DE102011051438A1

DE102011051438A1 - Umlenkeinheit für ein Zugmittel einer Hubvorrichtung sowie Hubvorrichtung mit der Umlenkeinheit

Info

Publication number: DE102011051438A1
Application number: DE102011051438A
Authority: DE
Inventors: Martin Kram; Cornelius Hartmann; Dipl.-Ing. Klüppel Joachim; Thomas Görwitz; Henrik Schröder; Frank Mänken; Dipl.-Ing. Drescher Thomas
Original assignee: Jungheinrich AG; Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Jungheinrich AG; Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2013-01-03
Also published as: WO2013000705A1

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umlenkeinheit mit einer Sensoreinrichtung für ein Zugmittel einer Hubvorrichtung vorzuschlagen, welche besonders einfach in die Hubvorrichtung zu integrieren ist. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Hubvorrichtung mit der Umlenkeinheit vorzuschlagen. Hierzu wird eine Umlenkeinheit 7a, b für ein Zugmittel 6a, b einer Hubeinrichtung 2 vorgeschlagen, mit einer Umlenkrolle 11 zur Umlenkung des Zugmittels 6a, b, mit einer Trageinrichtung 13, mit einer Lagereinrichtung 15, wobei die Umlenkrolle 11 über die Lagereinrichtung 15 auf der Trageinrichtung 13 um eine Drehachse drehbar gelagert ist, mit einem Signalgenerator 29 zur Generierung eines Generatorsignals 32 in Abhängigkeit der Drehbewegung und/oder der Drehposition der Umlenkrolle 11 relativ zu der Trageinrichtung 13, und mit einem Sensorabschnitt 33 zur Ausgabe eines Sensorsignals 35 auf Basis des Generatorsignals 32, und mit einem Kommunikationsabschnitt 36, der zur kabellosen Übertragung eines Übertragungssignals 9 auf Basis des Sensorsignals 35 an eine Auswerteeinrichtung 10 ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Umlenkeinheit für ein Zugmittel einer Hubvorrichtung, mit einer Umlenkrolle zur Umlenkung des Zugmittels, mit einer Trageinrichtung und mit einer Lagereinrichtung, wobei die Umlenkrolle über die Lagereinrichtung auf der Trageinrichtung um eine Drehachse drehbar gelagert ist, mit mindestens einem Signalgenerator zur Generierung eines Generatorsignals in Abhängigkeit der Drehbewegung und/oder der Drehposition der Umlenkrolle relativ zu der Trageinrichtung, und mit einem Sensorabschnitt zur Ausgabe eines Sensorsignals auf Basis des Generatorsignals. Die Erfindung betrifft auch eine Hubvorrichtung mit dieser Umlenkeinheit.
Hubgerüste an Gabelstaplern dienen zur Umsetzung einer vertikalen Bewegung von Stückgütern und weisen oftmals teleskopierbare Hubmasten auf, welche mittels Hydraulikzylindern und Kettenzügen in der Höhe verändert werden können.
Beispielsweise beschreibt die Druckschrift DE 30 419 10 A1 ein Hubgerüst für einen Hublader. Dieses Hubgerüst umfasst drei Hubmasten, von denen der im ausgefahrenen Zustand des Hubgerüsts unterste Mastabschnitt als Standmast und die anderen als Ausfahrmaste bezeichnet werden. Die Hubmasten sind über Kettenzüge miteinander gekoppelt, die über Rollen umgelenkt werden.
Die Druckschrift EP 2105745A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik betrifft, beschreibt eine Messeinrichtung, die die relative Bewegung zwischen einem drehbaren Rad und einem „Kabel“ umsetzt. Die Messeinrichtung umfasst ein drehbares Kabelrad, über das das Kabel geführt ist, ein Kugellager, über das das Kabelrad drehbar auf einem Stator gelagert ist sowie eine Sensoreinrichtung, die die Drehung des Kabelrads relativ zu dem Stator aufnimmt. Ein mögliches Anwendungsgebiet dieser Messeinrichtung ist die Aufnahme der vertikalen Position der Gabeln eines Gabelstaplers. In der Druckschrift wird darauf verwiesen, dass die Gabelstapler eine Hubhöhe von einigen Metern aufweisen können, wenn diese in einem Hochregellager eingesetzt werden. Problematisch ist, dass der Gabelstaplerfahrer von seiner Position auf dem Gabelstapler nicht die genaue vertikale Position der Gabeln erkennen kann. Durch die Messeinrichtung soll eine genaue Messung erreicht werden, um dem Gabelstaplerfahrer zu ermöglichen, eine Last verlässlich in einem Hochregallager ein- bzw. auszulagern. Die Sensoreinrichtung ist zentral in der Messeinrichtung untergebracht, wobei die Messsignale über ein Datenkabel weitergeleitet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umlenkeinheit mit einer Sensoreinrichtung für ein Zugmittel einer Hubvorrichtung vorzuschlagen, welche besonders einfach in die Hubvorrichtung zu integrieren ist. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Hubvorrichtung mit der Umlenkeinheit vorzuschlagen.
Diese Aufgaben werden durch eine Umlenkeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Hubvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Im Rahmen der Erfindung wird eine Umlenkeinheit vorgestellt, die zur Umlenkung eines Zugmittels einer Hubvorrichtung geeignet und/oder ausgebildet ist. Bei der Hubvorrichtung handelt es sich bevorzugt um ein Hubgerüst, wie es zum Beispiel auf einem Gabelstapler aufgesetzt ist.
