DE10153531A1 - Sensoranordnung für eine Messung der Auslenkung eines bewegten Teils einer mechanischen Vorrichtung - Google Patents
Sensoranordnung für eine Messung der Auslenkung eines bewegten Teils einer mechanischen VorrichtungInfo
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Abstract
Es wird eine Sensoranordnung für eine Messung der Auslenkung eines bewegten Teils einer mechanischen Vorrichtung, beispielsweise eine Hubvorrichtung für einen Gabelstapler, vorgeschlagen, bei der ein Teil (13) der berührungslosen Sensoranordnung an dem bewegten Teil (4) und ein anderer Teil (12) der Sensoranordnung an einem Bezugspunkt für die Vorrichtung (2) angebracht ist. Am Bezugspunkt der Vorrichtung ist ein Radarsender (12) mit einem integrierten Radarsensor angebracht und am bewegten Teil (4) ist eine Reflektionsvorrichtung (13) für die Rückstrahlung der Radarstrahlen des Radarsenders (12) zum Radarsensor (12) vorhanden, wobei aus der Laufzeit der Radarstrahlen der Weg der Auslenkung des bewegten Teils (4) der mechanischen Vorrichtung (2) ermittelbar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung für eine Messung der Auslenkung eines bewegten Teils einer mechanischen Vorrichtung, insbesondere der Messung einer Hubhöhe eines Zylinders zum Heben und Senken der Gabel eines Flurförderfahrzeuges, nach der Gattung des Hauptanspruchs.
- Es ist beispielsweise aus der EP 1 079 118 A2 bekannt, dass bei einem hydraulisch bewegten Zylinder die Entfernung zwischen einem Punkt am bewegten Zylinder und einem festen Bezugspunkt mit einer Ultraschall-Sensoranordnung erfasst wird. Hierzu ist an einem Ende ein Ultraschallsender und am jeweils anderen Ende ein Ultraschallsensor angebracht, so dass aus der Laufzeit der Ultraschallwelle beispielsweise eine Hubhöhe gemessen werden kann. Das Messsignal wird zur Verbesserung des Messergebnisses noch mit detektierten Werten der Temperatur und des Drucks der Hydraulikflüssigkeit im Hubzylinder korrigiert.
- Nachteilig ist diese Sensoranordnung vor allem deshalb, da eine Anwendung für Fahrzeuge, wie z. B. Flurförderfahrzeuge (Gabelstapler), in der Regel nicht in Betracht kommt, da das Ultraschall-Nutzsignal durch Windeinflüsse und durch laute Geräusche des Fahrzeuges stark gestört wird.
- Weitere an sich bekannte Alternativen zur Messung einer Hubhöhe wären z. B. die Messung der Hubauslenkung mittels eines Seilzugpotentiometers oder mittels eins Laserentfernungsmessers, wobei diese Messmethoden entweder mechanisch sehr empfindlich oder ansonsten sehr störanfällig sind, beispielsweise durch Verschmutzung oder Überbeanspruchung. Auch eine ausschließliche Druckmessungen in einem Hydrauliksystem mit einem ausfahrbaren Zylinder, beispielsweise zur Hubmessung von Zylindern in einem Teleskopmast, sind oft nicht anwendbar, da hier in jedem Zylinder eines Duplex- oder Triplexmasten ein Sensor notwendig ist und ein aufwendiges Schleppkabel benötigt wird. Außerdem kann über die Druckmessung keine direkte Aussage über die Höhe gemacht werden.
- Für sich gesehen ist beispielsweise aus der DE 42 42 700 A1 bekannt, dass zur Erfassung des Abstandes und der Relativgeschwindigkeit eines voraus fahrenden Fahrzeuges ein Radarsensor zur Auswertung eines reflektierten Radarsignals im Mikrowellenbereich an der Stoßstange eines Kraftfahrzeuges ein Radarsender und ein Radarempfänger als Sensor angebracht ist.
