Wägesysteme in mobilen Baumaschinen Aktueller Stand und Perspektiven

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1 Wägesysteme in mobilen Baumaschinen Aktueller Stand und Perspektiven Moderne Wägetechnik Dirk Fuchtmann; Dipl.-Inf. Stefan Busch Mobile Wägesysteme in Baumaschinen, die vor 20 Jahren nahezu unbekannt waren, haben sich von den anfänglich für einzelne Maschinen erstellten Individuallösungen über standardisierte Waagen als Einzelplatzsysteme bis heute zu vernetzten Einheiten in Warenwirtschaftssystemen weiterentwickelt. Zukünftige werden die On-Bord-Waagen noch weiter in die Maschinentechnik integriert. Neue Technologien werden in noch komplexeren Aufgabenstellungen als bisher die Verwiegung und deren weitere Automatisierung ermöglichen. 1 Die Entwicklung bis heute Was heute zu den bekannten Ausstattungsoptionen z.b. eines Radladers gehört, war vor Jahren kaum denkbar. Damals kannte man die üblichen eigenständigen und meist stationären Waagen, mit denen Brutto-Tara-Netto-Wiegungen durchgeführt wurden. Das die Arbeitsmaschine selbst zur Waage wird, war weitestgehend unbekannt. Entsprechend schlecht waren auch die technischen Möglichkeiten, derer man sich für die Realisierung dieser Zielsetzung bedienen konnte. Abenteuerlich anmutende Konstruktionen von Flacheisen, die mit Dehnungsmessstreifen versehen über Hydraulikschläuche geklemmt wurden waren die Anfänge der heutigen dynamischen Radladerwaage. Heute bedient man sich ausgereifter und einsatzspezifisch weiterentwickelter Sensoren und Elektroniken. So schaffen diese heute den Spagat zwischen einerseits sensibler Messtechnik und andererseits der Widerstandfähigkeit gegenüber den rauen Einsatzbedingungen. 1

2 Die modernen Hydraulikdrucksensoren übernehmen nicht nur die eigentliche Druckmessung, sondern sind darüber hinaus mit Temperatursensoren sowie Überlastsicherungen und den Einsatzbedingungen angemessenen Schutzschlauchanschlüssen ausgestattet. Pfreundt-Drucksensoren H8 und HT8 montiert in eine Radlader-Hubhydraulik. Sowohl dynamisches Wiegen, automatisch während des Ladevorganges, ohne den eigentlichen Arbeitsfluss zu unterbrechen (selbsttätige Waagen), als auch statisches Wiegen, d. h. mit Auslösung der Wägung durch den Bediener, wie z.b. bei der Baggerwaage (nicht selbsttätige Waage), sind heute Stand der Technik. Intelligenter Doppelnäherungsschalter am Hubgerüste eines Radladers für die dynamische Verwiegung. Nichtselbsttätige Baggerwaage BGW-1, eichfähig Klasse III, montiert in einem Bagger mit Schrottgreifer. Die Speicherung einer Vielzahl von Beidaten und der Druck von Lieferscheinen mit vollständigen Informationen zu Kunden, Material, Bestimmungsort usw. mit Durchschlägen direkt in der Baumaschine, gehören ebenfalls zum heutigen Standard. Neben diesem autarken Betrieb werden aber auch vernetzte Systeme immer häufiger gefordert und realisiert. Auf diese Weise werden an den verschiedensten, auch wechselnden Standorten eingesetzte Maschinen z. B. mit einem Zentralrechner verbunden. D. h. zwischen Bürorechner und den Waagen in den Maschinen werden 2