Das Zugmittel kann als ein Seilzug ausgebildet sein, üblicher Weise und bevorzugt ist das Zugmittel jedoch als eine Zugkette oder als ein Kettenzug realisiert. Das Zugmittel kann über die Umlenkeinheit um mehr als 90 Grad umgelenkt werden. Das Zugmittel kann bei einer bevorzugten Ausführungsform des Hubgerüsts einen Hubmast mit einem Lastschlitten oder einen Hubmast mit einem anderen Hubmast koppeln, so dass bei einem Ausfahren des Hubgerüstes der Lastschlitten bzw. der Hubmast mit ausgefahren wird. Insbesondere wird durch eine über das Zugmittel übertragene Kraft der angekoppelte Lastschlitten oder der angekoppelte Hubmast gehoben.
Die Umlenkeinheit umfasst eine Umlenkrolle, welche zur Auflage und optional ergänzend zur Führung des Zugmittels ausgebildet ist. Beispielsweise weist die Umlenkrolle seitliche Wände auf, die das Zugmittel seitlich führen. Bevorzugt ist die Umlenkrolle rotationssymmetrisch um eine Drehachse ausgebildet. Ferner umfasst die Umlenkeinheit eine Trageinrichtung, welche die Umlenkeinheit stationär an der Hubvorrichtung befestigt oder lagert. Die Trageinrichtung bildet somit einen Stator und die Umlenkrolle einen Rotor bei der Umlenkeinheit.
Die Umlenkrolle ist auf der Trageinrichtung über eine Lagereinrichtung um eine Drehachse drehbar gelagert. Prinzipiell ist es möglich, dass die Lagereinrichtung als ein Gleitlager ausgebildet ist, es ist jedoch bevorzugt, dass die Lagereinrichtung als ein Wälzlager realisiert ist. Besonders bevorzugt bildet die Umlenkrolle eine Außenringbaugruppe und die Trageinrichtung eine Innenringbaugruppe der Lagereinrichtung. Bei einer Änderung der Höhe der Hubvorrichtung wird das Zugmittel über die Umlenkeinheit bewegt und dadurch die Umlenkrolle gedreht.
Die Umlenkeinheit umfasst ferner einen Signalgenerator, welcher zur Generierung eines Generatorsignals in Abhängigkeit der Drehbewegung und/oder der Drehposition der Umlenkrolle relativ zu der Trageinrichtung ausgebildet ist. Insbesondere setzt der Signalgenerator die mechanische Bewegung zwischen Umlenkrolle und Trageinrichtung in ein elektrisches Signal als Generatorsignal um. Insbesondere ist der Signalgenerator als ein Wandler zwischen mechanischer und elektrischer Energie ausgebildet. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Signalgenerator jedoch auch auf einem optischen, kapazitiven, induktiven oder taktilen Messprinzip beruhen. Es ist auch möglich, dass der Sensorgenerator das Generatorsignal auf Basis von mindestens einem magnetoresistiven oder Halleffekt-basierenden Sensor erzeugt, der Magnetfelder oder Magnetfeldänderungen von Generatormagneten bei der Drehbewegung der Umlenkrolle relativ zu der Trageinrichtung abtastet.
Die Umlenkeinheit umfasst ferner einen Sensorabschnitt, welcher ausgebildet ist, auf Basis des Generatorsignals ein Sensorsignal auszugeben. Das Generatorsignal kann somit als ein Rohsignal bezeichnet werden, wohingegen das Sensorsignal ein davon abgeleitetes Signal darstellt. Insbesondere repräsentiert das Sensorsignal eine Drehgeschwindigkeit oder eine Winkelposition oder Winkelinkremente bei der Drehbewegung der Umlenkrolle relativ zu der Trageinrichtung.
Erfindungsgemäß wird ein Kommunikationsabschnitt vorgeschlagen, welcher zur kabellosen Übertragung eines Übertragungssignals auf Basis des Sensorsignals an eine Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, so dass ein kabelloser Verbindungsabschnitt zwischen dem Kommunikationsabschnitt und der Auswerteeinrichtung etabliert ist. Der Kommunikationsabschnitt bildet somit eine Schnittstelle der Umlenkeinheit, wobei die Schnittstelle kabellos, insbesondere wellengestützt, im speziellen funkgestützt ausgebildet ist.
So ist es beispielsweise möglich, dass die kabellose Verbindung über ein proprietäres Protokoll erfolgt. Es ist jedoch – nicht zuletzt aus Gründen der Entwicklungskosten – bevorzugt, dass eine bereits verfügbare kabellose, insbesondere genormte Übertragung verwendet wird. Beispielsweise könnte die Übertragung über W-LAN, Blue-Tooth, Infrarot etc. erfolgen. Besonders vorteilhaft hat sich die Übertragung über ZIGBEE erwiesen, welche einen Funknetzstandard bildet. Diese Technologie ermöglicht es, eine kabellose Verbindung auf Kurzstrecken von zum Beispiel 10 m bis 100 m zu etablieren.
Prinzipiell könnte es ausreichend sein, wenn die kabellose Übertragung nur in einer Richtung, nämlich von der Umlenkeinheit zu der Auswerteeinrichtung, verläuft, um die Übertragungssignale an die Auswerteeinrichtung auszugeben. Es ist jedoch bevorzugt, dass die kabellose Übertragung bidirektional ausgebildet ist, um auch Informationen oder Daten von der Auswerteeinrichtung oder von anderen Einrichtungen an die Umlenkeinheit übertragen zu können. Insbesondere kann bei einer bidirektionalen Übertragung eine Rücksetzung der Umlenkeinheit oder die Übertragung eines Referenzsignals erfolgen. Besonders bevorzugt ist die Umlenkeinheit adressierbar ausgebildet, so dass diese selektiv angesprochen werden kann.
