AT525206B1

AT525206B1 - Baumaschine mit kollisionsschutzsystem

Info

Publication number: AT525206B1
Application number: ATA50510/2021A
Authority: AT
Inventors: Zehetner Harald
Original assignee: Zehetner Harald
Priority date: 2021-06-22
Filing date: 2021-06-22
Publication date: 2023-04-15
Also published as: DE102022115501A1; AT525206A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Baumaschine (1) umfassend - eine Plattform (2) mit einer Antriebseinheit, einer Hydraulik-Anlage und einem Führerstand; - einen an der Plattform (2) angebundenen hydraulisch betätigbaren Gelenkarm (4), wobei der Gelenkarm (4) zumindest eine mit der Hydraulik-Anlage verbundenen Hydraulik-Zylinder- Einheit (5) sowie eine Aufnahme (6) für Anbaugeräte (7) aufweist. Um die Betriebssicherheit zu erhöhen und die Reparaturintensität zu verringern ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Baumaschine (1) ein Kollisionsschutzsystem mit zumindest einem Distanzsensor (11,12) sowie zumindest einer mit dem zumindest einen Distanzsensor (11,12) gekoppelten Steuerungseinheit aufweist, wobei zumindest ein erster Distanzsensor (11) im Bereich der zumindest einen Hydraulik-Zylinder-Einheit (5) des Gelenkarms (4) angeordnet ist oder wobei, neben dem zumindest einen ersten Distanzsensor (11), zumindest ein zweiter Distanzsensor (12) an einer dem Gelenkarm (4) zugewandten Fläche der Plattform (2) angeordnet ist, wobei die Steuerungseinheit ausgelegt ist, um ein spezifisches Signal zu generieren, wenn der von einem ersten Distanzsensor (11) und/oder einem zweiten Distanzsensor (12) erfasste Abstand zumindest einen vordefinierten Abstandswert unterschreitet.

Description

Beschreibung

BAUMASCHINE MIT KOLLISIONSSCHUTZSYSTEM

GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die Erfindung betrifft eine Baumaschine, insbesondere einen Bagger, umfassend

- eine Plattform mit einer Antriebseinheit, einer Hydraulik-Anlage und einem Führerstand;

- einen an der Plattform angebundenen hydraulisch betätigbaren Gelenkarm, wobei der Gelenkarm zumindest eine mit der Hydraulik-Anlage verbundenen Hydraulik-Zylinder-Einheit sowie eine Aufnahme für Anbaugeräte aufweist sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Baumaschine, insbesondere zum Betreiben eines Baggers, mit einem mittels eines hydraulischen Systems aktuierbaren Gelenkarm.

STAND DER TECHNIK

[0002] Baumaschinen mit einem Gelenkarm sowie einem hydraulischen System, das zur Betätigung, Bewegung und Positionierung des Gelenkarmes während des Betriebs benötigt wird, zeichnen sich durch ihre vielfältigen Einsatzmöglichkeiten aus. In der Folge wird im Speziellen auf die Untergruppe der Bagger eingegangen, wobei die Ausführungen analog auch für verwandte Baumaschinen gültig sind.

[0003] Bagger weisen in der Regel eine Plattform auf, auf welcher eine Antriebseinheit, beispielsweise ein Motor wie ein Elektromotor oder ein Verbrennungskraftmotor, und ein Führerstand angeordnet sind. Bei dem Führerstand handelt es sich um jenen Bereich, in dem sich die Bedieninstrumente der Baumaschine befinden, wobei sich in der Regel der Baumaschinenführer während des Betriebs im Führerstand aufhält. Der Führerstand kann dabei beispielsweise als geschlossene Führerkabine ausgebildet sein, wobei die Führerkabine in der Regel eine Windschutzscheibe umfasst, oder der Führerstand kann offen ausgebildet sein, wobei der Führerstand in dieser Ausführungsform in der Regel zumindest einen Uberrollbügel umfasst. Die Plattform ist oftmals zweiteilig ausgeführt, insbesondere wenn es sich um Kettenfahrzeuge handelt, wobei in diesem Fall der Kettentrieb in einer unteren Plattform und der Führerstand, insbesondere die Führerkabine, sowie die Antriebseinheit auf einer oberen Plattform angebracht sind. In dieser Bauform können obere und untere Plattform gegeneinander verdrehbar ausgebildet sein.

[0004] Der Gelenkarm umfasst üblicherweise zumindest zwei gelenkig miteinander verbundene Elemente, in der Regel Ausleger und Löffelstiel oder Baggerstiel genannt, wobei ein Element, in der Regel der Ausleger, schwenkbar an der Plattform angebunden ist, um eine Hubbewegung durchführen zu können. Die gelenkigen Verbindungen der Elemente des Gelenkarmes weisen in der Regel einen Freiheitsgrad auf, wobei die Gelenke parallel zueinander angeordnet sind, sprich die Gelenkachsen der Gelenke parallel zueinander ausgerichtet sind. Am letzten Element des Gelenkarms, in der Regel am Löffelstiel oder Baggerstiel, ist im Allgemeinen ein Anbaugerät angekoppelt, wobei der Gelenkarm zu diesem Zwecke eine Aufnahme aufweist. Die Aufnahme kann beispielsweise als Schnellwechseleinrichtung ausgebildet sein, um einen schnellen Wechsel der Anbaugeräte zu ermöglichen. Gleichfalls ist es denkbar, dass ein Anbaugerät, wie etwa ein Baggerlöffel, fest mit der Aufnahme verbunden ist.

[0005] Als Anbaugeräte werden häufig Löffel, Vibrationsplatten, Fräsen, Meißel, Greifer, Abbruchzangen, Betonscheren oder Abbruchhämmer eingesetzt, um nur einige zu nennen.

[0006] Die Aktuierung des Gelenkarms sowie gegebenenfalls des angekoppelten Anbaugeräts erfolgt über ein hydraulisches System, welches üblicherweise eine Hydraulik-Anlage, hydraulische Leitungen, Steuerventile sowie Hydraulik-Zylinder-Einheiten umfasst. Die Hydraulik-Anlage umfasst dabei in der Regel zumindest eine Hydraulik-Pumpe sowie gegebenenfalls Überdruckventile, Rückführungen oder Hydrauliktanks. Die Hydraulik-Anlage, insbesondere die HydraulikPumpe, kann entweder über einen eigenen Antrieb verfügen oder aber über die Antriebseinheit

des Baggers mit betrieben werden.

[0007] Der Gelenkarm wird über die entsprechenden Hydraulik-Zylinder-Einheiten bewegt, wobei jeweils zumindest eine Hydraulik-Zylinder-Einheit für die Positionierung eines Elements des Gelenkarms zum Einsatz kommt. Eine Hydraulik-Zylinder-Einheit umfasst üblicherweise einen Hydraulikzylinder und einen Hydraulikkolben, wobei die Position des Hydraulikkolbens relativ zum Hydraulikzylinder über die Druckverhältnisse variiert werden kann.

[0008] Ein Nachteil des Stands der Technik kann nun darin gesehen werden, dass durch die entsprechende gelenkige Ausbildung des Gelenkarms eine Vielzahl an Gelenkarmstellungen möglich sind, wodurch, insbesondere wenn ein Anbaugerät an das Ende des Gelenkarmes angekoppelt ist, die Gefahr der Kollision mit einem anderen Teil der Baumaschine bzw. des Baggers erhöht ist. Die Kollisionsgefahr erhöht sich weiter, wenn der Maschinenführer über wenig Erfahrung verfügt oder durch äußere Umstände abgelenkt wird. Eine solche „Selbstkollision“ kann nicht nur die Wartungsintensität und die Instandsetzungskosten in die Höhe treiben, sondern stellt in gewissen Situationen auch eine Gefahr für den Maschinenführer oder beistehendes Arbeitspersonal dar.