3 automatisch per GSM Wägedaten und Stammdatenaktualisierungen aber auch Aufträge und Rezepte ausgetauscht. Es brauchen also keine Belege manuell erfasst und auch keine Speichermedien transportiert und ausgelesen werden. Beispiel des Datenaustausches mittels GSM oder Memobox zwischen Radladerwaagen und Büro-PC Hersteller von Baumaschinen, vor allem aber die Händler, bieten die Waagen als Option und somit als Handelsware an. Die Systeme werden fast ausschließlich durch die Waagenbauer entweder im Montagewerk, beim Händler oder beim Anwender nachgerüstet. Auch im Servicefall sind die Techniker des Waagenspezialisten für den Service vor Ort gefordert. Den Einbau und auch den Service an mobilen Waagen führen heute vorzugsweise Servicetechniker des Herstellers durch. 3

4 Detailliertes Fachwissen haben heute überwiegend nur die Waagenbaufirmen und die zuständigen Behörden, die z.t. gemeinsam in verschiedenen Gremien, Organisationen und Arbeitskreisen zusammenarbeiten. Dieses externe Fachwissen nutzen heute die Baumaschinenhändler und vermeiden so Aufwand und Kosten im eigenen Unternehmen. Eichrelevant für selbsttätige Waagen (z.b. Radladerwaagen) sind heute innerstaatliche Bauartzulassungen mit diversen, länderspezifischen Unterschieden, die in jedem Land einzeln zu beantragen sind und nicht zwangsläufig in anderen Ländern anerkannt werden. Für die nichtselbsttätigen Waagen, wie z.b. die BGW-1 gelten heute bereits grenzübergreifend EG- Bauartzulassungen. Innerstaatliche Bauartzulassung der selbsttätigen PFREUNDT Schaufelladerwaage 2 Zukünftige Anforderungen Die Anforderungen an die mobile Wägetechnik von morgen sind vielfältig. Das Ziel der Anwender richtet sich grundsätzlich auf die Steigerung der Wirtschaftlichkeit. So sollen die Systeme genauer werden, um dadurch die Materialmenge und damit deren Wert exakt zu bestimmen. Sie sollen umfangreiche Aufgaben wie z.b. die Datenübertragung und -verarbeitung übernehmen oder unterstützen, um Kosten durch Rationalisierungen zu senken. Stetig aktuelle Datenbestände ermöglichen eine optimale Logistik. Die Waagen sollen möglichst eigenständig arbeiten und einfach zu bedienen sein, um den Maschinenführer nicht in seiner eigentlichen Tätigkeit zu beeinträchtigen. 4

5 Händler und Hersteller verfolgen das Ziel, sich vom Wettbewerb abzuheben und dem Käufer der Maschinen zusätzlichen Nutzen zu bieten. Weg von der reinen Arbeitsmaschine hin zur Gesamtlösung für den Anwender. Anforderungen sind hier die Integration in die Maschinenkonfiguration und Vernetzung mit anderen Systemen. Weitere Anforderungen sind eine hohe Zuverlässigkeit und die einfache Bedienung. Idealerweise nutzt die Wägetechnik die vorhandenen Kommunikationswege der Maschine, wie beispielsweise den CAN-Bus (Controller Area Network). Das CAN-Wägemodul übernimmt die Ermittlung und Auswertung der Wägedaten und überträgt diese z.b. an ein maschinenseitiges Display. Die gesetzlichen Anforderungen konzentrieren sich vorrangig auf die Bereiche Kundenschutz und Sicherheit. So liefern die eichfähigen Waagen die rechtliche Abrechnungsgrundlage. Gleichzeitig ermöglicht das Wiegen beim Laden aber auch die Vermeidung von Überladung und leistet somit einen Beitrag zur Sicherheit im Verkehr und zur Schonung von Ressourcen z.b. der Fahrzeuge selbst oder der Fahrbahnen. Wägekarten mit Durchschlägen, erstellt mit geeichter Waage, sind der rechtsgültige Gewichtsnachweis und dienen als Abrechnungsgrundlage. 5