Die Auswerteeinrichtung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, auf Basis des Übertragungssignals eine aktuelle Hubhöhe der Hubvorrichtung auszulesen oder zu bestimmen und anzuzeigen. Es ist auch möglich, dass die Auswerteeinrichtung mit mehreren Umlenkeinheiten einer Hubvorrichtung signaltechnisch gekoppelt ist, wobei jede der Umlenkeinheiten ein Übertragungssignal zur Verfügung stellt und wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, aus der Mehrzahl der Übertragungssignale die Hubhöhe zu bestimmen. In dieser Ausgestaltung ist die Hubvorrichtung skalierbar, so dass auch die Hubhöhe von mehrstufigen Hubvorrichtungen, insbesondere Hubmastgerüsten gemessen werden kann. Insbesondere ermöglicht die Auswerteeinrichtung eine Erfassung des Weges (z. B. über eine Integration des Übertragungssignals über die Zeit), der Drehzahl bzw. der Beschleunigung (z. B. über eine Ableitung nach der Zeit des Übertragungssignals) der Umlenkrolle und indirekt eine Bestimmung der Hubhöhe (z.B. nach einer vorhergehenden Referenzierung auf eine Nullposition). Die Auswertung kann jedoch auch lokal durch den Sensorabschnitt in der Umlenkeinheit durchgeführt werden, so dass als Übertragungssignal z.B. bereits eine Hubhöhe oder ein Verfahrweg als Daten übertragen werden.
Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass auf empfindliche Datenkabel zur Übertragung von Messdaten aus der Umlenkeinheit verzichtet werden kann. Üblicher Weise werden Hubvorrichtungen in Lagern oder anderen logistischen Umschlagplätzen eingesetzt und müssen daher sehr robust realisiert sein. Gerade Datenkabel sind in derart rauen Umgebungen besonders gefährdet. Durch die Ausbildung der Erfindung mit dem Kommunikationsabschnitt kann auf diese empfindlichen Datenkabel vollständig verzichtet werden. Ein weiterer Vorteil, der sich aus der kabellosen Übertragung des Übertragungssignals ergibt, ist, dass die Integration oder die Montage der Umlenkeinheit in die Hubvorrichtung vereinfacht ist, da der Verkabelungsaufwand hinsichtlich der Datenkabel entfällt. Zudem muss die Umlenkeinheit keinen Kabelanschluss für ein Datenkabel aufweisen, welcher stets eine mögliche Quelle für ein Eindringen von Schmutz aus der Umgebung ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Umlenkeinheit energieautark ausgebildet, so dass auch auf Spannungskabel zur Versorgung der Umlenkeinheit mit Energie verzichtet werden kann.
Besonders bevorzugt weist die Umlenkeinheit einen Speicherabschnitt auf, welcher zur Versorgung des Kommunikationsabschnitts und/oder des Sensorabschnitts mit Energie ausgebildet ist. Der Speicherabschnitt kann beispielsweise als eine auswechselbare Batterie, ein aufladbarer Akku oder ein Kondensator ausgebildet sein. Insbesondere ist der Speicherabschnitt in der Umlenkeinheit integriert.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Umlenkeinheit einen Generatorabschnitt, der zur Versorgung des Kommunikationsabschnitts und/oder des Sensorabschnitts mit Energie ausgebildet ist. Der Generatorabschnitt kann alternativ oder ergänzend zu dem Speicherabschnitt vorgesehen sein. In letztgenanntem Fall kann der Generatorabschnitt auch zur Versorgung des Speicherabschnitts mit Energie ausgebildet sein. Der Generatorabschnitt stellt die Energie auf Basis der Drehung der Umlenkrolle um die Trageinrichtung bereit. Somit wird die notwendige Energie zum Betrieb des Sensorabschnitts und des Kommunikationsabschnitts aus der funktionalen Drehbewegung im normalen Betrieb der Umlenkeinheit nach einem Generator- oder Dynamo-Prinzip erzeugt.
Die Umlenkeinheit mit der autarken Energieversorgung und der kabellosen Übertragung des Übertragungssignals ist bevorzugt als eine einbaufertige Baueinheit ausgebildet, bei der jeglicher Verkabelungsaufwand entfällt.
Besonders bevorzugt ist, wenn die Umlenkeinheit einen Aufnahmeraum für den Signalgenerator, den Sensorabschnitt, den Generatorabschnitt, den Kommunikationsabschnitt und optional ergänzend den Speicherabschnitt aufweist, wobei der Aufnahmeraum in der Umlenkeinheit integriert ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt wieder in einer einfachen Montage- bzw. Demontagemöglichkeit der Umlenkeinheit, da diese in ihrer Gesamtheit ausgetauscht werden kann, ohne weitere Arbeiten für Verkabelungen investieren zu müssen. Insbesondere wird gegenüber konventionellen, mechanischen Umlenkrollen eine Bauraumneutralität erreicht.
In einer allgemeinen Ausführung der Erfindung kann der Aufnahmeraum über mehrere Abschnitte in der Umlenkeinheit verteilt sein. Es ist jedoch bevorzugt, dass der Aufnahmeraum zusammenhängend ausgebildet ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Aufnahmeraum als ein Ringraum realisiert, der axial versetzt zu der Lagereinrichtung zwischen der Umlenkrolle und der Trageinrichtung angeordnet ist. Diese Positionierung des Aufnahmeraums hat den Vorteil, dass die Trageinrichtung eine zentrale Öffnung zur Aufnahme einer Stützkonstruktion der Hubvorrichtung aufweisen kann, und die genannten Komponenten trotzdem platzsparend in der Umlenkeinheit aufgenommen sind. Insbesondere überlappt der Ringraum und die Lagereinrichtung in einer Projektion in axialer Richtung zu der Drehachse.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist die Lagereinrichtung als ein einreihiges Kugellager ausgebildet. Durch den Einsatz eines einreihigen Kugellagers ist die Lagereinrichtung in axialer Erstreckung sehr schmal ausgeführt, so dass der Ringraum benachbart zu der Lagereinrichtung angeordnet sein kann. Besonders bevorzugt ist das einreihige Kugellager als ein Vierpunkt-Lager ausgebildet und/oder vollkugelig, also ohne Käfig, realisiert. Diese Ausgestaltung erlaubt eine platzsparende, reibungsarme und zugleich gut definierte Führung der Umlenkrolle auf der Trageinrichtung.
