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Die
Erfindung betrifft ein Flurförderzeug,
insbesondere Schubmaststapler oder Schubgabelstapler, mit einem
Fahrzeugrahmen, einem Hubgerüst und
mindestens einer Bewegungsvorrichtung zum Bewegen des Hubgerüsts relativ
zu dem Fahrzeugrahmen, wobei die Bewegungsvorrichtung mindestens
ein Stellglied umfasst und zur Ansteuerung des Stellglieds eine
elektrische Steuervorrichtung vorgesehen ist.
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Flurförderzeuge
der genannten Art, wie beispielsweise Gegengewichtsgabelstapler,
Schubmaststapler oder Schubgabelstapler, weisen eine Bewegungsvorrichtung
für das
Hubgerüst
auf, mit der das Hubgerüst
relativ zu einem Fahrzeugrahmen des Flurförderzeugs bewegt werden kann.
Bei Gegengewichtsgabelstaplern und Schubgabelstaplern ist als Bewegungsvorrichtung
häufig
eine Neigevorrichtung zum Neigen des Hubgerüsts relativ zum Fahrzeugrahmen
um eine horizontale Achse vorgesehen. Schubmaststapler weisen als
Bewegungsvorrichtung auf jeden Fall eine Schubvorrichtung auf, mit der
das Hubgerüst
relativ zum Fahrzeugrahmen in horizontaler Richtung verschoben werden
kann. Zusätzlich
zu der Schubvorrichtung kann bei Schubmaststaplern ebenfalls eine
Neigevorrichtung zum Neigen des Hubgerüsts relativ zum Fahrzeugrahmen vorgesehen
sein.
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Während des
Betriebs eines gattungsgemäßen Flurförderzeugs
treten häufig
unerwünschte Schwingungen
des Hubgerüsts
auf, insbesondere Schwingungen um eine horizontale Querachse des Flurförderzeugs
und um eine vertikale Längsachse des
Hubgerüsts.
Diese Schwingungen können
die Bedienung des Flurförderzeugs
erschweren und verlangsamen. Darüber
hinaus können
die Schwingungen die Sicherheit des Flurförderzeugs, insbesondere dessen
Kippstabilität
und die Stabilität
einer aufgenommenen Last negativ beeinflussen. Hervorgerufen werden
diese Schwingungen beispielsweise durch ein Beschleunigen oder Abbremsen
der Schubbewegung des Hubmasts eines Schubmaststaplers, durch ein
Beschleunigen oder Abbremsen des gesamten Flurförderzeugs oder durch eine Drehbewegung
des gesamten Flurförderzeugs
um eine vertikale Achse. Faktoren, die die Amplitude und die Frequenz
einer Schwingung des Hubgerüsts
beeinflussen, sind beispielsweise die momentane Ausfahrlänge des
Hubgerüsts,
die Hubhöhe
einer mit dem Hubgerüst angehobenen
Last, die Masse des Hubgerüsts
und der mit dem Hubgerüst
angehobenen Last, die Steifigkeit des Hubgerüsts sowie der Abstand der Rollen,
mit denen die verschiedenen Masten des Hubgerüsts relativ zueinander geführt sind.
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Im
Stand der Technik sind Anordnungen bekannt, die darauf abzielen,
die am Hubgerüst
entstehenden Schwingungen zu dämpfen,
beispielsweise mittels hydraulischer Dämpfungselemente. Ebenso ist
es bekannt, das Ausmaß der
entstehenden Schwingungen dadurch zu begrenzen, dass insbesondere
die Schubbewegung des Hubgerüsts
eines Schubmaststaplers sanft beschleunigt und sanft abgebremst
wird. Diese bekannten Maßnahmen
erweisen sich in der Praxis jedoch als nicht geeignet, um ein Schwingen
des Hubgerüsts
nachhaltig zu unterdrücken.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein
Flurförderzeug
zur Verfügung
zu stellen, bei dem Schwingungen des Hubgerüsts weitgehend verhindert werden
können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass mindestens ein Sensor vorgesehen ist, mit dem eine Schwingungsbewegung
des Hubgerüsts
erfassbar ist, wobei der Sensor mit der Steuervorrichtung in Wirkverbindung
steht, welche das mindestens eine Stellglied in Abhängigkeit
von dem Ausgangssignal des Sensors derart ansteuert, dass das Stellglied
eine die Schwingungsbewegung kompensierende Gegenkraft auf das Hubgerüst ausübt. Mittels
des Stellglieds wird aktiv in das Schwingungsverhalten des Hubgerüsts eingegriffen.
