DE102011012990B4

DE102011012990B4 - Verfahren zur Bestimmung des Lastgewichts bei einem Flurförderzeug

Info

Publication number: DE102011012990B4
Application number: DE102011012990.1A
Authority: DE
Inventors: Steffen Kretschmer
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2023-08-17
Anticipated expiration: 2031-03-04
Also published as: FR2972253A1; DE102011012990A1; FR2972253B1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung des Lastgewichts einer von einem Flurförderzeug angehobenen Last (L), wobei die Last (L) mittels eines einen Elektromotor (19) umfassenden Hubantriebs (15) angehoben wird, wobei Messmittel zur Erfassung einer vom Elektromotor (19) aufgenommenen elektrischen Motorgröße (I; W) vorgesehen sind und eine mit dem Messmittel in Verbindung stehenden Rechenvorrichtung (30) vorgesehen ist, mit den Schritten:• Erfassen und Abwarten eines Anfangshubzeitbereichs (tA) zu Beginn des Hubvorgangs,• Erfassen der während eines vorgegebenen Messzeitraums (tM) in einem Nutzhubbereich der Last (L) nach Ablauf des Anfangshubzeitbereichs (tA) von dem Elektromotor (19) verbrauchten elektrischen Motorgröße (I; W) mittels des Messmittels durch die Rechenvorrichtung (30),• Ermitteln der von dem Elektromotor (19) während des Messzeitraums (tM) im Nutzhubbereich der Last (L) verbrauchten elektrischen Motorgrößenmenge (I; W) durch die Rechenvorrichtung (30) anhand der von dem Messmittel erfassten elektrischen Motorgröße (I; W), wobei die Motorgrößenmenge (I; W) während des Messzeitraums (tM) in dem Nutzhubbereich der Last (L) durch eine Addition der ermittelten Motorgröße (I; W) oder einer zeitlichen Integration der gemessenen Motorgröße (I; W) ermittelt wird,• Bestimmen des Lastgewichts (L) aus der ermittelten Motorgrößenmenge (I; W) sowie bei Referenz-Messzeiträumen (tM) ermittelten Referenz-Motorgrößenmengen (W1bis W6; R1bis R6) für unterschiedliche Referenzlasten (L0bis L5) durch die Rechenvorrichtung (30).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Lastgewichts einer von einem Flurförderzeug angehobenen Last, wobei die Last mittels eines einen Elektromotor umfassenden Hubantriebs angehoben wird, wobei Messmittel zur Erfassung einer vom Elektromotor aufgenommenen elektrischen Motorgröße vorgesehen sind und eine mit dem Messmittel in Verbindung stehenden Rechenvorrichtung vorgesehen ist.
Bei Flurförderzeugen, beispielsweise Niederhubwagen, ist es bekannt, mit Messvorrichtungen das Lastgewicht einer auf einer Lastaufnahmevorrichtung befindlichen Last zu bestimmen. Die mit der Messvorrichtung gewonnene Information über das Lastgewicht kann der Bedienperson an einer Anzeigevorrichtung angezeigt werden. Die über das Lastgewicht gewonnenen Daten können alternativ oder zusätzlich in einer Steuervorrichtung des Flurförderzeugs weiterverarbeitet werden, beispielsweise um Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.
Derartige Messvorrichtungen, beispielsweise Drucksensoren, die den hydraulischen Druck in einem hydraulischen Hubantrieb messen, oder Dehnungsmessstreifen, die die Belastung des Hubantriebs, beispielsweise an einer Achse des Hubantriebs erfassen, weisen jedoch einen zusätzlichen Bauaufwand auf. Ein Flurförderzeug mit einer von Dehnungsmessstreifen an einer Achse des Hubantriebs gebildeten Messvorrichtung ist aus der DE 10 2009 006 329 A1 bekannt.
Zudem ist bereits aus der FR 2 938 911 A1 ein Verfahren zur Bestimmung des Lastgewichts bei einem Flurförderzeug mit einem einen Elektromotor umfassenden Hubantrieb bekannt, bei dem bei einer bestimmten Hubhöhe bzw. zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Hubvorgangs einer Last der momentan vom Elektromotor aufgenommenen Strom erfasst und mit Referenzstromwerten für unterschiedliche Lasten bei identischer Hubhöhe verglichen wird, um auf die Last zu schließen. Bei einem derartigen Verfahren ist jedoch nachteilig, dass Störgrößen, beispielsweise Reibungseinflüsse, aufgrund der lediglich punktuellen, einmaligen Strommessung zu einer hohe Ungenauigkeit bei der Lastermittlung führen können. Bei dem Verfahren erfolgt die Strommessung, nachdem der vom Elektromotor aufgenommene Strom eine Anfangsspitze im Stromverlauf durchlaufen hat und sich auf ein im Wesentliches konstantes Niveau eingependelt hat. Sofern ein Schalter bzw. Hubhöhensensor am Hubantrieb verwendet wird, um die bestimmten Hubhöhe zu ermitteln und die Strommessung nach Durchlaufen der Anfangsspitze im Stromverlauf des Elektromotors sicherzustellen, führt dies zu einem erhöhten Bauaufwand durch zusätzliche Schalter bzw. Sensoren.
Derartige Flurförderzeuge, beispielsweise Niederhubwagen, werden jedoch nicht nur mit standardisierten bzw. genormten Ladungsträgern, beispielsweise Euro-Paletten oder Gitterboxen, eingesetzt. Als Ladungsträger kommen auch Sonderladungsträger oder einzeln angefertigte Ladungsträger zum Einsatz, bei denen sich der Abstand einer mit der zu messenden Last versehenen Ladefläche vom Boden von dem eines standardisierten bzw. genormten Ladungsträgers unterscheidet.
Beim Verwendung unterschiedliche Ladungsträger, die unterschiedliche Abstände einer Ladefläche, auf der sich die zu messende Last befindet, vom Boden aufweisen, treten bei einem Hubvorgang von einer unteren Endposition in eine obere Endposition unterschiedliche Leerhubbereiche auf. Der Leerhubbereich bildet denjenigen Hubbereich, den das Lastaufnahmemittel des Flurförderzeugs beim Anheben ausgehend von der unteren Endposition nach oben überwindet, bis das Lastaufnahmemittel in Kontakt mit dem Lastaufnahmemittel gelangt und sich die Ladefläche mit der darauf befindlichen Last vom Boden abhebt. Das Anheben der Last bildet einen Nutzhubbereich.
Beim Anheben unterschiedlicher Ladungsträger, die unterschiedliche Abstände einer Ladefläche, auf der sich die zu messende Last befindet, vom Boden aufweisen, kann somit das Problem auftreten, dass bei einer einmaligen Strommessung des von dem Elektromotor aufgenommenen Stroms die Strommessung noch im Leerhubbereich erfolgt, so dass die Last nicht ermittelt werden kann.
Die DE 199 47 372 B4 offenbart eine Steuervorrichtung für eine von einem Elektromotor angetriebene Hubvorrichtung zum Hub von Lasten eines höhenverstellbaren Rollstuhls.
Die DE 195 11 591 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung der Last eines Flurförderzeugs, bei dem der von dem Elektromotor, der eine Hydraulikpumpe antreibt, aufgenommene elektrische Strom gemessen wird. Der gemessene Strom ist ein Maß für das vom Elektromotor erzeugte Drehmoment und somit das Lastgewicht.