Bei einer besonders bevorzugten konstruktiven Umsetzung ist die Trageinrichtung als ein Tragring ausgebildet, der eine Laufbahn der Lagereinrichtung trägt sowie eine Aufnahme für eine Achse oder für einen Bolzen der Hubvorrichtung bildet. Insbesondere weist der Tragring genau eine Laufbahn im Speziellen für das einreihige Kugellager auf. Der Aufnahmeraum ist benachbart zu der Laufbahn angeordnet. Damit ist die Trageinrichtung als die Innenringbaugruppe der Lagereinrichtung realisiert und bevorzugt einstückig ausgebildet. Insbesondere bei einer einstückigen Ausbildung kann die Aufnahme für die Achse bzw. den Bolzen im Durchmesser besonders groß ausgeführt werden, ohne jedoch den Außendurchmesser der Umlenkrolle zu groß gestalten zu müssen.
Bei einer möglichen Realisierung der Erfindung ist der Aufnahmeraum durch eine Dichtung zwischen der Umlenkrolle und der Trageinrichtung, insbesondere dem Tragring, gegenüber der Umgebung abgedichtet, um Verschmutzungen des Aufnahmeraums zu verhindern.
Bei einer besonders bevorzugten Realisierung der Erfindung ist ein Teil des Signalgenerators, insbesondere ein Statorteil, der Sensorabschnitt, der Generatorabschnitt und optional ergänzend der Kommunikationsabschnitt als eine gemeinsame Mechatronikbaugruppe ausgebildet, wobei der Generatorabschnitt die Energie auf Basis des Generatorsignals des Signalgenerators bereitstellt. Der Signalgenerator nimmt somit eine Doppelfunktion ein, indem das Generatorsignal zum einen zur Ableitung des Sensorsignals durch den Sensorabschnitt und zum anderen zur Bereitstellung der Energieversorgung durch den Generatorabschnitt genutzt ist. Die Zusammenführung der beiden Funktionen in eine mechanische Komponente ermöglicht eine deutliche Verkleinerung des benötigten Bauraums für die Mechatronikbaugruppe.
Besonders bevorzugt ist die Mechatronikbaugruppe als ein Ringkörper ausgebildet. In diesem Ringkörper sind somit sämtliche der zuvor genannten Komponenten enthalten, so dass zum einen der Bauraum sehr kompakt gehalten ist und zum anderen ein Austausch der Mechatronikbaugruppe einfach durchgeführt werden kann.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung der Erfindung ist der Signalgenerator als ein Klauenpolgenerator ausgebildet, welcher eine die Drehachse umlaufende Magnetreihe und eine Klauenanordnung umfasst. Bevorzugt ist die Magnetreihe an der Umlenkrolle als Rotor und die Klauenanordnung an der Trageinrichtung als Stator angeordnet. Prinzipiell könnte die Anordnung jedoch auch umgekehrt gewählt sein. Bei einer Drehung der Umlenkrolle um die Trageinrichtung wird die Magnetreihe relativ zu der Klauenanordnung rotiert. Die Klauenanordnung weist zwei Klauenträger mit Klauen auf, wobei die Klauen in Umlaufrichtung abwechselnd angeordnet sind. Durch die Relativbewegung von Magnetreihe und Klauenanordnung wird in der Klauenanordnung ein in seiner Richtung abwechselnder magnetischer Fluss erzeugt. Zwischen den Klauenträgern als Flussleitblechen ist eine umlaufende Spule vorgesehen, in die der sich ändernde magnetische Fluss eine Spannung induziert, deren Betrag und/oder Frequenz von der Drehgeschwindigkeit abhängt, und die das Generatorsignal bildet. Das Generatorsignal kann zum einen durch den Sensorabschnitt in das Sensorsignal umgesetzt werden und zum anderen durch den Generatorabschnitt gleichgerichtet und als Energieversorgung genutzt werden.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Umlenkeinheit einen Schaltungsträger, insbesondere eine Elektroplatine, auf, der zwischen den Klauenträgern angeordnet ist und den Generatorabschnitt und/oder den Sensorabschnitt und/oder den Kommunikationsabschnitt und/oder den Speicherabschnitt trägt. Durch die Integration des Schaltungsträger mit den genannten Abschnitten zwischen den Klauenträgern ist die Mechatronikbaugruppe in ihren äußeren Abmessungen sehr kompakt, so dass diese die Umlenkeinheit kaum vergrößert.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Hubvorrichtung, insbesondere ausgebildet als ein Flurförderfahrzeug, insbesondere als ein Gabelstapler, mit den Merkmalen des Anspruches 12. Die Hubvorrichtung weist mindestens einen ersten Hubpartner und einen zweiten Hubpartner auf. Es ist möglich dass es sich bei den Hubpartnern um zwei Hubmasten handelt oder, dass es sich um einen Hubmasten und einen Lastschlitten, insbesondere einen Gabelabschnitt eines Gabelstaplers handelt. Die Hubpartner sind über ein oder das Zugmittel gekoppelt, das die Hubkraft zum Anheben des zweiten Hubpartners überträgt und über eine Umlenkeinheit geführt ist, wie diese zuvor beschrieben wurde.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
1 eine schematische Blockdarstellung eines Flurförderfahrzeugs mit einer Hubvorrichtung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische dreidimensionale Darstellung einer Umlenkeinheit für die Hubvorrichtung in der 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 eine halbgeschnittene Darstellung der Umlenkeinheit in der 2;
4 eine schematische Längsschnittdarstellung entlang der Drehachse der Umlenkeinheit in den vorhergehenden Figuren;
5 eine Blockdarstellung der Komponenten in der Umlenkeinheit in den vorhergehenden Figuren;
6 ein Ausschnitt aus der Umlenkeinheit der 2, 3 und 4;
7 ein weiterer Ausschnitt aus der Umlenkeinheit der 2, 3 und 4;
8 ein schematischer Längsschnitt durch eine andere Umlenkeinheit als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In der 1 ist in einer schematischen Darstellung ein Flurförderfahrzeug 1 mit einer als Hubgerüst 2 ausgebildeten Hubvorrichtung als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Flurförderfahrzeuge oder flurgebundene Fördermittel, zum Beispiel Gabelstapler, dienen zum horizontalen Bewegen, Heben und Stapeln von Stückgütern 3. Derartige Hubgerüste 2 können jedoch bei anderen Ausführungsbeispielen auch stationär angeordnet oder auf anderen Fördermitteln positioniert sein.
