DE102011118984B4

DE102011118984B4 - Vorrichtung zur Messung von Last und Lastschwerpunktabstand bei einem Flurförderzeug

Info

Publication number: DE102011118984B4
Application number: DE102011118984.3A
Authority: DE
Inventors: Andreas Clauder
Original assignee: Jungheinrich AG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 2011-11-19
Filing date: 2011-11-19
Publication date: 2023-10-12
Anticipated expiration: 2031-11-20
Also published as: DE102011118984A1

Abstract

Flurförderzeug mit einer Gabel (10), die einen Gabelrücken (12) und mindestens eine Gabelzinke (14) aufweist, wobei der Gabelrücken mindestens einen Gabelhaken (16, 18) zur Verbindung mit einem Flurförderzeug aufweist und der Übergang vom vertikalen Gabelrücken zum horizontalen Gabelzinken einen Gabelknick bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Gabel (10) einteilig geformt ist und an einer Vorderseite (121) des Gabelrückens (12) und an einer Rückseite (122) des Gabelrückens (12) jeweils mindestens ein Verformungssensor (20) zur Messung einer auf die Gabel (10) wirkenden Kraft angeordnet ist, wobei die Verformungssensoren (20) zwischen dem Gabelknick (13) und dem Gabelhaken (16, 18) angeordnet sind und eine Auswerteeinheit (22) vorgesehen ist, an der die Werte für die von den Verformungssensoren (20) gemessenen Daten anliegen und die aus der gemessenen Kraft eine von der Gabel (10) aufgenommene Last und einen Lastschwerpunktabstand bestimmt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung von Last und Lastschwerpunktabstand bei einem Flurförderzeug.
Die Aufgabe von Flurförderzeugen ist unter anderem der Transport von Lasten, deren Lastschwerpunkt in der Regel außerhalb der Fahrzeugkontur liegt. Als Ausgleich hierfür wird dann ein Gegengewicht verwendet, das in einem definierten Lastbereich dafür sorgt, dass zumindest der Gesamtschwerpunkt von Fahrzeug und Last in der Fahrzeugkontur liegt und das Fahrzeug dementsprechend stabil steht. Die Aufnahme zu großer Lasten oder die Aufnahme von Lasten mit zu weit vom Fahrzeug entfernt liegendem Schwerpunkt können die Standsicherheit des Flurförderzeuges gefährden. Bei dynamischen Vorgängen wie Bremsen oder Rückwärtsbeschleunigen bei angehobener Last ist das Risiko eines Kippens des Fahrzeuges über seine Vorderachse sehr hoch.
In bekannten Flurförderzeugen befindet sich ein Tragfähigkeitsschild in Sicht des Fahrers, von dem er ablesen kann, welche Last bis zu welcher Höhe bei welchem Lastschwerpunktabstand aufgenommen werden darf. Dem Fahrer ist die aufgenommene Last in der Regel jedoch nicht bekannt. Auch hat er keine Information über die Beladung der aufgenommenen Palette und deren Schwerpunkt.
Aus DE 10 2008 035 574 A1 ist bekannt, den Lastschwerpunkt einer auf einem Lastaufnahmemittel eines Flurförderzeugs befindlichen Last zu bestimmen, wobei durch Bestimmen des Druckes in einem Neigezylinder des Fahrzeugs das Lastgewicht und der Schwerpunktsabstand der Last berechnet werden. Hierbei kann die Messung durch nichtlineare Effekte wie beispielsweise die Zylinderreibung beeinflusst werden.
Es sind auch andere Methoden bekannt, die Last zu bestimmen. Aus WO 2010/140880 A2 ist eine Gabel mit einem Sensor in der Gabelrückenfront bekannt. Die bekannte Vorrichtung ist jedoch unpräzise und liefert nur bei definierter Lastpositionierung genaue Ergebnisse.
Aus US 3 059 710 A ist eine Vorrichtung zur Messung der Last an Gabelzinken bekannt. Hierzu sind die Zinken mit einem durchgehenden Schlitz ausgestattet, der sich antriebsseitig beginnend bis vor die Gabelspitze erstreckt. In dem Schlitz sind beabstandet voneinander zwei Dehnungsmesseinrichtung vorgesehen, die eine über den Schlitz auf die Sensoren wirkende Kraft messen. Die so gemessene Kraft gestattet es, auf die aufgenommenen Last zurück zu rechnen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und genaue Messung von Last und Lastschwerpunktabstand bei einem Flurförderzeug zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Flurförderzeug weist eine Gabel mit einem Gabelrücken und mindestens einer Gabelzinke auf. An einer Vorderseite des Gabelrückens und an einer Rückseite des Gabelrückens ist jeweils mindestens ein Verformungssensor zur Messung einer auf die Gabel wirkenden Kraft angeordnet. Ferner ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, an der die Werte für die von den Verformungssensoren gemessenen Daten anliegen und die aus der gemessenen Kraft eine von der Gabel aufgenommene Last und/oder einen Lastschwerpunktabstand bestimmt.