Die DE 43 41 826 C2 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung des Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers, aus dem ein Anlasser eines Verbrennungsmotors mit elektrischer Energie versorgt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung des Lastgewichts einer von einem Flurförderzeug angehobenen Last zur Verfügung zu stellen, mit dem bei hoher Genauigkeit die angehobene Last bestimmt werden kann und das bei Verwendung unterschiedlicher Ladungsträger eine Ermittlung der Last ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Flurförderzeug gemäß Anspruch 18 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung des Lastgewichts einer von einem Flurförderzeug angehobenen Last, wobei die Last mittels eines einen Elektromotor umfassenden Hubantriebs angehoben wird, wobei Messmittel zur Erfassung einer vom Elektromotor aufgenommenen elektrischen Motorgröße vorgesehen sind und eine mit dem Messmittel in Verbindung stehenden Rechenvorrichtung vorgesehen ist, wird in einem ersten Schritt zu Beginn eines Hubvorgangs von einer unteren Endposition zu einer oberen Endposition des Hubantriebs ein Anfangshubzeitbereich erfasst und abgewartet. Nach Ablauf des Anfangshubzeitbereichs befindet sich der Hubantrieb in einem Nutzhubbereich der Last, wobei in einem zweiten Schritt in diesem Nutzhubbereich während eines vorgegebenen Messzeitraums die von dem Elektromotor verbrauchte elektrische Motorgröße mittels des Messmittels von der Rechenvorrichtung erfasst wird. Anhand der im Messzeitraum erfassten elektrischen Motorgröße wird in einem anschließenden oder zeitgleichen Schritt durch die Rechenvorrichtung die von dem Elektromotor während des Messzeitraums im Nutzhubbereich der Last verbrauchte elektrische Motorgrößenmenge ermittelt, wobei die Motorgrößenmenge während des Messzeitraums in dem Nutzhubbereich der Last durch eine Addition der ermittelten Motorgröße oder einer zeitlichen Integration der gemessenen Motorgröße ermittelt wird. Das Lastgewicht der im Nutzhubereich angehobenen Last wird nachfolgend in der Rechenvorrichtung aus der ermittelten Motorgrößenmenge sowie bei Referenz-Messzeiträumen ermittelten Referenz-Motorgrößenmengen für unterschiedliche Referenzlasten bestimmt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit während des Messzeitraums kontinuierlich die Motorgröße des Elektromotors gemessen und die von dem Elektromotor im Messzeitraum aufgenommene und somit insgesamt verbrauchte Motorgrößenmenge ermittelt. Durch einen Vergleich der beim Hubvorgang während des Messzeitraums ermittelten Motorgrößenmenge mit Referenz-Motorgrößenmengen, die für bestimmte Referenzlasten bei konstanten Referenz-Messzeiträumen beispielsweise in Versuchen oder während einer Kalibrierung ermittelt und abgespeichert wurden, kann auf einfache Weise auf das Lastgewicht der angehobene Last geschlossen werden und diese bestimmt werden. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren über den Messzeitraum die von dem Elektromotor aufgenommene und somit verbrauchte Motorgröße kontinuierlich erfasst und zur Motorgrößenmenge aufsummiert wird, kann die Last mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Durch Abwarten des Anfangshubzeitbereichs nach dem Start des Hubvorgangs wird erzielt, dass bei Verwendung unterschiedlicher Ladungsträger, die unterschiedliche Abstände einer Ladefläche, auf der sich die zu messende Last befindet, vom Boden aufweisen, die Ermittlung der Motorgrößenmenge während des Messzeitraums in einem Nutzhubbereich erfolgt, indem der Ladungsträger mit der darauf befindlichen Last von dem Hubantrieb angehoben wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit auch bei Verwendung unterschiedlicher Ladungsträger eine sichere Messung der transportieren Last ermöglicht.
Die Motorgrößenmenge während des Messzeitraums in dem Nutzhubbereich der Last wird durch eine Addition der erfassten Motorgröße oder einer zeitlichen Integration der gemessenen Motorgröße über den Messzeitraum ermittelt. Bei einer Ausbildung der Motorgrößenmenge als Strommenge kann somit eine Addition der gemessenen Ströme in dem Messzeitbereich oder eine zeitliche Integration des gemessenen Stroms über den Messzeitbereich erfolgen. Entsprechend kann bei einer Ausbildung der Motorgrößenmenge als elektrische Arbeit die aus dem Produkt der gemessenen Eingangsspannung und des gemessenen Stroms ermittelte elektrische Leistung während des Messzeitraums zu der elektrischen Arbeit aufaddiert werden oder durch eine zeitliche Integration der elektrischen Leistung über den Messzeitraum die elektrische Arbeit berechnet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Anfangshubzeitbereich derart gewählt, dass bei Verwendung unterschiedlicher Ladungsträger sichergestellt wird, dass nach Abwarten und somit nach Ablauf des Anfangshubzeitbereichs ein Nutzhubbereich erreicht ist, in dem beim Hubvorgang der Ladungsträger vom Boden angehoben wird. Damit wird auf einfache Weise sichergestellt, dass bei einem Hubvorgang ausgehend von der unteren Endposition des Hubantriebs in dem Messzeitraum ein Nutzhub unter Last erfolgt, in dem der Ladungsträger mit der Last angehoben wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit auch bei Verwendung unterschiedlicher Ladungsträger eine sichere Messung der transportierten Last. Da die unterschiedlichen Ladungsträger in der Regel bekannt sind, kann durch eine geeignete Voreinstellung des Anfangshubzeitbereichs erzielt werden, dass sich der Messzeitraum zur Lastbestimmung in einem Nutzhubbereich nach dem Leerhubbereich erfolgt. Es ist alternativ oder zusätzlich möglich, den Anfangshubzeitbereich einstellbar auszuführen, so dass eine Bedienperson den Messzeitraum in Abhängigkeit des anzuhebenden Ladungsträgers nach Durchlaufen des Leerhubbereichs in den Nutzhubbereich legen kann, in dem der Ladungsträger während des Hubvorgangs vom Boden angehoben werden kann.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltungsform der Erfindung wird als Messmittel ein Strommessmittel zum Erfassen des vom Elektromotor aufgenommenen Stroms verwendet und das Lastgewicht anhand der während des Messzeitraums in dem Nutzhubbereich der Last ermittelten Strommenge des Elektromotors und Referenz-Strommengen, die bei vergleichbaren bzw. identischen Referenz-Messzeiträumen für unterschiedliche Referenzlasten ermittelt werden, durch die Rechenvorrichtung bestimmt. Mit der während des Messzeitbereichs ermittelten und von dem Elektromotor verbrauchten Strommenge als Motorgrößenmenge und Vergleich mit Referenz-Strommengen als Referenz-Motorgrößenmengen für bestimmte Referenzlasten kann auf einfache Weise auf die angehobene Last geschlossen werden.
Bei einer Strommengenmessung können bestimmte Parameter zu Ungenauigkeiten der Lastmessung führen. Verändert sich beispielsweise die Eingangsspannung des aus einer elektrischen Batterie versorgten Elektromotors des Hubantriebs, führt dies zu einer Veränderung der Hubgeschwindigkeit, so dass sich im Vergleich zu der bei einer anderen Eingangsspannung des Elektromotors ermittelten Referenz-Strommenge ein unterschiedlicher Hubbereich einstellt, in dem während des vorgegebenen und beispielsweise konstanten Messzeitraums die Strommenge ermittelt wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden als Messmittel Strommessmittel zum Erfassen des vom Elektromotor aufgenommenen Stroms und Spannungsmessmittel zum Erfassen der Eingangsspannung des Elektromotors verwendet werden und wird das Lastgewicht anhand der während des Messzeitraums in dem Nutzhubbereich der Last ermittelten elektrischen Arbeit des Elektromotors und Referenz-Arbeitsmengen, die bei Referenz-Messzeiträumen für unterschiedliche Referenzlasten ermittelt wurden, durch die Rechenvorrichtung bestimmt. Durch Messung der Eingangsspannung des Elektromotors und des aufgenommenen Stroms des Elektromotors kann die elektrische Leistung des Elektromotors bestimmt werden und aus dieser die elektrische Arbeit in dem Messzeitraum ermittelt werden, die der Hubantrieb zum Anheben der Last während des Messzeitraumes verrichtet. Die Ermittlung der elektrischen Arbeit des Hubantriebs ist unabhängig von der Hubgeschwindigkeit. Die Bestimmung der Last durch Ermittlung der elektrischen Arbeit während des Messzeitraums als Motorgrößenmenge und Vergleich mit Referenz-Arbeitsmengen als Referenz-Motorgrößenmengen für unterschiedliche Referenzlasten führt somit zu einer Lastbestimmung mit einer hohen Genauigkeit.
