WO2016023601A1 - Vorrichtung zur bestimmung zumindest eines teils der jeweils einnehmbaren ausfahrlänge eines teleskopierbaren armes - Google Patents

Vorrichtung zur bestimmung zumindest eines teils der jeweils einnehmbaren ausfahrlänge eines teleskopierbaren armes Download PDF

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WO2016023601A1
WO2016023601A1 PCT/EP2015/001036 EP2015001036W WO2016023601A1 WO 2016023601 A1 WO2016023601 A1 WO 2016023601A1 EP 2015001036 W EP2015001036 W EP 2015001036W WO 2016023601 A1 WO2016023601 A1 WO 2016023601A1
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arm
signals
length
signal
determining
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PCT/EP2015/001036
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Horst Mannebach
Joachim Morsch
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Hydac Electronic Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
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    • G—PHYSICS
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    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
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    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications

Definitions

  • the invention relates to a device for determining at least a portion of the respective retractable extension length of a telescopic arm, preferably in the form of a crane jib, mast or support arm, which is at least partially formed from a plurality of individual profile-like extensions which comprise a cavity at least partially and of which at least one Part is carried out under determination of the length of the arm extendable and retractable, and with a length measuring device for determining at least a portion of the respective assumed extension length.
  • length sensors are used to measure the extension lengths. These usually have a steel cable which is coupled to a spring-biased winding device on which a sensor device is provided. Such rope length sensors are due to the many moving mechanical parts both prone to failure and expensive to manufacture.
  • the invention has the object to provide a measuring device of the type mentioned is available, which is characterized by a simple and robust design by improved safety and accuracy of the measurement and advantageously allows the detection of the position of individual Ausschübbe ,
  • an essential feature of the invention is that in the case of a telescopic arm, such as a crane jib or the like, signal transmitters and signal receivers are arranged within the relevant arm, so that signals emitted by the respective signal generator and received by the relevant signal receiver run inside the cavity.
  • the measuring path is protected against interference from the environment and therefore from external reflection points which impair the safety and accuracy of the measurement. could be pregnant, shielded.
  • the device according to the invention can therefore also be used for safety-critical applications, in particular for crane jibs.
  • the device according to the invention is characterized by a robust design, protected against mechanical influences, so that the device can advantageously be used in equipment such as construction machines, mobile cranes, masts or the like.
  • the arrangement can advantageously be such that in the last ejection and / or the free end of the arm, a signal receiver is arranged, which receives from the signal transmitter at the other end of the arm transmitted via the cavity formed by the Ausschübbe signals. This results in a (first) total extension length in transmission measurement from the transit time between encoder and receiver.
  • the arrangement may advantageously be such that the ejections have at least partially in the direction of the signal generator and the signal receiver internal reflection points, which reflect the emitted signals, the reflection points comparable to the stepped Arrangement of the Ausschübe form a gradation, which allow interference-free signal reflection of each driven with the signals Ausschub.
  • the reflection points assigned to the extensions the position of the individual extensions can thus be determined in addition to the determination of the total extension length.
  • there is also a second / further total extension length which can be used to check and increase the safety in comparison with the first overall extension length.
  • the free cross-section of the arm cavity is advantageously dimensioned such that even in the case of deflection of the arm under its own weight or other load acting on the arm a substantially trouble-free signal transmission is possible. Due to the mentioned bending of the arm under its own weight and / or other attacking on the arm load yet the task should be solved to allow a substantially trouble-free signal transmission. This is possible with ultrasound in such a cost profile, since the cavity represents a waveguide and guides the ultrasound around the curvature. Thus, it can be advantageously ensured that a detection of all features can be carried out safely and robustly even with larger deflections.
  • the reflection points can be formed on the extensions advantageously by inwardly facing indentations of the respective hollow profile, the hollow sections of the Ausschübbe, as often provided for telescopic arms of crane cantilevers is, seen in cross-section can form substantially rectangular box structure, which is particularly preferably designed to be closed to the outside.