Die Messung der Verformung des Gabelrückens an Vorder- und Rückseite des Gabelrückens erlaubt die Berechnung von Last und Lastschwerpunktabstand. Das von der Last bewirkte Moment erzeugt eine Biegung. Weiterhin wirkt die Last als senkrechte Normalkraft und bewirkt eine Dehnung des Gabelrückens. Diese beiden Verformungen des Gabelrückens überlagern sich und erzeugen eine stärkere Dehnung auf der Vorderseite des Gabelrückens und eine schwächere Stauchung (negative Dehnung) auf der Rückseite des Gabelrückens.
Diese Verformungen lassen sich mittels der Verformungssensoren feststellen. Aus dem arithmetischen Mittel der Dehnungen erhält man die senkrechte Komponente, die aus der Last resultiert. Über die Kenntnis der Materialeigenschaften und des Querschnitts der Gabel lässt sich die aufgenommene Last berechnen. Die Dehnungskomponente, die ausschließlich aus dem Moment resultiert ist die halbe Differenz der Dehnungen. Bei Kenntnis der Materialeigenschaften und des Querschnitts der Gabel lässt sich das von der Last erzeugte Moment berechnen und durch Kenntnis der Last schließlich der Lastschwerpunktabstand.
Erfindungsgemäß ist die Gabel einteilig geformt. Dies erhöht die Festigkeit der Gabel und verringert den Konstruktionsaufwand.
Die Gabel weist mindestens einen Gabelhaken zur Verbindung mit einem Flurförderzeug auf. Auf diese Weise lässt sich die Gabel lösbar mit dem Flurförderzeug verbinden, wodurch Wartung und Austausch vereinfacht werden.
Die Verformungssensoren sind zwischen einem Gabelknick und einem Gabelhaken angeordnet. Oberhalb eines Gabelhakens kann die Messung bereits durch Reibungseffekte verfälscht werden. Im waagerechten Bereich der Gabelzinke ändert sich das Lastmoment mit dem Ort der Messung. Außerdem bewirkt die Last eine Scherung der Gabelzinke, die nur schwer zu messen ist. Der Bereich zwischen Gabelknick und unterstem Gabelhaken ist somit der bestgeeignete Bereich für die Messung von Last und Lastschwerpunktabstand.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Verformungssensor mindestens ein Dehnungsmessstreifen. Dieser kann besonders einfach montiert werden und ist besonders platzsparend.
In einer möglichen Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit an oder in dem Gabelrücken angeordnet. Sie kann bevorzugt auf oder in der Rückseite des Gabelrückens oberhalb des rückseitigen Verformungssensors angeordnet sein. Die Datenübertragung zwischen Verformungssensoren und der Auswerteeinheit kann über Funk oder über Kabelverbindungen erfolgen.
Damit die Kabelverbindung zu dem Verformungssensor an der Vorderseite des Gabelrückens nicht durch die Last beschädigt werden kann, kann dieses durch eine Bohrung zur Rückseite geführt und von dort mit dem anderen Sensorkabel zur Auswerteeinheit geführt werden. Diese Bohrung ist bevorzugt in den Gabelrücken zwischen den Gabelhaken integriert. Je weiter oben die Bohrung vorgesehen ist, desto geringer ist ein Festigkeitsverlust des Gabelrückens.
Bevorzugt sind die Verformungssensoren nicht rechts oder links sondern horizontal zentriert an oder in dem Gabelrücken angeordnet da die Randzonen wegen ihrer unsymmetrischen Verformung das Messergebnis verfälschen können.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit eine Auswerte- und Sendeeinheit, die die ausgewerteten Daten an eine zentrale Steuerung des Flurförderzeugs überträgt. Die zentrale Steuerung des Flurförderzeugs kann dann die Messdaten unter Berücksichtigung aktueller Fahrzeugeigenschaften verarbeiten.
In einer alternativen Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit Teil einer zentralen Steuerung des Flurförderzeugs. An oder in dem Gabelrücken ist dann lediglich eine Sendeeinheit angeordnet, die die von den Verformungssensoren gemessenen Daten an die Auswerteeinheit überträgt. Diese können von der Sendeeinheit bereits in ein geeignetes Format übersetzt werden.
Die Verbindung zwischen zentraler Steuerung und Auswerteeinheit bzw. Sendeeinheit kann ebenfalls über Kabel, bevorzugt über Funk erfolgen.
Bevorzugt ist mindestens ein Verformungssensor in eine Vertiefung in den Gabelrücken eingeklebt oder eingegossen. Mindestens ein Verformungssensor kann in ein Metallgehäuse eingesetzt sein, das in eine Vertiefung in den Gabelrücken geklebt, gegossen, geschweißt oder geschraubt ist. Bei einer Verschraubung ist ein Austausch der Sensorik mit nur geringem Aufwand möglich.
Der an der Vorderseite des Gabelrückens angeordnete Verformungssensor kann zum Schutz vor Beschädigungen durch die Last durch ein Blech geschützt sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