6 Im Zuge der Harmonisierung der europäischen Gesetzgebung gelten spätestens ab Herbst 2006 in Europa einheitliche Zulassungsvoraussetzungen für eichfähige, selbsttätige Waagen, wie z.b. dynamische Radladerwaagen. Ab dann können Eichungen in jedem Mitgliedsstaat durchgeführt werden, die in allen anderen Mitgliedsstaaten anerkannt werden. Anwendungen wie z.b. im Hydraulikbagger stellen zukünftig besondere Anforderungen an die mobile Wägetechnik. Einerseits fließen eine Vielzahl von Einflussfaktoren in die Gewichtsberechnung ein, andererseits sollen die Waagen in die Bordelektronik eingebunden werden. Die neue Regelung vereinfacht also die Zulassungsprozeduren und ermöglicht außerdem den flexiblen Einsatz der Maschinen. Zukünftig werden im Europäischen Wirtschaftsraum (EWR: EG-Staaten, 3 Efta-Staaten) Konformitätsbewertungsverfahren, in Verantwortung der Hersteller, die bisherigen Bauartzulassungen und Ersteichungen (u.a. auch für selbsttätige Waagen) ersetzen. Staatliche Stellen übernehmen in diesem Zusammenhang dann die Überwachung von Messgeräten sowie die Überwachung der privaten Prüfdienste und deren staatliche Anerkennung. 3 Die technischen Möglichkeiten von morgen Bessere Elektronikkomponenten und innovative Entwicklungen in der Sensortechnik werden auch in der Wägetechnik von morgen Einzug halten. Wägetechnische Anforderungen in komplexen Systemen, wie z.b. in Hydraulikbaggern mit Ausleger und bis zu zwei Stielen, die eine Vielzahl von Rechenoperationen in kürzester Zeit erfordern, können damit erfüllt werden. Moderne Vernetzungen von Steuergeräten in Automobilen, Nutzfahrzeugen und Baumaschinen können zukünftig dazu beitragen, dem allgemeinen Wunsch zu entsprechen, die Anzahl der Bediengeräte in den Fahrerkabinen auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Im Optimalzustand vereinigt eine Bedieneinheit mit nur einer Anzeige alle Funktionalitäten, wie Fahrzeugmanagement, Sicherheitskomponenten, Wägesystem u.v.m. 6

7 Die heute vereinzelt noch bestehenden Einschränkungen werden zukünftig durch die moderne Technologie zu marktfähigen Preisen aufgehoben. Unvermeidbare Umgebungs- oder Arbeitsbedingungen, wie das Fahren in unebenem Gelände, auftretende Reiß- und Fliehkräfte oder Vibrationen an den Maschinen, werden mittels unterschiedlichster Sensoren erkannt und deren Daten in der Berechnung der Gewichtswerte berücksichtigt. Schnellere Prozessoren versprechen dazu beizutragen, die Erfassung und auch Auswertung sämtlicher gewichtsbezogener Leistungsdaten der Maschine mit höherer Genauigkeit zu realisieren, und zwar vollautomatisch. Der Bediener konzentriert sich wieder ausschließlich auf die Kernaufgabe, die er mit der jeweiligen Maschine zu erfüllen hat: Baggern, Laden, Fräsen, Brechen, Transportieren Radlader mit Waage unter harten Einsatzbedingungen im Steinbruch. Förderbandwaagen in Straßenfräsen sorgen für optimale LKW-Beladung und die Leistungsermittlung. 7

8 Mobilbrecher: Harte Einsatzbedingungen für Elektronik und Mechanik mobiler Wägesysteme. Quelle Bilder: Pfreundt GmbH Autoren Dirk Fuchtmann Pfreundt GmbH Verkaufsleitung Dipl.-Inf. Stefan Busch Pfreundt GmbH Ramsdorfer Str. 10 Ramsdorfer Str. 10 D Südlohn D Südlohn Tel.: +49 (0) Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) Fax: +49 (0) Internet: Internet: 8