Hierzu erfasst der Sensors jedes Schwingen des Hubgerüsts. Die
erfassten Messwerte werden in der Steuervorrichtung ausgewertet,
wobei die Größe, die
Richtung und der zeitliche Verlauf der Kraft bestimmt werden, welche
dann von dem Stellglied auf das Hubgerüst ausgeübt wird, um der Schwingung
des Hubgerüsts
entgegenzuwirken.
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Mit
besonderem Vorteil ist die Erfindung einsetzbar, wenn die Bewegungsvorrichtung
von einer Schubvorrichtung zum Verschieben des Hubgerüsts relativ
zu dem Fahrzeugrahmen in im Wesentlichen horizontaler Richtung gebildet
ist. Derart ausgeführte Flurförderzeuge
werden gemeinhin als Schubmaststapler bezeichnet.
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Gleichermaßen kann
die Erfindung eingesetzt werden, wenn die Bewegungsvorrichtung von einer
Neigevorrichtung zum Neigen des Hubgerüsts relativ zu dem Fahrzeugrahmen
um eine im Wesentlichen horizontale Neigeachse gebildet ist. Eine
Neigevorrichtung für
das Hubgerüst
ist üblicherweise
bei Gegengewichtsgabelstaplern, häufig jedoch auch bei Schubgabelstaplern
oder Schubmaststaplern vorhanden. Schubmaststapler können zusätzlich zur Schubvorrichtung
auch mit einer Neigevorrichtung ausgerüstet sein, wobei es sich bei
beiden um Bewegungsvorrichtungen im Sinne der vorliegenden Erfindung
handelt.
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Zweckmäßigerweise
ist das Stellglied von einem linearen Stellglied gebildet. Als lineares
Stellglied kommt beispielsweise eine elektrisch angetriebene Gewindespindel
oder ein Hydraulikzylinder in Betracht.
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Gemäß einer
zweckmäßigen Ausgestaltungsform
der Erfindung ist der mindestens eine Sensor zum Erfassen einer
zwischen dem Hubgerüst
und dem Fahrzeugrahmen wirkenden Kraft vorgesehen ist. Der Sensor,
mit dem eine Schwingungsbewegung des Hubgerüsts erfasst wird, ist dabei
als Kraftsensor ausgeführt.
Der Kraftsensor kann beispielsweise an einer Lagerstelle angeordnet
sein, an welcher das Hubgerüst
mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist.
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Mit
besonderem Vorteil ist der Sensor zum Erfassen einer zwischen dem
Hubgerüst
und dem Fahrzeugrahmen wirkenden Kraft im Bereich des Stellglieds
angeordnet. Die bei einem Schwingen des Hubgerüsts auftretenden Kräfte werden über das Stellglied
auf den Fahrzeugrahmen übertragen.
Da die Gegenkräfte
zum Kompensieren dieser Schwingung von demselben Stellglied an derselben
Stelle auf das Hubgerüst
ausgeübt
werden, gestalten sich die in der elektrischen Steuervorrichtung
durchzuführenden
Berechnungen besonders einfach.
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Schwingungen
um eine vertikale Längsachse
des Hubgerüsts
können
erfasst und kompensiert werden, wenn zwei Stellglieder vorgesehen
sind, die parallel zueinander, in horizontaler Richtung voneinander
beabstandet angeordnet sind, wobei jedem Stellglied ein Sensor zum
Erfassen einer zwischen dem Hubgerüst und dem Fahrzeugrahmen wirkenden
Kraft zugeordnet ist.