[0009] Aus der EP 3470772 B1 ist eine Baumaschine bekannt, welche über mehrere Distanzsensoren verfügt, die an einer Kabine des oberen Drehgestells angebracht sind. Die Uberwachungsbereiche der einzelnen Distanzsensoren überlappen dabei, wobei die Stellung des Gelenkarms durch Winkelsensoren bestimmt werden kann. Durch die Überlappung der Überwachungsbereiche sollen Fremdkollisionen verlässlich vermieden werden.

[0010] Die DE 4338056 A1 und die JP H0881979 A offenbaren einen Löffelbagger mit einem Steuersystem, welches bestimmt, ob sich der Schaufelbolzen in einer Warnebene oder einer Gefahrenebene befindet und entsprechende Maßnahmen, wie hydraulische Abregelungen, ausgelöst werden, um eine Kollision zu verhindern. Dabei werden die konkreten Abmessungen des Gelenkarms und der Schaufel sowie die Veränderung der Winkelstellung der Gelenke zur Positionsbestimmung aufgrund der kinematischen Zusammenhänge herangezogen.

[0011] Die EP 0785310 B1 betrifft ein Antikollisionssystem für eine Baumaschine, welches im Wesentlichen auf der Erfassung und Berechnung der Position von einzelnen Komponenten des Baggerarms basiert. Dabei werden eine Vielzahl an unterschiedlichen und komplexen Ausführungsvarianten erläutert, wie die Berechnung der Relativpositionen der einzelnen Komponenten zueinander und die Regelung zur Kollisionsvermeidung erfolgen kann.

AUFGABE DER ERFINDUNG

[0012] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und eine Baumaschine, insbesondere einen Bagger, vorzuschlagen, welcher sich durch eine erhöhte Betriebssicherheit und eine verringerte Reparaturintensität auszeichnet.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0013] Diese Aufgabe wird in einer erfindungsgemäßen Baumaschine, insbesondere in einem erfindungsgemäßen Bagger, der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, dass die Baumaschine ein Kollisionsschutzsystem aufweist, das Kollisionsschutzsystem umfassend zumindest einen Distanzsensor zur Erfassung eines Abstandes zwischen dem jeweiligen Distanzsensor und einem relativ zu diesem Distanzsensor beweglichen Objekt, insbesondere einem an der Aufnahme angebrachten Anbaugerät, sowie zumindest eine mit dem zumindest einen Distanzsensor gekoppelte Steuerungseinheit,

wobei zumindest ein erster Distanzsensor im Bereich der zumindest einen Hydraulik-ZylinderEinheit des Gelenkarms angeordnet ist

oder wobei, neben dem zumindest einen ersten Distanzsensor, zumindest ein zweiter Distanzsensor an einer dem Gelenkarm zugewandten Fläche der Plattform angeordnet ist,

wobei die Steuerungseinheit ausgelegt ist, um ein spezifisches Signal zu generieren, wenn der von einem ersten Distanzsensor und/oder einem zweiten Distanzsensor erfasste Abstand zumindest einen vordefinierten Abstandswert unterschreitet.

[0014] Um Kollisionen, insbesondere „Eigenkollisionen“, zwischen dem Gelenkarm sowie etwaig daran angekoppelten Anbaugeräten, und anderen Elementen der Baumaschine, insbesondere des Baggers, zu verhindern, wird erfindungsgemäß ein Kollisionsschutzsystem vorgeschlagen, das einerseits auf einem (mehreren) Distanzsensor(en) und andererseits auf zumindest einer Steuerungseinrichtung basiert. Dadurch, dass mittels des zumindest einen Distanzsensors laufend der Abstand zwischen dem Distanzsensor und einem sich annähernden Objekt, beispielsweise einem platzintensiven Anbaugerät, bestimmt werden kann, können mittels der Steuerungseinrichtung zeitaktuell situations-spezifische Signale generiert und gegebenenfalls weitergeleitet werden, um eine potentielle Gefahren- oder Kollisionssituation zu verhindern.

[0015] In der Regel sind zwei Bereiche der Baumaschine besonders anfällig für derartige Kollisionen: Einerseits die Hydraulik-Zylinder-Einheiten, welche beispielsweise durch ein Anbaugerät oder einen Endabschnitt des Gelenkarms, insbesondere während des Einklappens, beschädigt werden können und andererseits der Führerstand bzw. die Führerkabine, insbesondere deren Windschutzscheibe. Für den Kollisionsschutz im ersten Fall ist zumindest ein erster Sensor im Bereich von zumindest einer der Hydraulik-Zylinder-Einheiten vorgesehen, welcher laufend den Abstand zum bewegten Ende des Gelenkarms ermittelt. Für den Kollisionsschutz im zweiten Fall ist zumindest ein zweiter Sensor, vorzugsweise ein zweiter Sensor, zwei zweite Sensoren, oder mehrere zweite Sensoren, auf einer dem Gelenkarm zugewandten Seite der Plattform angeordnet, insbesondere im Bereich des Führerstands.

[0016] Natürlich ist es denkbar, dass das Kollisionsschutzsystem lediglich einen ersten Sensor, zwei erste Sensoren, zumindest einen ersten Sensor oder mehrere erste Sensoren, jedoch keine(n) zweite(n) Sensor(en) umfasst. Bevorzugt umfasst das Kollisionsschutzsystem jedoch sowohl zumindest einen ersten Sensor als auch zumindest einen zweiten Sensor, um möglichst viele potentielle Gefahrenherde abzudecken.

[0017] Als Distanzsensor kommen beispielsweise Abstandsmesser auf Basis von Lasertechnologie oder auf Basis von Ultraschalltechnologie in Frage. Ein Distanzsensor kann dabei entweder direkt an einem bereits vorhandenen Element der Baumaschine angebracht werden oder alternativ mittels eines Anbauteils oder Trägerelements angebunden werden.

[0018] Die Steuerungseinheit ist dazu eingerichtet, laufend die erfassten Abstände des jeweiligen Distanzsensors zu überprüfen und mit zumindest einem, in der Regel in der Steuerungseinheit gespeicherten, vordefinierten Abstandswert zu vergleichen. Wird eine Unterschreitung des vordefinierten Abstandswert durch den aktuell erfassten Abstand festgestellt, so wird ein spezifisch zuordenbares Signal generiert, mit dessen Hilfe die Kollision entweder human unterstützt oder sogar voll automatisch verhindert werden kann. Zur Signalübertragung sind entsprechende Mittel vorgesehen, beispielsweise Kabel für eine kabelgebundene Übertragung oder Sende- und Empfangseinheiten für eine kabellose Ubertragung.

[0019] Während es vorteilhaft ist, wenn die Baumaschine eine zentrale Steuerungseinheit für den zumindest einen Distanzsensor umfasst, ist es genauso denkbar, dass eine Steuerungseinheit in den jeweiligen ersten und/oder zweiten Distanzsensor integriert ist und somit mehrere Steuerungseinheiten vorhanden sind, wobei auch denkbar ist, dass mehrere Steuerungseinheiten vorgesehen sein können, die jeweils mehrere Distanzsensoren gleichzeitig auswerten.

[0020] Besonders Kollisions-gefährdet ist in der Regel die Hydraulik-Zylinder-Einheit, die den Ausleger des Gelenkarms aktuiert, in anderen Worten jener Teil des Gelenkarms, der, zumeist um eine oder zwei Achsen, schwenkbar an die Plattform angebunden ist.

