
18. Ferner kann der Kraftmeßbolzen 61 zur Ermittlung der Vertikal
kraft auch in den beiden Anlenkpunkten 65, 66 des Hubarms 19 ange
ordnet werden. Die Ermittlung des Gewichts aus der Vertikalkraft hat
vor allem den Vorteil, daß unterschiedliche Schwergewichtsabstände
der Last 11 keinen störenden Einfluß auf die Gewichtsbestimmung aus
üben können. Während die Anordnung des Kraftmeßbolzens 61 im Anlenk
punkt 62 günstig ist, weil die Signale von einem gehäusefesten Bau
teil abgeführt werden können, ist die Anordnung des Kraftmeßbolzens
61 im Anlenkpunkt 65 vorteilhaft, weil mit einem einzigen Sensor die
Summenvertikalkraft im Regelgestänge 12 erfaßt werden kann.
Im übrigen arbeitet die zweite Einrichtung 60 in vergleichbarer
Weise wie die erste Einrichtung 10, wobei jedoch anstelle der Signa
le des Drucksensors 29 die Signale der Kraftmeßbolzen 61 verarbeitet
werden, dessen von der Last 11 verursachte Vertikalkraft sich hier
für besonders eignet.
Die Fig. 7 zeigt einen Teil einer dritten Einrichtung 70 zur Ge
wichtsbestimmung von angehängten Lasten 11, die sich von der Ein
richtung 60 nach Fig. 6 vor allem dadurch unterscheidet, daß in die
Bewegungsbahn eines Bauelements der Hubwerks-Regeleinrichtung ein
schwenkbarer Blockierhebel 71 geschaltet ist, der sich über ein hier
als Kraftmeßbolzen ausgebildetes Kraftmeßglied 72 am Gehäuse des
Traktors 13 abstützt, wenn das Regelventil 23 in seine Senkenstel
lung gebracht wird. Der Blockierhebel 71 ist dazu aus seiner ge
strichelt dargestellten Grundstellung 73 in die gezeichnete Wiege
stellung einschwenkbar, so daß er die Vertikalkraft des Regelge
stänges 12 auf den Kraftmeßbolzen 72 überträgt. Auch hier läßt sich
mit einem einzigen Kraftmeßglied 72 die Summenvertikalkraft erfas
sen. Zudem können auch hier serienmäßige und kostengünstige Kraft
meßbolzen verwendet werden.
Selbstverständlich sind an den gezeigten Ausführungsformen Änderun
gen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Als verein
facht dargestellte Last 11 kann selbstverständlich jedes beliebige
Anbaugerät verwendet werden, wobei sowohl dessen Eigengewicht als
auch das Gewicht des eventuellen Füllgutes laufend bestimmbar ist.
Die zur Eingabe, Anzeige, Speicherung und Verarbeitung von Daten
dienenden Geräte 31, 32, 33, 26 können in beliebiger Art und Weise
ausgeführt und zusammengebaut werden. Auch kann anstelle des gezeig
ten Blockierhebels ein anderes in die Bewegungsbahn schaltbares
Blockierglied verwendet werden, das auch mit den Lenkern zusammen
wirken kann. Ferner läßt sich neben den dargestellten lastabhängi
gen Sensoren jeder andere Sensor verwenden und in dem Hubwerk an
ordnen, soweit er ein von dem zu wiegenden Gewicht abhängiges Meß
signal liefert.
Claims (18)
1. Einrichtung zur Gewichtsbestimmung von angehängten Lasten, die
mit Hilfe eines hydraulisch betätigbaren Gestänges an einem Arbeits
fahrzeug höhenverstellbar angelenkt sind und bei der ein lastab
hängiger Sensor und ein lageabhängiger, vom Gestänge beeinflußter
Sensor Signale an eine elektronische Einrichtung geben, in der aus
diesen Signalen die Größe der angehängten Last ermittelt wird, da
durch gekennzeichnet, daß das Gestänge als Regelstänge (12) einer
elektrohydraulischen Hubwerks-Regeleinrichtung (14) an einem Fahr
zeug (13) ausgebildet ist, deren Lagesensor (27) die Lage des Re
gelgestänges (12) relativ zum Fahrzeug (13) abgreift und daß deren
elektrohydraulische Regeleinrichtung (14) Mittel aufweist, um das
Regelgestänge (12) vor dem Wiegevorgang der angehängten Last (11) in
eine vorbestimmte Meßposition (43) zu steuern, in der die Schwer
punktunabhängigkeit der Last (11) und die Proportionalität der Last
signale möglichst groß sind.
2. Einrichtung zur Gewichtsbestimmung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die elektrohydraulische Regeleinrichtung (14) Mit
tel aufweist, mit denen bei begrenzten Heben- und Senkbewegungen um
die Meßposition (43) herum die Hysterese (46, 47) ermittelt und zur
Korrektur der Signale des lastabhängigen Sensors (29; 61) verwendet
wird.