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Eine
einfache konstruktive Anordnung ergibt sich, wenn der Sensor zum
Erfassen einer zwischen dem Hubgerüst und dem Fahrzeugrahmen wirkenden
Kraft von einem zwischen dem Stellglied und dem Hubgerüst oder
zwischen dem Stellglied und dem Fahrzeugrahmen angeordneten Sensorelement gebildet
ist. Das Sensorelement kann dabei von einem separaten Bauteil gebildet
sein oder kann in ein an den genannten Stellen ohnehin vorhandenes
Gelenklager integriert sein.
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Wenn
das mindestens eine Stellglied von einem elektrischen Stellglied
gebildet ist, kann der Sensor zum Erfassen einer zwischen dem Hubgerüst und dem
Fahrzeugrahmen wirkenden Kraft von einem elektrischen Antriebsmotor
des Stellglieds gebildet sein. Als elektrisches Stellglied kommt
insbesondere eine Gewindespindel in Betracht. Die von der Gewindespindel
abgestützten
Kräfte
werden direkt auf den elektrischen Antriebsmotor der Gewindespindel übertragen
und von diesem abgestützt.
Beispielsweise über
den Motorstrom des Antriebsmotors kann dann die an der Gewindespindel
abgestützte
Kraft gemessen werden, womit der Antriebsmotor die Funktion eines
Sensors übernimmt.
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Wenn
das mindestens eine Stellglied von einem hydraulischen Stellglied
gebildet ist, kann der Sensor zum Erfassen einer zwischen dem Hubgerüst und dem
Fahrzeugrahmen wirkenden Kraft von einem hydraulischen Drucksensor
gebildet sein. Der Drucksensor erfasst den in der Druckkammer des
hydraulischen Stellglieds vorhandenen Hydraulikdruck, welcher direkt
proportional ist zu der an dem Stellglied abgestützten Kraft.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist der mindestens eine Sensor zum Erfassen einer
zwischen dem Hubgerüst
und dem Fahrzeugrahmen vorhandenen Relativbewegung vorgesehen. Anstelle
der zwischen dem Hubgerüst
und dem Fahrzeugrahmen wirkenden Kraft wird dabei von dem Sensor
eine Bewegung des Hubgerüsts
relativ zum Fahrzeugrahmen erfasst.
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Eine
Torsionsschwingung des Hubgerüsts um
eine vertikale Längsachse
des Hubgerüsts
kann erfasst werden, wenn zwei Sensoren zum Erfassen einer zwischen
dem Hubgerüst
und dem Fahrzeugrahmen vorhandenen Relativbewegung vorgesehen sind,
die in horizontaler Richtung voneinander beabstandet angeordnet
sind.
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Zweckmäßigerweise
ist der mindestens eine Sensor in vertikaler Richtung von der Neigeachse
beabstandet. Je weiter der Sensor von der Neigeachse beabstandet
ist, desto größer ist
die zu messende Relativbewegung zwischen Hubgerüst und Fahrzeugrahmen.
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Die
Steuervorrichtung ist derart ausgeführt, dass das mindestens eine
Stellglied eine einem Schwingen des Hubgerüsts um eine horizontale Querachse
entgegengerichtete Gegenkraft auf das Hubgerüst ausübt. Das Stellglied bzw. die
Stellglieder werden von der Steuervorrichtung entsprechend angesteuert.
Dabei wird ein Schwingen des Hubgerüsts um eine horizontale Querachse
verhindert, wobei die Querachse bei Flurförderzeugen mit neigbarem Hubgerüst beispielsweise
von der Neigeachse des Hubgerüsts
gebildet sein kann.