Das Hubgerüst 2 umfasst drei Hubmasten 4a, b, c, welche teleskopartig in vertikaler Richtung verschiebbar sind. Der Hubmast 4a ist als ein Standmast und die Hubmasten 4b, c als Verfahrmasten ausgebildet. An dem Hubmast 4a ist ein Lastschlitten 5 ebenfalls höhenbewegbar gelagert. Hubmast 4a und Hubmast 4c sind über einen Kettenzug 6a miteinander verbunden, welcher über eine Umlenkeinheit 7a, die auf dem Hubmast 4b angeordnet ist, um mehr als 90 Grad umgelenkt ist. Ein erstes Ende des Kettenzugs 6a ist an dem Hubmast 4a, ein zweites Ende ist an dem Hubmast 4c festgelegt. In oder an dem Hubmast 4a ist ein Hubzylinder 8a angeordnet, welcher bevorzugt hydraulisch den Hubmast 4b und damit die Umlenkeinheit 7a in vertikaler Richtung verfährt. Durch das Verfahren der Umlenkeinheit 7a in vertikaler Richtung, wird der Hubmast 4c über den Kettenzug 6a in vertikaler Richtung mitgeführt.
In dem Hubmast 4c ist ein weiterer Hubzylinder 8b angeordnet, der ausgebildet ist, eine Umlenkeinheit 7b ebenfalls in vertikaler Richtung zu verfahren. Über die Umlenkeinheit 7b ist ein zweiter Kettenzug 6b gelegt, welcher einerseits an den Hubmast 4c und andererseits an dem Lastschlitten 5 befestigt ist. Bei einer vertikalen Bewegung der Umlenkeinheit 7b wird somit der Lastschlitten 5 in vertikaler Richtung verfahren. Bei abgewandelten Ausführungsformen kann das Hubgerüst 2 auch eine größere Anzahl von Hubmasten aufweisen, die in analoger Systematik gekoppelt sind.
Die Grundfunktion der Umlenkeinheiten 7a, b ist gemäß der 1 eine Umlenkung des Kettenzugs 6a, b. Somit wäre es prinzipiell ausreichend, dass die Umlenkeinheiten 7a, b als einfache mechanische Umlenkrollen ausgebildet sind.
In dem in der 1 gezeigten Hubgerüst 2 sind diese jedoch als „intelligente“ Umlenkeinheiten 7a, b ausgebildet, die eine während der Umlenkung des Kettenzugs 6a, b hervor gerufene Drehbewegung erfassen und ein auf dieser Drehbewegung basierendes Übertragungssignal 9 an eine Auswerteeinrichtung 10 übertragen. Die Auswerteeinrichtung 10 ist ausgebildet, die Übertragungssignale 9 zu interpretieren und aus diesen eine Hubhöhe H des Lastschlittens 5 abzuleiten und gegebenenfalls anzuzeigen. Es wird dabei davon ausgegangen, dass die Kettenzüge 6a, b schlupffrei über die Umlenkeinheiten 7a, b geführt werden. In Kenntnis des konstruktiven Aufbaus des Hubgerüstes 2 kann durch die Auswerteeinrichtung 10 die Hubhöhe H ermittelt werden. Die Übertragungssignale 9 müssen nicht zwingend unmittelbar an die Auswerteeinrichtung 10 übergeben werden, es ist auch möglich, dass diese zunächst in einen Empfänger, in ein Bus-System, zum Beispiel einen CAN-Bus, oder dergleichen eingebracht werden und von diesem an die Auswerteeinrichtung 10 weitergegeben werden.
Die Übertragung zwischen den Umlenkeinheiten 7a, b und der Auswerteeinrichtung 10 erfolgt zumindest abschnittsweise kabellos, wobei die Umlenkeinheiten 10 jeweils eine kabellose Schnittstelle aufweisen. Die Übertragung erfolgt über den sogenannten ZIGBEE-Standard.
