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Die Erfindung betrifft mobile Arbeitsmaschinen und insbesondere deren Abstützeinrichtung gegenüber dem Untergrund.
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Mobile Arbeitsmaschinen wie fahrbare Auslegerkrane, Arbeitsbühnen, Autobetonpumpen, werden während des Arbeitsbetriebes in der Regel nicht mittels ihres Fahrwerkes gegenüber dem Untergrund abgestützt, sondern mit Hilfe von Seitenauslegern, die aus dem Chassis des Fahrzeuges seitlich ausfahrbar und/oder ausklappbar sind und an ihren freien Enden nach unten ausfahrbare Stützfüße aufweisen.
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Auf diese Art und Weise wird die Federung des Fahrwerkes außer Funktion gesetzt und es kann die Abstützfläche gegenüber der des Fahrwerkes wesentlich vergrößert werden und damit die Arbeitsmaschine besser stabilisiert werden bzw. verbesserte Arbeitsparameter wie maximale Auskragung, maximale Kranlast etc. erreicht werden. Bei nicht korrekter Abstützung kann die Arbeitsmaschine umkippen.
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Deshalb ist es bereits bekannt, das Erreichen der ausgefahrenen Endstellung der teleskopierbaren Seitenausleger sicher festzustellen, sei es manuell durch Verbolzen des teleskopierbaren Auslegerarmes in seiner Endstellung oder automatisch, indem ein Sensor das Erreichen der Endstellung des teleskopierbaren Auslegerarmes anzeigt.
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Häufig muss eine solche mobile Arbeitsmaschine jedoch unter beengten Umgebungsbedingungen eingesetzt werden, so dass dort die Ausleger nicht auf die volle Länge ausgefahren werden können, sondern nur bis in eine Zwischenstellung, die dann auch reduzierte Arbeitsparameter der Maschine bedingen.
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Diesbezüglich ist es bereits bekannt, vordefinierte Zwischenpositionen der Auszugslänge des Seitenauslegers durch einzelne Sensoren zu detektieren.
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Ferner ist es aus der
EP 1 772 415 A2 bekannt, die Auszugslänge von Seitenauslegern stufenlos zu detektieren mittels eines optischen Entfernungsmesssystems zwischen zwei relativ zueinander teleskopierbaren Profilen des Seitenauslegers.
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Dort wird die Wahl eines optischen Entfernungsmesssystems damit begründet, dass induktive oder magnetische Induktionssensoren Einschränkungen bei der Materialwahl in der Umgebung des Sensors nach sich ziehen.
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Derartige Seitenausleger können wie oben dargelegt teleskopierbar sein, und durch Einfahren des Teleskops von der Arbeitsstellung in eine Transportstellung am Fahrzeug verbracht werden.
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Eine andere Möglichkeit des Anfahrens einer Transportstellung besteht darin, solche Seitenausleger seitlich an das Chassis des Fahrzeuges um eine vertikale Schwenkachse heranzuklappen.
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Dies hat zusätzlich den Vorteil, dass die seitlich ausgefahrenen Seitenausleger in der Arbeitsstellung nicht unbedingt genau im rechten Winkel zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges abragen müssen, sondern in ihrer Winkelstellung einstellbar sind, was bei Hindernissen in der Umgebung des Arbeitsgerätes vorteilhaft ist.
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Das Verschwenken der Seitenausleger um eine vertikale Achse und das Teleskopieren der Seitenausleger kann auch kombiniert an einem Seitenausleger realisiert sein.
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In diesem Zusammenhang ist aus der
DE 295 19 928 U1 , die den nächstreichenden Stand der Technik bildet, ein Autokran bekannt, bei dem die Ausfahrlänge der Seitenausleger überwacht und von einer Überlastsicherungseinrichtung automatisch die daraus resultierende maximale Belastung des Kranauslegers hinsichtlich Last und Schwenkwinkel des Kranarmes ermittelt wird.
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Aus der
DE 195 38 264 A1 ist es bekannt, umgekehrt aus der Art des Kranauslegers hinsichtlich Länge und Neigung die notwendige Abstützweite der Ausleger errechnen zu lassen.
