DD264681A1 - Steuer- und regeleinrichtung fuer das lastaufnahmemittel an hubstaplern oder aehnlichen maschinen - Google Patents

Abstract

Die Steuer- und Regeleinrichtung fuer das Lastaufnahmemittel an Hubstaplern oder aehnlichen Maschinen mit einer als in der Vertikalen schwenkbarer Teleskoparm ausgebildeten Lasthebevorrichtung verlaengerbarer Reichweite dient der Erzielung einer konstant fixierten Lage des Lastaufnahmemittels in Unabhaengigkeit von den Lagemanipulationen der Lasthebevorrichtung. Das Ziel der Erfindung besteht in der Minimierung des Aufwandes an lebendiger und vergegenstaendlichter Arbeit sowie in der Sicherung hoechster Zuverlaessigkeit bei gleichzeitiger Qualitaetserhoehung der Durchfuehrung von Transport-, Umschlags- und Lagerungsprozessen. Die Aufgabe stellt sich dahingehend, dass unabhaengig von der Lageaenderung des Basisgeraetes bzw. der Lasthebevorrichtung eine Lageregelung der vom Lastaufnahmemittel zu transportierenden Last zu ermoeglichen ist, wobei im Unterschied zu anderen Systemen auf spezielle Schwingungsdaempfung verzichtet werden soll. Dies wird erfindungsgemaess dadurch erreicht, dass ein Winkelsensor die Momentanlage fixierend mit einem pendelnd angeordneten Massestueck zusammenwirkt und ueber eine entsprechende Auswerteeinrichtung unter Durchlaufung eines Zeitbausteins die Fluidbeaufschlagung eines als Korrekturzylinders fungierenden Arbeitszylinders erfolgt. Fig. 2

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung findet Anwendung an Hubstaplern oder ähnlichen Geräten mit einer als in der Vertikalen schwenkbarer Teleskoparm ausgebildeten Lasthebevorrichtung verlängerbarer Reichweite, die am freien Auslegerende ein Lastaufnahmemittel einer dem Verwendungszweck spezifisch angepaßten konstruktiven Ausführung trägt, zur Erzielung einer konstant fixierten Lage des Lastaufnahmemittels, vorzugsweise horizontal, in Unabhängigkeit von den Lagemanipulationen der Lasthebevorrichtung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind viele Hubstapler mit vorzugsweise vertikalem und in einem bestimmten Winkelbareich neigbarem Hubmast bekannt, bei welchem das Lastaufnahmemittel horizontal stehend Anordnung findet bzw. in einem bestimmten Bereich zur Vermeidung von Ladungsabrutschuno zur Vertikalen geneigt werden kann.

Für Hubstapler mit Lasthebevorrichtungen verlängorbarer Reichweite beschreibt DE 2337620B2 eine „Hydraulische Haltesteuerung ones Lastträgers am Ausleger" als eine Einrichtung zum Horizontalhalten oder Neiger: des Lastaufnahmemittels beim Schwenken des Hubarmes der Lasthebeeinrichtung, wobei die Aufgabe dadurch gelöst wird, daß die hintere Zylinderkammer des Neigezylinders zu einem zusätzlich doppelt wirkenden Haltezylinder ausgestaltet ist, dessen in einer offenen Zwischenwand gelagerte, nach vorn gerichtete Kolbenstange mit ihrem Kolben derart zur Einwirkung auf den Kolben und die Kolbenstange des Neigezylinders abgestimmt ist, daß sie bei Beaufschlagung durch die Verbindungsleitung zwischen dem Steuerzylinder und dem Arbeitsraum hinter dem Kolben des Haltezylinders eine Wegbegrenzung für den Kolben und die Kolbenstange des Noigezylinders nach hinten bildet mit dem Ziel einer Arretierung bei maximal hochgeschwenkten Hubarm bzw. einer Korrekturbewegung des Lastaufnahmemittels für den Fall der nicht bis zum Maximum erfolgten Hubschwenkung des Armes.

Der Nachteil der hydraulischen Haltesteuerungseinrichtung besteht darin, daß in Abhängigkeit vom jeweiligen Schwenkprozeß des Hubarmes der Lasthebeeinrichtung eine gleitende Anpassung der Lastträgerotellung an die Horizontal- bzw Fixierlage zwar möglich ist, jedoch die erforderlichen Aufwendungen an lebendiger und vergegenständlichter Arbeit für Meciiam· <ind Hydraulik sehr hoch sind.