Die 2 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung eine der Umlenkeinheiten 7a, b in einer vergrößerten Ansicht. Aus dieser Darstellung ist zu entnehmen, dass die Umlenkeinheit 7a, b eine Umlenkrolle 11 aufweist, welche Seitenwände 12a, b umfasst, zwischen denen der Kettenzug 6a, b geführt ist. Die Umlenkrolle 11 ist drehbar gegenüber einem Tragring 13 gelagert. Der Tragring 13 weist eine Aufnahmeöffnung 14 für eine Achse oder einen Bolzen der Hubmasten 4a, b, c auf, so dass der Tragring 13 stationär und ortsfest auf dem Hubmasten 4a, c angeordnet werden kann. Alternativ kann die Umlenkeinheit 7a, b über den Tragring 13 auf der Kolbenstange des Hubzylinders, z.B. Hubzylinder 8b angeordnet sein. In der in der 2 dargestellten Ansicht zeigt sich die Umlenkeinheit 7a, b ähnlich wie eine ausschließlich mechanische Umlenkrolle, insbesondere weist die zentrale Aufnahmeöffnung 14 einen freien Durchmesser auf, der größer als 50 % des Durchmessers der Umlenkrolle 11 im Bereich der Auflage für den Kettenzug 6a, b ist.
Die 3 zeigt die Umlenkeinheit 7a, b in einer schematischen Längsschnittdarstellung. Aus dieser Längsschnittdarstellung ist zu erkennen, dass zwischen der Umlenkrolle 11 und dem Tragring 13 eine Lagereinrichtung 15 angeordnet ist. Die Lagereinrichtung 15 ist als ein einreihiges Kugellager ausgebildet. Es handelt sich hierbei um ein Vier-Punkt-Lager, wobei die Drucklinien gekreuzt angeordnet sind. Die Lagereinrichtung 15 ist käfigfrei ausgebildet, die Wälzkörper 16 sind vollkugelig angeordnet.
Der Außenring 17 der Lagereinrichtung 15 ist als separates Bauteil in die Umlenkrolle 11 eingesetzt, insbesondere eingepresst. Der Innenring 18 bildet gemeinsam mit einem Nabenabschnitt, welcher die Aufnahmeöffnung 14 aufweist, den einstückigen Tragring 13.
Wie sich insbesondere aus der 4 ergibt, die einen schematischen Längsschnitt der Umlenkeinheit 7a, b zeigt, weist die Lagereinrichtung 15 an der äußeren Mantelfläche im Außenring 17 eine umlaufende Nut 19 auf, in die ein Sicherungsring 20 eingelegt ist. Der Sicherungsring 20 liegt abschnittsweise in einer korrespondierenden, umlaufenden Nut 21, an der auf die Drehachse weisenden Seite in der Umlenkrolle 11. Die Umlenkrolle 11 weist zwischen den Seitenwänden 12a, b eine Führungsvertiefung 22 und axial mittig in der Führungsvertiefung 22 eine Führungsnut 23 auf, wobei die Führungsnut 23 axial etwa in der Höhe der Laufbahnen 17, 18 der Lagereinrichtung 15 angeordnet ist.
Durch den Einsatz eines einreihigen Kugellagers als Lagereinrichtung 15 statt zum Beispiel eines zweireihigen Kugellagers wird zwischen der Umlenkrolle 11 und dem Innenring 18 zu beiden Seiten der Lagereinrichtung 15 ein Bauraum 24a, 24b bereitgestellt. Die Bauräume 24a, b sind mittels Dichtungen 25a, b zur Umgebung hin abgedichtet. Zudem sind in der Lagereinrichtung 15 jeweils Wälzkörperraumdichtungen 26a, b angeordnet, so dass die Bauräume 24a, b axial betrachtet jeweils in beide Richtungen abgedichtet sind. Der Bauraum 24b ist in radialer Richtung gegenüber dem Bauraum 24a vergrößert und dient als Aufnahmeraum 27 für eine Mechatronikbaugruppe 28 (5), welche die Messung der Drehbewegung sowie die Übertragung übernimmt.
Die 5 zeigt die Mechatronikbaugruppe 28 in einer schematischen Blockdarstellung zur Illustration der Funktionsweise. Ein Signalgenerator 29 weist einen Rotorabschnitt 30 und einen Statorabschnitt 31 auf, wobei der Rotorabschnitt 30 relativ zu dem Statorabschnitt 31 bei einer Drehung der Umlenkrolle 11 um den Tragring 13 bewegt wird. Durch die Relativbewegung erzeugt der Signalgenerator 29 ein Generatorsignal 32, welches zum einen an einen Sensorabschnitt 33 und zum anderen zu einem Generatorabschnitt 34 weitergeleitet wird. Obwohl in dem Blockdiagramm in der 5 eine parallele Verteilung des Generatorsignals 32 an den Sensorabschnitt 33 und den Generatorabschnitt 34 gezeigt ist, kann diese Verteilung auch seriell erfolgen. In dem Sensorabschnitt 33 wird das Generatorsignal 32 in ein Sensorsignal 35 umgewandelt oder weiter verarbeitet und an einen Kommunikationsabschnitt 36 übergeben. Der Kommunikationsabschnitt 36 überträgt das Übertragungssignal 9 auf Basis des Sensorsignals 35 und somit auf Basis des Generatorsignals 32 an die Auswerteeinrichtung 10.
In dem Generatorabschnitt 34 wird das Generatorsignal 32 konditioniert, so dass dieses zur Energieversorgung des Sensorabschnitts 33 und des Kommunikationsabschnitts 36 genutzt werden kann. Optional ergänzend wird durch die erzeugte Energie ein Speicherabschnitt 37 aufgeladen, welcher als Energiepuffer den Sensorabschnitt 33 und den Kommunikationsabschnitt 36 ergänzend oder alternativ zu dem Generatorabschnitt 34 mit Energie versorgen kann. Der Speicherabschnitt 37 kann als ein Kondensator oder als ein Akkumulator oder als eine Batterie bzw. eine Kombination dieser Energiespeicher ausgebildet sein.