[0021] Diese Hydraulik-Zylinder-Einheit wird auch als Hubzylinder-Einheit bezeichnet. Dies deshalb, da die Hydraulik-Zylinder-Einheit des Auslegers, insbesondere der ausfahrbare Hydraulikkolben und der Hydraulikzylinder, in der Regel während des Betriebs dem frei beweglichen Ende des Gelenkarms zugewandt ist, insbesondere wenn sich der Ausleger in einer im Wesentlichen aufrechten Position befindet. Um die empfindlichen Komponenten der Hydraulik-Zylinder-Einheit während des Ausfahrens vor direkter Verletzung bzw. vor Verschmutzung zu schützen, ist oftmals ein Schutzblech an der Hydraulik-Zylinder-Einheit des Auslegers vorgesehen. Dieses Schutz-

blech kann jedoch durch eine Kollision, beispielsweise mit einem Anbaugerät, ebenfalls schwer in Mitleidenschaft gezogen werden oder die Hydraulik-Zylinder-Einheit nicht ausreichend vor Beschädigung schützen. Um entsprechend eine Kollision mit der Hydraulik-Zylinder-Einheit des Auslegers bzw. mit deren Schutzblech zu verhindern, sieht eine Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass der Gelenkarm einen Ausleger umfasst, wobei zumindest ein erster Distanzsensor an einer Hydraulik-Zylinder-Einheit des Auslegers angeordnet ist und/oder zumindest ein erster Distanzsensor an einem Schutzblech der Hydraulik-Zylinder-Einheit des Auslegers angeordnet ist.

[0022] Wie bereits zuvor erwähnt ist auch der Bereich des Führerstands, insbesondere der Führerkabine, besonders sensibel im Zusammenhang mit potentiellem Kollisionsrisiko, insbesondere da sich hier der Maschinenführer unmittelbar im Gefahrenbereich befindet. Entsprechend sieht eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass zumindest ein zweiter Distanzsensor an einer dem Gelenkarm zugewandten Fläche des Führerstands, insbesondere der Führerkabine, angeordnet ist. Ein zweiter Sensor kann dabei beispielsweise seitlich neben dem Führerstand, oberhalb des Führerstands oder unterhalb des Führerstands positioniert oder gegebenenfalls in eine Windschutzscheibe einer Führerkabine integriert oder auf der dem Maschinenführer zugewandten Rückseite der Windschutzscheibe befestigt sein.

[0023] In der Folge werden drei unterschiedliche bevorzugte Systemantworten auf eine detektierte Abstandsunterschreitung diskutiert, welche sich durch unterschiedlich generierte spezifische Signale und unterschiedliche zusätzliche Systemkomponenten und Vernetzungen auszeichnen. Während es natürlich denkbar ist, nur eine oder eine Auswahl der drei Systemantworten vorzusehen, ist ein besonders effektiver und benutzerfreundlicher Kollisionsschutz dann gegebenen, wenn alle drei Systemantworten realisiert werden.

[0024] Um dem Maschinenführer zu ermöglichen selbstständig eine drohende Kollision zu verhindern, ohne dass vom Kollisionsschutzsystem aktiv eingegriffen werden muss, sieht eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass in der Steuerungseinheit ein erster vordefinierter Abstandswert hinterlegt ist, wobei die Steuerungseinheit eingerichtet ist, um bei Unterschreitung des ersten vordefinierten Abstandswertes ein Warnsignal als spezifisches Signal zu generieren, und dass die Baumaschine weiters eine Warneinheit umfasst, wobei die Warneinheit von der Steuerungseinheit ansteuerbar ist, um bei Empfang des Warnsignals eine optische und/oder akustische Warnmeldung abzugeben. Bei der Warneinheit kann es sich beispielsweise um einen Lautsprecher, eine Anzeigeeinrichtung, eine Warnleuchte oder ein Display handeln. Durch die Warnmeldung wir die Aufmerksamkeit des Maschinenführers auf die mögliche drohende Kollision gelenkt, sodass dieser rechtzeitig korrigierend eingreifen kann.

[0025] Wenn durch die Warnmeldung nicht der gewünschte Effekt erreicht wurde oder keine Warnmeldung abgegeben wurde sieht eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass in der Steuerungseinheit ein zweiter vordefinierter Abstandswert hinterlegt ist, wobei die Steuerungseinheit eingerichtet ist, um bei Unterschreitung des zweiten vordefinierten Abstandswertes ein Drosselsignal als spezifisches Signal zu generieren, und dass die Antriebseinheit und/oder die Hydraulik-Anlage von der Steuerungseinheit ansteuerbar ist, um bei Empfang des Drosselsignals eine Leistung der Hydraulik-Anlage direkt und/oder indirekt zu drosseln. Durch die Drosselung der Leistung der Hydraulik-Anlage kann aufgrund der Verlangsamung der Bewegungsgeschwindigkeit des Gelenkarms bzw. des Anbaugeräts sowohl die Reaktionszeit des Maschinenführers verlängert werden, als auch eine präzisere Bewegung des Gelenkarms ermöglicht werden und, sollte es trotz allem zu einer Kollision kommen, zumindest der Ausmaß des Schadens möglichst gering gehalten werden. Verfügt die Hydraulik-Anlage über einen eigenen Antrieb, so kann dieser direkt angesteuert werden und so die Leistung aufgrund des Drosselsignals direkt verringert werden. Wird die Hydraulik-Anlage über die Antriebseinheit angetrieben, so kann die Leistung der Hydraulik-Anlage über die entsprechende Ansteuerung der Antriebseinheit indirekt verringert werden.

[0026] Ein besonders hoher Sicherheitsfaktor im Sinne des Kollisionsschutzes wird dann erreicht, wenn der Gelenkarm bei Unterschreitung einer unteren Grenze des Abstands durch den aktuell

erfassten Abstand automatisch abgeschaltet wird, sodass keine weitere Bewegung mehr möglich ist, die zu einer Kollision führen könnte. Besonders geeignet für einen raschen Eingriff in ein eher träges hydraulisches System ist die Ansteuerung von einem oder mehreren Steuerventilen im hydraulischen System, da durch die entsprechende Beeinflussung der Steuerventile die Bewegung abrupt gestoppt werden kann. Entsprechend sieht eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass in der Steuerungseinheit ein dritter vordefinierter Abstandswert hinterlegt ist, wobei die Steuerungseinheit eingerichtet ist, um bei Unterschreitung des dritten vordefinierten Abstandswertes ein Abschaltsignal als spezifisches Signal zu generieren, und dass zumindest ein zwischen der Hydraulik-Anlage und der zumindest einen Hydraulik-Zylinder-Einheit geschaltetes Steuerventil von der Steuerungseinheit ansteuerbar ist, um bei Empfang des Abschaltsignals eine weitere Bewegung des Gelenkarms und/oder des Anbaugeräts zu unterbinden. Die Ansteuerung der Steuerventile bzw. der zu Steuerblöcken gebündelten Steuerventile kann elektrisch oder hydraulisch erfolgen.

[0027] Alternativ zur Ansteuerung des Steuerventils kann das Abschaltsignal auch analog zum Drosselsignal die Antriebseinheit und/oder die Hydraulik-Anlage ansteuern, um die HydraulikAnlage zumindest temporär zu deaktivieren.

[0028] Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn erster, zweiter und dritter Abstandswert monoton fallen, wodurch nicht ausgeschlossen ist, dass Warnsignal und Drosselsignal durch denselben oder einen ähnlichen vordefinierten Abstandswert ausgelöst werden.

