DE10159409A1

DE10159409A1 - Mobile Arbeitsmaschine mit einer Dynamikregelung für einen Fahrantrieb und/oder einen Arbeitsantrieb

Info

Publication number: DE10159409A1
Application number: DE2001159409
Authority: DE
Inventors: Rainer Bavendiek; Joachim Toedter
Original assignee: STILL GmbH
Current assignee: STILL GmbH
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2003-06-12
Also published as: EP1318099B1; EP1318099A1; DE50206008D1

Abstract

Eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere Flurförderzeug, verfügt über einen Fahrantrieb und/oder einen Arbeitsantrieb. Das Beschleunigungs- und/oder das Bremsverhalten des Fahrantriebs und/oder des Arbeitsantriebs ist mittels eines oder einer Mehrzahl von Programmen einstellbar, die in einer in Wirkverbindung mit dem Fahrantrieb und/oder dem Arbeitsantrieb stehenden Steuereinrichtung gespeichert sind. Um die Beeinflussung der Dynamik zu vereinfachen, ist erfindungsgemäß an die Steuereinrichtung eine Mehrzahl von Gebern zur Messung von für die Dynamik des Fahrantriebs und/oder des Arbeitgsantriebs der Arbeitsmaschine relevanten Parametern angeschlossen und wird in Abhängigkeit von den erfassten Messgrößen automatisch zwischen den Programmen des Fahrantriebs und/oder den Programmen des Arbeitsantriebs umgeschaltet.

Description

Die Erfindung betrifft eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere Flurförderzeug, mit einem Fahrantrieb und/oder einem Arbeitsantrieb, wobei das Beschleunigungs- und/oder das Bremsverhalten des Fahrantriebs und/oder des Arbeitsantriebs mittels eines oder einer Mehrzahl von Programmen einstellbar ist, die in einer in Wirkverbindung mit dem Fahrantrieb und/oder dem Arbeitsantrieb stehenden Steuereinrichtung gespeichert sind.

Gattungsgemäße Arbeitsmaschinen, die als Gegengewichts-Gabelstapler ausgebildet sind, werden seit mehreren Jahren von der STILL GmbH, Hamburg, unter der Bezeichnung "Baureihe R70" hergestellt und vertrieben. Das Beschleunigungs- und Bremsverhalten des Fahrantriebs dieser Gabelstapler ist mittels eines 5-Stufenschalters einstellbar, mit dessen Hilfe die Bedienperson unter fünf verschiedenen Fahrprogrammen auswählen kann. Dadurch ist es möglich, abhängig von der Empfindlichkeit des zu transportierenden Ladeguts die Fahrdynamik, mit der der Gabelstapler reagiert, zu beeinflussen.

Um die manuell schaltbaren Fahrprogramme optimal nutzen zu können, muss die Bedienperson über deren Vorhandensein und Wirkungsweise informiert sein und muss ferner die Fahrprogramme bewusst einsetzen. Darüber hinaus ist es unter Umständen für Fahrten mit und ohne Last erforderlich, zwischen verschiedenen Fahrprogrammen hin- und herzuwechseln. Es werden also von der Bedienperson Zusatzaktivitäten gefordert, die von der eigentlichen Tätigkeit - Bedienen des Fahrantriebs und des Arbeitsantriebs der mobilen Arbeitsmaschine - ablenken. Dadurch können sich negative Auswirkungen auf die Umschlagleistung und auf die Sicherheit ergeben. Wird andererseits die Möglichkeit der Auswahl unter verschiedenen Fahrprogrammen nicht genutzt, so wird die maximale Leistungsfähigkeit des Gabelstaplers nicht erreicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine mobile Arbeitsmaschine der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei der die Beeinflussung der Dynamik des Fahrantriebs und/oder des Arbeitsantriebs vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an die Steuereinrichtung eine Mehrzahl von Gebern zur Messung von für die Dynamik des Fahrantriebs und/oder des Arbeitsantriebs der Arbeitsmaschine relevanten Parametern angeschlossen ist und in Abhängigkeit von den erfassten Messgrößen automatisch zwischen den Programmen des Fahrantriebs und/oder zwischen den Programmen des Arbeitsantriebs umgeschaltet wird.

Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, die dynamischen Eigenschaften der Arbeitsmaschine automatisch an die Erfordernisse der Bedienperson anzupassen. Durch die in aller Regel bereits weitgehend vorhandene Sensorik der Arbeitsmaschine können dabei das Bewegungsverhalten und die Lastsituation der Arbeitsmaschine erfasst werden. In der Steuereinrichtung wird durch Auswertung der erfassten Signale (Sollwerte und Istwerte) erkannt, welchen Fahr- und/oder Arbeitsstil die Bedienperson bevorzugt und dementsprechend der Fahr- und/oder Arbeitsantrieb beeinflusst.

Durch die Erfindung können die Leistungsfähigkeit und die Fahreigenschaften der Arbeitsmaschine verbessert werden. Im Falle von Flurförderzeugen, z. B. Gabelstaplern, wird die Umschlagleistung erhöht. Da sich die Bedienperson ganz auf das Fahren und Bedienen des Arbeitsantriebs konzentrieren kann, ist die Sicherheit erhöht.

Im Idealfall beschränkt sich der Aufwand für die Erfindung lediglich auf die Programmierung der Steuereinrichtung, da die Sensorik bereits in der Arbeitsmaschine vorhanden ist. So sind z. B. in Elektro-Gabelstaplern vielfach Geber zur Erfassung der Fahrmotordrehzahl, der Fahrpedalstellung, des Lenkwinkels und der Ventilhebelstellung vorhanden. Je nach Ausführung des Gabelstaplers können auch Geber für die Verbrennungsmotordrehzahl, die Drehzahl einer Hydraulikpumpe, die Erfassung der Hubgerüstneigung und die Erfassung des elektrischen Stromes im Fahrantrieb vorhanden sein. Selbstverständlich ist die Art der Geber nicht auf die genannten Typen eingeschränkt.

Besonders interessant ist bei Gabelstaplern eine kombinierte Auswertung von Hub- und Fahrbewegungen, weil dadurch die Erkennung von Arbeitssituationen verbessert ist und dementsprechend die Fahr- und/oder Arbeitsdynamik sehr rasch angepasst werden kann.

Im einfachsten Fall kann durch die Erfindung z. B. lastabhängig automatisch zwischen verschiedenen Fahrprogrammen des Fahrantriebs umgeschaltet werden. Es ist aber auch möglich, alternativ oder zusätzlich, das beschriebene Prinzip auf den Arbeitsantrieb anzuwenden, wobei dementsprechend eine Mehrzahl von Arbeitsprogrammen in der Steuereinrichtung gespeichert sind und die Steuereinrichtung in Wirkverbindung mit dem Arbeitsantrieb steht, wobei in Abhängigkeit von den erfassten Messgrößen automatisch zwischen den Arbeitsprogrammen des Arbeitsantriebs umgeschaltet wird. Sensibles Transportgut kann dabei durch besonders gutes Positionierverhalten des Arbeitsantriebs geschont werden.

Die Auswertung der Messgrößen in der Steuereinrichtung erfolgt mit Vorteil mit Methoden der Fuzzy-Logik. Hierbei müssen die erfassten Messgrößen nicht exakt mit den in der Steuereinrichtung katalogisierten Werten übereinstimmen, um eine Fahr- und/oder Arbeitssituation zu erkennen.

Zweckmäßigerweise sind die Fahr- und/oder Arbeitsprogramme in Form von Kennlinien gespeichert, mit denen einem Sollwert eine Stellgröße zugeordnet wird, wobei die Kennlinien als Kennlinienfelder und/oder als Parameterfelder vorliegen, je nach mathematischer Formulierung der Abhängigkeiten.