Die 6 zeigt einen schematischen dreidimensionalen Ausschnitt der Umlenkeinheit 7a, b im Bereich der Mechatronikbaugruppe 28, wobei radial innen der Tragring 13 und radial außen ein Abschnitt der Umlenkrolle 11 dargestellt ist. Auf der Umlenkrolle 11 ist an der radialen Innenseite eine Magnetreihe als Rotorabschnitt 30 des Signalgenerators 29 angeordnet. Die Magnetreihe weist eine Vielzahl von Magneten 38 auf, welche in Umlaufrichtung angeordnet sind und sich hinsichtlich der Polarität abwechseln.
Der Tragring 13 ist drehfest mit dem Statorabschnitt 31 des Signalgenerators 29 gekoppelt, welcher eine Klauenanordnung 39 umfasst, wobei die Klauenanordnung 39 zwei Klauenträger 40a, b mit Klauen 41a, b aufweist. Die Klauenträger 40a, b sind als ein sich in einer Radialebene zu der Drehachse erstreckendes Blech ausgebildet, an dessen radialer Außenseite die Klauen 41a, b rechtwinklig abgebogen sind, so dass diese in axialer Richtung verlaufen. Die Klauen 41a, b der Klauenträger 40a, b sind in Umlaufrichtung abwechselnd angeordnet und zueinander kontaktlos positioniert. Zwischen den Klauenträger 40a, b ist eine umlaufende Spule 42 eingesetzt, die in der Form wie eine Ringscheibe ausgebildet ist.
Der Signalgenerator 29 ist konstruktiv betrachtet als ein sogenannter Klauenpolgenerator ausgebildet, bei dem auf dem Tragring 13 die Klauenträger 40a, b als zwei axial beabstandete, magnetisch leitende, klauenartige Flussleitbleche ausgebildet sind, so dass bei der Drehung der Umlenkrolle 11 ein in seiner Richtung abwechselnder magnetischer Fluss zwischen der Umlenkrolle 11 und dem Tragring 13 entsteht. In die Spule 42 zwischen den Klauenträgern 40a, b wird durch den sich ändernden, magnetischen Fluss eine Spannung induziert, deren Betrag und/oder Frequenz von der Drehgeschwindigkeit abhängt und als elektrisches Signal das Generatorsignal 32 bildet. Die Klauenträger 40a, b sowie die Spule 42, insbesondere Ringspule, des Klauenpolgenerators sind auf einem axial verlängerten Abschnitt der Lagereinrichtung 15 angeordnet.
Das als elektrische Signal ausgebildete Generatorsignal 32 kann in dem Sensorabschnitt 33 zum Beispiel als Inkrementsignal interpretiert werden, so dass durch ein Zählen von Signalmaxima in dem Generatorsignal 9 auf eine Änderung der Winkelstellung zwischen Umlenkrolle 11 und Tragring 13 zurückgeschlossen werden kann. Optional ergänzend ist es auch möglich, eine Inhomogenität in der Abfolge der Klauen 41a, b einzubringen (wie z.B. ein Weglassen einer der Klauen 41a, b oder die Änderung eines Abstands benachbarter Klauen), so dass pro Umdrehung ein zusätzliches Signalcharakteristikum ausgegeben wird und eine absolute Bestimmung der Position bzw. des Drehwinkels der Umlenkrolle zu einer Referenzposition ermöglicht. In dem Generatorabschnitt 34 kann das Generatorsignal 9 geglättet und als Betriebsspannung an den Signalabschnitt 33, den Kommunikationsabschnitt 36 und optional ergänzend an den Speicherabschnitt 37 ausgegeben werden.
Die 7 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung die Umlenkeinheit 7a, b in einem Ausschnitt, wobei zu erkennen ist, dass in einem Zwischenraum zwischen den Klauenträgern 40a, b zum einen die Spule 42 eingesetzt ist und zudem ein weiterer Bauraum 43 mit einer axialen Ausdehnung von beispielhaft 2 mm verbleibt.
Wie sich insbesondere wieder aus der 3 ergibt, ist in diesem verbleibenden Bauraum ein Schaltungsträger 44 in Form einer Elektronikplatine angeordnet, die als Ringscheibe ausgebildet ist und umlaufend verläuft, wobei auf dem Schaltungsträger der Sensorabschnitt 33, der Generatorabschnitt 34, der Kommunikationsabschnitt 36 und optional sogar der Speicherabschnitt 37 integriert sind. Eine Antenne des Kommunikationsabschnitts 36 kann auf dem Schaltungsträger integriert sein oder in der Dichtung 25b angeordnet sein.
Zur Montage der Mechatronikbaugruppe 28 muss somit nur seitlich der Signalgenerator 29 mit dem integrierten Schaltungsträger 44 in den Aufnahmeraum 27 eingesetzt werden und danach mit der Dichtung 25b abgeschlossen werden. Nachdem die Umlenkeinheit 7a, b energieautark und funkgestützt ausgebildet ist, ist die Umlenkeinheit 7a, b kabellos realisiert.
Die 8 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in einem schematischen Längsschnitt. Gleiche oder entsprechenden Teile der vorhergehenden Ausführungsform und der Ausführungsform der 8 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass auch auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen wird. In Abgrenzung zu der vorhergehenden Ausführungsform ist die Lagereinrichtung 15 bei dieser Ausführungsform als ein zweireihiges Schrägkugellager in O-Anordnung ausgebildet.