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a) Technische Aufgabe
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Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein mobiles Arbeitsgerät mit einer Abstützeinrichtung zur Verfügung zu stellen, die einen sicheren Betrieb der Arbeitsmaschine erlauben.
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b) Lösung der Aufgabe
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Durch die Vorgehensweise, dass die Steuerung der Arbeitsmaschine automatisch die maximal erlaubten Arbeitsparameter der Arbeitsmaschine in Abhängigkeit von den von den Sensoren gemeldeten Werten beschränkt, kann dadurch verhindert werden, dass die Arbeitsmaschine mit Parametern betrieben wird, die zu einer Instabilität der Arbeitsmaschine und im Extremfall zu deren Umkippen führen.
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Die Begrenzung der Arbeitsparameter sollte vorzugsweise so erfolgen, dass die nicht zulässigen Arbeitsparameter am besten gar nicht angewählt werden können z. B. hinsichtlich der möglichen Auskraglänge eines Kranarmes bei einer bestimmten Last die Steuerung das Ausfahren des Kranarmes über den ermittelten maximalen Wert der Auskraglänge hinaus automatisch verhindert, mindestens jedoch in diesem Fall ein Warnsignal an den Bediener abgibt.
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Gleiches gilt für andere Betriebsparameter wie mittels des Kranes angehobene Last oder ähnliches.
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Dabei melden mindestens Positionssensoren in den teleskopierbaren Seitenauslegern die aktuellen Ausfahrlängen an die Steuerung und falls die Seitenausleger um eine vertikale Schwenkachse verschwenkbar sind, zusätzlich Winkelsensoren diesen Schwenkwinkel. Bei mehrstufigen Teleskopen addiert die Steuerung die Ausfahrlängen der einzelnen Stufen.
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Ergänzend kann die Steuerung auch den Druck in den einzelnen Stützfüßen gemeldet erhalten und/oder eine Schräglage des Chassis der Arbeitsmaschine in einer oder beiden Richtungen, was sozusagen eine redundante Überprüfung der richtig eingestellten Arbeitsparameter darstellt. Denn im Falle des Überschreitens von zulässigen Arbeitsparametern kann sich die Arbeitsmaschine neigen oder einer der Stützfüße immer weniger belastet sein und im Extremfall vom Untergrund abheben, was dann instabile Situationen sind, die von der Steuerung sofort gemeldet und insbesondere auch behoben werden müssen.
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Eine automatische Behebung eines solchen instabilen Zustandes kann darin bestehen, dass in der Luft schwebende Chassis durch Veränderung der Ausfahrlängen der einzelnen Auslegerarme in Richtung der zu schwach belasteten Stützfüße zu verlagern und dadurch diese stärker zu belasten.
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Die Steuerung kann auch in umgekehrter Richtung wirken, nämlich so, dass bereits vor dem Abstützen und Betreiben der Arbeitsmaschine die beabsichtigten maximalen Arbeitsparameter für die Arbeitsmaschine für diesen Einsatzfall in die Steuerung eingegeben werden und diese dann beim Einstellen der Seitenausleger hinsichtlich Auszugslänge und/oder Schwenkwinkel überprüft, ob dies in der Summe für die gesamte Abstützeinrichtung ein hinsichtlich dieser Betriebsparameter zulässiger Abstützzustand ist und hierüber ein Signal, beispielsweise ein optisches Signal abgibt, entweder an der zentralen Steuereinheit und/oder an jedem Seitenausleger einzeln.
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Um dies zu erreichen, muss die Abstützeinrichtung der mobilen Arbeitsmaschine an den teleskopierbaren Seitenauslegern, die am freien Ende ihre Stützfüße tragen, zwischen jedem Paar von relativ zueinander teleskopierbaren Profilen der Seitenausleger einen Positionssensor aufweisen, der stufenlos die Ausfahrlänge des inneren Profils gegenüber dem äußeren Profil dieses Paares misst und an die Steuerung meldet.
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Bei einem mehrfach teleskopierbaren Seitenausleger addiert die Steuerung die Ausfahrlängen jedes einzelnen Paares von teleskopierbaren Profilen und ermittelt daraus die Gesamt-Ausfahrlänge (l) jedes Auslegerarmes.