Die Erkennung, wann welche Kennlinie einzusetzen ist, kann z. B. durch einen Abgleich der von den Gebern erfassten Messwerte mit einer katalogisierten Fahr- und/oder Arbeitssituation erfolgen. Es ist im Rahmen der Erfindung jedoch auch möglich, nicht nur auf katalogisierte Muster zurückzugreifen, sondern Muster aus sich wiederholenden Arbeitsvorgängen der Arbeitsmaschine selbst zu erzeugen und in der Steuereinrichtung abzulegen. Dadurch passt sich die Arbeitsmaschine automatisch an neue Einsatzfelder an.

Es erweist sich als günstig, wenn für den Funktionszusammenhang zwischen Sollwert und Stellgröße neben mindestens einer proportionalen Kennlinie mindestens eine degressive Kennlinie und/oder mindestens eine progressive Kennlinie in der Steuereinrichtung gespeichert ist.

Situationsabhängig kann dadurch die Proportionalität zwischen Sollwert-Vorgabe und Aktuator-Stellsignal aufgehoben und zwischen verschiedenen Kennlinienarten hin- und hergeschaltet werden. So lässt sich z. B. für den Fahrantrieb durch eine degressive Fahrpedal-Kennlinie, bei der auf der Abszisse die Fahrpedal-Stellung als Sollwert und auf der Ordinate die vom Fahrantrieb zur Verfügung gestellte Antriebsleistung als Stellwert aufgetragen ist, ein eher aggressives Fahrverhalten abbilden. Hierbei bewirken bereits geringe Auslenkungen des Fahrpedals eine deutliche Beschleunigung der Arbeitsmaschine. Ein solches Fahrverhalten kann z. B. beim Anfahren der unbeladenen Arbeitsmaschine erwünscht sein. Umgekehrt führt eine progressive Kennlinie zu einem eher weichen Fahrverhalten, was in anderen Fahrsituationen wünschenswert ist, z. B. beim Aufnehmen einer Last. Unter Umständen kann es sinnvoll sein, eine Kennlinie aus degressiven und progressiven Teilen zusammenzusetzen, so dass jeder gewünschte Verlauf entsteht.

Beispiele für die drei Kennlinientypen sind in den Figuren dargestellt. Hierbei zeigt Fig. 1 eine proportionale Kennlinie, Fig. 2 eine progressive Kennlinie und Fig. 3 eine degressive Kennlinie. Auf der Abszisse ist jeweils der Sollwert S aufgetragen, während der Ordinate als Ausgabegröße jeweils der Stellwert W eines Aktuators zugeordnet ist.
Zur Verdeutlichung seien folgende Beispiele für Gabelstapler-Arbeitsspiele erläutert:
Das langsame Absenken einer Last um einige Zentimeter, gefolgt von einem Rücksetzen des Gabelstaplers um die Gabellänge mit gleichzeitigem Lenken (und ggf. deutlichem Absenken der Gabeln) wird durch entsprechend angepasste Geber erfasst und signalisiert, dass Last abgesetzt wurde und der nunmehr unbeladene Gabelstapler stark beschleunigt werden kann (so wie es die Bedienperson schon einige Male vorher praktiziert hat). Nun kann große Antriebsleistung im Fahrantrieb zur Verfügung gestellt werden und es kann eine degressive Fahrpedalkennlinie gemäß Fig. 3 eingeschaltet werden, so dass schon kleine Fahrpedalwege zu einer starken Beschleunigung führen. Damit wird der Bedienperson das Gefühl vermittelt, dass der Gabelstapler besonders gut auf ihre Erfordernisse und Wünsche abgestimmt ist.
In einer anderen Fahrsituation, in der erkannt wird, dass das Fahrzeug positioniert werden muss, kann dagegen die Fahrpedalempfindlichkeit auf eine progressive Kennlinie gemäß Fig. 3 umgeschaltet werden. Damit steht der Bedienperson für den Bereich kleiner Geschwindigkeiten ein großer Pedalweg zur Verfügung.
Die Umschaltung zwischen den Kennlinien kann abrupt erfolgen, was die Anpassung der Fahr- und/oder Arbeitseigenschaften der Arbeitsmaschine an eine veränderte Situation augenfällig macht. Es ist jedoch in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung auch möglich, dass zwischen der proportionalen Kennlinie und der degressiven Kennlinie und/oder zwischen der proportionalen Kennlinie und der progressiven Kennlinie und/oder zwischen der degressiven Kennlinie und der progressiven Kennlinie mindestens eine Übergangskennlinie in der Steuereinrichtung gespeichert ist. Dadurch ergibt sich ein weicherer Übergang zwischen den verschiedenen Fahr- und/oder Arbeitsprogrammen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Arbeitsantrieb als Hubantrieb, insbesondere Hubhydraulik, eines Gabelstaplers ausgebildet. Dabei kann z. B. beim Feinpositionieren der Last mit einer progressiven Kennlinie die Feinfühligkeit deutlich verbessert werden. Voraussetzung dafür ist, dass die Hydraulikfunktion indirekt betätigt wird, z. B. mittels elektro-hydraulischer Wegeventile.
Sofern die Fahr- und/oder Arbeitsprogramme auf austauschbaren Speichermitteln der Steuereinrichtung abgelegt sind, lässt sich bei einem Wechsel der Bedienperson das individuelle Arbeitsprofil mitnehmen. Eine neue Bedienperson kann durch die mitgebrachten Speichermittel, die sich z. B. auf einer sogenannten Fahrerkarte befinden, nicht nur zum Betrieb der Arbeitsmaschine autorisiert werden, sondern erhält automatisch auch die gewohnten Fahreigenschaften.
Die Erfindung ist prinzipiell für alle Arten von mobilen Arbeitsmaschinen einsetzbar, die einen Fahrantrieb und/oder mindestens einen Arbeitsantrieb besitzen, neben Flurförderzeugen also auch Bagger, Raupen, Kräne, etc.