1a zeigt perspektivisch eine Gabel eines Flurförderzeugs nach der Erfindung.
1b zeigt perspektivisch die Gabel gemäß 1a in einer Rückansicht.
2 zeigt im seitlichen Schnitt eine Gabel eines Flurförderzeugs nach der Erfindung.

Die in 1a dargestellte Gabel 10 weist einen Gabelrücken 12 und eine sich senkrecht zu dem Gabelrücken 12 erstreckende Gabelzinke 14 auf. Im montierten Zustand erstreckt sich der Gabelrücken üblicherweise im Wesentlichen vertikal, während die Gabelzinke im Wesentlichen horizontal verläuft. Zur Anbringung an ein nicht dargestelltes Flurförderzeug bzw. an eine ebenfalls nicht dargestellte Gabelträgervorrichtung für ein Flurförderzeug sind an der Rückseite 122 des Gabelrückens 12 zwei Gabelhaken 16, 18 angebracht. Nahe einem oberen Ende des Gabelrückens 12 ist ein oberer Gabelhaken 16 angeordnet, ein unterer Gabelhaken 18 befindet sich nahe einem unteren Ende des Gabelrückens 12, oberhalb eines Gabelknickes 13. Der Gabelknick 13 bildet den Übergang von dem vertikalen Gabelrücken 12 zu der horizontalen Gabelzinke 14. Oberer und unterer Gabelhaken 16, 18 sind bevorzugt mit dem Gabelrücken 12 verschweißt.
An der Vorderseite des Gabelrückens 12 ist ein Verformungssensor 20 angeordnet. Wie in 1b zu erkennen ist an der Rückseite 122 des Gabelrückens 12 ebenfalls ein Verformungssensor 20 angeordnet. Die Verformungssensoren 20 sind jeweils in eine Vertiefung in die Vorderseite 121 bzw. die Rückseite 122 des Gabelrückens eingelassen und befinden sich oberhalb des Gabelknickes 13 und unterhalb des unteren Gabelhakens 14. In dem Abschnitt zwischen unterem Gabelhaken 14 und Gabelknick 13 verlaufen die Flächen betragsmäßig gleicher Dehnung weitestgehend symmetrisch. Dieser Ort ist am besten für eine möglichst genaue Messung geeignet.
Aufgrund von Fertigungstoleranzen kann dennoch für jede erfindungsgemäß ausgerüstete Gabel jeweils ein Korrekturfaktor für Last und einer für Lastschwerpunktsabstand ermittelt und in einer Auswerte- und Sendeeinheit 22 gespeichert werden. Die Auswerte- und Sendeeinheit 22 ist in eine Vertiefung in der Rückseite 122 des Gabelrückens 12 montiert. Sie befindet sich zwischen dem oberen Gabelhaken 16 und dem unteren Gabelhaken 18. Der Gabelrücken weist an seiner Rückseite 122 eine Nut 26 auf, die die Auswerte- und Sendeeinheit 22 mit dem rückseitigen Verformungssensor 20 verbindet. Die Nut 26 ist unter dem unteren Gabelhaken hindurchgeführt. In die Nut 26 können nicht dargestellte Daten- und/oder Energieversorgungsleitungen eingeführt werden.
Der Verformungssensor 20 in der Vorderseite 121 des Gabelrückens 12 ist über eine Bohrung 24 mit der Rückseite 122 des Gabelrückens 12 verbunden (vgl. 2). Auch durch diese Bohrung kann ein Daten- und/oder Energieversorgungskabel hindurchgeführt sein.
Es versteht sich, dass sämtliche Verformungssensoren 20 entsprechend ihrer Messrichtung sinnvoll an oder in der Gabel 10 ausgerichtet sind. Auch versteht sich, dass die Kraft nur indirekt bestimmt wird, da die eigentliche Messung eine andere Größe betrifft, beispielsweise eine elektrische Spannung, die aber in bekannter Weise von der Kraft abhängt. Es soll dennoch von einer Messung der Kraft gesprochen werden.
Auf erfindungsgemäße und zuvor beschriebene Weise erhält man von den Verformungssensoren eine Kraft, die auf den Gabelzinke 14 des Flurförderzeugs wirkt. Ferner sind die Materialeigenschaften und Dimensionen der Gabel 10 bekannt. Hieraus lässt sich die von der Gabel aufgenommene Last bestimmten. Darüber hinaus lässt sich aus den Messungen der Verformungssensoren 20 das von der Last erzeugte Lastmoment und durch Kenntnis der Last auch der Lastschwerpunktabstand bestimmen. Diese beiden Größen können nun zur Anzeige gebracht oder als Basis für entsprechende Schutzmaßnahmen verwendet werden. Bei der Verwendung von Verformungssensoren in zwei Gabelzinken des Flurförderzeugs können die Lastmomente auf jede Gabelzinke bestimmt werden und daraus die zeitliche Schwerpunktslage der aufgenommenen Last bestimmt werden.