JP 60-54239 beschreibt eine elektronische Haltesteuervorrichtung für das Lastaufnahmoorgan eines Hubstaplers mit einer Lasthebevorrichtung verlängerbarer Reichweite mit Teleskoparm, wobei die Lagesteuerung des Lastaufnahmeorgans mittels einer elektronischen Verarbeitungseinheit sowie einem Istwertgeber auswertbar konzipiert ist und nach entsprechender Auswertung die Beaufschlagung von hydraulischen Stellgliedarn erfolgt.

Der Nachteil der Lösung besteht darin, dali bedingt durch den hohen Aufwand an lebendiger und vergegenständlichter Arbeit sowie Software eine kostengünstige Herstellung nicht möglich ist.

Bekannt sind ebenfalls Lösungen, bei welchen die Lagestabilisierung des Lastaufnahmemittels durch Koppelstangen erfolgt, die aber nur für einen Ausgleich der Last in Längslago zu sorgen in der Lage sind und der Anwendbarkeit für einen teleskopierbaren Hubmast entbehren.

Als eine weitere Form der Lagestabilisiorung von Massen sind 3-Punkt-Steuerungen bekannt, bei welchen die zu stabilisierende Masse auf einem hydraulischen Polster liegV und je nach Lageänderung erfolgt ein LINKS-Stellei, AUS-Schalten oder RECHTS-Stellen. Die Steuerung stellt eine F.IN-/AUS-Steuerung für die betreffende Lage dar.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Steuer- und Regeleinrichtung für das Lastaufnahmemittel eines mit vertikal schwenkbarem Teleskophubarm ausgerüsteten Hubstaplers oder ähnlicher Maschine, die unter Beachtung der Minimierung des Aufwandes an lebendiger und vergegenständlichter Arbeit sowie höchster Zuverlässigkeit unter extremen Bedingungen eine Verbesserung der Realisierungsbedingungen für Transport-, Umschlags- und Lagerungsprozesse bietet. Weiterhin soll sich die Komfortabilität der Durchführung von TUL-Prozessen erhöhen sowie die Qualität der Ladungsbehandlung, insbesondere bsi der Lagerung und Stapelung empfindlicher bzw. besonderer Güter, verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine elektronisch-hydraulische Steuer- und Regeleinrichtung zu konzipieren, die für die Lastaufnahmemittel von Hubstaplern oder ähnlichen Maschinen die Option verwirklicht, daß unter Beachtung der Unabhängigkeit von der Längs- bzw. Querachse eine Lageregelung infolge der Bewegungsmanipulationen der Lasthebevorrichtung oder der geländebedingten Lageänderung des Basisgerätes für die mittels des Lastaufnahmemittel zu hebende bzw. zu transportierende Last möglich wird, wobei im Unterschied zu bekannten Systemen auf spezielle Schwingungsdämpfung verzichtet werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein Winkelsensor die aktuelle Lage als vzw. elektrisch widerstandsabhängiges analoges Funktionselement fixierend mit einem pendelnd angeordneten Massestück zusammenwirkt, wobei eine schwache ungedämpfte Schwingung bei schneller und kurzfristiger Lageänderung infolge der Einwirkung der Massenträgheit vorliegt. Das vom Winkelsensor bereitgestellte Signal wird über an sich bekannte Funktionselemonte derart verarbeitet, daß ein elektrohydraulisches Regolglied den für die Lagekorrektur verantwortlichen Arbeitszylinder initiiert mit dem Ziel der Lageveränderung des Lastaufnahmemittels.

Ausführungsbeispiel

!tu Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die beigefügten Zeichnungen zeigen in

Fig. 1: die Anordnung des Istwertgebers an der Gabel des Teleskoparmes,

Fig. 2: den Istwertgeber,

Fig.3: die Schaltungsanordnung zur Proportionalauswertung der Signale des Istwertgebers.

An der als beispielsweises Lastaufnahmemittel dienenden Gabel 1 des Teleskoparmes 2 des Hubstaplers 3 ist der Istwertgeber 4 an konstruktiv prädestinierter Stelle angeordnet, der über ein im Zentrum des Istwertgobergehäuses 5 installiertes Präzisionsmeßpotentiometor 6, welches als analoger Winkelsensor fungiert, verfügt.