[0029] In der Regel weisen Baumaschinen, insbesondere Bagger, bereits ein umfangreiches Sicherheitssystem auf, welches beispielsweise die Betriebsparameter während des Einsatzes überwacht, um eine Uberlastung zu verhindern, oder eine Notabschaltung, beispielsweise durch einen Sicherheitshebel, durchzuführen, wenn es zu einer Gefahrensituation kommt. Gleichfalls sind häufig auch Kontrollinstrumente, wie Bildschirme, vorhanden, um Warnungsmeldungen auszugeben. Ublicherweise ist das Sicherheitssystem, beispielsweise ein elektronisches Sicherheitssystem mit zumindest einer Recheneinheit, mit der Hydraulik-Anlage, insbesondere der Hydraulik-Pumpe, und/oder mit dem(n) Steuerventil(en) und/oder mit der Antriebseinheit kommunikationsverbunden, sodass diese Bestandteile der Baumaschine vom Sicherheitssystem ansteuerbar sind.

[0030] Während es, wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen beschrieben, möglich ist, eine direkte Signalverbindung zwischen der zumindest einen Steuerungseinheit des Kollisionsschutzsystems und den entsprechenden Komponenten der Baumaschine, insbesondere des Baggers, herzustellen, um diese direkt anzusteuern und etwaige Übertragungsfehler zu minimieren, kann es auch vorteilhaft sein, die Steuerungseinheit mit dem Sicherheitssystem der Baumaschine zu verbinden, um bereits in der Baumaschine integrierte Mechanismen, Instrumente und Schaltungen zu nutzen, um eine Systemantwort auf ein von der Steuerungseinrichtung generiertes spezifisches Signal sicherzustellen. Dies erleichtert insbesondere die Nachrüstung eines Kollisionsschutzsystems für bereits hergestellte und betriebene Baumaschinen. Zu diesem Zweck ist in einer weiteren Ausführungsvariante vorgesehen, dass ein in die Baumaschine integriertes Sicherheitssystem mit der Steuerungseinheit signalverbunden und ansteuerbar ist,

um bei Empfang eines von der Steuerungseinheit als spezifisches Signal generierten Warnsignals die Ausgabe einer Warnmeldung über das Sicherheitssystem auszulösen,

und/oder

um bei Empfang eines von der Steuerungseinheit als spezifisches Signal generierten Drosselsignals eine Drosselung der Leistung der Hydraulik-Anlage über das Sicherheitssystem zu veranlassen,

und/oder

um bei Empfang eines von der Steuerungseinheit als spezifisches Signal generierten Abschaltsignals eine Deaktivierung der Hydraulik-Anlage und/oder die Betätigung eines Steuerventils über das Sicherheitssystem zu veranlassen.

[0031] In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kollisionsschutzsystem weiters einen Wahlschalter umfasst, wobei das Kollisionsschutzsystem mittels des

Wahlschalters in einen aktivierten Zustand und/oder einen inaktiven Zustand und/oder in einen zeitlich begrenzten Fehlerbehebungs-Zustand bringbar ist. Um dem Maschinenführer die Möglichkeit zu geben das Kollisionsschutzsystem bewusst ein- oder auszuschalten, ist, in der Regel im Führerstand bzw. in der Führerkabine, der Wahlschalter vorgesehen. So kann es beispielsweise für ein Manöver bei besonders platzbeengten Verhältnissen durchaus denkbar sein, dass ein besonders geringer Abstand eingestellt wird, ohne dass es tatsächlich zu einer Kollision kommt. Wenn der zeitlich begrenzte Fehlerbehebungs-Zustand ausgewählt wird, kann die Baumaschine aus einem der drei zuvor beschriebenen Fehlerzustände, insbesondere wenn ein Abschaltsignal generiert wurde, wieder in einen betriebsbereiten Zustand überführt werden, ohne dass dafür das Kollisionsschutzsystem zur Gänze ausgeschaltet werden muss, sodass nicht das Risiko besteht, dass dieses aus Vergesslichkeit nicht unmittelbar nach Beendigung des Fehlerzustands wieder aktiviert wird. Dabei ist es denkbar, dass während des zeitlich begrenzten Fehlerzustandes die drei zuvor beschriebenen Systemantworten in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen werden.

[0032] Die eingangs erwähnte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Baumaschine, insbesondere eines Baggers, mit einem mittels eines hydraulischen Systems aktuierbaren Gelenkarm, wobei folgende Schritte durchgeführt werden:

- Bestimmen eines Abstandes zwischen einem quasi-stationären Referenzpunkt der Baumaschine und einem frei beweglichen Abschnitt der Baumaschine mittels zumindest eines Distanzsensors, wobei der quasi-stationären Referenzpunkt an einem vor einer potentiellen Kollision zu schützenden Abschnitt der Baumaschine angeordnet ist, wobei der frei bewegliche Abschnitt des Gelenkarms durch eine Hüllfläche des Gelenkarmes und/oder durch eine Hüllfläche eines am Gelenkarm angebrachten Anbaugeräts ausgebildet ist;

- Generieren eines spezifischen Signals, wenn der bestimmte Abstand einen vordefinierten Abstand unterschreitet, wobei durch das generierte spezifische Signal zumindest eine der folgenden Kollisionsschutzmaßnahmen ausgelöst werden:

a) Ausgeben eines akustischen und/oder optischen Warnsignals; b) Drosseln einer Leistung des hydraulischen Systems; c) zumindest zeitweises Abschalten des hydraulischen Systems.

[0033] Während die spezifische Funktionsweise sowie das Zusammenspiel der einzelnen Elemente und die Vorteile der Systemantworten bereits im Vorfeld im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausführlich erörtert wurden, sodass an dieser Stelle lediglich auf die entsprechenden Stellen verwiesen wird, soll in der Folge die Abstandsbestimmung mittels des quasi-stationären Referenzpunktes und dem frei beweglichen Abschnitt des Gelenkarms beleuchtet werden.

[0034] Als quasi-stationäre Referenzpunkte werden solche Punkte bezeichnet, die ihre Position während des regulären Betriebs nur geringfügig relativ zu den übrigen Elementen ändern oder lediglich eine absolute Positionsänderung durchlaufen. Somit eignet sich ein quasi-stationärer Referenzpunkt besonders gut dazu, einem zu schützenden Element oder Abschnitt der Baumaschine zugeordnet zu werden. Beispielsweise kann sowohl die Plattform als auch eine auf der Plattform angeordnete Führerkabine bzw. ein Führerstand als Grundlage für einen quasi-stationären Referenzpunkt fungieren, da diese Elemente in der Regel lediglich eine absolute Positionsänderung, beispielsweise eine Drehung um eine Hochachse, durchlaufen. Auch ein Hydraulik-Zylinder eines Auslegers eignet sich für einen quasi-stationären Referenzpunkt, da hier lediglich eine geringfügige Positionsänderung basierend auf dem Öffnungsgrad des Hydraulik-Zylinders selbst zu erwarten ist.

[0035] Vorteilhafterweise wird der jeweilige Distanzsensor zur Bestimmung bzw. Messung des Abstands an oder zumindest im Bereich eines stationären Referenzpunktes positioniert.

[0036] Im Gegensatz dazu zeichnet sich der frei beweglichen Abschnitt des Gelenkarms durch einen großen Bewegungsradius aus, wie etwa das Ende des Gelenkarms oder ein am Gelenkarm

angekoppeltes Anbaugerät. Da theoretisch jeder Abschnitt des Gelenkarms potentiell eine Kollisionsgefahr birgt, ist dessen Hüllkurve der sicherheitsrelevante frei bewegliche Abschnitt.

