DE102012219207A1 - Method for lifting height measurement on forklift trucks - Google Patents
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Abstract
Es werden ein Verfahren und eine Anordnung (30) zur Bestimmung der Hubhöhe eines Gabelstaplers sowie ein solcher Gabelstapler vorgestellt. Der Gabelstapler weist eine an einem Hubgerüst über einen Hubmast heb- und senkbare Gabel auf, wobei die Position des Hubmastes die Hubhöhe bestimmt. Es wird mit mindestens einem Magnetfeldsensor die Position des Hubmastes bestimmt.A method and an arrangement (30) for determining the lifting height of a forklift and such a forklift are presented. The forklift has a fork that can be raised and lowered on a lifting frame via a lifting mast, the position of the lifting mast determining the lifting height. The position of the lifting mast is determined with at least one magnetic field sensor.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Hubhöhenmessung an Gabelstaplern.The invention relates to a method and an arrangement for Hubhöhenmessung on forklifts.
Stand der TechnikState of the art
Gabelstapler sind motorgetriebene Flurförderfahrzeuge, die über eine an einem Hubgerüst mittels eines Hubmastes heb- und senkbare Gabel verfügen. Die Gabel, die in den meisten Fällen frontseitig angebracht ist, dient als Lastaufnahmemittel. Gabelstapler sind für den innerbetrieblichen Warenumschlag und -transport vorgesehen und sind insbesondere für Stapelarbeiten mit Stückgütern geeignet.Forklift trucks are motor-driven industrial trucks that have a fork which can be raised and lowered by means of a lifting mast on a mast. The fork, which in most cases is mounted on the front, serves as a load handling device. Forklift trucks are intended for in-house goods handling and transport and are particularly suitable for batching with general cargo.
Hierzu fahren Gabelstapler auf Firmengeländen in verschiedenen Umgebungen und dabei insbesondere auch in höhenbegrenzten Bereichen. Ebenso müssen Gabelstapler Durchfahrten mit begrenzter Höhe unterqueren. Um Unfälle zu vermeiden, sollte die Raumhöhe bzw. Durchfahrtshöhe und die Höhe des Staplerhubmastes abgeglichen werden. Bekannte Systeme verwenden Seilzüge, um diese Höheninformation zur Verfügung zu stellen. Diese sind jedoch aufwendig in der Installation und benötigen zusätzliche mechanisch bewegliche Komponenten, die gewartet werden müssen.For this purpose, forklifts are driven on company premises in various environments and in particular also in height-limited areas. Likewise, forklifts have to pass underpasses of limited height. To avoid accidents, the room height or headroom and the height of the forklift lifting mast should be adjusted. Known systems use hoists to provide this height information. However, these are expensive to install and require additional mechanical moving components that require maintenance.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 vorgestellt. Desweiteren wird ein Gabelstapler gemäß Anspruch 10 vorgestellt. Ausführungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.Against this background, a method according to claim 1 and an arrangement with the features of claim 9 are presented. Furthermore, a forklift according to
Das beschriebene Verfahren und die vorgestellte Anordnung stellen somit eine kostengünstige Alternative dar, die ohne zusätzliche mechanisch bewegte Teile auskommt und dabei eine hinreichende Genauigkeit ermöglicht. Es wird dabei ein Messprinzip basierend auf einer Messung mit einem Magnetfeldsensor eingesetzt. Als Magnetfeldsensor dient bspw. ein Hall-Sensor, der in Ausgestaltung über einen sogenannten Bias-Magneten verfügt, der sich meist auf der Rückseite des Sensors befindet und in diesem Fall als Back-Bias-Magnet bezeichnet wird. Auf der Vorderseite tastet der Sensor das Magnetfeld des Back-Bias-Magneten ab, das sich bspw. durch strukturierte ferromagnetische Teile periodisch oder aperiodisch ändert. The described method and the presented arrangement thus represent a cost-effective alternative, which manages without additional mechanically moving parts and thereby allows a sufficient accuracy. In this case, a measuring principle based on a measurement with a magnetic field sensor is used. As a magnetic field sensor is used, for example. A Hall sensor, which has a so-called bias magnet in design, which is usually located on the back of the sensor and is referred to in this case as a back-bias magnet. On the front, the sensor scans the magnetic field of the back-bias magnet, which changes periodically or aperiodically, for example, by structured ferromagnetic parts.