Das Präzisionsmeßpotentiometer 6 liegt fest im Zentrum des Istwertgebergehäuses 5 und dessen Schleifer steht in kraftschlüssiger Verbindung zum einen mit der das Massestück 7 am Ende tragenden Pendelhalbachse 8, während in linearer Verlängerung zur gegenüberliegenden Seite die Pendelhalbachse 9 an ihrem dem Präzisionsmeßpotentiometer G abgewandten Ende ein Segment 10 trägt. Im Bereich des Oberteiles der Pendelhalbachse 9 ist unter Vorsehung der Kontaktmöglichkeit mit dem Segment 10 am Istwe.tgebergehäuse5ein Mikrotaster 11 justierbar mittels vorgesehener an sich bekannter Befestigungselemente installiert. In elektrischer Leitungsverbindung mit dem Miktotaster 11 steht vorzugsweise eine als elektronischer Regler fungierende Proportionalsteuereinheit 13, die ihrerseits in elektrischer Leitungsverbindung mit einem als eiektrohydraulisches Regelglied fungierenden Proportionalventil 14 sowie einem als Korrekturantrieb dienenden hydraulischen Arbeitszylinder 15 stoht. Als Bestandteil der komplexen Steuer- und Regeleinrichtung sind in Übereinstimmung mit ihren r'unktionseigenschaften weitere elektronische Bauelemente angeordnet, wie Einstellwiderstand 16 für die Zeitbegt mzung und Diode 17 in Abhängigkeit von dem für den Istwertgeberausschlag relevanten Regelkreiszweig.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Steuer- und Regeleinrichtung kann nunmehr wie folgt beschrieben werden.

Der Istwertgeber 4 wird gemäß Fig. 1 so angebracht, daß die aktuelle Lage der Gabel 1 in Form eines analogen Widerstandswertes, erzeugt vom Präzisionsmeßpotentiometer 6 als Winkelsensor, angegeben wird.

Der Istwertgeber 4 mit dem PräzLsionsmeßpotentiometer 6, dem lagebestimmenden Massestück 7, den Pondelhalbachsen 8 und 9, dem Segment 10 sowie dem Mikrotaster 11 ist in Fig.2 verdeutlicht.

Das analog arbeitende Präzisionsmeßpotentiometer 6 ist im Zentrum des Istwertgebergehäuses 5 mit seinem Schleifkontakt drehbar zwischen dem pendelbar angeordneten Massestück 7 und dem Segment 10 angeordnet, so daß sich je nach Lage der Gabel 1 die abgreifbarn Spannungsgröße entsprechend ändert. Systemimmanent ist durch die erfindungsgemäße Anordnung

die nur durch eigene Massenträgheit gedämpfte Pendelmöglichkeit bei kurzzeitiger, durch dynamische Stöße initiierter Lageänderung, während längerzeitige stetige Lageänderung einen ungudämpften Pendelausschlag bewirkt. Difc 'jndelhalbachse 9 mit dem oben abgeflachten Segment 10 stellt bei lotrechter Justierung die Grundlage dafür dar, daß die Feineinstellung des Mikrotasters 11 erfolgen kann mit der Konsequenz, daß der nicht näher dargestellte Stößel des it/likrotasters 11 betätigt und der Schalter somit geschlossen ist. Die Abflachung im oberen Bereich des Segmentes 10 dient dem sicheren Schalten des Mikrotasters 11 und der Gewährleistung eines Null-Lagebereiches. Der Istwert wird für die Aktivierung der als elektrischor Regler wirkenden Proportionalsteuereinheit 13 erzeugt, damit in Abhängigkeit von der Istwertpolarität, nach der sich die Verarbeitung über den Plus- oder der Minuszoitzweig richtet, zeitverzögert anlaufen kann. Nach Verlassen des Nullbereiches infolge Lageänderung der Gabel 1 wird der Mikrotaster 11 umgeschalten und in Abhängigkeit von der Polarität des Momentanwertes beginnt für den entsprechenden Verarbeitungsstrang die Zeitkurve über den Einstellwiderstand 16 und die Diode 17 ansteigend zu laufen, bis der anstehende Istwert durchgesteuert ist, so daß infolge der anliegenden Spannung der nicht nähor dargestellte Elektromagnet des als Regelglied fungierenden Proportionalventiles 14 eine der Spannungsgröße adäquate proportionale Lage einnimmt.