[0037] Die Systemantwort auf eines der spezifischen Signale kann einerseits durch eine direkte Ansteuerung der jeweiligen Komponenten der Baumaschine erfolgen, andererseits ist es möglich, dass durch die spezifischen Signale ein Sicherheitssystem der Baumaschine angesteuert wird, und die Systemantwort durch das Sicherheitssystem veranlasst wird.

[0038] Erfindungsgemäß ist weiters vorgesehen, dass der quasi-stationäre Referenzpunkt an einer Hydraulik-Zylinder-Einheit und/oder an einem Schutzblech einer Hydraulik-Zylinder-Einheit angeordnet ist. Vorzugsweise kann ein weiterer quasi stationärer Referenzpunkt an einem Führerstand, insbesondere einer Führerkabine, der Baumaschine angeordnet sein. Auch in diesem Zusammenhang wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen, die auch für diese Ausführungsvariante des Verfahrens zutreffend sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

[0039] Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.

[0040] Dabei zeigt:

[0041] Fig. 1 eine dreidimensionale Darstellung eines Kleinbaggers;

[0042] Fig. 2 eine Detaildarstellung eines Kleinbaggers in Seitenansicht;

[0043] Fig. 3 eine Detaildarstellung eine Kleinbaggers in isometrischer Perspektive;

[0044] Fig. 4 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsvariante eines Kollisionsschutzsystems;

[0045] Fig. 5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsvariante eines Kollisionsschutzsystems

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0046] Fig. 1 zeigt eine Baumaschine 1 in Form eines Baggers, wobei der Bagger als Kleinbagger ausgeführt ist. Die Baumaschine 1 in Form eines Baggers umfasst eine Plattform 2, die sich in eine untere Plattform 2a und eine obere Plattform 2b unterteilt, sowie einen als Baggerarm ausgebildeten Gelenkarm 4, welcher an der oberen Plattform 2b angelenkt ist. Auf der oberen Plattform 2b ist ein als Führerkabine ausgebildeter Führerstand 3 vorgesehen, in welchem sich die Bedienelemente für den Maschinenführer befinden. Weiters ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in der oberen Plattform 2b eine Hydraulik-Anlage 15 (vgl. Fig. 4) mit einer Hydraulikoumpe sowie eine Antriebseinheit 14 (vgl. Fig. 4), beispielsweise ein Motor, insbesondere ein Elektrooder Verbrennungskraftmotor, untergebracht.

[0047] Die untere Plattform 2a umfasst einen Kettentrieb 22, der aus zwei separat antreibbaren Ketten gebildet ist. In einer Fahrtrichtung gesehen an einer Frontseite der unteren Plattform 2a ist ein heb- du senkbares Planierschild 21 angebracht. Die obere Plattform 2b ist drehbar mit der unteren Plattform 2a verbunden, sodass sich die obere Plattform 2b während des Betriebs frei gegenüber der unteren Plattform 2a bzw. dem Kettentrieb 22 verdrehen kann, um verschiedene Arbeitspositionen einnehmen zu können.

[0048] Der als Baggerarm ausgebildete hydraulisch aktuierbare Gelenkarm 4 der Baumaschine 1 setzt sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Ausleger 8 und einem Löffelstiel 10 zusammen, die jeweils gelenkig miteinander verbunden sind. Dabei ist der Ausleger 8, der insbesondere für eine Hebe- und Senkbewegung zuständig ist, gelenkig an der oberen Plattform 2b angebunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist weiters ein Verschwenkmechanismus 23 für den Ausleger 8 vorgesehen, mittels welchem der Gelenkarm 4 über den Ausleger 8 in seitlicher Richtung gegenüber der oberen Plattform 2b verschwenkt werden kann. Der Löffelstiel 10

ist am der oberen Plattform 2b gegenüberliegenden Ende des Auslegers 8 am Ausleger 8 gelenkig angebunden und ermöglich so insbesondere eine Bewegung des Gelenkarms 4 in Richtung der Plattform 2 bzw. in die der Plattform 2 entgegengesetzte Richtung.

[0049] Am Ende des als Baggerarm ausgebildeten Gelenkarms 4 befindet sich eine Aufnahme 6, an welche ein Anbaugerät 7 angekoppelt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Anbaugerät 7 um eine Baggerschaufel.

[0050] Die Bewegung des als Baggerarm ausgebildeten Gelenkarms 4 sowie des an der Aufnahme 6 angekoppelten Anbaugeräts 7 erfolgt über Hydraulik-Zylinder-Einheiten 5, die an der Hydraulik-Anlage 15 über entsprechende Hydraulikverbindungen angeschlossen sind. Dabei ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Hydraulik-Zylinder-Einheit 5 als Hubzylinder-Einheit 5a ausgebildet und am Ausleger 8 angebracht, um insbesondere die Hebe- und Senkbewegung des Gelenkarms 4 bzw. des daran befestigten Anbaugeräts 7 zu ermöglichen. Die Hubzylinder-Einheit 5a ist dabei einerseits an dem an der oberen Plattform 2b angebundenen Verschwenkmechanismus 23 und andererseits am Ausleger 8 angelenkt. Da die Hubzylinder-Einheit 5a in einem dem Arbeitsbereich zugewandten Abschnitt angeordnet ist, ist ein Schutzblech 9 im entsprechenden Bereich des Auslegers 8 vorgesehen, inbesondere um den ausfahrbaren Hydraulikkolben der Hubzylinder-Einheit 5a vor Verschmutzung und kleineren Beschädigungen während des Betriebs zu schützen.

[0051] Eine zweite Hydraulik-Zylinder-Einheit 5 ist zwischen Ausleger 8 und Löffelstiel 10 angeordnet und an beiden Elementen angelenkt, insbesondere um die Bewegung des Gelenkarms 4 bzw. des Anbaugeräts 7 in Richtung der Plattform 2 bzw. in die der Plattform 2 entgegengesetzte Richtung zu ermöglichen. Schließlich ist eine dritte Hydraulik-Zylinder-Einheit 5 gelenkig am Löffelstiel 10 und der Aufnahme 6 angelenkt, um eine Kippbewegung des Anbaugeräts 7 zu ermöglichen.

[0052] Ein häufiges Problem bei Baumaschinen, insbesondere bei Baggern, besteht darin, dass durch das Zusammenspiel des hydraulisch Gelenkarms 4 und eines hydraulisch aktuierten Anbaugeräts 7, das im Betriebszustand an der Aufnahme 6 am der Plattform 2 gegenüberliegenden Ende des Gelenkarms 4 angeordnet ist, ein großer Bewegungsradius möglich ist, wobei es auch zu Kollisionen zwischen einzelnen Komponenten der Baumaschine untereinander kommen kann, sogenannten „Selbstkollisionen“. Insbesondere gefährdet ist dabei der Bereich der HubzylinderEinheit 5a und des Schutzblechs 9, da in diesem Bereich eine Kollision zwischen Anbaugerät 7 und Hubzylinder-Einheit 5a bzw. Schutzblech 9 bei Bedienungsfehlern verhältnismäßig häufig auftreten kann. Weiters gefährdet ist der Bereich des Führerstands 3, insbesondere wenn dieser als Führerkabine mit einer Windschutzscheibe 3a ausgebildet ist. Auch hier kann der Ausleger 8 oder ein Anbaugerät 7 bei fehlerhafter Bedienung mit dem Führerstand 3, insbesondere mit der Windschutzscheibe 3a oder mit Trägersäulen des Führerstands 3, kollidieren.