Die Ermittlung der elektrischen Arbeit während des Messzeitraums in dem Nutzhubbereich der Last erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch, dass die elektrische Arbeit des Elektromotors aus dem Produkt des aufgenommenen Stromes und der gemessenen Eingangsspannung des Elektromotors bestimmt wird. Aus der gemessenen Eingangsspannung und dem aufgenommenen Strom des Elektromotors wird somit durch Multiplikation die elektrische Leistung bestimmt, die über den Messzeitraum die elektrische Arbeit des Elektromotors ergibt.
Der Anfangshubzeitbereich kann als konstante Zeitspanne gewählt werden. Durch entsprechende Voreinstellung des Anfangshubzeitbereichs kann auf einfache Weise bei unterschiedlichen Ladungsträgern der Leerhubbereich berücksichtigt werden. Die konstante Zeitspanne kann hierbei einstellbar veränderbar sein, um der Bedienperson des Flurförderzeugs eine Anpassung an unterschiedliche Ladungsträger zu ermöglichen.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung wird der Anfangshubzeitbereich in Abhängigkeit von der Eingangsspannung des Elektromotors verändert. Da die Hubgeschwindigkeit des Hubantriebs von der Eingangsspannung des Elektromotors abhängig ist, kann mit einer von der Eingangsspannung des Elektromotors variablen Gestaltung des Anfangshubzeitbereichs auf einfache Weise erzielt werden, dass der Messzeitraum im Nutzhubbereich liegt und vor Erreichen einer oberen Endstellung des Hubantriebs endet. Mit einer derartig variablen Gestaltung des Anfangshubzeitbereichs kann bevorzugt bei einem Flurförderzeug mit einem batterie-elektrischen Antriebssystem, bei der der Elektromotor des Hubantriebs aus einer Batterie mit elektrischer Energie versorgt wird, die Veränderung der Eingangsspannung am Elektromotor während einer Batterieladung berücksichtigt werden.
Bei einer Bestimmung der Last anhand der elektrischen Arbeit in dem Messzeitraum kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung während des Messzeitraums in dem Nutzhubbereich der Last die elektrische Leistung des Elektromotors konstant geregelt werden. Hierdurch ergeben sich bei einem aus einer Batterie versorgten Elektromotor besondere Vorteile. Verringert sich beispielsweise die Eingangsspannung des Elektromotors bei einer teilweise entladenen Batterie, wird der Strom entsprechend erhöht, um während des konstanten und vorgegebenen Messzeitraums eine gleichbleibende elektrische Leistung bzw. gleiche elektrische Arbeit zu erzielen. Hierdurch wird ermöglicht, dass für unterschiedliche Referenzlasten jeweils nur eine Referenz-Arbeitsmenge für einen konstanten Referenz-Messzeitraum ermittelt und hinterlegt werden muss.
Alternativ ist es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung möglich, die Referenz-Arbeitsmengen der jeweiligen Referenzlast für unterschiedliche Eingangsspannungen des Elektromotors zu ermitteln. Bei abweichenden Eingangsspannungen des Elektromotors kann somit die Last anhand der für die entsprechende Eingangsspannung geltenden Referenz-Arbeitsmenge ermittelt werden. Bei einem Flurförderzeug mit einem batterie-elektrischen Antriebssystem kann somit der Effekt einer sich mit der Batteriespannung verändernden Hubgeschwindigkeit des Hubantriebs auf einfache Weise berücksichtigt werden.
Mit einer Regelung der Leistung des Elektromotors oder Referenz-Arbeitsmengen für unterschiedliche Arbeitsmengen kann ein konstanter, vorgegebener Messzeitraum verwendet werden, in dem die Motorgrößenmenge ermittelt wird und die Last anhand der Referenzarbeitsmengen bestimmt werden, die bei identischen, konstanten Referenz-Messzeiträumen ermittelt wurden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung werden die in konstanten Referenz-Messzeiträumen ermittelten Referenz-Motorgrößenmengen bei einer Referenz-Eingangsspannung des Elektromotors ermittelt, wobei der vorgegebene Messzeitraums im Nutzhubbereich der Last zur Ermittlung der verbrauchten elektrischen Motorgrößenmenge bei einer von der Referenz-Eingangsspannung abweichenden Eingangsspannung angepasst wird. Bei einem aus einer Batterie versorgten Elektromotor kann hierbei die Veränderung der Hubgeschwindigkeit bei einer sich verändernden Eingangsspannung des Elektromotors bei der Lastbestimmung anhand der Motorgrößenmenge berücksichtigt werden, wobei für unterschiedliche Referenzlasten jeweils nur eine Referenz-Arbeitsmenge zur Lastbestimmung ermittelt und hinterlegt werden muss. Werden beispielsweise die Referenz-Arbeitsmengen bei einer Referenz-Eingangspannung des Elektromotors von 24V bei einem konstanten Referenz-Messzeitraum von 2s ermittelt, und weicht die Eingangsspannung des Elektromotors bei der Ermittlung der Motorgrößenmenge in einem Nutzhubbereich einer zu messenden Last von der Referenz-Eingangsspannung ab, beispielsweise auf eine Eingangsspannung von 36V oder 48V, erfolgt eine entsprechende Anpassung des Messzeitraums, beispielsweise auf 1,5s oder 1s. Mit einer derartigen Anpassung des Messzeitraums bei einer Lastbestimmung in Abhängigkeit von der Eingangsspannung des Elektromotors und somit der Abweichung der Eingangspannung des Elektromotors von der Referenz-Eingangspannung kann somit erzielt werden, dass in dem Messzeitraum und dem Referenz-Messzeitraum derselbe Hubbereich im Nutzhubereich der Last durchlaufen wird, so dass die Lastbestimmung mit lediglich einer Referenz-Arbeitsmenge für jede Referenzlast bestimmt werden kann.
Bevorzugt wird das von der Rechenvorrichtung bestimmte Lastgewicht an einer Anzeigevorrichtung angezeigt. Zusätzlich oder alternativ kann die ermittelte Last im Flurförderzeugs weiterverarbeitet werden, beispielsweise um Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden Referenz-Motorgrößenmengen für unterschiedliche Referenzlasten ermittelt und anhand der Referenz-Motorgrößenmengen eine polynome Referenz-Motorgrößenmengenfunktion in der Rechenvorrichtung des Flurförderzeugs hinterlegt. Anhand von mehreren Referenz-Motorgrößenmengen für unterschiedliche Referenzlasten kann auf einfache Weise eine Referenz-Motorgrößenmengenfunktion ermittelt werden, um das Lastgewicht der Last bestimmen zu können. Durch die Hinterlegung der Referenz-Motorgrößenmengenfunktion in der Rechenvorrichtung des Flurförderzeugs wird der Bauaufwand für das Flurförderzeug weiter verringert, da lediglich eine entsprechende Software im Flurförderzeug erforderlich ist, um anhand der im Hubvorgang während des Messzeitraums ermittelten Strommenge bzw. der ermittelten elektrischen Arbeit und der hinterlegten Referenz-Strommengenfunktion bzw. der hinterlegten Referenz-Arbeitsmengenfunktion die Last berechnen zu können. Die Referenz-Motorgrößen können dabei in Versuchen beim Hersteller des Flurförderzeugs ermittelt werden und herstellerseitig die Referenz-Motorgrößenmengenfunktion ermittelt werden. Zudem kann mit entsprechenden Referenzlasten an dem Flurförderzeug eine Kalibrierung erfolgen und die polynome Referenz-Motorgrößenmengenfunktion bestimmt werden, wodurch beispielsweise im Servicefall eine Anpassung auf einfache Weise durchgeführt werden kann.
Bei der Bestimmung der Last anhand der elektrischen Arbeit und der Referenz-Arbeitsmengen werden gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung Referenz-Arbeitsmengen für unterschiedliche Referenzlasten und für unterschiedliche Eingangsspannungen des Elektromotors ermittelt, wobei anhand der Referenz-Arbeitswerte für jede Eingangspannung eine polynome Referenz-Arbeitsmengenfunktion in der Rechenvorrichtung des Flurförderzeugs hinterlegt wird. Hierdurch ergibt sich eine Matrix bzw. ein Kennfeld aus Referenz-Arbeitsmengenfunktion für unterschiedliche Eingangsspannungen des Elektromotors, so dass bei einer sich verändernden Eingangsspannung eines aus einer Batterie versorgten Elektromotors eine sich verändernde Eingangsspannung bei der Lastermittlung berücksichtigt werden kann. Dies kann gegebenenfalls sinnvoll sein, wenn eine Batterie nicht in der Lage sein sollte, den gewünschten Strom für den Elektromotor zu liefern.