Die veränderte Stellung des Elektromagneten des Regelgliedes bewirkt einen Ölzustrom im als Korrekturglied fungierenden vzw. hydraulischen Arbeitszylinder 15 mit der Konsequenz, daß eine Lagekorrektur der Gabel 1 zum Teleskoparm 2 erreicht wird. Diese Stellungsänderung wirkt auf das Präzisionsmeßpotentiometer 6, so daß der Istwert in Richtung Spannungsnullwert abnimmt. Durch das oben abgeflachte Segment 10 wird für den Mikrotaster 11 ein Grundwert so vorgegeben, daß der Einschaltpunkt über den Nullpunkt so fixiert ist, daß im Zyklus über den Einstellwiderstand 16 und die Diode 17 eine eingestellte Zeit den Elektromagneten des Proportionalventiles 14 so zuregelt, daß die fixierte Lage der Gabel 1 sicher und verzögert erreicht wird.

Durch die gegenseitige Zeitregelung wird der Spannungswert des einfach aufgebauten und in seiner Bewegungsmöglichkeit ungedämpften Istwertgebers 4 durch die dargestellten erfindungsyemäße Elementeanordnung so gedämpft, daß ein schwingungsfreies Ausregeln d6r Lage der Gabel 1 sicher gewährleistet werden kann. Die Horizontal-Steiler- und Regeleinrichtung wird einmal justiert und kann während des Betriebes nicht mehr nachgestellt werden. Sie isi separat einsetzbar für die Neigungswinkel des Lastaufnahmemittels in einer vertikalen Ebene zur Längs- bzw. zur Querachse des Hubstaplers.

Claims (5)

1. Steuer- und Regeleinrichtung für das Lastaufnahmemittel an Hubstaplern oder ähnlichen Maschinen, bestehend aus einem Lastaufnahmemittel mit auf ihm lagebestimmend angeordneten Isiwertgeber, einer vertikal schwenkbaren in einem Gelenkpunkt mit dem Rahmen angeordneten axial veränderbaren Lasthebevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß auf Schwingungsdämpfung im System verzichtend, außer schwacher Uümpfung bei schneller und kurzfristiger Lageänderung infolge der Einwirkimg der Masseträgheit, im Zentrum eines Istwertgebergehäusos (5) ein Winkelsensor (6) kraftschlüssig mit einem pendelnd über die erste Pendelhalbachse (8) aufgehängten Massestück (7) und in linearer Verlängerung der ersten Pendelhalbachse (8) eine zweite Pendelhalbachse (9), an ihrem vom Drehpunkt im Istwertgebergehäuse (5) abgewandten Ende ein Segment (10) mit dem Kreislinienausschnitt entgegen dem Drehpunkt gerichtet tragend und kontaktierend ein am Istwertgebergehäuse (5) justierbar angeordnetes Schaltelement (11), Anordnung findet, wobei der Schwingungsausschlag der beweglichen Elemente durch Anschläge begrenzbar ist, während zum Schaltelement (11) elektrisch leitungsverbunden ein elektronischer Regler (13) mit hydraulisch verbundenen nachgestellten elektrohydraulischen Regelglied (14) und hydraulischen Stellglied (15) angeordnet sind, wobei dem Schaltelement (11) verarbeitungsstrangbezogen ein Einstellwiderstand (16) und eine Diode (17) für die Zeitbegrenzung als Definition der eingetretenen Stabilität des veränderten Lageiustandss des Lastaufnahmemittels und die Durchsteuerung der Korrektur auslösend zugeordnet ist.

2. Steuer- und Regeleinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Winkelsensor (6) ein Präzisionsmeßpotentiometer angeordnet ist.

3. Steuer- und Regeleinrichtung nach Punkt 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronischer Regler (13) eine Proportionalsteuereinheit angeordnet ist.

4. Steuer- und Regeleinrichtung nach Punkt 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrohydraulisches Regelglied (14) ein Pioportionalventil angeordnet ist.

5. Steuer- und Regeleinrichtung nach Punkt 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltelement (11) ein Mikrotaster angeordnet ist.