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Hierzu
ist die Steuervorrichtung derart ausgeführt, dass die Gegenkraft einen
periodischen Verlauf aufweist, vorzugsweise zumindest annähernd in der
Frequenz der Schwingungsbewegung des Hubgerüsts. Der periodische Verlauf
der Gegenkraft kann dabei phasengleich oder phasenversetzt zu der Schwingungsbewegung
des Hubgerüsts
sein. Der Betrag der ausgeübten
Gegenkraft kann der mit dem Sensor ermittelten, zwischen dem Hubgerüst und dem
Fahrzeugrahmen wirkenden Kraft entsprechen.
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Wenn
zwei längenveränderliche
Stellglieder vorgesehen sind, ist die Steuervorrichtung derart ausgeführt, dass
die beiden Stellglieder ein einem Schwingen des Hubgerüsts um eine
vertikale Hochachse entgegengerichtetes Gegenmoment auf das Hubgerüst ausüben. Ein
Schwingen um die vertikale Hochachse liegt bei einer Torsionsschwingung
des Hubgerüsts
vor. Die beiden Stellglieder werden von der Steuervorrichtung entsprechend
angesteuert.
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Die
Steuervorrichtung ist derart ausgeführt, dass das Gegenmoment einen
periodischen Verlauf aufweist, vorzugsweise zumindest annähernd in
der Frequenz der Schwingungsbewegung des Hubgerüsts. Der periodische Verlauf
des Gegenmoments ist dabei ebenfalls phasengleich oder phasenversetzt zu
der Torsionsschwingung des Hubgerüsts. Der Betrag des ausgeübten Gegenmoments
kann dem zwischen dem Hubgerüst
und dem Fahrzeugrahmen wirkenden Moment entsprechen, das mit zwei
Kraftsensoren ermittelt wird.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den
schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei
zeigt
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1 einen
Schubmaststapler in Seitenansicht,
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2 eine
Vorrichtung zum horizontalen Verschieben eines Hubgerüsts,
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3 einen
Schubmaststapler mit um eine horizontale Querachse schwingendem
Hubgerüst,
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4 einen
Schubmaststapler mit um eine vertikale Achse schwingendem Hubgerüst,
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5 eine
Vorrichtung zum Neigen eines Hubgerüsts,
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6 einen
Schubmaststapler mit Sensoren zum Erfassen einer Relativbewegung
zwischen Hubgerüst
und Fahrzeugrahmen.
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1 zeigt
einen Schubmaststapler in Seitenansicht. Zu erkennen ist ein Fahrzeugrahmen 1, auf
dem ein Fahrerstand 2 und ein Batterieblock 3 angeordnet
sind. Der Fahreugrahmen 2 steht mit zwei Lasträdern 4 und
einem Antriebsrad 5 auf einer Fahrbahn 6 auf.
Ein Hubgerüst 7 ist
mittels eines Schubschlittens 8 in horizontaler Richtung 9 verschiebbar
an dem Fahrzeugrahmen 1 geführt. Das Hubgerüst 7 weist
einen nicht anhebbaren Standmast 7a und zwei teleskopisch
ausfahrbare Ausfahrmasten 7b, 7c auf. Das Hubgerüst 7 ist
mit durchgezogenen Linien in seiner vollständig zum Fahrerstand 2 hin
verschobenen Stellung dargestellt. Die gestrichelten Linien zeigen
die Position 10 des Hubgerüsts 7, wenn dieses
vollständig
nach in der Zeichnung links verschoben ist.
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Während des
Betriebs des Schubmaststaplers können
unerwünschte
Schwingungen des Hubgerüsts 7 auftreten,
insbesondere Schwingungen in Richtung 11 um eine horizontale
Querachse 12 des Schubmaststaplers und Torsionsschwingungen
in Richtung 13 um eine vertikale Längsachse 14 des Hubgerüsts 7.
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In 2 ist
eine Vorrichtung zum horizontalen Verschieben eines Hubgerüsts 7 dargestellt.
Zu erkennen ist der untere Teil des Standmasts 7a des Hubgerüsts 7,
der schwenkbar um die Querachse 12 an einem Schubschlitten 15 gelagert
ist. Der Schubschlitten 15 ist mit nicht dargestellten
Führungsrollen an
Führungsschienen
des Fahrzeugrahmens 1 geführt. Die Schubbewegung des
Schubschlittens 15 wird mittels eines linearen Stellglieds 16 erzeugt,
das einerseits mit dem Schubschlitten 15 und andererseits
mit dem Fahrzeugrahmen 1 gelenkig verbunden ist. Das Stellglied 16 kann
beispielsweise von einem Hydraulikzylinder oder einer Gewindespindel
gebildet sein. Sensoren zum Erfassen einer zwischen dem Hubgerüst 7 und
dem Fahrzeugrahmen 1 wirkenden Kraft können beispielsweise an den
Stellen 20 oder 21 angeordnet sein. Die Gegenkraft,
mit der Schwingungen des Hubgerüsts 7 kompensiert
werden, kann nach Maßgabe
einer nicht dargestellten elektrischen Steuervorrichtung mittels
des Stellglieds 16 auf das Hubgerüst 7 ausgeübt werden.
Um Torsionsschwingungen des Hubgerüsts 7 zu erfassen
und ihnen entgegenzuwirken, sind zwei Stellglieder 16 vorgesehen,
die derart angeordnet sind, dass sie sich in der vorliegenden Ansicht
gegenseitig verdecken.
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In 3 ist
der Schubmaststapler in Draufsicht dargestellt. Zu erkennen sind
insbesondere der Fahrzeugrahmen 1, die Lasträder 4,
das Antriebsrad 5 und das Hubgerüst 7. Mit punktierten
Linien 17 ist – in übertriebener
Darstellung – die
Amplitude der Oberseite des Hubgerüsts 7 bei einer Schwingung um
die horizontale Achse 12 dargestellt.
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4 zeigt
die Ansicht gemäß 3,
wobei die Schwingung des Hubgerüsts 7 um
die horizontale Achse 12 von einer Torsionsschwingung des
Hubgerüsts 7 um
die vertikale Achse 14 überlagert
ist. Die Amplitude der Oberseite des Hubgerüsts 7 ist – ebenfalls
in übertriebener
Darstellung – mit
strichpunktierten Linien 18 verdeutlicht.
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5 zeigt – in der
Ansicht gemäß 2 – eine Vorrichtung
zum Neigen eines Hubgerüsts 7. Der
Standmast 7a des Hubgerüsts 7 ist
neigbar um die Querachse 12 an dem Schubschlitten 15 gelagert.
Die zum Neigen des Hubgerüsts 7 erforderliche Kraft
wird mittels eines linearen Stellglieds 19 erzeugt, das
einerseits mit dem Schubschlitten 15 und andererseits mit
dem Standmast 15 gelenkig verbunden ist. Sensoren zum Erfassen
einer zwischen dem Hubgerüst 7 und
dem Fahrzeugrahmen 1 wirkenden Kraft können beispielsweise an den
Stellen 22 oder 23 angeordnet sein. Die Gegenkraft,
mit der Schwingungen des Hubgerüsts 7 kompensiert
werden, können
nach Maßgabe
einer nicht dargestellten elektrischen Steuervorrichtung auch mittels
des Stellglieds 19 auf das Hubgerüst 7 ausgeübt werden.
Um Torsionsschwingungen des Hubgerüsts 7 zu erfassen
und ihnen entgegenzuwirken, sind zwei Stellglieder 19 vorgesehen,
die derart angeordnet sind, dass sie sich in der vorliegenden Ansicht
gegenseitig verdecken.
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In 6 ist
der Schubmaststapler in der Ansicht gemäß 1 dargestellt.
Die eingezeichneten Punkte kennzeichnen die möglichen Einbauorte für einen
Sensor 25 zum Erfassen einer zwischen dem Hubgerüst und dem
Fahrzeugrahmen vorhandenen Relativbewegung. Jeder Sensor 25 kann
beispielsweise ein Potentiometer aufweisen, das die bei einem Schwingen
des Hubgerüsts
auftretenden Bewegungen des Hubgerüsts in ein elektrisches Signal umsetzt.