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Mittels eines in der Steuerung hinterlegten Berechnungsalgorithmus kann die Steuerung daraus die maximal zulässigen Betriebsparameter ermitteln, die auch untereinander wieder voneinander abhängig sind, beispielsweise Anhängelast und Auskraglänge bei einem Kranarm.
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Falls die Seitenausleger nicht nur im festen, z. B. rechten, Winkel zur Längsachse des Chassis ausgefahren werden können, sondern zusätzlich auch noch um eine aufrecht stehende Schwenkachse gegenüber dem Chassis der Arbeitsmaschine verschwenkt werden können, sollte die Arbeitsmaschine an jedem Seitenausleger auch einen Winkelsensor zum Detektieren dieses Schwenkwinkels aufweisen, der sein Messergebnis ebenfalls an die Steuerung abgibt. Denn durch den Schwenkwinkel wird der seitliche Abstand des Stützfußes vom Chassis ebenfalls mit beeinflusst.
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Als Positionssensor wird vorzugsweise ein magnetosensitiver Positionssensor verwendet, bei dem ein Gebermagnet berührungslos entlang eines Sensorstabes bewegt wird, und sich im Abstand dazwischen nicht nur eine Wandung des Gehäuses des Sensorstabes befinden kann, sondern insbesondere auch die Wandung eines der ineinander teleskopierbaren Profile, selbst wenn diese aus Stahl bestehen.
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Dies hat den Vorteil, dass Gebermagnet und Sensorstab auf gegenüberliegenden Seiten eines solchen Profiles angeordnet werden können, was ein hohes Maß an Gestaltungsfreiheit mit sich bringt.
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So kann beispielsweise der Sensorstab auf der Außenseite des äußersten Profiles des Seitenauslegers angeordnet werden, was die Montage und vor allem Demontage im Falle eines notwendigen Austausches des Sensorstabes sehr erleichtert.
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Auf der anderen Seite ist dadurch die Gefahr einer Beschädigung des Sensorstabes im Arbeitsbetrieb hoch, was vermindert werden kann, wenn der Sensorstab im Inneren eines der ineinander laufenden, teleskopierbaren Profile, und insbesondere im Abstand zwischen zwei relativ zueinander teleskopierbaren Profilen, untergebracht wird:
Die Profile sind in der Regel hinsichtlich des Querschnittes umlaufend geschlossene Kastenprofile, die nicht direkt aufeinander laufen, sondern es sind in der Regel in den Eckbereichen dieser meist rechteckigen Kastenprofile Führungsleisten an dem einen Profil fest angeordnet, auf dem das anderen Profil gleitend verschiebbar ist.
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Diese Führungsleisten besitzen eine Dicke von in der Regel 10 mm bis 20 mm. Auch der seitliche Abstand zweier benachbarter Führungsleisten beträgt je nach Größe des Kastenprofiles häufig nur 10 mm.
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Damit in diesem Zwischenraum ein Sensorstab untergebracht werden kann, der auch nicht nur vor Beschädigungen, sondern auch vor festem oder flüssigem Schmutz, insbesondere im Inneren der teleskopierbaren Seitenausleger vorhanden Schmiermitteln, geschützt werden muss, ist der Sensorstab in einem umgebenden dichten Gehäuse untergebracht, welches von den Abmessungen her somit dünner als die Dicke der Führungsleisten sein muss und weniger breit als der Abstand zwischen zwei benachbarten Führungsleisten.
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Hierfür wird ein umlaufend geschlossenes Aluminiumhohlprofil verwendet, welches von Enddeckeln dicht verschlossen wird und diese Abmessungen unterschreitet.
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Dennoch können in einem solchen Gehäuse zwei Sensorstäbe im Abstand nebeneinander nahe der jeweiligen Schmalseiten des Gehäuses untergebracht werden, von denen jeder mittels eines separaten Gebermagneten beaufschlagt werden kann.
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Soll damit nur die Ausfahrlänge eines einzigen Paares von relativ zueinander teleskopierbaren Profilen überwacht werden, so stellt dies ein redundantes Positionssensor-System mit sehr hoher Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit dar.