  • At least one reference point preferably within the measuring path, can be detectable by the signals for calibration of the measuring method by means of the evaluation device, in particular also for compensation of temperature changes.
  • a reference point which is formed by a reflector located at a fixed distance from a signal receiver, the respectively prevailing, temperature-dependent sound velocity can be determined. Determine the ability, which is the prerequisite is created that in a measurement with acoustic signals highest measurement accuracy can be achieved.
  • signal transmitters and signal receivers are each designed as transmitter / receiver (transceiver or emitter / receiver).
  • each measurement process can be carried out by means of a first and a second measurement, with emitter and receiver exchanging the roles in a second measurement. This checks the first measurement for consistency (redundancy) and, by offsetting the individual results, the determination of the total extension length and the position of the individual extensions becomes even more accurate.
  • Laser light can be used to form the optical signals, and ultrasound can be used to form the acoustic signals with particular advantage.
  • the device when using commercially available ultrasonic I transceiver, the device can be implemented easily and inexpensively.
  • the invention also provides a method for determining, in particular when using a device according to the invention, the extension length of an arm formed at least partially from extendable and retractable extensions, the method having the features of patent claim 10.
  • FIG. 1 shows, in the manner of a functional sketch, a sectional representation of a crane jib drawn in a highly schematically simplified manner, which with an exemplary embodiment of the invention Device is provided, wherein a measuring process is illustrated with signal arrows, and one of the Fig. 1 corresponding representation, wherein the signal arrows, a second measurement process is illustrated.
  • a left side in the drawing first arm part 2 and telescopic extension 4 and 6, which are relative to the arm part 2 to a desired total extension length of the arm extendable, in the figures with L is designated.
  • Arm part 2 as well as push-out 4 and 6 are formed by hollow profile body, which usually have a polygonal cross-sectional shape, for example, square or hexagonal. It will be understood that instead of the two extensions 4 and 6, as shown in the simplified illustration of the figures, a far greater number of extensions can be provided in modern crane jibs, such as mobile cranes.
  • the profile shape of the hollow profile is usually closed, except for special designs, such as masts, in which * - may be provided an axial slot opening of the profile.
  • the measuring process is based on the transit time determination of acoustic signals by means of ultrasound devices.
  • transceivers are provided in the present example, which can perform both the function of an emitter emitting ultrasound pulses and the function of a receiver recognizing the signals.
  • a first transceiver 8 is arranged at the free end 10 of the arm part 2 forming the base of the crane jib.
  • a second transceiver 12 is located at the crane tip. More precisely, that is second transceiver 12 connected to the outer end 14 of the last Ausschubes 6, is therefore in a total extension length L indicative position.
  • the transceivers 8, 12 are ultrasound signals in the profile cavity 16 of the crane jib out-send and out of the cavity 16 out signals receivable.
  • FIG. 1 illustrates a first measurement process in which the transceiver 8 located at the end 10 of the arm part 2 acts as an emitter which, as indicated by a broadly drawn signal arrow 18, emits ultrasonic pulses into the cavity 16, that of the second transceiver 12 at the end 14 of the crane tip are received.
  • Both transceivers 8 and 12 are networked via signal connections 20 and 22 to an electronic control unit 24.
  • the total extension length L can be calculated in a transmission measurement from the pulse transit time between the transceiver 8 and the transceiver 12.
  • the Ausschübbe 4 and 6 have at their ends facing the arm part 2 each have an inner reflector 26 and 28, which form reflection points for the running in the cavity 16 ultrasonic pulses, in a position corresponding to the respective Ausschubes 4, 6, stepped axial position are located.
  • the reflectors 26, 28 are formed by inwardly facing indentations of the hollow profile of the Ausschübbe 4 and 6.
  • ultrasound pulses reflected from the extensions 4 and 6 return to the transceiver 8, which recognizes them in receiver function.
  • the respective position of the extensions 4 and 6 can be calculated.
  • FIG. 2 illustrates a second measurement process in which transceiver 8 and transceiver 12 exchange their roles as emitters and receivers.
