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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lastmessung bei einem Flurförderzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung einer Last bei einem Flurförderzeug, wobei die Last auf einer höhenbeweglichen Lastaufnahmevorrichtung aufliegt, die durch eine hydraulische Hubvorrichtung, insbesondere einen Hubzylinder, angehoben wird, mit Erfassungsmitteln für den Druck eines Hydraulikfluids, mit Erfassungsmitteln für eine Hubhöhe und/oder Hubgeschwindigkeit und mit einer Steuerung, die aus dem erfassten Druck der hydraulischen Hubvorrichtung ein Lastgewicht bestimmt.
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Zum Anheben von Transportgütern sind Flurförderzeuge oftmals mit einem Hubmast ausgestattet, an dem eine Lastaufnahmevorrichtung höhenbeweglich geführt ist, insbesondere eine Lastgabel. Beispiele solcher Flurförderzeuge sind etwa Gabelstapler oder Schubmaststapler im Gegensatz zum Beispiel zu Niederhubgabelwagen, bei denen nur ein kurzer Hub von Gabelarmen vorgesehen ist, um eine Last vom Boden abheben und bewegen zu können. Im Regelfall wird die Lastgabel durch zwei Gabelzinken gebildet, die an einem Gabelträger montiert sind und mit denen eine Palette aufgenommen werden kann.
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Für Assistenzsysteme, wie auch für die Überwachung gegenüber einer zu großen Last oder unsicheren Betriebszuständen weisen Flurförderzeuge häufig Lastmesssysteme auf, mit denen das Gewicht einer auf der Lastaufnahmevorrichtung aufliegenden Last erfasst werden kann. Eine Information über das Gewicht einer aufliegenden Last ist insbesondere für den Fahrer eines Flurförderzeugs eine wichtige Kenngröße, beispielsweise beim Beladen von Lastkraftwagen, wenn das Einhalten einer Zuladungsgrenze überwacht werden muss. In einem solchen Fall erfolgt gleichzeitig mit dem Transport der Waren, mit beispielsweise einem Gabelstapler als Ausführungsbeispiel eines Flurförderzeugs, ein Wiegen der in den Lastkraftwagen verladenen Lasten. Aber auch allgemein beim Lasthandling ist eine Information über das Gewicht der aufliegenden Last vorteilhaft.
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Es ist üblich und wird von Fahrern von Flurförderzeugen erwartet, diese Gewichte der Lasten ungefähr einschätzen zu können. Dies ist jedoch besonders schwierig, wenn beispielsweise in einem Regal auf großer Höhe die Last eingelagert ist, diese eine schwierige geometrische Form aufweist, oder der genaue Inhalt der transportierten Last nicht bekannt ist. Durch entsprechende Assistenzsysteme, die das Lastgewicht anzeigen, können dadurch Fehleinschätzungen der Gewichte der aufgenommenen Last vermieden werden und es kann die Fähigkeit zum Einschätzen der richtigen Lastgewichte verbessert werden. Dadurch werden Unfallgefahren oder Transportschäden minimiert.
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Neben direkten Sensoren an der Lastaufnahmevorrichtung, wie Dehnmessstreifen oder die Gewichtskraft direkt aufnehmende Sensoren, sind für die Erfassung des Gewichtes einer Last vor allem Systeme bekannt, die den Druck in einem Hubzylinder einer hydraulischen Hubvorrichtung erfassen und aus diesem Druck indirekt das Lastgewicht berechnen.
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Nachteilig hieran ist, dass die Reibung nicht betrachtet wird. Die Abweichung durch eine fehlende Berücksichtigung der Reibung kann bei einem Erfassungsverfahren über den Druck einer hydraulischen Vorrichtung jedoch erhebliche Werte einnehmen und beispielsweise umgerechnet bis zu 15 % der Nennlast entsprechen.