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Andernfalls kann ein solches Gehäuse mit zwei Sensorstäben bei einem zweistufigen Teleskoparm auch am mittleren Profil angeordnet werden, während von den beiden Gebermagneten, die den beiden Sensorstäben zugeordnet sind, der eine am inneren und der andere am äußeren Profil befestigt werden kann, so dass mittels des einen Gehäuses und der darin untergebrachten beiden Sensorstäbe die Ausfahrlänge beider Stufen eines zweistufig teleskopierbaren Seitenauslegers überwacht werden kann.
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Die Signalübermittlung vom Positionssensor zur Steuerung kann kabelgebunden erfolgen, wenn dies konstruktiv bei dem Seitenausleger möglich ist. Jedoch ist auch eine drahtlose Signalübertragung z. B. mittels Funk, an die Steuerung möglich, wofür der Positionssensor dann einen entsprechenden Sender mit umfasst.
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Falls der Seitenausleger zusätzlich einen Winkelsensor für den Schwenkwinkel des Seitenauslegers umfasst, empfiehlt es sich, dass der Winkelsensor nach dem gleichen Wirkprinzip wie der Positionssensor arbeitet, vorzugsweise nach einem magnetischen Funktionsprinzip, und vorzugsweise ebenfalls einen Sender zur drahtlosen Übertragung der Signale zur Steuerung umfasst, um gut geschützt im Inneren des Seitenauslegers untergebracht werden zu können.
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Der Überwachung der richtigen Funktion der Steuerung können Drucksensoren in den Stützfüßen und/oder Neigungssensoren im Chassis der Arbeitsmaschine dienen, die einen zu geringen Stützdruck an einem einzelnen Stützfuß oder eine zu starke Neigung des Chassis melden, was entweder auf eine Fehlfunktion der Steuerung oder trotz Warnsignal auf ein Überschreiten des von der Steuerung vorgegebenen Arbeitsbereiches hinsichtlich der Arbeitsparameter der Arbeitsmaschine signalisiert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Gehäuse – um die vorgegebenen Baumaße nicht zu überschreiten – für den Sensorstab des Positionssensors aus einem umlaufend geschlossenen Aluminiumprofil mit einem flach rechteckigen Querschnitt und einer Innenkontur, die einem Langloch entspricht, also jeweils halbrund gerundete Enden aufweist.
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In den Schmalseiten des Gehäuse-Profiles ist auf der Außenseite jeweils eine in Längsrichtung des Profiles verlaufende Nut, vorzugsweise eine hinterschnittene Nut, angeordnet, die einerseits zum stirnseitigen Verschrauben von Enddeckeln dient und andererseits zum seitlichen Einschieben von Spannpratzen an beliebiger Längsposition, mit deren Hilfe das Gehäuseprofil in beliebiger Position z. B. an einem der teleskopierbaren Profile verschraubt werden kann.
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In dem beidseits halbrund endenden Innenquerschnitt befindet sich ein Einsatzteil in Form ebenfalls eines umlaufend geschlossenen Aluminiumprofiles, des Gehäuse-Innenprofiles.
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Dieses weist eine solche Dicke auf, dass es gerade in den Innenquerschnitt des Gehäuseprofiles eingeschoben werden kann, in der Breite jedoch schmaler und in den Schmalseiten auf der Außenseite etwa halbrund konkav ausgebildet ist.
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Bei eingeschobenem Gehäuse-Innenprofil ergibt sich dabei auf den beiden Schmalseiten zum äußeren Gehäuseprofil hin ein jeweils etwa kreisförmiger Hohlraum, in den jeweils ein Sensorstab eingeschoben werden kann, der in der Regel ebenfalls einen runden Außendurchmesser besitzt.
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Das Gehäuse-Innenprofil besitzt einen Innenquerschnitt, der etwa rechteckig ausgebildet ist und in Profilrichtung verlaufende Nuten in den Seitenwänden aufweist, die in ihrer Breite der Dicke einer Elektronikplatine entspricht, so dass zwischen zwei einander gegenüberliegenden Nuten des Innenquerschnittes jeweils eine Elektronikplatine eingeschoben und dort gesichert werden kann, auf der sich die Auswerteschaltung für den Positionsstab, insbesondere für beide in das Gehäuse eingeschobene Positionsstäbe, befindet, und nur noch elektrisch damit verbunden werden muss.