  • the pulse delivery s. Signal arrow 18, from the transceiver 12 at the end 14 of the crane tip.
  • the total extension length L can be calculated.
  • Reflection arrows 30 the position of the push-out 4 and 6 calculable.
  • the measurement process takes place redundantly, in each case in the form of a transmission measurement for determining the total extension length L and a reflection measurement for determining the position of the extensions 4, 6.
  • both the determination of the total extension length L and the positions of the extension 4,6 become more accurate.
  • the advantageous possibility of further clarifying the measurement result by taking into account in the calculation of the temperature-related fluctuations of the speed of sound compensating factor.
  • the reflector 28 is in fixed positional relationship with the transceiver 12, so that the reflected pulses passing to the transceiver, indicated by the signal arrows 30 in FIG. 2, can be used to determine the speed of sound.
  • the transceivers 8 and 12 may be connected to each other and to the control unit 24 via the signal lines 20 and 22.
  • a radio link can also be provided, so that a cable connection to the transceiver 12 located at the crane tip is eliminated in an advantageous manner.
  • a transceiver 12 located at the crane tip can be supplied with energy by an accumulator which, when the arm is fully retracted, enters a contact position for a charging process.
  • the separately arranged in the embodiment shown control unit 24 may also be integrated into a transceiver, advantageously in the stationary transceiver 8.
  • an optical method for example by means of laser light can be provided with the same functional principle.
  • corresponding laser-optical components are also commercially available in accordance with the state of the art.

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Abstract

Vorrichtung zur Bestimmung zumindest eines Teils der jeweils einnehmbaren Ausfahrlänge (L) eines teleskopierbaren Armes (2, 4, 6), vorzugsweise in Form eines Kranauslegers, Hubgerüstes oder Stützarmes, der aus mehreren einzelnen profilartigen Ausschüben (4, 6) zumindest teilweise gebildet ist, die einen Hohlraum (16) zumindest teilweise umfassen und von denen zumindest ein Teil unter Bestimmung der Länge des Armes (2,4, 6) aus- und einfahrbar geführt ist, und mit einer Längenmesseinrichtung (8, 12) zur Bestimmung zumindest eines Teils der jeweils eingenommenen Ausfahrlänge, wobei die Längenmesseinrichtung (8, 12) optische oder akustische Signale (18) mindestens eines Signalgebers (8, 12) in den Hohlraum (16) entsendet, in dem mindestens ein Signalempfänger (8, 12) für den Empfang der Signale (18) des Signalgebers (8, 12) angeordnet ist, und wobei mittels einer Auswerteeinrichtung (24) die Laufzeit der Signale (18) zwischen dem jeweiligen Geber (8, 12) und dem jeweils zuordenbaren Empfänger (8, 12) in ein Längenmaß für die jeweilige Ausfahrlänge (L) des Armes (2, 4, 6) umrechenbar ist.

Description

Vorrichtung zur Bestimmung zumindest eines Teils der jeweils einnehmbaren Ausfahrlänge eines teleskopierbaren Armes