3. Einrichtung zur Gewichtsbestimmung nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß die elektrohydraulische Regeleinrichtung
(14) ein elektronisches Steuergerät (26) aufweist, das mit einem
Bedienteil (31), einem Anzeigegerät (32) und einem Datenspeicher
(33) in Wirkverbindungen steht.
4. Einrichtung zur Gewichtsbestimmung nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als lastabhängiger
Sensor ein den Druck im Kraftheber (21) der Regeleinrichtung (14)
abgreifender Drucksensor (29) vorgesehen ist.
5. Einrichtung zur Gewichtsbestimmung nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als lastabhängiger
Sensor ein elektromechanisches Kraftmeßglied (61, 72) verwendet wird.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kraftmeßglied (61) in einem der Anlenkpunkte (62, 64, 63) eines
Unterlenkers (17) angeordnet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kraftmeßglied (61) in einem der Anlenkpunkte (65, 66, 67) eines Hub
arms (19) angeordnet ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß in eine Bewegungsbahn eines Bauelements (19, 21) des
Regelgestänges (12) ein gehäusefest gestütztes Kraftmeßglied (72),
insbesondere über einen umschaltbaren Blockierhebel (71), schalt
bar ist.
9. Einrichtung zur Gewichtsbestimmung nach einem oder mehreren der
Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Vertikalkraft
in Anlenkpunkten des Unterlenkers (17) oder der Hubstange (12) am
Traktor (13) ermittelndes Kraftmeßglied (61, 72) verwendet wird.
10. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß das Kraftmeßglied als Kraftmeßbolzen (61,
72) ausgebildet ist, der insbesondere nach dem magnetoelastischen
Prinzip arbeitet.
11. Einrichtung zur Gewichtsbestimmung nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß neben einem hecksei
tigen Kraftheber (21) ein frontseitiger Kraftheber (37) vorgesehen
ist, der über eine Umschaltweiche (24) abwechselnd an ein elektro
hydraulisches Regelventil (23) anschließbar ist und daß der Druck
sensor (29) vom Druck im Bereich zwischen Regelventil (23) und Um
schaltventil beaufschlagbar ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Drucksensor (29) ein Schaltventil (55) vorgeschaltet ist, mit dem er
wahlweise an die Druckleitung (54) oder an den Tank (25) anschließ
bar ist.
13. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß das Bedienteil (31) wenigstens zwei Ein
gänge (35, 36) für die Funktionen Eichen und Wiegen aufweist.
14. Verfahren für eine Einrichtung zur Gewichtsbestimmung von ange
hängten Lasten, die mit Hilfe eines hydraulisch betätigbaren Gestän
ges an einem Arbeitsfahrzeug höhenverstellbar angelenkt sind, wobei
über einen lastabhängigen Sensor ein lastabhängiges Signal und dar
aus die angehängte Last herleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
vor dem Wiegevorgang mit Hilfe der lagegeregelten Hubwerks-Regelein
richtung eine für die Messung vorbestimmte, definierte Meßposition
(43) angefahren wird und daß durch Abfahren eines Meßzyklus (52) mit
Heben- und Senkenbewegung ein zum Eliminieren der Hysterese dienen
der Korrekturwert ermittelt wird, mit dessen Hilfe ein möglichst
hysteresefreies Meßsignal herleitbar ist, das der Wägung der zu er
mittelnden Last zugrunde gelegt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ab
fahren eines Meßzyklus (52) die Stellgeschwindigkeit beim Ein- und
Ausfahren des hydraulischen Krafthebers (21) durch Abfahren einer
einer langsamen Sollwertverstellung entsprechenden Sollwertrampe
automatisch auf einem konstanten, relativ kleinen Wert gehalten wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die Erfassung der Meßwerte jeweils nach Ablauf von Wartezeiten vom
jeweiligen Heben- bzw. Senkenimpuls vorgenommen wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß zum Abgleich der Einrichtung (10) zum Wiegen der
Drucksensor (29) zum Tank (25) entlastet wird.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 17, da
durch gekennzeichnet, daß beim Betätigen der Eingangstaste Wiegen
ein vorprogrammierter Bewegungszyklus zum Anfahren der Meßposition
(43) und zur Ermittlung des Hysterese-Korrekturwertes abläuft und
daß aus dem danach ermittelten Meßwert das Gewicht ermittelt und am
Anzeigegerät (32) zur Anzeige gebracht wird.
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DE19883820757 DE3820757A1 (de) | 1988-06-18 | 1988-06-18 | Einrichtung zur gewichtsbestimmung von angehaengten lasten |
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