Die polynome Referenz-Motorgrößenmengenfunktion, die von einer Referenz-Arbeitsmengenfunktion bzw. einer Referenz-Strommengenfunktion gebildet werden kann, kann ein Polynom ersten Grades und somit eine lineare Funktion sein, die eine entsprechende Lastbestimmung ermöglicht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die polynome Referenz-Motorgrößenmengenfunktion ein Polynom zweiten Grades und somit eine quadratische Funktion. Mit einer derartigen quadratischen Funktion als Referenz-Strommengenfunktion kann die Lastbestimmung mit einer erhöhten Genauigkeit erfolgen. Durch das quadratische Korrekturglied können nicht lineare Änderungen der Verluste mit steigender Last berücksichtigt werden. Dies können zum Beispiel erhöhte Verluste des Elektromotors oder erhöhte Reibung des Hubantriebs sein.
Von der Rechenvorrichtung wird zweckmäßigerweise die Last mittels der polynomen Referenz-Motorgrößenmengenfunktion und der im Messzeitraum ermittelten Motorgrößenmenge berechnet. Mit einer derartigen Berechnung ist im Flurförderzeug ein geringer Bauaufwand erforderlich, um aus der ermittelten Motorgrößemenge am Ende des Messzeitraums die Last anhand der Referenz-Motorgrößenmengenfunktion berechnen zu können.
Bevorzugt werden die Referenz-Motorgrößenmengen für jede Referenzlast anhand mehrerer Hubvorgänge bestimmt, wobei als Referenz-Motorgrößenmengen einer Referenzlast der Durchschnittswert verwendet wird. Die von den Referenzlasten gebildeten Stützpunkte der Referenz-Motorgrößenmengenfunktion können hierdurch anhand von mehreren Mess-Hubvorgängen bestimmt werden, so dass die Genauigkeit der Lastbestimmung über die Referenz-Motorgrößenmengenfunktion weiter erhöht werden kann.
Für den Betrieb des Elektromotors ist in der Regel bereits eine entsprechende Strommesseinrichtung zum Erfassen des vom Elektromotor aufgenommenen Stroms und/oder eine Spannungsmessmittel für die Eingangsspannung des Elektromotors vorhanden, die für das erfindungsgemäße Verfahren mit verwendet werden kann, so dass an dem Flurförderzeug für die Lastbestimmung keine zusätzlichen Hardwarekomponenten erforderlich sind. Sofern der Elektromotor des Hubantriebs mittels einer Steuer-Regeleinrichtung, beispielsweise einem elektronischen Controller, betrieben wird, kann das Strommessmittel und/oder das Spannungsmessmittel von der Steuer-Regeleinrichtung gebildet werden. In der Steuer-Regeleinrichtung des Hubantriebs kann hierbei ebenfalls die Strommenge bzw. die elektrische Arbeit während des Messzeitraums berechnet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt lediglich eine geringe Rechenleistung, um anhand der ermittelten Strommenge und der Referenz-Strommengenfunktion bzw. der ermittelten elektrischen Arbeit und der Referenz-Arbeitsmengenfunktion die Last berechnen zu können. Sofern das Flurförderzeug mit einer Fahrzeug-Steuer-Regeleinrichtung, beispielsweise einem elektronischen Fahrzeug-Controller, versehen ist, kann die Rechenvorrichtung von der Fahrzeug-Steuer-Regeleinrichtung gebildet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit durch eine reine Softwareanpassung der entsprechenden Steuer-Regeleinrichtung im Flurförderzeug ermöglicht werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Flurförderzeug mit einem vertikal anhebbaren Lastaufnahmemittel, das mittels eines einen Elektromotor umfassenden Hubantriebs anhebbar ist, wobei zur Erfassung der von dem Elektromotor verbrauchten Motorgröße ein Messmittel und eine Rechenvorrichtung vorgesehen ist, die ein zuvor beschriebenes Verfahren durchführt.
Das ermittelte Lastgewicht kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Bedienperson angezeigt werden, sofern in dem Flurförderzeug eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige des Lastgewichts vorgesehen ist. Zusätzlich oder alternativ kann die ermittelte Last im Flurförderzeugs weiterverarbeitet werden, beispielsweise um Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.
Bevorzugt umfasst der Hubantrieb des Flurförderzeugs einen mittels des Elektromotors angetriebenen Gewindespindeltrieb. Ein elektrischer Gewindespindeltrieb, beispielsweise ein von dem Elektromotor angetriebener Kugelgewindetrieb, weist gegenüber einem hydraulischen Hubantrieb mit einer von einem Elektromotor angetriebene Hydraulikpumpe und einem Hubzylinder geringe Störgrößeneinflüsse auf, beispielsweise durch schwankende Temperaturen oder sich änderndes Reibungsverhalten, so dass ein erfindungsgemäßes Verfahren bei einem derartigen elektrischen Gewindespindeltrieb eine Lastbestimmung mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit ermöglicht.
Bevorzugt ist das Flurförderzeug als batterie-betriebener Niederhub-Deichselhubwagen ausgebildet. Derartige Hubwagen weisen lediglich einen geringen Hubbereich eines von zwei Lastarmen gebildeten Lastteils als Lastaufnahmemittel im Bereich von 100-150mm auf. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann hierbei die Strommenge bzw. die elektrische Arbeit des Elektromotors des Hubantriebs in dem Messzeitraum auf einfache Weise ermittelt werden, so dass die Lastbestimmung auf einfache und schnelle Weise bei einem Hubvorgang der Last zwischen der unteren Endstellung und der oberen Endstellung des Lastteils bestimmt werden kann. Bei einem derartigen Niederhubwagen ist somit für das erfindungsgemäße Verfahren keine Eichung auf unterschiedliche Hubhöhen erforderlich, da unterschiedliche Hubhöhen unterschiedliche Motorgrößenmengen ergeben würden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt

1 einen erfindungsgemäßen Hubwagen in einer perspektivischen Darstellung,
2 den Antriebsteil des Hubwagen der 1 in einer perspektivischen Darstellung,
3 den Hubantrieb in einer vergrößerten Darstellung,
4 einen erfindungsgemäßen Hubwagen mit unterschiedlichen Ladungsträgern,
5a bis 5f mehrere Referenz-Motorgrößenmengen für unterschiedliche Referenzlasten
6 eine aus den Referenz-Motorgrößenmengen ermittelte Referenz-Motorgrößenmengenfunktion und
7 einen schematischen elektrischen Aufbau des erfindungsgemäßen Flurförderzeugs.

In der 1 ist ein erfindungsgemäßer, als Niederhubwagen ausgebildeter deichselgeführter Hubwagen 1 als Beispiel eines Flurförderzeugs dargestellt, bei dem eine erfindungsgemäße Lastbestimmung angewendet werden kann.
Der Hubwagen 1 umfasst einen Antriebsteil 2 und einem relativ zum Antriebsteil 2 vertikal bewegbaren Lastteil 3. Der Antriebsteil 2 umfasst einen bügelförmigen Rahmenabschnitt 4, innerhalb dessen ein Rad 5 um eine vertikale Schwenkachse lenkbar angeordnet ist. Das Lenken des Hubwagens 1 erfolgt mittels einer mit dem Rad 5 verbundenen, um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar angeordneten Deichsel 6. Die Deichsel 6 trägt weiterhin Bedienelemente zur Steuerung eines später beschriebenen Hubantriebs und eines gegebenenfalls vorhandenen Fahrantriebs. Das Rad 5 ist hierbei als luftbereiftes Rad oder Vollrad ausgebildet.