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung zumindest eines Teils der jeweils einnehmbaren Ausfahrlänge eines teleskopierbaren Armes, vorzugsweise in Form eines Kranauslegers, Hubgerüstes oder Stützarmes, der aus mehreren einzelnen profilartigen Ausschüben zumindest teilweise gebildet ist, die einen Hohlraum zumindest teilweise umfassen und von denen zumindest ein Teil unter Bestimmung der Länge des Armes aus- und einfahrbar geführt ist, und mit einer Längenmesseinrichtung zur Bestimmung zumindest eines Teils der jeweils eingenommenen Ausfahrlänge. Im Stand der Technik werden zum Messen der Ausfahrlängen vorwiegend Sei llängengeber eingesetzt. Diese weisen üblicherweise ein Stahlseil auf, welches mit einer federvorgespannten Aufwickelvorrichtung gekoppelt ist, an der eine Sensoreinrichtung vorgesehen ist. Derartige Seillängengeber sind wegen der vielen beweglichen mechanischen Teile sowohl störanfällig als auch in der Herstellung teuer. Für eine Wegmessung der Kolbenpositionen von mittels Arbeitszylindern bewegbaren Maschinenteilen ist gemäß dem Dokument DE 10 201 1 107 287 A1 auch ein berührungsloses Messverfahren offenbart, bei dem ein magnetostriktives Sensorsystem in einen als Aktuator für ein betreffendes Maschinenteil dienenden Arbeitszylinder integriert ist. Ein solches System ist aufwendig und teuer. Des Weiteren ist aus dem Dokument DE 10 2008 048 307 A1 eine Vorrichtung zur Bestim- mung der Ausfahrlänge von ausfahrbaren Maschinenteilen bekannt, bei der Ultraschallsignale zwischen Signalgebern und Signalempfängern ausgesandt werden, die außenseitig und mithin Umgebungseinflüssen ausgesetzt an Maschinenteilen angebracht sind, deren Abstand ermittelt werden soll. Durch Messung der Signallaufzeiten zwischen jeweiligem Geber und Empfänger wird der Abstand berechnet. Bei dieser Lösung kann es zu Messfehlern kommen, wenn die als Sender-Emitter (Transceiver) ausgebildeten Ultraschalleinrichtungen nicht nur die ausgesandte Hauptwellenfront reflektieren, sondern auf Reflexionen ansprechen. Derartige, sozusagen vagabun- dierende Reflexionen können von vielerlei potentiellen Reflexionspunkten stammen, die an betreffenden Gerätschaften, wie Baumaschinen, Kränen oder dergleichen, anzutreffen sind. Sicherheit und Genauigkeit der Messung lassen daher zu wünschen übrig. Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Messvorrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die sich bei einfachem und robustem Aufbau durch eine verbesserte Sicherheit und Genauigkeit der Messung auszeichnet und die vorteilhaft die Detektion der Position einzelner Ausschübe ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Entsprechend dem Wortlaut des Anspruchs 1 besteht eine wesentliche Be- Sonderheit der Erfindung darin, dass bei einem teleskopierbaren Arm, wie einem Kranausleger oder dergleichen, Signalgeber und Signalempfänger innerhalb des betreffenden Armes angeordnet sind, so dass vom jeweiligen Signalgeber ausgesandte und vom betreffenden Signalempfänger empfangene Signale innerhalb des Hohlraums verlaufen. Die Messstrecke ist dadurch gegen Störeinflüsse aus der Umgebung und mithin durch äußere Reflexionsstellen, die die Sicherheit und Genauigkeit der Messung beein- trächtigen könnten, abgeschirmt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher auch für sicherheitskritische Anwendungen, wie insbesondere bei Kranauslegern, einsetzbar. Darüber hinaus zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung durch eine gegen mechanische Einwirkungen geschützte, robuste Bauweise aus, so dass die Vorrichtung mit Vorteil bei Gerätschaften wie Baumaschinen, Mobilkranen, Hubgerüsten oder dergleichen einsetzbar ist.
Die Anordnung kann mit Vorteil so getroffen sein, dass in dem letzten Aus- schub und/oder dem freien Ende des Armes ein Signalempfänger angeordnet ist, der vom Signalgeber am anderen Ende des Armes die über den mittels der Ausschübe gebildeten Hohlraum übermittelten Signale empfängt. Dadurch ergibt sich eine (erste) Gesamt-Ausfahrlänge in Transmissionsmessung aus der Laufzeit zwischen Geber und Empfänger.