[0053] Anhand der Figuren 2 und 3 soll kurz das Prinzip eines erfindungsgemäßen Kollisionsschutzsystems beschrieben. Das Konzept beruht darauf, dass in kollisionsgefährdeten Bereichen zumindest ein Distanzsensor 11,12 angeordnet ist, um den entsprechenden Abstand d zwischen dem Distanzsensor 11,12 und einem relativ zu diesem Distanzsensor 11,12 beweglichen Objekt laufend zu bestimmen.

[0054] Um eine Selbstkollision im Bereich der Hubzylinder-Einheit 5a bzw. des Schutzblechs 9 verhindern zu können, ist zumindest ein erster Distanzsensor 11 vorgesehen, wobei in den Figuren 2 und 3 jeweils durch eine strichpunktierte Linie jener Bereich angedeutet ist, in dem die Anbringung des zumindest einen ersten Distanzsensors 11 vorteilhaft ist. Insbesondere kann der zumindest eine erste Distanzsensor 11 an der Hubzylinder-Einheit 5a selbst und/oder am Schutzblech 9 selbst angebracht sein, wobei auch entsprechende Anbringungsmittel, wie Anbauteile und Verbindungselemente, vorgesehen sein können. Natürlich ist es auch denkbar, dass der zumindest eine erste Distanzsensor 11 am Ausleger 8 angeordnet sein kann. Durch den zumindest einen ersten Distanzsensor 11 kann laufend ein erster Abstand d1 (durch einen Doppelpfeil markiert) zwischen dem Anbaugerät 7 und dem zumindest einen ersten Distanzsensor 11 bestimmt werden, wobei - wie in der Folge ausführlich diskutiert - entsprechende Maßnahmen gesetzt wer-

den können, wenn ein vordefinierter Abstandswert unterschritten wird.

[0055] Um eine Selbstkollision im Bereich des Führerstands 3 bzw. mit dem entsprechenden Abschnitt der Plattform 2 verhindern zu können, ist zumindest ein zweiter Distanzsensor 12 vorgesehen, wobei in den Figuren 2 und 3 jeweils durch eine strichzweipunktierte Linie jener Bereich angedeutet ist, in dem die Anbringung des zumindest einen zweiten Distanzsensors 12 besonders vorteilhaft ist. Insbesondere kann der zumindest eine zweite Distanzsensor 12 an einer dem Gelenkarm 4 zugewandten Fläche der Plattform 2 angebracht sein. Insbesondere eignen sich dafür im Falle eines als geschlossene Führerkabine ausgebildeten Führerstands 3 die entsprechenden Bereiche der Kabinensäulen, des Kabinendachs oder gegebenenfalls der Windschutzscheibe 3a selbst.

[0056] In Figur 3 ist schematisch ein zweiter Abstand d» (durch einen Doppelpfeil markiert) dargestellt, der den Abstand zwischen dem Ausleger 8 und der Windschutzscheibe 3a des als Führerkabine ausgebildeten Führerstands 3 widerspiegelt. Durch den zumindest einen zweiten Distanzsensor 12 kann somit laufend der zweite Abstand d» (durch einen Doppelpfeil markiert bestimmt werden, wobei - wie in der Folge ausführlich diskutiert - entsprechende Maßnahmen gesetzt werden können, wenn ein vordefinierter Abstandswert unterschritten wird.

[0057] Wenngleich die Erfindung beispielsweise anhand eines Kleinbaggers mit Kettentrieb verdeutlicht wurde, sei an dieser Stelle der guten Ordnung halber angemerkt, dass sich das Kollisionsschutzsystem sowohl für andere Bauausführungen von Baggern, beispielsweise Bagger mit Radantrieb und/oder Großbagger, eignet als auch für andere Baumaschinen, die einen Gelenkarm 4 aufweisen. Ebenso kommt es nicht darauf an, welches Anbaugerät 7 am Gelenkarm 4 angekoppelt ist bzw. ist auch ein Schutz vor Eigenkollisionen gegeben, wenn kein Anbaugerät an der Aufnahme 6 des Gelenkarms 4 angekoppelt ist.

FUNKTIONSWEISE DER ERFINDUNG

[0058] Anhand der Figuren 4 und 5 sollen nunmehr zwei unterschiedliche konkrete Funktionsweisen des erfindungsgemäßen Kollisionsschutzsystems im Detail beschrieben werden. Figur 4 zeigt auf der linken Seite die für die Bewegung des Gelenkarms 4 relevanten Komponenten der Baumaschine 1, nämlich eine Hydraulik-Anlage 15, die eine Hydraulikpumpe 15a, ein Überdruckventil 150 sowie eine Hydraulik-Rückführung 15c umfasst, ein Steuerventil 17, welches in der Regel als Steuerventilblock ausgebildet ist, sowie eine symbolische Hydraulik-Zylinder-Einheit 5, die über das Steuerventil 17 mit der Hydraulik-Anlage 15 verbunden ist. Weiters ist ein Hydraulikmotor 19 dargestellt, der beispielsweise in einem Anbaugerät 7 situiert sein kann. Der Antrieb der Hydraulik-Pumpe 15a erfolgt dabei im gegenständlichen Ausführungsbeispiel über eine Koppelung mit der Antriebseinheit 14 der Baumaschine 1.

[0059] In Figur 4 ist die Funktionsweise eines Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt, in welcher der zumindest eine erste Distanzsensor 11 und der zumindest eine zweite Distanzsensor 12, vorteilhafterweise sind mehrere erste Distanzsensoren 11 und mehrere zweite Distanzsensoren 12 vorgesehen, mit einer zentralen Steuerungseinheit 13 verbunden sind. In der Steuerungseinheit 13 sind jeweils ein oder mehrere vordefinierte Abstandswerte für die jeweilig erfassten Werte der Distanzsensoren 11,12 hinterlegt, wobei die Überprüfung, ob die erfassten Abstände d1,d2 die vordefinierten Abstandswerte unterschreiten, durch die Steuerungseinheit 13 erfolgt. Im Falle einer festgestellten Unterschreitung wird durch die Steuerungseinheit 13 jeweils ein spezifisches Signal generiert, um eine entsprechende Systemantwort auszulösen.

[0060] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die zentrale Steuerungseinheit 13 mit allen wesentlichen Komponenten der Baumaschine 1 direkt oder indirekt signalverbunden. Weiters ist die Steuerungseinheit 13 mit einer Warneinheit 16 und einem Wahlschalter 18 verbunden, wobei Warneinheit 16 und Wahlschalter 18, deren Funktion in weiterer Folge erläutert wird, vorzugsweise im Führerstand 3 angeordnet sind.

[0061] Im gegenständlichen Ausführungsbeispiel erfolgt für jeden durch einen Distanzsensor 11,12 bestimmten Abstand eine dreistufige Uberprüfung, wobei die vordefinierten Abstandswerte

vom ersten zum dritten Abstandswert monoton kleiner werden:

- wird ein erster vordefinierter Abstandswert unterschritten, generiert die Steuerungseinheit 13 ein Warnsignal als spezifisches Signal;

- wird ein zweiter vordefinierter Abstandswert unterschritten, generiert die Steuerungseinheit 13 ein Drosselsignal als spezifisches Signal;

- wird ein dritter vordefinierter Abstandswert unterschritten, generiert die Steuerungseinheit 13 ein Abschaltsignal als spezifisches Signal.

[0062] Wenn das Warnsignal generiert wird, wird dieses im vorliegenden Ausführungsbeispiel von der Steuerungseinheit 13 an die Warneinheit 16 übermitteln, wo bei Empfang des Warnsignals eine entsprechende Warnmeldung ausgegeben wird. Es kann sich dabei bei der Warneinheit um eine Einheit handeln, die akustische und/oder visuelle Warnmeldungen abgeben kann, beispielsweise eine Anzeigeeinheit, einen Lautsprecher oder eine audio-visuelle Einheit. Durch das Warnsignal wird der Maschinenführer darauf hingewiesen, dass eine mögliche Kollisionssituation vorliegt und hat frühzeitig die Möglichkeit Gegenmaßnahmen zu setzen, beispielsweise die Bewegung des Gelenkarms 4 zu stoppen.