Claims

Flurförderzeug mit einer Gabel (10), die einen Gabelrücken (12) und mindestens eine Gabelzinke (14) aufweist, wobei der Gabelrücken mindestens einen Gabelhaken (16, 18) zur Verbindung mit einem Flurförderzeug aufweist und der Übergang vom vertikalen Gabelrücken zum horizontalen Gabelzinken einen Gabelknick bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Gabel (10) einteilig geformt ist und an einer Vorderseite (121) des Gabelrückens (12) und an einer Rückseite (122) des Gabelrückens (12) jeweils mindestens ein Verformungssensor (20) zur Messung einer auf die Gabel (10) wirkenden Kraft angeordnet ist, wobei die Verformungssensoren (20) zwischen dem Gabelknick (13) und dem Gabelhaken (16, 18) angeordnet sind und eine Auswerteeinheit (22) vorgesehen ist, an der die Werte für die von den Verformungssensoren (20) gemessenen Daten anliegen und die aus der gemessenen Kraft eine von der Gabel (10) aufgenommene Last und einen Lastschwerpunktabstand bestimmt.
Flurförderzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungssensoren (20) Dehnungsmessstreifen sind.
Flurförderzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (22) an oder in dem Gabelrücken (12) angeordnet ist.
Flurförderzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit eine Auswerte- und Sendeeinheit (22) ist, die die ausgewerteten Daten an eine zentrale Steuerung des Flurförderzeugs überträgt.
Flurförderzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zentrale Steuerung des Flurförderzeugs die Auswerteeinheit aufweist und in oder an dem Gabelrücken (12) eine Sendeeinheit (22) angeordnet ist, die die Werte für die von den Verformungssensoren (20) gemessenen Daten an die Auswerteeinheit überträgt.
Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verformungssensor (20) in eine Vertiefung in den Gabelrücken (12) eingeklebt oder eingegossen ist.
Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verformungssensor (20) in einem Metallgehäuse eingesetzt ist, das in eine Vertiefung in den Gabelrücken (12) geklebt, gegossen, geschweißt oder geschraubt ist.
Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Vorderseite (121) des Gabelrückens (12) angeordnete Verformungssensor (20) durch ein Blech geschützt ist.