Zum Lastteil 3 gehören zwei Lastarme 7a, 7b, die ein Lastaufnahmemittel des Flurförderzeugs darstellen. Der Lastteil 3 stützt sich mittels an den Enden der Lastarme 7a, 7b angeordneten Lastrollen 11a, 11b auf einer Fahrbahn ab. Mit den Lastarmen 7a, 7b können Lasten, beispielsweise Paletten, Gitterboxen oder Kleinteilebehälter aufgenommen, angehoben und transportiert werden. An dem dem Antriebsteil 2 zugewandten Bereich des Lastteils 3 ist am Lastteil 3 ein vertikaler Bügelabschnitt 8 angeordnet, in dem ein Batteriefach für eine Batterie 9 befestigt werden kann, mittels der ein elektrisches Antriebssystems des Hubwagens 1 mit elektrischer Energie versorgbar ist.
Der Lastteil 3 ist an dem bügelförmigen Rahmenabschnitt 4 des Antriebsteils 2 mittels einer von Gelenkhebeln 10 gebildeten Hebelanordnung in vertikaler Richtung bewegbar angeordnet.
Die an den Lastarmen 7a, 7b angeordneten Lastrollen 11a, 11b sind in schwenkbar an den Lastarmen 7a, 7b angeordneten, nicht mehr dargestellten Lastrollenträgem drehbar angeordnet. Die Lastrollenträger stehen hierbei mittels jeweils eines in der 2 dargestellten Gestänges 12 mit dem entsprechenden Gelenkhebel 10 in Wirkverbindung, wodurch eine Hubbewegung des Lastteils 3 relativ zum Antriebsteil 2 mittels der Gelenkhebel 10 und der Gestänge 12 in eine vertikale Bewegung der Lastrollen 11a, 11b umgewandelt wird und somit der Lastteil 3 relativ zum Antriebsteil 2 anhebbar und absenkbar ist. Die Gestänge 12 können hierbei als Druckstangen oder Zugstangen ausgebildet sein, die innerhalb der Lastarme 7a, 7b angeordnet sind.
Der bügelförmige Rahmenabschnitt 4 des Antriebsteils 2 und der von den Lastarmen 7a, 7b sowie dem vertikalen Bügelabschnitt 9 gebildete Lastteil 3 ist bei dem erfindungsgemäßen Hubwagen 1 von einstückigen Hohlprofilen, beispielsweise Rohrprofilen, mit einem geschlossenen Querschnitt gebildet, wodurch der Hubwagen 1 bei hoher Stabilität und Festigkeit ein geringes Eigengewicht aufweist. Durch diese Ausbildung des Antriebsteils 2 und des Lastteils 3 in Verbindung mit dem luftbereiften Rad 5 ist der erfindungsgemäße Hubwagen 1 insbesondere für Anwendungen außerhalb von Lagerhallen und Produktionsbetrieben mit einer unebenen Fahrbahnoberfläche, beispielsweise auf Straßen und Plätzen, geeignet.
Der erfindungsgemäße Hubwagen 1 kann hierbei mit einem batterie-elektrischen Antriebssystem zum Antrieb des Rades 5 versehen sein, insbesondere mittels eines als Radnabenmotor ausgebildeten elektrischen Fahrmotors, der von der Batterie 9 mit elektrischer Energie versorgt werden.
Alternativ kann der erfindungsgemäße Hubwagen 1 handbetätigt sein. Bei einem derartigen Hubwagen ist das Rad 5 nicht von einem elektrischen Fahrmotor angetrieben.
Zum Anheben bzw. Absenken des Lastteils 3 relativ zum Antriebsteil 2 ist zwischen dem Lastteil 3 und dem Antriebsteil 2 ein elektrischer Hubantrieb 15 angeordnet, der als elektrischer Gewindespindeltrieb 16 ausgebildet ist.
Der Gewindespindeltrieb 16 umfasst - wie in der 2 und der 3 näher gezeigt ist - eine vertikal angeordnete Gewindespindel 17 und eine an der Gewindespindel 17 längsverschiebbar angeordnete Spindelmutter 18. Zum Antrieb der Gewindespindel 17 ist ein Elektromotor 19 vorgesehen, der unter Zwischenschaltung eines beispielsweise als Zahnradgetriebe ausgebildeten, bevorzugt mehrstufigen Untersetzungsgetriebes G mit der Gewindespindel 17 in trieblicher Verbindung steht. Der Elektromotor 19 wird hierbei von der Batterie 9 mit elektrischer Energie versorgt.
Die Spindelmutter 18 ist zur Verbindung mit dem Lastteil 3 mit zwei seitlich und somit in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegend angeordneten Befestigungszapfen 20 versehen, mittels denen die Spindelmutter 18 an dem Lastteil 3 befestigbar ist. Hierzu ist der vertikale Bügelabschnitt 8 des Lastteils 3 im mittigen oberen Bereich mit einem Befestigungsflansch 21 zur Verbindung mit den Befestigungszapfen 20 versehen. Der Befestigungsflansch 21 ist von einer vertikal angeordneten, U-förmigen Halteplatte 22 gebildet, die den Elektromotor 19 an beiden Seiten in Fahrzeuglängsrichtung seitlich umgreift. Die Halteplatte 22 kann mit bohrungsförmigen Aufnahmen versehen sein, mittels denen die Halteplatte 22 an den Befestigungszapfen 20 befestigt werden kann. Zur Verdrehsicherung der Spindelmutter 18 ist ein die Gewindespindel 17 aufnehmendes rohrförmiges Gehäuse 23 für jeden Befestigungszapfen 20 mit einer vertikal angeordneten, langlochförmigen Ausnehmung 24 versehen, in denen der entsprechende Befestigungszapfen 20 angeordnet und geführt ist.
In der 3 sind weiterhin ein unteres Schaltelement 25 und ein oberes Schaltelement 26 dargestellt, das die untere Endposition H_u und die obere Endposition H_o der Gewindespindel und somit den Hubbereich H festlegen. Bei Erreichen des unteren Schaltelements 25 bzw. des oberen Schaltelement 26 erfolgt eine Abschaltung des Elektromotors 19, um das Anlaufen des Hubantriebs 15 an mechanische Anschläge zu vermeiden.
Die von dem elektrischen Gewindespindeltrieb 16 gebildete Hubeinrichtung 15 ist an dem Hubwagen 1 innerhalb einer in der 1 dargestellten Abdeckhaube 27 angeordnet. Weiterhin ist in der 1 eine Anzeigevorrichtung 28 dargestellt, die beispielsweise an der Abdeckhaube 27 angeordnet ist.
In der 4 ist der Hubwagen 1 mit dem von den beiden Lastarmen 7a, 7b gebildeten Lastteil 3 in Verbindung mit zwei unterschiedlichen Ladungsträgern LT1 und LT2 dargestellt. Die Ladungsträger LT1, LT2 weisen jeweils eine Ladefläche LF auf, auf der sich eine zu messende Last L befindet. Die beiden Ladungsträger LT1, LT2 unterscheiden sich durch die Höhe der Ladefläche LF vom Boden. Bei einem Hubvorgang ergeben sich somit durch den entsprechenden Abstand der Ladefläche LF vom Boden unterschiedliche Leerhubbereiche LH1 bzw. LH2, die von den beiden Lastarmen 7a, 7b des Hubwagens 1 bei einem Hubvorgang ausgehend von der unteren Endposition H_u überwunden werden müssen, um in Kontakt mit der Unterseite der Ladefläche LF des entsprechenden Ladungsträgers LT1 bzw. LT2 zu gelangen und in einen Nutzhubbereich zu gelangen, in dem der Ladungsträger LT1 bzw. LT 2 mit der darauf befindlichen Last L vom Boden abgehoben wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei einem Hubvorgang ein Anfangshubzeitbereich t_A erfasst und abgewartet, der sich von dem Zeitpunkt t₀ bis zu einem Zeitpunkt t₁ erstreckt. Der Zeitpunkt t₀ entspricht dem Beginn des Hubvorgangs von der untere Endposition H_u. Der Anfangshubzeitbereich t_A wird derart gewählt, dass zum Zeitpunkt t₁ bei den unterschiedlichen Ladungsträgern LT1, LT2 die Lastarme 7a, 7b in Kontakt mit der Ladefläche LF des Ladungsträgers LT1, LT2 stehen und somit der entsprechende Leerhubbereich LF1, LF2 durchlaufen ist und zum Zeitpunkt t₁ ein Nutzhubbereich vorliegt, in dem der Ladungsträger LT1 bzw. LT2 mit der Last angehoben wird.