Während die Erfindung einen von äußeren Reflexionen verursachten Stör- einfluss vermeidet, kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass die Ausschübe zumindest teilweise in Richtung des Signalgebers und des Signalempfängers innere Reflexionsstellen aufweisen, die die ausgesandten Signale zurückwerfen, wobei die Reflexionsstellen vergleichbar der gestuften Anordnung der Ausschübe eine Stufung bilden, die störungsfrei die Signalreflexion von jedem mit den Signalen angesteuerten Ausschub ermöglichen. Mittels der den Ausschüben definiert zugeordneten Reflexionsstellen lässt sich so zusätzlich zur Bestimmung der Gesamt-Ausfahrlänge auch die Position der einzelnen Ausschübe ermitteln. Durch Verrechnung von Position und Länge der einzelnen Ausschübe ergibt sich zudem eine zweite/weitere Gesamt-Ausfahrlänge, die zur Überprüfung und Erhöhung der Sicherheit im Vergleich mit der ersten Gesamt-Ausfahrlänge genutzt werden kann. Insbesondere bei Gerätschaften, wie Kranauslegern, ist der freie Querschnitt des Arm-Hohlraums mit Vorteil derart bemessen, dass auch im Fall der Durchbiegung des Armes unter seinem Eigengewicht oder einer sonstigen an dem Arm angreifenden Last eine im Wesentlichen störungsfreie Signal- Übertragung ermöglicht ist. Aufgrund der angesprochenen Durchbiegung des Armes unter seinem Eigengewicht und/oder einer sonstigen an dem Arm angreifenden Last soll dennoch die Aufgabe gelöst werden, eine im Wesentlichen störungsfreie Signalübertragung zu ermöglichen. Dies ist mit Ultraschall in einem derart gestalteten Kostenprofil möglich, da der Hohl- räum einen Wellenleiter darstellt und den Ultraschall um die Krümmung herumführt. So kann vorteilhaft gewährleistet werden, dass auch bei größeren Durchbiegungen eine Detektion aller Merkmale sicher und robust durchgeführt werden kann. Für eine vorzugsweise zusätzlich zur Transmissionsmessung durchgeführte Reflexionsmessung für die Positionsbestimmung der Ausschübe können die Reflexionsstellen an den Ausschüben in vorteilhafter Weise durch nach innen weisende Einzüge des jeweiligen Hohlprofils gebildet sein, wobei die Hohlprofile der Ausschübe, wie dies bei teleskopierbaren Armen von Kran- auslegern vielfach vorgesehen ist, eine im Querschnitt gesehen im Wesentlichen rechteckförmige Kastenstruktur ausbilden können, die besonders bevorzugt nach außen hin geschlossen ausgebildet ist.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann für eine Kalibrie- rung des Messverfahrens mittels der Auswerteeinrichtung, insbesondere auch zur Kompensation von Temperaturänderungen, mindestens ein Referenzpunkt, vorzugsweise innerhalb der Messstrecke, von den Signalen erfassbar sein. Mit Hilfe eines Referenzpunktes, der durch einen im festen Abstand von einem Signalempfänger befindlichen Reflektor gebildet ist, lässt sich die jeweils herrschende, temperaturabhängige Schallgeschwindig- keit ermitteln, wodurch die Voraussetzung geschaffen ist, dass bei einer Messung mit Akustiksignalen höchste Messgenauigkeit erreichbar ist.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen sind Signalgeber und Signalempfänger jeweils als Sender/Empfänger (Transceiver oder Emit- ter/Receiver) ausgebildet. Dadurch lässt sich jeder Messvorgang mittels einer ersten und einer zweiten Messung durchführen, wobei in einer zweiten Messung Emitter und Receiver die Rollen tauschen. Dadurch wird die erste Messung auf Konsistenz (Redundanz) überprüft, und durch Verrechnung der Einzelergebnisse wird die Bestimmung der Gesamt-Ausfahrlänge und der Position der einzelnen Ausschübe noch genauer.
Zur Bildung der optischen Signale kann Laserlicht und zur Bildung der akustischen Signale mit besonderem Vorteil Ultraschall eingesetzt werden. Insbesondere bei der Benutzung handelsüblicher Ultraschal I-Transceiver lässt sich die Vorrichtung einfach und kostengünstig realisieren.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren, um insbesondere unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung die Ausfahrlänge eines zumindest teilweise aus aus- und einfahrbaren Ausschüben gebildeten Armes zu bestimmen, wobei das Verfahren die Merkmale des Patentanspruchs 10 aufweist.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 in der Art einer Funktionsskizze eine stark schematisch ver- einfacht gezeichnete Schnittdarstellung eines Kranauslegers, der mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen ist, wobei mit Signalpfeilen ein Messvorgang verdeutlicht ist, und eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, wobei mit den Signalpfeilen ein zweiter Messvorgang verdeutlicht ist.