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Für eine gute Führung des Gehäuse-Innenprofils im äußeren Gehäuseprofil sind auf der Außenseite des Gehäuse-Innenprofils, also auf dessen Breitseiten, in Verlaufsrichtung des Profils sich erstreckende Erhebungen vorhanden, mit denen sich das Gehäuse-Innenprofil am äußeren Gehäuseprofil möglichst spielfrei abstützt.
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Das Gehäuse-Innenprofil besitzt in der Regel eine Länge die der des äußeren Gehäuseprofiles entspricht, es sei denn, dass als Enddeckel in das äußere Gehäuseprofil eintauchende Enddeckel verwendet werden.
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Dann muss die Länge des Gehäuse-Innenprofils mindestens um die Eintauchlängen der Enddeckel reduziert werden.
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c) Ausführungsbeispiele
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Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
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1a bis 1c: Ein mobiles Arbeitsgerät,
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2a, b: einen Seitenausleger des mobilen Arbeitsgerätes,
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3: einen Querschnitt durch einen Seitenausleger,
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4a, b: einen Positionssensor.
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In den 1a bis 1c ist ein Autokran als Beispiel für eine mobile Arbeitsmaschine dargestellt.
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Um von einem Arbeitseinsatz zum nächsten zu gelangen, wird diese selbstfahrende Arbeitsmaschine auf ihrem eigenen Fahrwerk an den neuen Standort verfahren.
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Im Arbeitseinsatz, in dem der Kranarm 30 des Autokranes jedoch nach vorne, hinten oder seitlich sowie nach oben weit ausgefahren wird, und an dessen freies Ende Lasten angehängt werden – deren Größe über einen dortigen Lasersensor 29 detektiert wird – wird in diesem Arbeitszustand – wie in den 1a bis 1c dargestellt – das Chassis 20 über seitlich aus dem Chassis 20 heraus ausfahrbare Seitenausleger 1 gegenüber dem Untergrund abgestützt, indem an den freien Enden des Seitenausleger 1 nach unten, also in der vertikalen Richtung 11, ausfahrbare Stützfüße 5 angeordnet sind, die mit ihrem unteren Ende so stark gegen den Untergrund pressen, dass dabei vorzugsweise auch die Räder des Fahrwerkes des Chassis 20 vom Boden abgehoben werden.
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Die Seitenausleger 1 sind teleskopierbar. Um als Ausfahrlänge bei einem einstufigen Teleskop die volle Breite des Chassis 20 zur Verfügung zu haben, sind die linken und rechten Seitenausleger in Fahrtrichtung des Chassis 20 etwas zueinander versetzt angeordnet, wie in 1a sichtbar.
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Die 2a und 2b zeigen einen Längsschnitt entlang der Längsrichtung 10 eines solchen Seitenauslegers 1 mit einem einstufigen Teleskop:
Dabei ist ein inneres Profil 3 in einem äußeren Profil 2 in Längsrichtung 10 verschiebbar geführt, wobei es sich in beiden Fällen vorzugsweise um geschlossene Kastenprofile handelt.
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Das äußere Profil 2 ist dabei im Chassis 20 des Fahrzeuges befestigt, und die Relativbewegung des inneren Profiles 3 wird demgegenüber mittels nicht dargestellter Hydraulikzylinder bewirkt.
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Am Ende des ausfahrbaren Profiles, in der Regel des inneren Profiles 3, ist der vertikale Stützfuß 5 angeordnet, der ebenfalls teleskopierbar nach unten ausfahrbar ist, um mit seiner unteren Standplatte gegen den Untergrund gepresst zu werden.
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Um die aktuelle Ausfahrlänge dieses einstufigen Teleskops, also in diesem Fall des inneren Profiles 3 gegenüber dem äußeren Profil 2, jederzeit zu messen und an die in der Arbeitsmaschine zentral eingebaute Steuerung 9 zu melden, ist ein Positionssensor 6 bestehend aus einem Sensorstab 6a und einem relativ an diesem entlang bewegten Gebermagneten 6b an dem Seitenausleger 1 befestigt, wobei Sensorstab 6a einerseits und Gebermagnet 6b andererseits an den beiden relativ zueinander beweglichen Profilen fixiert sind.