Angrenzend an den Anfangshubzeitbereich t_A ist ein vorgegebener, bevorzugt konstanter oder in Abhängigkeit von der Eingangsspannung des Elektromotors 19 variabler, Messzeitraum t_M ausgebildet, der sich vom Zeitpunkt t₁ bis zu einem Zeitpunkt t₂ erstreckt. Der Zeitpunkt t₂ kann hierbei vor dem Erreichen des oberen Endposition H_o liegen oder mit diesem zusammenfallen.
In dem Messzeitraum t_M wird eine elektrische Motorgröße des Elektromotors 19 erfasst und die sich über den Messzeitraum t_M ergebende Motorgrößenmenge ermittelt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Lastbestimmung werden weiterhin anhand von verschiedenen Referenzlasten die jeweiligen Referenz-Motorgrößenmengen ermittelt, die der Elektromotor 19 während eines bevorzugt konstanten Referenz-Messzeitraum t_M aufnimmt und verbraucht.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Lastbestimmung anhand der Ermittlung der elektrischen Arbeit des Elektromotors 19 während des Messzeitraums t_M als elektrische Motorgrößenmenge und der Bestimmen des Lastgewichts L aus der im Messzeitraum t_M ermittelten elektrischen Arbeit sowie bei bevorzugt identischen Referenz-Messzeiträumen t_M ermittelten Referenz-Arbeitsmengen R₁ bis R₆ als Referenz-Motorgrößenmengen für unterschiedliche Referenzlasten L₀ bis L₅ beschrieben.
In den 5a bis 5f sind die Stromverläufe des Elektromotors 19 über den gesamten Hubbereich H dargestellt, wobei auf der Abszisse die Zeit in Sekunden eines Hubvorgangs zwischen dem unteren Endstellung H_u und der oberen Endstellung H_o und auf der Ordinate der Strom I als Stromstärke in Ampere aufgetragen ist. Zudem sind in den 5a bis 5f die Eingangsspannung des Elektromotors 19 über den gesamten Hubbereich H dargestellt, wobei auf der Abszisse die Zeit in Sekunden eines Hubvorgangs zwischen dem unteren Endstellung H_u und der oberen Endstellung H_o und auf der Ordinate die Eingangspannung U des Elektromotors 19 in Volt aufgetragen ist.
In der 5a sind der Stromverlauf und der Verlauf der Eingangsspannung über den Hubvorgang ohne Last L₀ bei unbeladenem Lastteil dargestellt. Die 5b zeigt den Stromverlauf und den Verlauf der Eingangsspannung über den Hubvorgang bei einer Referenzlast L₁ von beispielsweise 100kg. In der 5c ist der Stromverlauf und den Verlauf der Eingangsspannung über den Hubvorgang bei einer Referenzlast L₂ von beispielsweise 200kg dargestellt. Den Stromverlauf und den Verlauf der Eingangsspannung über den Hubvorgang bei einer Referenzlast L₃ von beispielsweise 300kg zeigt die 5d. Für eine Referenzlast L₄ von beispielsweise 400kg ist in der 5e der Stromverlauf und der Verlauf der Eingangsspannung über den Hubvorgang dargestellt. Die 5f zeigt den Stromverlauf und den Verlauf der Eingangsspannung über den Hubvorgang bei einer Referenzlast L₅ von beispielsweise 500kg als Maximallast.
Aus den Stromverläufen wird deutlich, dass zu Beginn des Hubvorgangs nach dem Zeitpunkt t₀ in dem Anfangshubzeitbereich t_A der Stromverlauf des Elektromotors 19 eine Anfangsspitze aufweist. Dieser Zeitpunkt mit der Anfangsspitze im Stromverlauf entspricht demjenigen Zeitpunkt, an dem die Lastarme 7a, 7b den Leerhubbereich LH überwunden haben und in den Nutzhubbereich gelangen, in dem ein Ladungsträger LT vom Boden angehoben wird. Anschließend an die Anfangsspitze ist die Höhe des von dem Elektromotor 19 verbrauchten und aufgenommenen Stroms von der Last abhängig. Die Eingangsspannung des Elektromotors 19 hat ein im wesentliches konstantes Niveau und hängt von dem Ladezustand der Batterie 9 ab.
Bevorzugt werden für jede Referenzlast mehrere Referenzmessungen durchgeführt. In den 5a bis 5f sind jeweils mehrere Referenzmessungen für die jeweilige Referenzlast L₀ bis L₅ mit einer entsprechenden Schar von Stromverläufen dargestellt.
Bei der Erfindung werden bei jeder Messkurve und somit für jede Referenzmessung mit der entsprechenden Referenzlast L₀ bis L₅ während des konstanten Referenz-Messzeitraumes t_M zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ nach Abwarten des Anfangshubzeitbereichs t_A die Stromstärke I und die Eingangsspannung U des Elektromotors 19 erfasst und das Integral über den Messzeitraum t_M gebildet. Aus der gemessenen Stromstärke I und der Eingangsspannung U wird die elektrische Leistung berechnet und aus dieser durch Integration über den Referenz-Messzeitraum t_M die elektrische Referenz-Arbeitsmenge W1 bis W6 in dem Messzeitraum t_M berechnet. Die elektrische Arbeit W1 bis W6 des Elektromotors 19 in dem Messzeitraum t_M kann durch eine zeitliche Integration oder eine Addition der elektrischen Leistung erfolgen, die mit einer bestimmten Abtastfrequenz aus dem Produkt der gemessenen Ströme und der Eingangsspannung des Elektromotors 19 berechnet wird.
Aus den mehreren Referenzmessungen für die jeweilige Referenzlast L₀ bis L₅ wird anschließend aus den Referenz-Arbeitsmengen W₁ bis W₆ ein Durchschnittswert als Referenz-Arbeitsmengen R₁ bis R₆ für die entsprechenden Referenzlast L₀ bis L₅ berechnet.
Aus diesen Referenz-Arbeitsmengen R₁ bis R₆ wird wie in der 6 dargestellt ist, in der auf der Abszisse das Lastgewicht L und auf der Ordinate die elektrische Arbeit W aufgetragen ist, eine polynome Referenz-Arbeitsmengenfunktion R(x) als Referenz-Motorgrößenmengenfunktion bestimmt, bei der die Referenz-Arbeitsmenge R₁ bis R₆ zu den Referenzlasten L₀ bis L₅ als Stützpunkte dienen.
In der 6 ist eine erste Referenz-Arbeitsmengenfunktion R(x) als Polynom ersten Grades und somit eine lineare Funktion R(x)= Ax + B dargestellt, wobei x dem Lastgewicht und R(x) der elektrische Arbeit W im Messzeitraums t_M entspricht und A, B die Faktoren der dargestellten Gerade darstellen. Die 6 zeigt weiterhin eine zweite Referenz-Arbeitsmengenfunktion R(x) als Polynom zweiten Grades und somit eine quadratische Funktion R(x)= Cx2 + Dx+ E dargestellt, wobei x dem Lastgewicht und R(x) der elektrischen Arbeit W im Messzeitraums t_M entspricht sowie C, D und E die Faktoren der dargestellten Hyperbel darstellen.
Diese aus den Referenz-Messvorgängen ermittelte Referenz-Arbeitsmengenfunktion R(x) ist in dem erfindungsgemäßen Flurförderzeug - wie in der 7 dargestellt ist - in einer elektronischen Rechenvorrichtung 30 abgelegt. In der 7 ist weiterhin eine das Flurförderzeug steuernde elektronischen Fahrzeug-Steuer-Regelvorrichtung 31 dargestellt, die mit der Batterie 9 sowie den Bedienelemente an der Deichsel 6 verbunden ist und den Elektromotor 19 sowie einen gegebenenfalls vorhandenen elektrischen Fahrmotor 35 des Rades 5 steuert. In der 7 ist weiterhin die Anzeigevorrichtung 28 dargestellt.