- Vorteile der Erfindung
- Die Sensoranordnung für eine Messung der Auslenkung eines bewegten Teils einer mechanischen Vorrichtung nach der eingangs angegebenen Art ist gemäß der Erfindung weitergebildet. In vorteilhafter Weise sind hierbei am Bezugspunkt der Vorrichtung ein Radarsender und ein Radarsensor angebracht und am bewegten Teil ist eine Reflektionsvorrichtung, beispielsweise ein sog. Tripelspiegel, für die Rückstrahlung der Radarstrahlen des Radarsenders zum Radarsensor vorhanden, wobei aus der Laufzeit der Radarstrahlen der Weg der Auslenkung des bewegten Teils der mechanischen Vorrichtung ermittelbar ist. Es ist hierbei auch möglich, dass am bewegten Teil der Vorrichtung ein Radarsender und ein Radarsensor angebracht sind und am Bezugspunkt eine Reflektionsvorrichtung für die Rückstrahlung der Radarstrahlen des Radarsenders zum Radarsensor vorhanden ist.
- Die mechanische Vorrichtung kann bevorzugt eine Hubvorrichtung mit einem Mast und einem darin oder daran weitgehend vertikal bewegbaren Zylinder sein, dessen Hubhöhe ermittelbar ist. Beispielsweise kann am bewegbaren Zylinder die Gabel eines Flurförderfahrzeugs gehalten sein. Mit dieser vorgeschlagenen Messanordnung mit einem Radarsystem ist somit in vorteilhafter Weise die Hubhöhe am Hubmast und damit die Höhe der Gabel eines Gabelstaplers als Flurförderfahrzeug messbar, wobei die Kenntnis der Hubhöhe zusätzliche Funktionen an diesen Fahrzeugen, wie z. B. Sicherheitsfunktionen oder die Automatisierung von bestimmten Abläufen, ermöglichen.
- Auf einfache Weise kann hier mit einem Regelkreis eine Steuerung der Fahrgeschwindigkeit des Flurförderfahrzeuges unter Berücksichtigung der Hubhöhe vorgenommen werden, so dass beispielsweise bei einer bestimmten Höhe der Gabel eines Gabelstaplers die Geschwindigkeit des Fahrzeugs reduziert werden kann. Auch ist ein automatisches Anfahren des Fahrzeuges mit einer vorgewählten Hubhöhe einfach durchführbar.
- Weiterhin ist es auch in vorteilhafter Weise möglich, dass bei einer hydraulischen Hubvorrichtung zusätzlich zur Hubhöhenmessung eine Erfassung und Auswertung des Drucks der Hydraulikflüssigkeit durchführbar ist. Es kann somit beispielsweise mit einem Regelkreis unter Berücksichtung der Druckmessung und der Hubhöhenmessung die Neigung der Hubvorrichtung mit einbezogen werden und somit auf einfache Weise eine Regelung der Hubbeschleunigung und/oder der Kippstabilität der Hubvorrichtung vorgenommen werden. Über den Druck im Hebezylinder wird hier das Gewicht der Last erfasst und man kann dann in Abhängigkeit von der Höhe und dem Gewicht der Gabel die Neigebeschleunigung des Masts berechnen.
- Mit der letztgenannten Ausführungsform ist es daher in vorteilhafter Weise möglich, dass die Hubvorrichtung für den Masten eines Gabelstaplers beim Überschreiten eines vorgegebenen Neigungswinkels die Beschleunigung beim Ausfahren des Zylinders der Hubvorrichtung begrenzt. Auch eine Verbesserung der Kippstabilität des Gabelstaplers ist dadurch erreichbar, dass das erlaubte Drehmoment um den Drehpunkt des Masts begrenzt wird, was ebenfalls mit einer Messung der Hubhöhe und der Messung der Last, über den Druck im Hebezylinders, erreichbar ist.
- Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann mit einem Regelkreis eine Dämpfung von Schwingungen des Flurförderfahrzeuges unter Auswertung der Druckmessung und der Hubhöhenmessung durchgeführt werden. Bei einer Anwendung der Erfindung in einem Gabelstapler kann es vorkommen, dass auf unebener Strecke und relativ großer Last das zulässige Drehmoment der Hubvorrichtung dynamisch überschritten wird, was zum Abheben des Hinterrades des Gabelstaplers führen kann. Durch die übliche Hinterachslenkung des Fahrzeugs kann dies zu einer Beeinträchtigung der Lenkbarkeit führen. Wenn nun die Druckspitzen im Hebezylinder der Hubvorrichtung gezielt abgesenkt werden können, kann dieses Verhalten verbessert werden. Damit jedoch die Gabel des Fahrzeugs nicht unzulässig weit auf den Boden abgesenkt wird, ist auch hier eine Erfassung und Auswertung der tatsächlichen Hubhöhe bzw. der Gabelhöhe, beispielsweise mittels eines überlagerten Lageregelkreises, mit der erfindungsgemäßen Anordnung vorteilhaft abwendbar.
- Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einem Radarsensor für die Messung der Hubhöhe einer Hubvorrichtung für die Gabel eines Gabelstaplers ist in der einzigen Figur der Zeichnung erläutert.
- In der Figur ist ein Mast 1 einer Hubvorrichtung 2 für einen hier nur symbolisch durch ein Koordinatensystem 3 seiner Karosserie gezeigten Gabelstapler als Flurförderfahrzeug dargestellt. Aus dem Mast 1 der Hubvorrichtung 2 ist ein Zylinder 4 hydraulisch ausfahrbar, wobei am Ende des Masts 1 eine Traverse 5 und weiterhin eine durch die Hubvorrichtung 2 über eine Kette 14 betätigbare Gabel 6 vorhanden ist. Die Hubvorrichtung 2 ist in einem weiteren Koordinatensystem 7 mit einem Drehpunkt 8 dargestellt, welches die mit Pfeilen 9 und 10 gezeigten Kippbewegungen ausführen kann. Die Karosserie des Fahrzeugs ist anhand des ersten Koordinatensystems 3 durch Lagerpunkte 11 angedeutet.
- Eine Sensoranordnung für die Messung der Hubhöhe des ausfahrbaren Zylinders 4 ist mit einem integrierten Radarsender und -sensor 12 am Mast 1 und mit einem Tripelspiegel 13 an der Traverse 5 des ausfahrbaren Zylinders 4 gebildet. Der Radarsender 12 strahlt, beispielsweise einen Mikrowellenradarstrahl, nach oben ab und wird am Tripelspiegel 13 reflektiert und zurück zum Radarsensor 12 am Mast 1 gesandt.
- Die mit dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel in an sich bekannter Weise durchgeführte Entfernungsmessung mittels Radarstrahlen gibt somit aufgrund der Anbringung der Teile 12 und 13 der Radarsensoranordnung die Hubhöhe des Zylinders 4 und damit auch die Höhe der Gabel 6 wieder, wobei die Teile 12 und 13 auch in entgegengesetzter Anordnung montiert sein können. Da der Radarsensor 12 nach der Figur fest am Mast 1 montiert ist folgt er dem Mast 1 bei einer Neigung.
- Wenn gemäß einer hier nicht gezeigten Alternative der Radarsensor 12 an der Karoserie des Fahrzeugs angebracht ist, erfordert dies einen breiten Anstrahlwinkel des Radarsenders, so dass das reflektierende Ziel auch bei einer Neigung des Masts 1 noch erfasst wird.
Claims (10)
1. Sensoranordnung für eine Messung der Auslenkung eines
bewegten Teils einer mechanischen Vorrichtung, bei der
ein Teil (13) der berührungslosen Sensoranordnung an dem bewegten Teil (4) und ein anderer Teil (12) der Sensoranordnung an einem Bezugspunkt für die Vorrichtung (2) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass
am Bezugspunkt der Vorrichtung ein Radarsender (12) und ein Radarsensor (12) angebracht sind und am bewegten Teil (4) eine Reflektionsvorrichtung (13) für die Rückstrahlung der Radarstrahlen des Radarsenders (12) zum Radarsensor (12) vorhanden sind, wobei aus der Laufzeit der Radarstrahlen der Weg der Auslenkung des bewegten Teils (4) der mechanischen Vorrichtung (2) ermittelbar ist.
ein Teil (13) der berührungslosen Sensoranordnung an dem bewegten Teil (4) und ein anderer Teil (12) der Sensoranordnung an einem Bezugspunkt für die Vorrichtung (2) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass
am Bezugspunkt der Vorrichtung ein Radarsender (12) und ein Radarsensor (12) angebracht sind und am bewegten Teil (4) eine Reflektionsvorrichtung (13) für die Rückstrahlung der Radarstrahlen des Radarsenders (12) zum Radarsensor (12) vorhanden sind, wobei aus der Laufzeit der Radarstrahlen der Weg der Auslenkung des bewegten Teils (4) der mechanischen Vorrichtung (2) ermittelbar ist.