Claims

1. Mobile Arbeitsmaschine, insbesondere Flurförderzeug, mit einem Fahrantrieb und/oder einem Arbeitsantrieb, wobei das Beschleunigungs- und/oder das Bremsverhalten des Fahrantriebs und/oder des Arbeitsantriebs mittels eines oder einer Mehrzahl von Programmen einstellbar ist, die in einer in Wirkverbindung mit dem Fahrantrieb und/oder dem Arbeitsantrieb stehenden Steuereinrichtung gespeichert sind, dadurch gekennzeichnet, dass an die Steuereinrichtung eine Mehrzahl von Gebern zur Messung von für die Dynamik des Fahrantriebs und/oder des Arbeitsantriebs der Arbeitsmaschine relevanten Parametern angeschlossen ist und in Abhängigkeit von den erfassten Messgrößen automatisch zwischen den Programmen des Fahrantriebs und/oder des zwischen den Programmen des Arbeitsantriebs umgeschaltet wird.

2. Mobile Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dass die Auswertung der Messgrößen in der Steuereinrichtung mit Methoden der Fuzzy-Logik erfolgt.

3. Mobile Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahr- und/oder Arbeitsprogramme in Form von Kennlinien gespeichert sind, mit denen einem Sollwert eine Stellgröße zugeordnet wird, wobei die Kennlinien als Kennlinienfelder und/oder als Parameterfelder vorliegen.

4. Mobile Arbeitsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für den Funktionszusammenhang zwischen Sollwert und Stellgröße neben mindestens einer proportionalen Kennlinie mindestens eine degressive Kennlinie und/oder mindestens eine progressive Kennlinie in der Steuereinrichtung gespeichert ist.

5. Mobile Arbeitsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der proportionalen Kennlinie und der degressiven Kennlinie und/oder zwischen der proportionalen Kennlinie und der progressiven Kennlinie und/oder zwischen der degressiven Kennlinie und der progressiven Kennlinie mindestens eine Übergangskennlinie in der Steuereinrichtung gespeichert ist.

6. Mobile Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsantrieb als Hubantrieb, insbesondere Hubhydraulik, eines Gabelstaplers ausgebildet ist.

7. Mobile Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahr- und/oder Arbeitsprogramme auf austauschbaren Speichermitteln der Steuereinrichtung abgelegt sind.