Um das unbekannte Lastgewicht L einer von dem Hubwagen 1 angehobene Last zu bestimmen, misst bzw. erhält die Fahrzeug-Steuer-Regelvorrichtung 31 bzw. die Rechenvorrichtung 30 bei einem Hubvorgang nach Ablauf des Anfanghubzeitbereichs t_A in dem vorgegebenen und bevorzugt konstanten Messzeitraum t_M die Stromwerte des von dem Elektromotor 19 aufgenommen und verbrauchten Stromes sowie die Eingangsspannung des Elektromotors 19. In der Fahrzeug-Steuer-Regelvorrichtung 31 bzw. der Rechenvorrichtung 30 wird aus dem Produkt der Eingangsspannung und des Stroms die elektrische Leistung bestimmt und durch eine zeitliche Integration oder durch eine Addition der zu bestimmten Abtastfrequenzen ermittelten elektrischen Leistung die elektrische Arbeit W im Messzeitraum t_M ermittelt. Die Ströme und die Eingangsspannungen des Elektromotors 19 können hierbei durch geeignete Strommessmittel und Spannungsmessmittel erfasst werden, beispielsweise einer nicht näher dargestellten elektronischen Steuer-Regelvorrichtung des Elektromotors 19 oder in der Fahrzeug-Steuer-Regelvorrichtung 31. Die aus den gemessenen Strömen und der Eingansspannung resultierende elektrische Arbeit W im Messzeitraum t_M kann hierbei in der Fahrzeug-Steuer-Regelvorrichtung 31 oder der Rechenvorrichtung 30 ermittelt werden.
Mit der ermittelten elektrischen Arbeit W im Messzeitraum t_M kann in der Rechenvorrichtung 30 anhand der abgelegten Referenz-Arbeitsmengenfunktion R(x) das Lastgewicht L der angehobenen Last berechnet werden.
Das in der Rechenvorrichtung 30 berechnete Lastgewicht L kann anschließend an der Anzeigevorrichtung 28 angezeigt werden.
Die Verbindung der Rechenvorrichtung 30 mit der Fahrzeug-Steuer-Regelvorrichtung 31 und die Verbindung der Anzeigevorrichtung 28 kann über einen CAN-Bus 36 erfolgen.
Alternativ zu der dargestellten Rechenvorrichtung 30 kann die Rechenvorrichtung 30 in die Fahrzeug-Steuer-Regelvorrichtung 31 integriert bzw. von der Fahrzeug-Steuer-Regelvorrichtung 31 gebildet werden, so dass vorhandene Rechenleistung ausgenutzt werden kann.
Die Referenz-Arbeitsmengen W₁ bis W₆ der jeweiligen Referenzlasten L₀ bis L₅ gemäß den 5a bis 5f und die daraus gebildete Referenz-Arbeitsmengenfunktion R(x) der 6 wurden zu einer bestimmten Eingangsspannung U1 des Elektromotors 19 ermittelt.
Um bei einem Hubvorgang aus der ermittelten elektrischen Arbeit W mit der zu der Eingangspannung U1 gebildete Referenz-Arbeitsmengenfunktion R(x) eine Lastermittlung zu ermöglichen, kann der Fahrzeug-Steuer-Regelvorrichtung 31 die elektrische Leistung des Elektromotors 19 bei einer von dem Spannungswert U1 abweichenden Eingangspannung des Elektromotors 19 durch Veränderung des Stroms konstant regeln. Alternativ ist es möglich, die Referenz-Arbeitsmengen W₁ bis W₆ der jeweiligen Referenzlasten L₀ bis L₅ für unterschiedliche Eingangsspannungen des Elektromotors zu bestimmen und für unterschiedliche Eingansspannungen des Elektromotors jeweils eine Referenz-Arbeitsmengenfunktion R(x) in einer Matrix oder einem Kennfeld zu hinterlegen, so dass bei der Lastermittlung eine abweichenden Eingangsspannung des Elektromotors 19 berücksichtigt werden kann. Der vorgegebene Messzeitraum t_M für eine Lastbestimmung im Nutzhubbereich der Last kann dann mit dem Referenz-Messzeitraum t_M identisch und konstant gewählt werden, so dass ein konstanter Messzeitraum t_M ermöglicht wird. Alternativ kann die Eingangsspannung U1 bei der Ermittlung der Referenz-Arbeitsmengen W₁ bis W₆ und somit der Referenz-Arbeitsmengenfunktion R(x) als Referenz-Eingangsspannung gewählt werden, und die Messzeit t_M bei der Ermittlung der Motorgrößenmenge W bei einer Abweichung der gemessenen Eingangsspannung des Elektromotors 19 von dieser Referenz-Eingangsspannung entsprechend verlängert bzw. verkürzt und somit in Abhängigkeit von der Abweichung der gemessenen Eingangsspannung bei einem Hubvorgang zur Referenz-Eingangsspannung angepasst werden, um einen gleichen Hubbereich in dem Messzeitraum t_M und dem Referenz-Messzeitraum t_M zu erzielen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden eine Reihe von Vorteilen erzielt. Zum Betrieb des Elektromotors 19 während eines Hubvorgangs H werden von der Fahrzeug-Steuer-Regelvorrichtung 31 die von dem Elektromotors 19 verbrauchten Ströme und die Eingangsspannung des Elektromotors 19 überwacht, so dass aus den Strömen und der Eingangspannung die vom Elektromotor 19 während eines Hubvorgangs H in dem Messzeitraum t_M verrichtete elektrische Arbeit W ohne zusätzlichen Hardwareaufwand gemessen und ermittelt werden kann. In der Rechenvorrichtung 30 kann anhand der nach Ablauf des Messzeitraums t_M vorliegenden elektrischen Arbeit W auf einfache Weise über die Referenz-Arbeitsmengenfunktion R(x) das Lastgewicht L berechnet werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind somit keine zusätzlichen Hardwarekomponenten erforderlich, so dass das erfindungsgemäße Verfahren durch einfache Softwareanpassung und somit mit geringem Bauaufwand an einem Flurförderzeug hergestellt werden kann. Anhand entsprechender Referenzarbeitsmengen R₁ bis R₆, die in Versuchen oder an dem Flurförderzeug mit entsprechenden Referenzlasten L₀ bis L₅ ermittelt werden können, kann das Lastgewicht L mit hoher Genauigkeit anhand der Referenz-Arbeitsmengenfunktion R(x) berechnet werden. Die Faktoren der Referenz-Arbeitsmengenfunktion R(x) können dabei auf einfache Weise im Servicefall angepasst und verändert werden.
Durch Bestimmen der elektrischen Arbeit W in dem vorgegebenen Messzeitraum t_M nach Ablauf des Anfangshubzeitbereichs t_A wird als wesentlicher Vorteil ermöglicht, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Last bei Verwendung unterschiedlicher Ladungsträger LT mit unterschiedlichem Abstand der Ladefläche LF vom Boden bestimmt werden kann oder eine Last direkt auf die Lastarme 7a, 7b zur Lastbestimmung gelegt werden kann.
Die Anfangshubzeitbereichs t_A wird hierzu derart gewählt, dass nach Ablauf des Anfangshubzeitbereichs t_A bei den eingesetzten Ladungsträgern LT der größte Leerhubbereich LH1 durchlaufen ist und bei allen Ladungsträgern LT im Messzeitraum t_M ein Nutzhub erfolgt, in dem der Ladungsträger LT mit der Last L vom Boden angehoben wird.
Anstelle der Bestimmung der elektrischen Arbeit W im Messzeitraum t_M kann alternativ eine reine Strommessung eingesetzt werden, wobei die Strommenge des von dem Elektromotor 19 im Messzeitraum t_M aufgenommenen und somit verbrauchten Stroms I als Motorgröße ermittelt wird und die Lastbestimmung anhand von Referenz-Strommengen als Referenz-Motorgrößenmenge (analog der 5 a bis 5f) und einer daraus gebildeten Referenz-Strommengenfunktion als Referenz-Motorgrößenmengefunktion (analog der 6) bestimmt wird.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Anzahl der Referenz-Arbeitsmengen R_i zur Bestimmung des Lastgewichts kann beliebig gewählt und verändert werden. Denkbar ist es, lediglich drei Referenz-Arbeitsmengen zu bestimmen, für einen Hubvorgang ohne Last, mit Maximallast und einem Mittelwert, beispielsweise 0kg, 250kg und 500kg. Zudem kann die Anzahl der Referenz-Arbeitsmengen für unterschiedliche Lasten erhöht werden, so dass die Last anhand einer Interpolation zwischen einer entsprechenden Anzahl von Wertepaaren bestimmt werden kann. Die Referenz-Arbeitsmengen können weiterhin zur Kalibrierung und periodenmäßigen Kalibrierung beim Bediener verwendet werden.