[0063] Wenn das Drosselsignal generiert wird, wird dieses im vorliegenden Ausführungsbeispiel von der Steuerungseinheit 13 an die Antriebseinrichtung 14 und/oder an die Hydraulik-Anlage 15, insbesondere die Hydraulik-Pumpe 15a, übermittelt. Die Antriebseinrichtung 14 und/oder die Hydraulik-Anlage 15 werden dabei so angesteuert, dass die Leistung der Hydraulik-Anlage 15 gedrosselt wird. Dies kann beispielsweise durch eine Verringerung der Drehzahl der HydraulikPumpe 15a bzw. der Antriebseinheit 14 erreicht werden. Durch die Drosselung der Leistung der Hydraulik-Anlage 15 wird das Ansprechverhalten verlangsamt bzw. die Bewegungsgeschwindigkeit des Gelenkarms 4 verringert, sodass der Maschinenführer mehr Zeit zur Verfügung hat, um entsprechende Gegenmaßnahmen zu setzen bzw. präziser manövrieren kann, wenn aufgrund der auszuführenden Aufgabe eine Bewegung innerhalb des zweiten vordefinierten Abstandes erforderlich ist.

[0064] Wenn das Abschaltsignal generiert wird, wird dieses im vorliegenden Ausführungsbeispiel von der Steuerungseinheit 13 an das Steuerventil 17 übermittelt. Dadurch wird das Steuerventil 17 so angesteuert, dass eine weitere Bewegung des Gelenkarms 4 unterbunden wird. Insbesondere wird der Fluss des Hydrauliköls zu bzw. von den entsprechenden Hydraulik-Zylinder-Einheiten 5 bzw. gegebenenfalls auch zu bzw. von den Hydraulik-Motoren 19 unterbunden, sodass sich deren Position nicht mehr ändert.

[0065] Alternativ ist es auch denkbar, dass das Abschaltsignal analog zum Drosselsignal an die Hydraulik-Anlage 5 und/oder die Antriebseinheit 14 übermittelt wird und die Leistung auf Null gedrosselt wird.

[0066] Mittels des zuvor erwähnten Wahlschalters 18 kann einerseits das Kollisionsschutzsystem aktiviert und deaktiviert werden, falls beispielsweise aufgrund beengter Platzverhältnisse ein ständiges Arbeiten innerhalb der Abstandsgrenzen erforderlich ist. Weiters kann das System mittels des Wahlschalters 18 in einen temporären Fehlerbehebungs-Zustand gebracht werden, beispielsweise um den Gelenkarm 4 nach einem durch ein Abschaltsignal ausgelösten Abschaltvorgang wieder in Betrieb nehmen zu können, indem der Gelenkarm 4 samt Anbaugerät 7 so verschwenkt wird, dass der vordefinierte Abstand nicht mehr unterschritten wird.

[0067] Figur 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Kollisionsschutzsystems, wobei in der Folge lediglich auf die spezifischen Unterschiede eingegangen wird.

[0068] Während im ersten Ausführungsbeispiel alle Distanzsensoren 11,12 mit einer zentralen Steuerungseinheit 13 verbunden sind, sind die Steuerungseinheiten 13 in diesem Ausführungsbeispiel in die jeweiligen Distanzsensoren 11,12 integriert, sodass die Erfassung, Auswertung und Signalgenerierung jeweils in einem Bauteil erfolgt. Natürlich ist es auch denkbar, dass mehrere Distanzsensoren 11,12 einer Steuerungseinheit 13 zugeordnet sind, jedoch mehrere Steuerungseinheiten 13 vorhanden sind.

[0069] Im ersten Ausführungsbeispiel werden die entsprechenden Elemente der Baumaschine 1 direkt von der Steuerungseinheit 13 angesteuert. Im gegenständlichen Ausführungsbeispiel kommunizieren die Steuerungseinheiten 13 mit einem bereits in der Baumaschine 1 selbst implementierten Sicherheitssystem 20, welches für einen ordnungsgemäßen Betrieb sorgt. In der Regel ist das Sicherheitssystem 20 der Baumaschine 1 mit allen relevanten Elementen der Baumaschine 1, insbesondere Antriebseinheit 14, Hydraulikanlage 15 und Steuerventile 17, bereits signalverbunden und kann diese ansteuern. Beispielsweise umfassen Sicherheitssysteme 20 von Baumaschinen 1 Schutzhebel, mittels welcher die Baumaschine 1 sofort still gelegt werden kann, oder einen Überlastungsschutz sowie zusätzliche Bedien- und Kontrollelemente sowie Einrichtungen zur Informationswiedergabe, wie Bildschirme, Tablets oder Lautsprecher.

[0070] Dadurch, dass das Kollisionsschutzsystem mit dem Sicherheitssystem 20 kommuniziert, ist es nicht erforderlich, dass die Steuereinrichtungen 13 separat mit den Elementen der Baumaschine 1 signalverbunden werden müssen, da bereits bestehende Verbindungen genützt werden können und lediglich das Sicherheitssystem 20 adaptiert werden muss. Dies ermöglicht eine einfache Nachrüstbarkeit des Kollisionsschutzsystems.

[0071] So können etwa für das Ausgeben einer Warnmeldung im Falle einer generierten Warnmeldung über das Sicherheitssystem 20 der Baumaschine 1 bereits vorhandene Einrichtungen zur Informationswiedergabe verwendet werden. Im Falle eines generierten Drosselsignals kann die Leistung der Hydraulik-Anlage 15 direkt oder indirekt vom Sicherheitssystem 20 gedrosselt werden, etwa analog zu einer UÜberlastschutz-Schaltung. Schließlich kann auch im Falle eines generierten Abschaltsignals die Hydraulik-Anlage 15 vom Sicherheitssystem 20 der Baumaschine 1 deaktiviert werden oder kann das Steuerventil 17 betätigt werden, um eine weitere Bewegung des Gelenkarms 4 zu unterbinden.

[0072] Es versteht sich dabei von selbst, dass die beiden Ausführungsbeispiele beliebig miteinander kombiniert werden können, sprich, dass beispielsweise eine zentrale Steuerungseinheit 13 mit dem Sicherheitssystem 20 zusammenwirkt und/oder dass ein separates System wie im ersten Ausführungsbeispiel vorliegt, jedoch mehrere dezentrale Steuerungseinheiten 13 vorgesehen sind. Ebenfalls sei angemerkt, dass beliebig viele unterschiedliche Signale und Abstandswerte hinterlegt werden können. Obwohl in den Ausführungsbeispielen drei separate Systemantworten beschrieben wurden, ist es genauso denkbar, dass nur eine oder zwei der Systemantworten implementiert werden, als es auch denkbar ist, dass vier oder mehr unterschiedliche Systemantworten implementiert sind, um eine feinere Abstufung zu erhalten.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Baumaschine 2 Plattform 2a untere Plattform 2b obere Plattform 3 Führerstand