2. Sensoranordnung für eine Messung der Auslenkung eines
bewegten Teils einer mechanischen Vorrichtung, bei der
ein Teil (13) der berührungslosen Sensoranordnung an dem bewegten Teil (4) und ein anderer Teil (12) der Sensoranordnung an einem Bezugspunkt für die Vorrichtung (2) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass
am bewegten Teil (4) der Vorrichtung (2) ein Radarsender (12) und ein Radarsensor (12) angebracht sind und am Bezugspunkt eine Reflektionsvorrichtung (13) für die Rückstrahlung der Radarstrahlen des Radarsenders (12) zum Radarsensor (12) vorhanden sind, wobei aus der Laufzeit der Radarstrahlen der Weg der Auslenkung des bewegten Teils (4) der mechanischen Vorrichtung (2) ermittelbar ist.
ein Teil (13) der berührungslosen Sensoranordnung an dem bewegten Teil (4) und ein anderer Teil (12) der Sensoranordnung an einem Bezugspunkt für die Vorrichtung (2) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass
am bewegten Teil (4) der Vorrichtung (2) ein Radarsender (12) und ein Radarsensor (12) angebracht sind und am Bezugspunkt eine Reflektionsvorrichtung (13) für die Rückstrahlung der Radarstrahlen des Radarsenders (12) zum Radarsensor (12) vorhanden sind, wobei aus der Laufzeit der Radarstrahlen der Weg der Auslenkung des bewegten Teils (4) der mechanischen Vorrichtung (2) ermittelbar ist.
3. Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass
die mechanische Vorrichtung aus einer
Hubvorrichtung (2) mit einem Mast (1) und einem darin oder
daran weitgehend vertikal bewegbaren Zylinder (4)
besteht, dessen Hubhöhe ermittelbar ist.
4. Sensoranordnung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, dass
am bewegbaren Zylinder (4) die Gabel (6) eines
Flurförderfahrzeugs gehalten ist.
5. Sensoranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, dass
bei einer hydraulischen Hubvorrichtung (2)
zusätzlich zur Hubhöhenmessung eine Erfassung und
Auswertung des Drucks der Hydraulikflüssigkeit der
Hubvorrichtung durchführbar ist.
6. Sensoranordnung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, dass
mit einem Regelkreis unter Berücksichtung der
Druckmessung und der Hubhöhenmessung die Neigung der
Hubvorrichtung (2) ermittelbar und eine Regelung der
Hubbeschleunigung und/oder der Kippstabilität der
Hubvorrichtung (2) durchführbar ist.
7. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
mit einem Regelkreis eine Steuerung der
Fahrgeschwindigkeit des Flurförderfahrzeuges unter
Berücksichtigung der Hubhöhe durchführbar ist.
8. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
mit einem Regelkreis eine Dämpfung von
Schwingungen des Flurförderfahrzeuges unter Auswertung der
Druckmessung und der Hubhöhenmessung durchführbar
ist.
9. Verfahren zum Betrieb eines Regelkreise nach einem der
Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
zur Ermittlung der absoluten Höhe der
Hubvorrichtung, insbesondere der Gabel eines
Flurförderfahrzeuges, die Ergebnisse der Hubhöhenmessung, der
Druckmessung, der Messung des Neigungswinkel der
Hubvorrichtung und die Einflüsse der
Fahrzeugkarosserie und/oder der Antriebsräder herangezogen werden
und in einem Lageregelkreis zur Steuerung des
Hubzylinders verarbeitet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass
der Lagesollwert aus einer Kennlinie ermittelt
wird, die aus den abgespeicherten Kenngrößen für die
physikalischen Einflüsse errechnet wird.
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