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Bei der Lösung der 2a ist dieser Sensorstab 6 in einem Zwischenraum zwischen dem äußeren Profil 2 und dem inneren Profil 3 angeordnet und am äußeren Profil 2 fixiert, dessen Zustandekommen nachfolgend anhand von 3 erläutert wird.
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Es versteht sich von selbst, dass sich der Messbereich des Sensorstabes 6a über die maximale Ausfahrlänge erstrecken muss.
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Der Gebermagnet 6b befindet sich dabei auf der Innenseite des inneren Profiles 3, und ist mit diesem fest verbunden, so dass sich zwischen dem Gebermagneten 6b und dem Sensorstab 6a die Wandung dieses inneren Profiles 3 befindet, welches üblicherweise aus Stahl besteht.
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Bei einem ausreichend starken Magneten erstreckt sich dessen Magnetfeld jedoch durch diese Wandung hindurch bis zum dem magnetsensitiven Sensorstab 6a, der in der Lage ist, die Längsposition des Gebermagneten 6b entlang seiner eigenen Längserstreckung zu messen.
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Da der Sensorstab 6a mit dem anderen, in diesem Fall dem äußeren, Profil 2 fest verbunden ist, kann hierüber die aktuelle Ausfahrlänge L gemessen werden.
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2b unterscheidet sich in der Anordnung von Sensorstab und Gebermagnet:
Der Sensorstab 6a ist auf der Außenseite des äußeren Profiles 2 angeordnet und damit auf der Außenseite des Seitenauslegers fixiert. Der Sensorstab 6a kann damit leicht montiert und im Beschädigungsfall demontiert und ausgetauscht werden.
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Der Gebermagnet 6b ist wiederum ortsfest am inneren Profil 3 befestigt, befindet sich jedoch zumindest teilweise auf der Außenseite dieses inneren Profiles 3, so dass sein Magnetfeld lediglich die Wandung des äußeren Profiles 2 durchdringen muss, um den Sensorstab 6a zu beeinflussen.
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Die 3 zeigen dagegen ein zweistufiges Teleskop, welches somit aus insgesamt drei Profilen besteht, nämlich wiederum dem äußeren Profil 2, welches vorzugsweise am Chassis 20 der Arbeitsmaschine fixiert ist, dem darin geführten kleineren inneren Profil 3, welches demgegenüber teleskopierbar ist, und einem weiteren wiederum kleineren innersten Profil 4, welches relativ zum inneren mittleren Profil 3 teleskopierbar ist.
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Der Stützfuß 5 befindet sich am freien Ende des letzten ausfahrbaren Profiles, also hier des innersten Profiles 4. Dieser ist wie in den 2a und 2b gestaltet.
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Um die Gesamt Ausfahrlänge l eines solchen mehrstufigen Seitenauslegers 1 zu ermitteln und insbesondere automatisch zu ermitteln, müssen die Ausfahrlängen L1, L2 der einzelnen Teleskopstufen automatisch gemessen und vorzugsweise von der Steuerung 9 addiert werden.
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In der Querschnittsdarstellung der 3a ist zunächst zu erkennen, dass die Profile 2 und 3 ohne radialen Abstand ineinander geführt werden:
Jeweils in den Eckbereichen sind Führungsleisten 13 zwischen je zwei relativ zueinander teleskopierbaren Profilen angeordnet, die an einem der Profile jeweils fest angeordnet sind und an denen das jeweils andere Profil entlang gleitet.
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Diese Führungsleisten 13 sind häufig auch aktiv geschmiert, um den Verschleiß gering zu halten. Dadurch entsteht im mittleren Bereich zwischen je zwei benachbarten Führungsleisten 13 einer Seite des kastenförmigen Profiles 2, 3, 4 ein Freiraum, der unter anderem zum Anbringen eines Sensorstabes 6a genutzt werden kann, der dementsprechend nicht dicker als die Führungsleisten 13 sein darf und nicht breiter als der Abstand zwischen zwei benachbarten Führungsleisten 13.