Mit Bezug auf die Zeichnung ist die Erfindung am Beispiel eines Kranausle- gers erläutert. Dieser weist, wie dies bei teleskopierbaren Kranauslegern üblich ist, ein in der Zeichnung linksseitig gelegenes erstes Armteil 2 sowie teleskopierbare Ausschübe 4 und 6 auf, die relativ zum Armteil 2 auf eine gewünschte Gesamt-Ausfahrlänge des Armes ausfahrbar sind, die in den Figuren mit L bezeichnet ist. Armteil 2 sowie Ausschübe 4 und 6 sind durch Hohlprofilkörper gebildet, die üblicherweise eine mehreckige Querschnittsform besitzen, beispielsweise quadratisch oder hexagonal. Es versteht sich, dass anstelle der zwei Ausschübe 4 und 6, wie sie in der vereinfachten Darstellung der Figuren gezeigt sind, eine weit größere Anzahl von Ausschüben bei modernen Kranauslegern, wie Mobilkranen, vorgesehen sein kann. Die Profilform des Hohlprofils ist üblicherweise geschlossen, abgesehen von speziellen Ausführungen, wie bei Hubgerüsten, bei denen*- eine axiale Schlitzöffnung des Profils vorgesehen sein kann.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel beruht der Messvorgang auf der Laufzeitermittlung akustischer Signale mittels Ultraschalleinrichtungen. Als solche sind beim vorliegenden Beispiel Transceiver vorgesehen, die sowohl die Funktion eines Ultraschallimpulse abgebenden Emitters als auch die Funktion eines die Signale erkennenden Receivers ausüben können. Wie in den Figuren gezeigt, ist ein erster Transceiver 8 am freien Ende 10 des die Basis des Kranauslegers bildenden Armteils 2 angeordnet. Ein zweiter Transceiver 12 befindet sich an der Kranspitze. Genauer gesagt, ist der zweite Transceiver 12 mit dem äußeren Ende 14 des letzten Ausschubes 6 verbunden, befindet sich daher in einer die Gesamt-Ausfahrlänge L bezeichnenden Position. Bei dieser Anordnung der Transceiver 8, 12 sind Ultraschal Isignale in den Profilhohlraum 16 des Kranauslegers hinein aussend- bar und aus dem Hohlraum 16 heraus Signale empfangbar.
Die Fig. 1 verdeutlicht einen ersten Messvorgang, bei dem der am Ende 10 des Armteils 2 befindliche Transceiver 8 als Emitter fungiert, der, wie mit einem breit gezeichneten Signalpfeil 18 angedeutet, Ultraschallimpulse in den Hohlraum 16 aussendet, die vom zweiten Transceiver 12 am Ende 14 der Kranspitze empfangen werden. Beide Transceiver 8 und 12 sind über Signalverbindungen 20 bzw. 22 mit einer elektronischen Steuereinheit 24 vernetzt. Mittels der Steuereinheit 24 ist in einer Transmissionsmessung aus der Impulslaufzeit zwischen Transceiver 8 und Transceiver 12 die Gesamt- Ausfahrlänge L berechenbar. Die Ausschübe 4 und 6 weisen an ihren dem Armteil 2 zugewandten Enden jeweils einen inneren Reflektor 26 bzw. 28 auf, die für die im Hohlraum 16 verlaufenden Ultraschallimpulse Reflexionsstellen bilden, die sich in einer der Position des jeweiligen Ausschubes 4, 6 entsprechenden, gestuften Axialposition befinden. Die Reflektoren 26, 28 sind durch nach innen weisende Einzüge des Hohlprofils der Ausschübe 4 und 6 gebildet. Wie in Fig. 1 mit Reflexionspfeilen 30 verdeutlicht ist, gelangen von den Ausschüben 4 und 6 reflektierte Ultraschallimpulse zum Transceiver 8 zurück, der diese in Receiver-Funktion erkennt. Dadurch ist, zusätzlich zur Berechnung der Gesamt-Ausfahrlänge L, die jeweilige Positi- on der Ausschübe 4 und 6 berechenbar.
