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Wägesysteme in mobilen Baumaschinen

24.05.2005

Was heute zu den gängigen Ausstattungsoptionen etwa eines Radladers gehört, war vor 20–25 Jahren kaum denkbar. Damals kannte man die üblichen eigenständigen und meist stationären Waagen, mit denen Brutto-Tara-Netto-Wiegungen durchgeführt wurden. Dass die Arbeitsmaschine selbst zur Waage wird, war weitest gehend 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 sensibler Messtechnik einerseits und der Widerstandfähigkeit gegenüber den rauen Einsätzbedingungen andererseits.
Die modernen Hydraulikdrucksensoren übernehmen nicht nur die eigentliche Druckmessung, sondern sind darüber hinaus mit Temperatursensoren sowie Überlastsicherungen und den Einsatzbedingungen angemessenen Schutzschlauchanschlüssen ausgestattet. 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. 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 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.
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.
Detailliertes Fachwissen haben heute überwiegend nur die Waagenbaufirmen und die zuständigen Behörden, die zum Teil 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. Für die nichtselbsttätigen Waagen, wie z. B. die BGW-1, gelten heute bereits grenzübergreifend EG-Bauartzulassungen.
Die Anforderungen an die mobile Wägetechnik von morgen sind vielfältig. Das Ziel der Anwender richtet sich grundsätzlich auf die Steigerung der Wirtschaftlichkeit.

Zukünftige Anforderungen

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. 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. ldealerweise nutzt die Wägetechnik die vorhandenen Kommunikationswege der Maschine, wie beispielsweise den CANBus (Controller Area Network).
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.
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. Die neue Regelung vereinfacht also die Zulassungsprozeduren und ermöglicht außerdem den flexiblen Einsatz der Maschinen. Zukünftig werden im Europäischen Wirtschaftsraum (EWR: 15 + 10 EG-Staaten, 3 Efta-Staaten) Konformitätsbewertungsverfahren, in Verantwortung der Hersteller, die bisherigen Bauartzulassungen und Erst-Eichungen (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.

Die Technik von morgen

Schnellere Prozessoren, künstliche Intelligenz und weitere, innovative Entwicklungen in der Sensortechnik werden auch in der Wägetechnik von morgen Einzug halten. Wägetechnische Anfoderungen 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. Anwendungen wie im Hydraulikbagger stellen künftig besondere Anforderungen an die mobile Wägetechnik. Einerseits fließt eine Vielzahl von Einflussfaktoren in die Gewichtsberechnung ein, andererseits sollen die Waagen in die Bordelektronik eingebunden 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.
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. Künstliche Intelligenz verspricht dazu beizutragen, die Erfassung und Auswertung sämtlicher gewichtsbezogener Leistungsdaten der Maschine mit höherer Genauigkeit zu realisieren, und zwar vollautomatisch. Der Bediener konzentriert sich ausschließlich auf die „Kernaufgabe“, die er mit der jeweiligen Maschine zu erfüllen hat: Baggern, Laden, Fräsen, Brechen, Transportieren . . .

Dipl.-Ing. (FH) Stefan Busch
Dirk Fuchtmann, Pfreundt GmbH

Autor/in:
Redaktion Bauzeitung
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