Es können alternativ AMR-(anisotroper magnetoresistiver Effekt), GMR-(giant magnetorestrictive) Sensoren oder Feldplatten verwendet werden. Wird bei einem Hall-Sensor als Geber eine Magnetstruktur eingesetzt, so ist ein Back-Bias-Magnet nicht erforderlich. Wird hingegen als Geber eine ferromagnetische Struktur verwendet, so ist ein Back-Bias-Magnet erforderlich.Alternatively, AMR (Anisotropic Magnetoresistive Effect), GMR (Giant Magnetorestrictive) sensors or field plates may be used. If a magnetic structure is used as a sensor for a Hall sensor, a back-bias magnet is not required. If, however, a ferromagnetic structure is used as the donor, then a back-bias magnet is required.
In einer Ausführung ist diese ferromagnetische Struktur die Kette, die als Zugmittel dienen kann, an der die Gabel aufgehängt ist. Es können je nach Auswertestrategie sehr hohe Genauigkeiten, mit hochgradig interpolierten Signalen, meist Differenzmessung mit mehren Sensorchips, oder besonders einfacher Auswertungen, typische Auflösungen im Bereich der Länge eines Kettengliedes, realisiert werden. Die Kettenglieder werden hoch und runter gezählt, vergleichbar mit einem Inkrementalgeber. Die Nullposition zur Kalibrierung ist die auf den Boden abgesenkte Gabel des Staplers.In one embodiment, this ferromagnetic structure is the chain that can serve as a traction means on which the fork is suspended. Depending on the evaluation strategy, very high accuracies, with highly interpolated signals, usually differential measurement with multiple sensor chips, or particularly simple evaluations, typical resolutions in the region of the length of a chain link, can be realized. The chain links are counted up and down, comparable to an incremental encoder. The zero position for calibration is the fork of the truck lowered to the ground.
Eine weitere Ausführung sieht die direkte Verwendung der Umlenkrolle des Zugmittels, bspw. der Kette, vor, sofern dieses frei von Schlupf ist. Ist die Umlenkrolle als Zahnrad ausgebildet und greift in die Kette ein, so können in diesem Fall die Zähne der Umlenkrolle hoch und runter gezählt werden. Alternativ oder ergänzend kann auf der Rolle selbst eine Maßverkörperung angebracht werden, und zwar radial oder tangential, um die Genauigkeit zu erhöhen und die Montage zu vereinfachen. Diese Maßverkörperung kann eine ferromagnetische Struktur oder auch ein Magnetband bzw. Magnetkreis sein. Im letzten Fall kann der Back-Bias-Magnet entfallen. Es kann auch ein Magnet auf der Achse verwendet werden, in diesem Fall ist es zweckmäßig, das Magnetfeld in zwei Achsen zu messen und den Rotationswinkel über eine ATan2(y, x)-Funktion zu ermitteln.A further embodiment provides for the direct use of the deflection roller of the traction means, for example the chain, provided that this is free of slippage. If the deflection roller is designed as a gear wheel and engages in the chain, the teeth of the deflection roller can be counted up and down in this case. Alternatively or additionally, a material measure can be mounted on the roller itself, specifically radially or tangentially, in order to increase the accuracy and simplify the assembly. This material measure may be a ferromagnetic structure or a magnetic tape or magnetic circuit. In the latter case, the back-bias magnet can be omitted. It is also possible to use a magnet on the axis, in which case it is useful to measure the magnetic field in two axes and to determine the angle of rotation via an ATan2 (y, x) function.
Die ATan2(x, y)-Funktion berechnet den Winkel im Bogenmaß (Radiant) zwischen der x-Achse und einer Linie, die in der von x und y definierten Richtung gezeichnet wird. Der Winkel kann zum Berechnen von Winkeln zwischen Linien in 2D verwendet werden oder zum Umwandeln rechtwinkeliger Koordinaten in Polarkoordinaten. Die Funktion prüft auch das Vorzeichen von x und y und ist daher eindeutig.The ATan2 (x, y) function calculates the angle in radians between the x-axis and a line drawn in the direction defined by x and y. The angle can be used to calculate angles between lines in 2D or to convert rectangular coordinates to polar coordinates. The function also checks the sign of x and y and is therefore unique.