Bezugszeichenliste
Bezugszeichenliste

1: Flurförderfahrzeug
2: Hubgerüst
3: Stückgüter
4a, b, c: Hubmaste
5: Lastschlitten
6a, b: Kettenzug
7a, b: Umlenkeinheit
8a, b: Hubzylinder
9: Übertragungssignal
10: Auswerteeinrichtung
11: Umlenkrolle
12a, b: Seitenwände
13: Tragring
14: Aufnahmeöffnung
15: Lagereinrichtung
16: Wälzkörper
17: Außenring
18: Innenring
19: Nut
20: Sicherungsring
21: Nut
22: Führungsvertiefung
23: Führungsnut
24a, b: Bauraum
25a, b: Dichtungen
26a, b: Wälzkörperraumdichtung
27: Aufnahmeraum
28: Mechatronikbaugruppe
29: Signalgenerator
30: Rotorabschnitt
31: Statorabschnitt,
32: Generatorsignal
33: Sensorabschnitt
34: Generatorabschnitt
35: Sensorsignal
36: Kommunikationsabschnitt,
37: Speicherabschnitt
38: Magnete
39: Klauenanordnung
40a, b: Klauenträger
41a, b: Klauen
42: Spule
43: Bauraum
44: Schaltungsträger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3041910 A1 [0003]
EP 2105745 A1 [0004]

Claims

Umlenkeinheit (7a, b) für ein Zugmittel (6a, b) einer Hubeinrichtung (2), mit einer Umlenkrolle (11) zur Umlenkung des Zugmittels (6a, b), mit einer Trageinrichtung (13), mit einer Lagereinrichtung (15), wobei die Umlenkrolle (11) über die Lagereinrichtung (15) auf der Trageinrichtung (13) um eine Drehachse drehbar gelagert ist, mit einem Signalgenerator (29) zur Generierung eines Generatorsignals (32) in Abhängigkeit der Drehbewegung und/oder der Drehposition der Umlenkrolle (11) relativ zu der Trageinrichtung (13), und mit einem Sensorabschnitt (33) zur Ausgabe eines Sensorsignals (35) auf Basis des Generatorsignals (32), gekennzeichnet durch einen Kommunikationsabschnitt (36), der zur kabellosen Übertragung eines Übertragungssignals (9) auf Basis des Sensorsignals (35) an eine Auswerteeinrichtung (10) ausgebildet ist.
Umlenkeinheit (7a, b) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Speicherabschnitt (37) zur Versorgung des Kommunikationsabschnitts (36) und des Sensorabschnitts (33) mit Energie.
Umlenkeinheit (7a, b) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Generatorabschnitt (34) zur Versorgung des Kommunikationsabschnitts (36) und des Sensorabschnitts (33) und optional ergänzend des Speicherabschnitts (37) mit Energie, wobei der Generatorabschnitt (34) die Energie auf Basis der Drehung der Umlenkrolle (11) um die Trageinrichtung (13) bereitstellt.
Umlenkeinheit (7a, b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Aufnahmeraum (27) für den Signalgenerator (29), den Sensorabschnitt (33), den Generatorabschnitt (34), den Kommunikationsabschnitt (36) und/oder den Speicherabschnitt (37), wobei der Aufnahmeraum (27) in der Umlenkeinheit integriert ist.
Umlenkeinheit (7a, b) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (27) als Ringraum axial versetzt zu der Lagereinrichtung (15) zwischen der Umlenkrolle (11) und der Trageinrichtung (13) angeordnet ist.
Umlenkeinheit (7a, b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (15) als ein einreihiges Kugellager ausgebildet ist.
Umlenkeinheit (7a, b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trageinrichtung als ein Tragring (13) ausgebildet ist, der eine Laufbahn (18) der Lagereinrichtung (15) trägt und eine Aufnahme (14) für eine Achse oder Bolzen bildet, wobei der Aufnahmeraum (27) benachbart zu der Laufbahn (18) angeordnet ist.
Umlenkeinheit (7a, b) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Signalgenerators (29), der Sensorabschnitt (33), der Generatorabschnitt (34) und optional ergänzend der Kommunikationsabschnitt (36) als eine gemeinsame Mechatronikbaugruppe (28) ausgebildet sind, wobei der Generatorabschnitt (34) die Energie auf Basis des Generatorsignals (32) des Signalgenerators (29) bereitstellt.
Umlenkeinheit (7a, b) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mechatronikbaugruppe (28) als ein Ringkörper ausgebildet ist.
Umlenkeinheit (7a, b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgenerator (29) als Klauenpolgenerator ausgebildet ist, wobei der Klauenpolgenerator eine die Drehachse umlaufende Magnetreihe (38) und eine Klauenanordnung (39) umfasst, die bei einer Drehung der Umlenkrolle (11) um die Trageinrichtung (13) relativ zueinander rotieren, wobei die Klauenanordnung (39) zwei Klauenträger (40a, b) mit Klauen (41a, b) aufweist, deren Klauen (41a, b) in Umlaufrichtung zumindest größtenteils abwechselnd angeordnet sind.
Umlenkeinheit (7a, b) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Schaltungsträger (44), der zwischen den Klauenträgern (40a, b) angeordnet ist und den Generatorabschnitt (34) und/oder den Sensorabschnitt (33) und/oder den Kommunikationsabschnitt (36) und/oder den Speicherabschnitt (37) trägt.
Hubvorrichtung (2) mit mindestens einem ersten Hubpartner (4a, c) und einem zweiten Hubpartner (4c, 5), wobei die Hubpartner (4a, c, 5)) über ein Zugmittel (6a, b) gekoppelt sind, das die Hubkraft zum Anheben des zweiten Hubpartners (4c, 5) überträgt und über eine Umlenkeinheit geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinheit (7a, b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.