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In der linken Bildhälfte der 3a ist eine Lösung dargestellt, wie mittels separater Sensorstäbe 6a1, 6a2 und diesen zugeordneten Gebermagneten 6b1, 6b2 die Ausfahrlängen dieser beiden Teleskopstufen gemessen werden. Dabei ist beispielsweise der Sensorstab 6a1 auf der Außenseite des äußeren Profiles 2 befestigt, und der zugeordnete Gebermagnet 6b1 auf der Außenseite des mittleren inneren Profiles 3.
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Der andere Sensorstab 6a2 ist dagegen auf der Innenseite des innersten Profiles 4 angeordnet und der zugeordnete Gebermagnet 6b2 auf der Innenseite des mittleren inneren Profiles 3.
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Jeder der beiden Positionssensoren 6.1, 6.2 misst die Ausfahrlänge L1, L2 einer Teleskopstufe und übermittelt sie an die Steuerung 9, die diese zur Gesamt-Ausfahrlänge l addiert.
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In der rechten Bildhälfte der 3a ist dagegen nur ein einziges Gehäuse 12 vorhanden, welches jedoch zwei getrennte Sensorstäbe 6a1, 6a2 enthält, wie in den 4 näher erläutert.
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Dieses Gehäuse 12 ist an dem mittleren inneren Profil 3, vorzugsweise dessen Innenseite, angeordnet und fixiert. Die zugehörigen Gebermagnete 6b1 und 6b2 sind einerseits auf der Innenseite des äußeren Profiles 2 und andererseits an der Außenseite des innersten Profiles 4 angeordnet, sodass zwischen diesen Gebermagneten und den Sensorstäben im Gehäuse 12 wiederum nur jeweils die Wandung eines dieser Profile 2 oder 4 angeordnet ist.
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Damit ein magnetsensitiver Sensor und insbesondere der Gehäusestab 6a eines solchen Positionssensors 6 auch in einer durch Schmierfett, Feuchtigkeit und andere aggressive Materialien verschmutzten Umgebungen wie im Zwischenraum zwischen zwei Profilen eines Teleskops lange Zeit zuverlässig funktionieren kann, ist er in einem gegen solche Verschmutzungen dichten Gehäuse 12 untergebracht, wie es beispielhaft in den 4 dargestellt ist.
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Das Gehäuse 12 ist dabei in aller Regel ein Strangpress-Profil aus Aluminium, mit einem geschlossen umlaufenden Querschnitt, welches auf die gewünschte Länge für den jeweiligen Anwendungsfall abgelängt werden kann.
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Stirnseitig wird ein solches Gehäuse 12 anschließend durch dicht angeordnete Enddeckel 16 abgedichtet.
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In den Schmalseiten des rechteckigen Querschnitts des Gehäuses 12 sind auf jeder Seite symmetrisch zwei Nuten 17 mit hinterschnittenem Querschnitt angeordnet, die eine Doppelfunktion erfüllen:
Zum einen können in dem z. B. kreissegmentförmigen hinterschnittenen Teil Befestigungsschrauben 27 von der Stirnseite her eingeschraubt werden, die sich durch den Enddeckel 16 hindurch erstrecken und dessen Befestigung an der Stirnseite des Gehäuses 12 dienen.
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Zum anderen können an jeder beliebigen Längsposition des Gehäuses 12 von der Seite her z. B. scheibenförmige Spannpratzen 25 eingeschoben werden, durch deren Bohrung hindurch eine Verschraubung des Gehäuses 12 an jeder beliebigen Stelle an einem umgebenden Bauteil, beispielsweise einem der Profile 2, 3, 4, möglich ist.
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Die auf der Außenseite des Gehäuses 12 vorhandene linienförmige Erhebung 28 dient als Markierung für die Position des im Gehäuse 12 angeordneten Sensorstabes.
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Wenn – wie im Beispiel der 4a dargestellt – in einem solchen Gehäuse 12 zwei Sensorstäbe 6a1, 6a2 vorhanden sind, trägt das Gehäuse 12 auf der Außenseite zwei solcher Erhebungen 28.