Claims

Verfahren zur Bestimmung des Lastgewichts einer von einem Flurförderzeug angehobenen Last (L), wobei die Last (L) mittels eines einen Elektromotor (19) umfassenden Hubantriebs (15) angehoben wird, wobei Messmittel zur Erfassung einer vom Elektromotor (19) aufgenommenen elektrischen Motorgröße (I; W) vorgesehen sind und eine mit dem Messmittel in Verbindung stehenden Rechenvorrichtung (30) vorgesehen ist, mit den Schritten: • Erfassen und Abwarten eines Anfangshubzeitbereichs (t_A) zu Beginn des Hubvorgangs, • Erfassen der während eines vorgegebenen Messzeitraums (t_M) in einem Nutzhubbereich der Last (L) nach Ablauf des Anfangshubzeitbereichs (t_A) von dem Elektromotor (19) verbrauchten elektrischen Motorgröße (I; W) mittels des Messmittels durch die Rechenvorrichtung (30), • Ermitteln der von dem Elektromotor (19) während des Messzeitraums (t_M) im Nutzhubbereich der Last (L) verbrauchten elektrischen Motorgrößenmenge (I; W) durch die Rechenvorrichtung (30) anhand der von dem Messmittel erfassten elektrischen Motorgröße (I; W), wobei die Motorgrößenmenge (I; W) während des Messzeitraums (t_M) in dem Nutzhubbereich der Last (L) durch eine Addition der ermittelten Motorgröße (I; W) oder einer zeitlichen Integration der gemessenen Motorgröße (I; W) ermittelt wird, • Bestimmen des Lastgewichts (L) aus der ermittelten Motorgrößenmenge (I; W) sowie bei Referenz-Messzeiträumen (t_M) ermittelten Referenz-Motorgrößenmengen (W₁ bis W₆; R₁ bis R₆) für unterschiedliche Referenzlasten (L₀ bis L₅) durch die Rechenvorrichtung (30).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangshubzeitbereich (t_A) derart gewählt wird, dass bei Verwendung unterschiedlicher Ladungsträger (LT1, LT2) sichergestellt wird, dass nach Abwarten des Anfangshubzeitbereichs (t_A) ein Nutzhubbereich erreicht ist, in dem beim Hubvorgang der Ladungsträger (LT1, LT2) vom Boden angehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Messmittel Strommessmittel zum Erfassen des vom Elektromotor (19) aufgenommenen Stroms (I) verwendet werden und das Lastgewicht (L) anhand der während des Messzeitraums (t_M) in dem Nutzhubbereich der Last (L) ermittelten Strommenge (I) des Elektromotors (19) und Referenz-Strommengen, die bei Referenz-Messzeiträumen (t_M) für unterschiedliche Referenzlasten (L₀ bis L₅) ermittelt werden, durch die Rechenvorrichtung (30) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Messmittel Strommessmittel zum Erfassen des vom Elektromotor (19) aufgenommenen Stroms (I) und Spannungsmessmittel zum Erfassen der Eingangsspannung (U) des Elektromotors (19) verwendet werden und das Lastgewicht (L) anhand der während des Messzeitraums (t_M) in dem Nutzhubbereich der Last (L) ermittelten elektrischen Arbeit (W) des Elektromotors (19) und Referenz-Arbeitsmengen (W₁ bis W₆; R₁ bis R₆), die bei Referenz-Messzeiträumen (t_M) für unterschiedliche Referenzlasten (L₀ bis L₅) ermittelt wurden, durch die Rechenvorrichtung (30) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass während des Messzeitraums (t_M) in dem Nutzhubbereich der Last (L) die elektrische Arbeit (W) des Elektromotors (19) aus dem Produkt des aufgenommenen Stromes (I) und der gemessenen Eingangsspannung (U) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangshubzeitbereich (t_A) eine konstante Zeitspanne ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangshubzeitbereich (t_A) in Abhängigkeit von der Eingangsspannung (U) des Elektromotors (19) verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass während des Messzeitraums (t_M) in dem Nutzhubbereich der Last (L) die elektrische Leistung des Elektromotors (19) konstant geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz-Arbeitsmengen (W₁ bis W₆; R₁ bis R₆) der jeweiligen Referenzlast (L₀ bis L₅) für unterschiedliche Eingangsspannungen (U) des Elektromotors (19) ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Referenz-Messzeiträumen (t_M) ermittelten Referenz-Motorgrößenmengen (W₁ bis W₆; R₁ bis R₆) bei einer Referenz-Eingangsspannung des Elektromotors ermittelt werden, wobei der vorgegebene Messzeitraum (t_M) im Nutzhubbereich der Last (L) zur Ermittlung der verbrauchten elektrischen Motorgrößenmenge (I; W) bei einer von der Referenz-Eingangsspannung abweichenden Eingangsspannung angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Rechenvorrichtung (30) bestimmte Lastgewicht (L) an einer Anzeigevorrichtung (28) angezeigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Referenz-Motorgrößenmengen (W₁ bis W₆; R₁ bis R₆) für unterschiedliche Referenzlasten (L₀ bis L₅) ermittelt werden und anhand der Referenz-Motorgrößenmengen (W₁ bis W₆; R₁ bis R₆) eine polynome Referenz-Motorgrößenmengenfunktion (R(x)) in der Rechenvorrichtung (30) des Flurförderzeugs (1) hinterlegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Referenz-Arbeitsmengen (W₁ bis W₆; R₁ bis R₆) für unterschiedliche Referenzlasten (L₀ bis L₅) und für unterschiedliche Eingangsspannungen (U) des Elektromotors (19) ermittelt werden, wobei anhand der Referenz-Arbeitswerte (W₁ bis W₆; R₁ bis R₆) für jede Eingangspannung (U) eine polynome Referenz-Arbeitsmengenfunktion (R(x)) in der Rechenvorrichtung (30) des Flurförderzeugs (1) hinterlegt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass von der Rechenvorrichtung (30) die Last (L) mittels der polynomen Referenz-Motorgrößenmengenfunktion (R(x)) und der während der im Messzeitraum (t_M) ermittelten Motorgrößenmenge (I; W) berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz-Motorgrößenmengen (W₁ bis W₆; R₁ bis R₆) für jede Referenzlast (L₀ bis L₅) anhand mehrerer Hubvorgänge bestimmt werden, wobei als Referenz-Motorgrößenmengen (R₁ bis R₆) einer Referenzlast (L₀ bis L₅) der Durchschnittswert verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (19) des Hubantriebs (15) mittels einer Steuer-Regeleinrichtung betrieben wird, wobei das Messmittel von der Steuer-Regeleinrichtung gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Flurförderzeug (1) mit einer Fahrzeug-Steuer-Regeleinrichtung (31) versehen ist, wobei die Rechenvorrichtung (30) von der Fahrzeug-Steuer-Regeleinrichtung (31) gebildet ist.
Flurförderzeug mit einem vertikal anhebbaren Lastaufnahmemittel, das mittels eines einen Elektromotor (19) umfassenden Hubantriebs (15) anhebbar ist, wobei zur Erfassung der von dem Elektromotor (19) verbrauchten Motorgröße ein Messmittel vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rechenvorrichtung (30) vorgesehen ist, die ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 durchführt.
Flurförderzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigevorrichtung (28) zur Anzeige des Lastgewichts (L) vorgesehen ist.
Flurförderzeug nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubantrieb (15) einen mittels des Elektromotors (19) angetriebenen Gewindespindeltrieb (16) umfasst.
Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Flurförderzeug (1) als Niederhub-Deichselhubwagen ausgebildet ist.