Es können unterschiedliche Prinzipien umgesetzt werden. So kann eine Anordnung zur Bestimmung des Rotationswinkels der Umlenkrolle verwendet werden. Hierbei kann eine direkte Erfassung der Zähne der Umlenkrolle vorgenommen werden. Dies kann durch Interpolation, bspw. durch Auswertung analoger Sensorsignale, was eine hohe Genauigkeit ermöglicht, oder auch durch digitale Auswertung, was eine Genauigkeit im Bereich eines Zahnabstandes ermöglicht, vorgenommen werden. Es kann ebenso eine separate Maßverkörperung für entweder jeweils analog oder digital messende Sensoren vorgenommen werden. Dies kann mit einer ferromagnetischen Struktur oder einem Magnetband erfolgen. Weiterhin kann ein Magnet auf der Stirnseite der Umlenkrolle vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Messung in zwei Achsen, regelmäßig analog, erfolgen.Different principles can be implemented. Thus, an arrangement for determining the angle of rotation of the deflection roller can be used. In this case, a direct detection of the teeth of the deflection roller can be made. This can be done by interpolation, for example by evaluation of analog sensor signals, which allows high accuracy, or by digital evaluation, which allows accuracy in the range of a tooth spacing made. It can also be made a separate material measure for either each analog or digitally measuring sensors. This can be done with a ferromagnetic structure or a magnetic tape. Furthermore, a magnet on the front side of the deflection roller be provided. In this case, the measurement can take place in two axes, regularly analog.
Alternativ oder ergänzend kann eine Anordnung zum Erfassen der Kettenglieder eingesetzt werden. In diesem Fall erfolgt die Bestimmung bspw. durch Interpolation, nämlich durch Auswertung analoger Sensorsignale, was eine hohe Genauigkeit ermöglicht, oder durch digitale Auswertung, was eine Genauigkeit im Bereich der Kettengliedlänge sicherstellt.Alternatively or additionally, an arrangement for detecting the chain links can be used. In this case, the determination is carried out, for example, by interpolation, namely by evaluation of analog sensor signals, which allows high accuracy, or by digital evaluation, which ensures accuracy in the range of the chain link length.
Selbstverständlich sind auch beliebige Kombinationen der vorab beschriebenen Anordnungen und Messprinzipien denkbar. Insbesondere sind gleichzeitige Messungen an der Kette und der Umlenkrolle möglich. Auf diese Weise kann die Positionsgenauigkeit erhöht werden.Of course, any combinations of the previously described arrangements and measuring principles are conceivable. In particular, simultaneous measurements on the chain and the pulley are possible. In this way, the position accuracy can be increased.
Der vorgestellte Gabelstapler weist eine Gabel zum Heben und Senken von Lasten auf, die über einen Hubmast, der an einem Hubgerüst geführt ist, auf- und abzusenken ist. Durch die Position der Gabel bzw. des Hubmastes ist die Hubhöhe bestimmt. Es ist nunmehr vorgesehen, diese Position mittelbar oder unmittelbar mit mindestens einem Magnetfeldsensor zu bestimmen. Für die mittelbare Bestimmung ist vorgesehen, dass der mindestens eine Magnetfeldsensor an einer Umlenkrolle und/oder an einer Kette, die über die Umlenkrolle geführt ist, misst. Da mit der Kette die Gabel bewegt wird, kann die Position der Kette bzw. deren Bewegung eine Aussage über die Position der Gabel ermöglichen. Entsprechend kann die Position bzw. die Winkellage der Umlenkrolle bzw. deren Bewegung, die mit dem Magnetfeldsensor zu erfassen ist, eine Aussage zur Hubhöhe zulassen.The presented forklift has a fork for lifting and lowering of loads, which is on a mast, which is guided on a mast, up and lower. The position of the fork or the lifting mast determines the lifting height. It is now intended to determine this position indirectly or directly with at least one magnetic field sensor. For the indirect determination it is provided that the at least one magnetic field sensor measures on a deflection roller and / or on a chain which is guided over the deflection roller. As the fork is moved with the chain, the position of the chain or its movement can provide information about the position of the fork. Accordingly, the position or the angular position of the deflection roller or its movement, which is to be detected with the magnetic field sensor, allow a statement about the lifting height.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.
In
Zum Erfassen der Position bzw. Winkellage der Umlenkrolle
Entsprechend der in der
In
Weiterhin ist ein Hallsensor vorgesehen, der in eine ersten Position
Die in
In
Die dritte Position
Ein Pfeil
In
In dem zweiten Graphen
Mit der in
Die Anordnung
Dieses Koordinatensystem
Claims (11)
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