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Die Positionierung der Sensorstäbe 6a1, 6a2, die einen runden Querschnitt besitzen, erfolgt dadurch, dass der Innenquerschnitt 18 des Gehäuses 12 eine Rechteckform mit halbrunden schmalseitigen Enden, also etwa entsprechend der Form eines Langloches, besitzt, wobei der Radius des halbrunden Endes gleich oder etwas größer dem Radius des runden Außenquerschnittes der Sensorstäbe 6a1, 6a2 ist.
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In diesem Innenquerschnitt 18 ist ein Gehäuse-Innenprofil 22 eingeschoben, welches ebenfalls in der Regel wieder ein Aluminium-Strangpress-Profil ist und einen umlaufend geschlossenen Querschnitt besitzt mit einer rechteckigen Grundform, bei dem die Kontur der Schmalseiten auf der Außenseite jedoch kreissegmentförmig, etwa halbkreisförmig konkav, ausgebildet ist, wiederum in etwa mit einem Krümmungsradius gleich oder etwas größerer der des Außenumfanges eines Sensorstabes 6a1.
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Dadurch wird in beiden Enden des Innenquerschnittes 18 ein Freiraum zwischen dem Gehäuse-Innenprofil 22 und dem Gehäuse 12 gebildet, in den jeweils gerade ein Sensorstab 6a1, 6a2 eingeschoben werden kann.
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In der Dickenrichtung liegt das Gehäuse-Innenprofil 22 vorzugsweise nicht mit seiner gesamten Breitseite sondern nur mit den linienförmigen Erhebungen 28 am Innenquerschnitt 18 des Gehäuses 12 an, um das Einschieben zu erleichtern.
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Der Innenquerschnitt 21 des Gehäuse-Innenprofiles 22 ist wiederum etwa rechteckig gestaltet, jedoch mit je zwei Nuten 23 in den beiden Schmalseiten, die eine solche Breite besitzen, dass zwischen je ein Paar von einander gegenüberliegenden Nuten 23 eine Elektronik-Platine 24 eingeschoben und formschlüssig gehalten werden kann, auf der sich die Auswerteelektronik für den Positionssensor 6 befindet.
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Auf diese Art und Weise ist ein Zusammenbau sehr einfach möglich, indem zunächst die eine oder die zwei Platinen 24 in das Gehäuse-Innenprofil 22 in die dort vorhandenen Nuten 23 eingeschoben und in Längsrichtung gesichert wird, sei es durch Verkleben oder durch Reibungselemente.
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Anschließend wird das so fertig ausgestatte Gehäuse-Innenprofil 22, am besten zusammen mit den beiden Sensorstäben 6a1, 6a2 in das Gehäuse 12 geschoben und eine elektrische Verbindung der Sensorstäbe 6a1, 6a2, mit der Auswerteschaltung auf der Platine 24 hergestellt.
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Falls die Auswerteschaltung ihre Signale drahtgebunden nach außen weitergibt, wird durch einen der Enddeckel 16 ein Kabel 26 abgedichtet herausgeführt, dessen Adern natürlich vorher ebenfalls mit der Auswerteschaltung auf der Platine 24 elektrisch leitend verbunden werden müssen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Seitenausleger
- 2
- äußeres Profil
- 3
- inneres Profil
- 4
- innerstes Profil
- 5
- Stützfuß
- 6, 6.1, 6.2
- Positionssensor
- 6a, 6a1, 6a2
- Sensorstab
- 6b, 6b1, 6b2
- Gebermagnet
- 7
- Winkelsensor
- 8
- Schwenkachse
- 9
- Steuerung
- 10
- Längsrichtung
- 11
- vertikale Richtung
- 12
- Gehäuse
- 13
- Führungsleiste
- 14
- Drucksensor
- 15
- Hohlprofil
- 16
- Enddeckel
- 17
- Nut
- 18
- Innenquerschnitt
- 19
- Freiraum
- 20
- Chassis
- 21
- Innenquerschnitt
- 22
- Gehäuse-Innenprofil
- 23
- Nut
- 24
- Platine
- 25
- Spannpratze
- 26
- Kabel
- 27
- Befestigungsschrauben
- 28
- Erhebung
- 29
- Lastsensor
- 30
- Kranarm
- α
- Schwenkwinkel
- L, L1, L2
- Ausfahrlänge
- l
- Gesamtlänge