In Fig. 2 ist ein zweiter Messvorgang verdeutlicht, bei dem Transceiver 8 und Transceiver 12 ihre Rollen als Emitter und Receiver vertauschen. Wie gezeigt, erfolgt die Impulsabgabe, s. Signalpfeil 18, vom Transceiver 12 am Ende 14 der Kranspitze. Wiederum ist in Transmissionsmessung aufgrund der Laufzeit zum Transceiver 8 die Gesamt-Ausfahrlänge L berechenbar. Zusätzlich ist in Reflexionsmessung aufgrund der von den Reflektoren 26 und 28 zum Transceiver 12 zurück reflektierten Impulse, s. Reflexionspfeile 30, die Position der Ausschübe 4 und 6 berechenbar.
Dergestalt erfolgt der Messvorgang redundant, jeweils in Form einer Transmissionsmessung zur Bestimmung der Gesamt-Ausfahrlänge L und einer Reflexionsmessung zur Bestimmung der Position der Ausschübe 4, 6.
Durch Überprüfung der Ergebnisse von erstem und zweitem Messvorgang und durch Verrechnung der Einzelergebnisse werden sowohl die Bestimmung der Gesamt-Ausfahrlänge L als auch der Positionen der Ausschübe 4,6 genauer.
Bei festem Abstand eines Reflektors 28 von einem Transceiver 8 oder 12 eröffnet sich die vorteilhafte Möglichkeit, das Messergebnis weiter zu präzisieren, indem bei der Berechnung ein die temperaturbedingten Schwankungen der Schallgeschwindigkeit kompensierender Faktor berücksichtigt wird. Beim gezeigten Beispiel befindet sich der Reflektor 28 in fester Lagebeziehung zum Transceiver 12, so dass die in Fig. 2 mit den Signalpfeilen 30 bezeichneten, zum Transceiver gelangenden reflektierten Impulse zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit benutzt werden können.
Die Transceiver 8 und 12 können über die Signalleitungen 20 und 22 miteinander und mit der Steuereinheit 24 verbunden sein. Alternativ kann auch eine Funkverbindung vorgesehen sein, so dass in vorteilhafter Weise eine Kabelverbindung zu dem an der Kranspitze befindlichen Transceiver 12 in Wegfall kommt. Mit Vorteil kann ein an der Kranspitze befindlicher Transceiver 12 von einem Akkumulator mit Energie versorgt werden, der bei völlig eingefahrenem Arm für einen Aufladevorgang in eine Kontaktposition gelangt. Die beim gezeigten Ausführungsbeispiel separat angeordnete Steuereinheit 24 kann auch in einen Transceiver, in vorteilhafter Weise in den ortsfesten Transceiver 8, integriert sein. Es versteht sich, dass anstelle der akustischen Signalerzeugung ein optisches Verfahren, beispielsweise mittels Laserlicht bei gleichem Funktionsprinzip vorgesehen sein kann. Ebenso wie die beim gezeigten Beispiel vorgesehe- nen Ultraschall-Transceiver 8 und 12 sind auch entsprechende laseroptische Komponenten dem Stand der Technik entsprechend im Handel erhältlich.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Vorrichtung zur Bestimmung zumindest eines Teils der jeweils einnehmbaren Ausfahrlänge (L) eines teleskopierbaren Armes (2, 4, 6), vorzugsweise in Form eines Kranauslegers, Hubgerüstes oder Stützarmes, der aus mehreren einzelnen profilartigen Ausschüben (4, 6) zumindest teilweise gebildet ist, die einen Hohlraum (16) zumindest teilweise umfassen und von denen zumindest ein Teil unter Bestimmung der Länge des Armes (2, 4, 6) aus- und einfahrbar geführt ist, und mit einer Längenmesseinrichtung (8, 12) zur Bestimmung zumindest eines Teils der jeweils eingenommenen Ausfahrlänge, wobei die Längenmesseinrichtung (8, 12) optische oder akustische Signale (18) mindestens eines Signalgebers (8, 12) in den Hohlraum (16) entsendet, in dem mindestens ein Signalempfänger (8, 12) für den Empfang der Signale (18) des Signalgebers (8, 12) angeordnet ist, und wobei