3a Windschutzscheibe 4 Gelenkarm

5 Hydraulik-Zylinder-Einheit 5a Hubzylinder-Einheit

6 Aufnahme

7 Anbaugerät

8 Ausleger

9 Schutzblech 10 Löffelstiel 11 erster Distanzsensor 12 zweiter Distanzsensor 13 Steuerungseinheit 14 Antriebseinheit

15 Hydraulik-Anlage 15a Hydraulik-Pumpe 15b Überdruckventil 15c Hydraulik-Rückführung 16 Warneinheit

17 Steuerventil 18 Wahlschalter 19 Hydraulikmotor eines Anbaugeräts 7 20 Sicherheitssystem der Baumaschine 1 21 Planierschild 22 Kettentrieb 23 Verschwenkmechanismus d1,d2 Abstand

Claims

Patentansprüche

1. Baumaschine (1), insbesondere Bagger, umfassend - eine Plattform (2) mit einer Antriebseinheit (14), einer Hydraulik-Anlage (15) und einem Führerstand (3); - einen an der Plattform (2) angebundenen hydraulisch betätigbaren Gelenkarm (4), wobei der Gelenkarm (4) zumindest eine mit der Hydraulik-Anlage (15) verbundenen HydraulikZylinder-Einheit (5) sowie eine Aufnahme (6) für Anbaugeräte (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Baumaschine (1) ein Kollisionsschutzsystem aufweist, das Kollisionsschutzsystem umfassend zumindest einen Distanzsensor (11,12) zur Erfassung eines Abstandes (d1,d2) zwischen dem jeweiligen Distanzsensor (11,12) und einem relativ zu diesem Distanzsensor (11,12) beweglichen Objekt, insbesondere einem an der Aufnahme angebrachten Anbaugerät (7), sowie zumindest eine mit dem zumindest einen Distanzsensor (11,12) gekoppelte Steuerungseinheit (13), wobei zumindest ein erster Distanzsensor (11) im Bereich der zumindest einen HydraulikZylinder-Einheit (5) des Gelenkarms (4) angeordnet ist oder wobei, neben dem zumindest einen ersten Distanzsensor (11), zumindest ein zweiter Distanzsensor (12) an einer dem Gelenkarm (4) zugewandten Fläche der Plattform (2) angeordnet ist, wobei die Steuerungseinheit (13) ausgelegt ist, um ein spezifisches Signal zu generieren, wenn der von einem ersten Distanzsensor (11) und/oder einem zweiten Distanzsensor (12) erfasste Abstand zumindest einen vordefinierten Abstandswert unterschreitet.

2. Baumaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkarm (4) einen Ausleger (8) umfasst, wobei zumindest ein erster Distanzsensor (11) an einer HydraulikZylinder-Einheit (5,5a) des Auslegers (8) angeordnet ist und/oder zumindest ein erster Distanzsensor (11) an einem Schutzblech (9) der Hydraulik-Zylinder-Einheit (5,5a) des Auslegers (8) angeordnet ist.

3. Baumaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweiter Distanzsensor (12) an einer dem Gelenkarm (4) zugewandten Fläche des Führerstands (3) angeordnet ist.

4. Baumaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerungseinheit (13) ein erster vordefinierter Abstandswert hinterlegt ist, wobei die Steuerungseinheit (13) eingerichtet ist, um bei Unterschreitung des ersten vordefinierten Abstandswertes ein Warnsignal als spezifisches Signal zu generieren, und dass die Baumaschine (1) weiters eine Warneinheit (16) umfasst, wobei die Warneinheit (16) von der Steuerungseinheit (13) ansteuerbar ist, um bei Empfang des Warnsignals eine optische und/oder akustische Warnmeldung abzugeben.

5. Baumaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerungseinheit (13) ein zweiter vordefinierter Abstandswert hinterlegt ist, wobei die Steuerungseinheit (13) eingerichtet ist, um bei Unterschreitung des zweiten vordefinierten Abstandswertes ein Drosselsignal als spezifisches Signal zu generieren, und dass die Antriebseinheit (14) und/oder die Hydraulik-Anlage (15) von der Steuerungseinheit (13) ansteuerbar ist, um bei Empfang des Drosselsignals eine Leistung der Hydraulik-Anlage (15) direkt und/oder indirekt zu drosseln.

6. Baumaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerungseinheit (13) ein dritter vordefinierter Abstandswert hinterlegt ist, wobei die Steuerungseinheit (13) eingerichtet ist, um bei Unterschreitung des dritten vordefinierten Abstandswertes ein Abschaltsignal als spezifisches Signal zu generieren, und dass zumindest ein zwischen der Hydraulik-Anlage (15) und der zumindest einen Hydraulik-Zylin-

der-Einheit (5) geschaltetes Steuerventil (17) von der Steuerungseinheit (13) ansteuerbar ist, um bei Empfang des Abschaltsignals eine weitere Bewegung des Gelenkarms (4) und/oder des Anbaugeräts (7) zu unterbinden.

7. Baumaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein in die Baumaschine integriertes Sicherheitssystem (22) mit der Steuerungseinheit (13) signalverbunden und ansteuerbar ist, um bei Empfang eines von der Steuerungseinheit (13) als spezifisches Signal generierten Warnsignals die Ausgabe einer Warnmeldung über das Sicherheitssystem (22) auszulösen, und/oder um bei Empfang eines von der Steuerungseinheit (13) als spezifisches Signal generierten Drosselsignals eine Drosselung der Leistung der Hydraulik-Anlage (15) über das Sicherheitssystem (22) zu veranlassen, und/oder um bei Empfang eines von der Steuerungseinheit (13) als spezifisches Signal generierten Abschaltsignals eine Deaktivierung der Hydraulik-Anlage (15) und/oder die Betätigung eines Steuerventils (17) über das Sicherheitssystem (22) zu veranlassen.

8. Baumaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollisionsschutzsystem weiters einen Wahlschalter (18) umfasst, wobei das Kollisionsschutzsystem mittels des Wahlschalters (18) in einen aktivierten Zustand und/oder einen inaktiven Zustand und/oder in einen zeitlich begrenzten Fehlerbehebungs-Zustand bringbar ist.

9. Verfahren zum Betreiben einer Baumaschine (1), insbesondere eines Baggers, mit einem mittels eines hydraulischen Systems aktuierbaren Gelenkarm (4), wobei folgende Schritte durchgeführt werden:

- Bestimmen eines Abstandes (d1,d2) zwischen einem quasi-stationären Referenzpunkt der Baumaschine (1) und einem frei beweglichen Abschnitt der Baumaschine (1) mittels zumindest eines Distanzsensors (11,12), wobei der quasi-stationären Referenzpunkt an einem vor einer potentiellen Kollision zu schützenden Abschnitt der Baumaschine (1) angeordnet ist, wobei der frei bewegliche Abschnitt des Gelenkarms (4) durch eine Hüllfläche des Gelenkarms (4) und/oder durch eine Hüllfläche eines am Gelenkarm (4) angebrachten Anbaugeräts (7) ausgebildet ist; - Generieren eines spezifischen Signals, wenn der bestimmte Abstand (d1,d2) einen vordefinierten Abstand unterschreitet, wobei durch das generierte spezifische Signal zumindest eine der folgenden Kollisionsschutzmaßnahmen ausgelöst werden:

a) Ausgeben eines akustischen und/oder optischen Warnsignals;

b) Drosseln einer Leistung des hydraulischen Systems;

c) zumindest zeitweises Abschalten des hydraulischen Systems dadurch gekennzeichnet, dass der quasi-stationäre Referenzpunkt an einer Hydraulik-Zylinder-Einheit (5) des Gelenkarms (4) und/oder an einem Schutzblech (9) einer HydraulikZylinder-Einheit (5) des Gelenkarms (4) angeordnet ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer quasi-stationärer Referenzpunkt an einem Führerstand (3), insbesondere an einer Führerkabine, der Baumaschine (1) angeordnet ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen