DE102007055363A1 - Measurement and control of moving component height on fork lift truck or other working machine, measures vertical acceleration and carries out double integration - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung und Regelung der Höhe eines beweglichen Bauteils einer Arbeitsmaschine. Sie betrifft weiter eine Arbeitsmaschine mit einem Basisbauteil und einem beweglichen, höhenverstellbaren Bauteil. Eine solche Arbeitsmaschine kann beispielsweise ein Gabelstapler oder eine Maschine mit einem Kran, einem höhenverstellbaren Arm, Ausleger oder einer Hebebühne sein.The The invention relates to a method for measuring and regulating the height a movable component of a work machine. It continues to affect one Work machine with a base component and a movable, height-adjustable Component. Such a work machine, for example, a forklift or a machine with a crane, a height-adjustable Be arm, boom or a lift.
Solchen Arbeitsmaschinen ist gemeinsam, dass mit dem beweglichen Bauteil eine vorbestimmte Höhe angefahren werden soll. Dafür ist eine Messung der aktuellen Höhe des beweglichen Bauteils über einem Referenzpunkt, typischerweise dem Böden, erforderlich.such a Working machines is common to that with the moving component a predetermined height to be approached. Therefore is a measurement of the current height of the moving part over a reference point, typically soils.
Dazu sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, beispielsweise der Einsatz eines Seilzugpotentiometers. Diese Lösung erfordert allerdings eine aufwendige Verlegung des Seiles und ist verhältnismäßig störanfällig.To For example, various methods have been proposed the use of a pull-cord potentiometer. This solution requires However, a complicated installation of the rope and is proportionate susceptible to interference.
Die
Aus
der
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Messung der Höhe eines beweglichen Bauteils einer Arbeitsmaschine anzugeben, das besonders prozesssicher und robust und zudem kostengünstig ist.task The invention is therefore a method for measuring the height specify a movable component of a working machine, the particularly reliable and robust and also cost-effective is.
Darüber hinaus ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Arbeitsmaschine mit einer besonders zuverlässigen und technisch wenig aufwendigen Einrichtung zur Messung der Höhe eines beweglichen Bauteils der Arbeitsmaschine anzugeben.About that In addition, it is another object of the present invention to provide a Working machine with a particularly reliable and technical little expensive device for measuring the height of a indicate moving component of the working machine.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.According to the invention this object with the subject of the independent claims solved. Advantageous developments of the invention are Subject of the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Messung der Höhe h1 eines zumindest in vertikaler Richtung beweglichen Bauteils einer Arbeitsmaschine, wobei das bewegliche Bauteil einen ersten Beschleunigungssensor zur Messung einer vertikalen Beschleunigung und ein Basisbauteil der Arbeitmaschine einen Referenzpunkt für den ersten Beschleunigungssensor aufweisen, umfasst folgende Schritte: Die vertikale Beschleunigung des beweglichen Bauteils durch den ersten Beschleunigungssensor wird kontinuierlich gemessen, wobei unter einer „kontinuierlichen" Messung hier auch Messungen mit diskreten Zeitabständen verstanden werden, deren Zeitabstände klein genug sind, um für die spezielle Anwendung die Bereitstellung ausreichend dichter Messwerte zu erlauben.An inventive method for measuring the height h 1 of an at least vertically movable component of a work machine, wherein the movable member having a first acceleration sensor for measuring a vertical acceleration and a base member of the working machine a reference point for the first acceleration sensor comprises the following steps: Acceleration of the moving component by the first acceleration sensor is measured continuously, whereby a "continuous" measurement here also means measurements with discrete time intervals whose time intervals are small enough to allow sufficiently dense measured values to be provided for the specific application.
Aus der gemessenen vertikalen Beschleunigung wird durch zweimalige Integration die vertikale Position des beweglichen Bauteils ermittelt, wobei das bewegliche Bauteil zumindest zu einem Zeitpunkt der Messung eine Referenzposition einnimmt, in der der erste Beschleunigungssensor eine definierte Lage relativ zu dem Referenzpunkt aufweist. Auf diese Weise werden definierte Anfangs- oder Randbedingungen zur Bestimmung der Integrationskonstanten geschaffen.Out the measured vertical acceleration is achieved by two-fold integration determines the vertical position of the movable member, wherein the movable component at least at a time of measurement a Reference position occupies, in which the first acceleration sensor has a defined position relative to the reference point. On this way become defined initial or boundary conditions Determination of the integration constants created.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat unter anderem den Vorteil, dass auf störende Konstruktionen wie Seile oder Schläuche an der Arbeitsmaschine verzichtet werden kann. Bei Arbeitsmaschinen wie Gabelstaplern unvermeidbare Verschmutzungen beeinflussen die Messung nicht. Zudem sind die Beschleunigungsmesser leicht montierbar und können daher auch einfach nachgerüstet und gewartet werden.The inventive method has inter alia the Advantage that interfering constructions such as ropes or Hoses can be dispensed with the working machine. In working machines such as forklifts influence unavoidable contamination the measurement is not. In addition, the accelerometers are easy to install and therefore can also be easily retrofitted and being repaired.
In einer Ausführungsform nimmt das bewegliche Bauteil zumindest zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme der Arbeitsmaschine die Referenzposition ein. Das bewegliche Bauteil kann auch zumindest in regelmäßigen Zeitabständen während des Betriebs der Arbeitsmaschine die Referenzposition einnehmen. Falls diese Zeitabstände klein genug gewählt werden, kann auf einen Beschleunigungssensor mit einer besonders hohen Messgenauigkeit verzichtet werden.In According to one embodiment, the movable component at least at the time of commissioning of the work machine, the reference position. The movable component can also at least in regular Time intervals during operation of the working machine take the reference position. If these intervals can be chosen small enough, can be on an accelerometer dispensed with a particularly high accuracy.
In einer bevorzugten Ausführungsform misst zusätzlich ein zweiter Beschleunigungssensor, der ortsfest zum Basisbauteil der Arbeitsmaschine angeordnet ist, kontinuierlich eine vertikale Beschleunigung des Basisbauteils. Der zweite Beschleunigungssensor, der beispielsweise im Fall eines Gabelstaplers auf oder an der Fahrerkabine angeordnet sein kann, hat die Aufgabe, vertikale Bewegungen der gesamten Arbeitsmaschine nachzuvollziehen. Solche vertikalen Bewegungen der gesamten Arbeitsmaschine können beispielsweise dadurch zustande kommen, dass die Arbeitsmaschine über eine Rampe oder einen Lastenaufzug auf eine andere Ebene verfahren wird, und sollen nicht in die Hubhöhenmessung durch den ersten Beschleunigungssensor eingehen.In a preferred embodiment additionally measures a second acceleration sensor, which is arranged stationary to the base member of the working machine, continuously a vertical acceleration of the base member. The second acceleration sensor, for example, arranged in the case of a forklift or on the driver's cab The task is to reproduce vertical movements of the entire machine. Such vertical movements of the entire work machine can be achieved, for example, by moving the work machine to another level via a ramp or a goods lift, and not to enter into the height measurement by the first acceleration sensor.
Für eine Korrektur der Hubhöhe wird daher in einer Ausführungsform des Verfahrens das durch den zweiten Beschleunigungssensor gemessene Signal von dem durch den ersten Beschleunigungssensor gemessenen Signal abgezogen, bevor oder nachdem die zweimalige Integration der gemessenen vertikalen Beschleunigung zur Ermittlung der vertikalen Position des beweglichen Bauteils vorgenommen wird. Auf diese Weise wird als Hubhöhe lediglich die Höhe des beweglichen Bauteils relativ zu einem Bezugspunkt des Basisbauteils detektiert, und nicht die absolute Höhe des Basisbauteils.For a correction of the lifting height is therefore in one embodiment of the method measured by the second acceleration sensor Signal from that measured by the first acceleration sensor Signal subtracted before or after the two-time integration the measured vertical acceleration to determine the vertical Position of the movable member is made. In this way is considered the lifting height only the height of the movable Component detected relative to a reference point of the base member, and not the absolute height of the base member.
In einer Ausführungsform wird das Erreichen der Referenzposition durch das bewegliche Bauteil durch einen Kontaktschalter erfasst.In In one embodiment, reaching the reference position detected by the movable member by a contact switch.
In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Übertragung von Signalen vom ersten und/oder zweiten Beschleunigungssensor zu einer Recheneinheit zur Berechnung der Höhe durch ein Kabel. Dies hat den Vorteil, dass die Übertragung besonders wenig störanfällig ist.In In one embodiment of the invention, the transmission takes place of signals from the first and / or second acceleration sensor an arithmetic unit for calculating the height by a cable. This has the advantage that the transfer is particularly low is prone to failure.
Alternativ kann die Übertragung jedoch auch drahtlos erfolgen. Dabei ist vorteilhaft, dass kein eventuell störendes Kabel für die Übertragung vorgesehen sein muss. Stattdessen kann die Übertragung per Funk erfolgen, z. B. mittels einer drahtlosen Funkvernetzung nach dem Industriestandard IEEE 802.15.1 "Bluetooth".alternative However, the transmission can also be wireless. there is advantageous that no disturbing cable for the transmission must be provided. Instead, you can the transmission takes place by radio, z. B. by means of a wireless radio networking according to the industry standard IEEE 802.15.1 "Bluetooth".
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Regelung der Höhe eines beweglichen Bauteils einer Arbeitsmaschine umfasst folgende Schritte: Es wird ein Sollwert hsoll für die Höhe des beweglichen Bauteils als Führungsgröße vorgegeben. Außerdem wird ein Istwert hist der Höhe des beweglichen Bauteils als Regelgröße nach dem beschriebenen Verfahren für die Bestimmung der Höhe bestimmt. Anschließend erfolgt ein Vergleich des Istwertes der Höhe mit dem Sollwert und eine Angleichung des Istwerts an den Sollwert durch Verfahren des beweglichen Bauteils.A method according to the invention for regulating the height of a movable component of a work machine comprises the following steps: A desired value h soll is set for the height of the movable component as a reference variable. In addition, an actual value h is the height of the movable component is determined as a controlled variable according to the method described for the determination of the height. This is followed by a comparison of the actual value of the height with the desired value and an adjustment of the actual value to the desired value by moving the movable component.
Eine erfindungsgemäße Arbeitsmaschine mit einem Basisbauteil und einem beweglichen Bauteil umfasst eine Einrichtung zur Bestimmung einer Höhe h1 des beweglichen Bauteils. Die Einrichtung zur Bestimmung der Höhe weist einen ersten Beschleunigungssensor zur Messung einer vertikalen Beschleunigung des beweglichen Bauteils und eine Recheneinheit zur Berechnung der Höhe h1 des beweglichen Bauteils durch zweimalige Integration der gemessenen vertikalen Beschleunigung des beweglichen Bauteils. Dabei ist das bewegliche Bauteil in eine Referenzposition bewegbar, in der der erste Beschleunigungssensor eine definierte Lage relativ zu einem Referenzpunkt aufweist.A working machine according to the invention with a base component and a movable component comprises a device for determining a height h 1 of the movable component. The device for determining the height has a first acceleration sensor for measuring a vertical acceleration of the movable component and a computing unit for calculating the height h 1 of the movable component by integrating twice the measured vertical acceleration of the movable component. In this case, the movable component is movable to a reference position in which the first acceleration sensor has a defined position relative to a reference point.
Vorteilhafterweise weist die Arbeitsmaschine einen durch die Lage des beweglichen Bauteils in einer Referenzposition betätigbaren Kontaktschalter auf. Der Kontaktschalter wird durch die Ankunft des beweglichen Bauteils in der Referenzposition betätigt und der Aufenthalt des beweglichen Bauteils in der Referenzposition wird an die Recheneinheit weitergegeben. Es ist auch möglich, mithilfe eines oder mehrerer Kontaktschalter die Geschwindigkeit des beweglichen Bauteils beim Durchgang durch eine Referenzposition zu erfassen.advantageously, the machine has a by the position of the movable member in a reference position operable contact switch. The contact switch is determined by the arrival of the moving component operated in the reference position and the residence of the movable component in the reference position is sent to the arithmetic unit passed. It is also possible to use one or more Contact switch the speed of the moving part when Passage through a reference position.
In einer Ausführungsform weist die Arbeitsmaschine zusätzlich einen zweiten Beschleunigungssensor auf, der ortsfest zum Basisbauteil der Arbeitsmaschine angeordnet und für eine kontinuierliche Messung der vertikalen Beschleunigung des Basisbauteils ausgelegt ist. Der zweite Beschleunigungssensor erlaubt die Korrektur der durch den ersten Beschleunigungssensor gemessenen Höhe auf Änderungen der vertikalen Position der gesamten Arbeitsmaschine.In In one embodiment, the working machine additionally a second acceleration sensor which is stationary relative to the base component the working machine arranged and for a continuous Measurement of the vertical acceleration of the base component designed is. The second acceleration sensor allows the correction of height measured by the first acceleration sensor on changes in the vertical position of the entire work machine.
In einer Ausführungsform weist die Arbeitsmaschine eine Übertragungseinrichtung zur Übertragung von Signalen vom ersten und/oder zweiten Beschleunigungssensor zu einer Recheneinheit auf. In einer Ausführungsform ist die Übertragungseinrichtung für die drahtlose Übertragung der Signale ausgelegt.In According to one embodiment, the working machine has a transmission device for transmitting signals from the first and / or second Acceleration sensor to a computing unit. In one embodiment is the transmission device for wireless transmission the signals designed.
Dabei ist es jedoch vorteilhaft, wenn das Messsignal der Beschleunigungssensoren bereits vor der Übertragung durch den Integrationsschritt bzw. die beiden Integrationsschritte verarbeitet wird. Dazu kann ein die entsprechende Recheneinheit bildender Integrator jeweils beim Beschleunigungssensor angeordnet bzw. mit dem Beschleunigungssensor zusammen in ein Bauteil integriert sein. In diesem Fall werden die bereits integrierten Messwerte zu einer weiteren Recheneinheit übertragen, die die Korrektur der Höhe des beweglichen Bauteils auf die Höhe der Arbeitsmaschine selbst vornimmt.there However, it is advantageous if the measurement signal of the acceleration sensors already before the transfer by the integration step or the two integration steps are processed. This can be a the corresponding arithmetic unit forming integrator in each case Acceleration sensor arranged or with the acceleration sensor be integrated together in a component. In this case, the transfer already integrated measured values to another processor, the correction of the height of the movable member on the height of the working machine makes itself.
Insbesondere, wenn eine drahtlose Signalübertragung vorgesehen ist, weist das bewegliche Bauteil vorteilhafterweise einen Energiespeicher, beispielsweise einen Akkumulator, für den Betrieb des ersten Beschleunigungssensors und/oder der Übertragungseinrichtung auf. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Energiespeicher in der Referenzposition des beweglichen Bauteils aufladbar.In particular, if a wireless signal transmission is provided, the movable component advantageously has an energy store, for example an accumulator, for the operation of the first acceleration sensor and / or the transmission device. In an advantageous embodiment of the energy storage in the Refe renzposition of the movable component rechargeable.
Die Referenzposition ist besonders als „Aufladeposition" für den Energiespeicher geeignet, weil sie in endlichen Zeitabständen, zumindest bei der Inbetriebnahme der Arbeitsmaschine oder während des Betriebs, angefahren wird. Dies kann die oder eine Referenzposition oder auch eine Ruhestellung des beweglichen Bauteils sein, unter Umständen ist es auch besonders vorteilhaft, wenn Referenzposition und Ruhestellung übereinstimmen. Beispielsweise kann es bei einem Gabelstapler vorgesehen sein, dass als Referenzposition der Gabel ihre nahezu auf Bodenniveau abgesenkte Position dient. Diese Position wird durch die Gabel beispielsweise auch eingenommen, wenn der gesamte Gabelstapler verfahren wird oder wenn er nicht in Betrieb ist; sie wird somit häufig angefahren und eignet sich zum Aufladen der Energiespeicher.The Reference position is especially as "charging position" for the energy storage, because at finite intervals, at least during the commissioning of the work machine or during the Operating, is approached. This can be the or a reference position or also be a rest position of the movable component, under Circumstances, it is also particularly advantageous if reference position and rest position agree. For example, it can be provided in a forklift that as a reference position the fork serves its lowered almost at ground level position. This position is also taken by the fork, for example, if the entire forklift is being driven or if it is not is in operation; It is therefore often approached and suitable to charge the energy storage.
Die Erfindung ist in Arbeitsmaschinen verschiedener Art verwendbar, die ein bewegliches und insbesondere höhenverstellbares Bauteil aufweisen. Die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine kann insbesondere als Gabelstapler ausgebildet sein. Das bewegliche Bauteil kann jedoch alternativ auch als Hebebühne ausgebildet sein.The Invention is usable in working machines of various kinds, the a movable and especially height adjustable Have component. The working machine according to the invention can be designed in particular as a forklift. The mobile one However, component can alternatively be designed as a lift be.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.embodiments The invention will be described below with reference to the attached Figures explained in more detail.
An
der Gabel
Im
bodennahen Bereich des Mastes
Am
Mast
In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Arbeitsmaschine
ein Gabelstapler
Möchte
der Fahrer des Gabelstaplers
Ein
Lageregler
Die
Einrichtung zur Höhenvariation
Die
Recheneinheit
- 11
- Gabelstaplerfork-lift truck
- 22
- Basisbauteilbasic component
- 33
- Gabelfork
- 44
- Mastmast
- 55
- Ladeflächeload area
- 66
- erster Beschleunigungssensorfirst accelerometer
- 77
- zweiter Beschleunigungssensorsecond accelerometer
- 88th
- Regelkreisloop
- 99
- Gabelhöhefork height
- 1010
- Einrichtung zur HöhenvariationFacility to the height variation
- 1111
- Beschleunigungsmessungenacceleration measurements
- 1212
- Recheneinheitcomputer unit
- 1313
- Lagereglerposition controller
- 1414
- manuelle Bedienungmanual service
- 1515
- Bodenground
- 1616
- Kontaktschaltercontact switch
- h1 h 1
- Höhe des ersten Bezugspunktsheight of the first reference point
- h2 h 2
- Höhe des zweiten Bezugspunktsheight of the second reference point
- h3 h 3
- Höhe des dritten Bezugspunktsheight of the third reference point
- P1 P 1
- erster Bezugspunktfirst reference point
- P2 P 2
- zweiter Bezugspunktsecond reference point
- P3 P 3
- dritter Bezugspunktthird reference point
- hsoll h should
- Sollwert für die Gabelhöhesetpoint for the fork height
- hist h is
- Istwert der Gabelhöheactual value the fork height
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - DE 10153529 A1 [0005] - DE 10153529 A1 [0005]
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