mittels einer Auswerteeinrichtung (24) die Laufzeit der Signale (18) zwischen dem jeweiligen Geber (8, 12) und dem jeweils zuordenba- ren Empfänger (8, 12) in ein Längenmaß für die jeweilige Ausfahrlänge (L) des Armes (2, 4, 6) umrechenbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausschübe (4, 6) zumindest teilweise in Richtung des Signalgebers (8, 12) und des Signalempfängers (8, 12) innere Reflexionsstellen (26, 28) aufweisen, die die ausgesandten Signale (18) zurückwerfen und dass die Reflexionsstellen (26, 28) vergleichbar der gestuften Anordnung der Ausschübe (4, 6) eine Stufung bilden, die störungsfrei die Signalreflexion (30) von jedem mit den Signalen (18) angesteuerten Ausschub (4, 6) ermöglichen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem letzten Ausschub (4, 6) und/oder dem freien Ende (14) des Armes ein Signalempfänger (12) angeordnet ist, der vom Signalgeber (8) am anderen Ende (10) des Armes die über den mittels der Ausschübe (4, 6) gebildeten Hohlraum (16) übermittelten Signale (18) empfängt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Querschnitt des Arm-Hohlraumes (16) derart bemessen ist, dass auch im Falle der Durchbiegung des Armes unter seinem Eigengewicht oder einer sonstigen an dem Arm angreifenden Last eine im Wesentlichen störungsfreie Signal Übertragung ermöglicht ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsstellen (26, 28) an den Ausschüben (4, 6) durch nach innen weisende Einzüge des jeweiligen Hohlprofiles gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlprofile der Ausschübe (4, 6) eine im Querschnitt gesehen im Wesentlichen rechteckförmige Kastenstruktur ausbilden, die besonders bevorzugt nach außen hin geschlossen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kastenförmigen Hohlprofile einen Wellenleiter darstellen und der Ultraschall auch im Fall eines gekrümmten Verlaufs der Gesamt-Hohlprofilanordnung verlustfrei der Krümmung nachfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung des Messverfahrens mittels der Auswerteeinrichtung (24), insbesondere auch zur Kompensation von Temperaturänderungen, mindestens ein Referenzpunkt (28), vorzugsweise innerhalb der Messstrecke, von den Signalen (18) erfassbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils eingesetzte Signalgeber (8, 12) auch als Signalempfänger und/oder der jeweils eingesetzte Signalempfänger (8, 12) auch als Signalgeber fungiert.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der optischen Signale Laserlicht und der akustischen Signale (18) Ultraschall eingesetzt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein an einer Kranspitze eines Kranauslegers oder an einem Ende einer sonstigen Auslegeranordnung angeordneter Geber (12) dergestalt autark ist, als er beim Einfahren des jeweiligen Auslegers sich in eine Ladeposition begibt, in der er mit Energie versorgt ist. 12. Verfahren zur Bestimmung der Ausfahrlänge eines zumindest teilweise aus aus- und einfahrbaren Ausschüben (4, 6) gebildeten Armes (2, 4, 6), insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messung der gesamten Länge (L) des Armes (2, 4, 6) mittels mindestens zweier Ultraschalleinrichtungen (8, 12) erfolgt in Verbindung mit mindestens einer Messung der jeweiligen Position der einzelnen zueinander bewegbaren Ausschübe (4, 6) des Armes (2, 4, 6), die über eine Reflexionsmessung der jeweiligen Ultraschallwelle an an den zuordenbaren Ausschüben (4, 6) angeordneten Reflektoren (26, 28) erfolgt.
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