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Um die Genauigkeit einer solchen Bestimmung des Lastgewichtes aus dem Druck in einer hydraulischen Hubvorrichtung zu verbessern, ist es bekannt, bei einem Lastmesssystem im Moment des Stoppens einer Senkbewegung den Druckverlauf in einem Hubzylinder zu bestimmen und aus der Verlaufskurve das Lastgewicht zu berechnen.
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Nachteilig hieran ist, dass ein gültiger Messwert nicht kontinuierlich zur Verfügung steht, sondern nur diskontinuierlich nach dem durchführen des vorgegebenen Hub/Senk-Stopp Verfahrens.
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Es ist weiterhin auch bekannt, bei Flurförderzeugen mit einer hydraulischen Hubvorrichtung für die Lastaufnahmevorrichtung die Last kontinuierlich durch den Druck des Hydraulikfluids zu erfassen, wobei als Einflussgrößen die Beschaffenheit der Hydraulikflüssigkeit, deren Temperatur und Volumenstrom berücksichtigt wird. Eine solche Messung des Gewichts einer aufgenommenen Last wird beispielsweise in der
EP 1 953 114 D1 offenbart.
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Nachteilig an diesem Stand der Technik ist jedoch, dass nur ein Mittelwert für die Kenngröße der Reibung berücksichtigt wird und insbesondere bei sehr kleinen, sehr langsamen Bewegungen oder im Moment des Anfahrens einer Hubbewegung sich daher große Ungenauigkeiten und Schwankungen ergeben.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Lastmessung bei einem Flurförderzeug zur Verfügung zu stellen, das die zuvor genannten Nachteile vermeidet und mit dem möglichst in jeder Betriebssituation eine schnelle und genaue Erfassung einer auf einer Lastaufnahmevorrichtung aufliegenden Last möglich wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren zur Messung einer Last bei einem Flurförderzeug, wobei die Last auf einer höhenbeweglichen Lastaufnahmevorrichtung aufliegt, die durch eine hydraulische Hubvorrichtung, insbesondere einen Hubzylinder, angehoben wird, mit Erfassungsmitteln für den Druck eines Hydraulikfluids, mit Erfassungsmitteln für eine Hubhöhe und/oder Hubgeschwindigkeit und mit einer Steuerung, die aus dem erfassten Druck der hydraulischen Hubvorrichtung ein Lastgewicht bestimmt, die Steuerung aus der Hubgeschwindigkeit bzw. einer aus der Hubhöhe abgeleiteten Hubgeschwindigkeit eine Korrektur des Lastgewichtes durch Berücksichtigung der Reibung anhand einer Stribeck Funktion durchführt.
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Vorteilhaft wird durch diese Kompensation der Reibungskraft die Bestimmung des Gewichts der Last verbessert. Dabei wird beispielsweise bei einem Anheben die Reibungskraft abgezogen und bei einem Absenken dazu addiert. Bei der Stribeck Funktion wird unterschieden zwischen Haftreibung bei einer relativen Bewegungsgeschwindigkeit von Hydraulikkolben zu Hydraulikzylinder von 0, einer Grenzreibung, wenn die Kraft groß genug ist, um eine Bewegung herbeizuführen, die jedoch sehr langsam ist, so dass die Reibungskraft im Wesentlichen noch der Haftreibung entspricht. In einem nachfolgenden Bereich einer Mischreibung kommt es noch zu Kontakten zwischen den Oberflächen des Hydraulikkolbens und Hydraulikzylinders und in diesen Bereich fällt die Reibung in einer typischen Kennlinie sehr rasch mit zunehmender Geschwindigkeit ab. Schließlich tritt eine mit der Geschwindigkeit linear auf deutlich niedrigerem Niveau zunehmende Flüssigkeitsreibung auf. Vorteilhaft wird bei dem Verfahren entsprechend einer Stribeck Funktion aus der direkt oder indirekt aus der Ableitung der Hubhöhe bestimmten Hubgeschwindigkeit eine zu kompensierende Reibungskraft berechnet. Dies erhöht die Messgenauigkeit deutlich und vor allem steht ein Messwert für das aufliegende Lastgewicht kontinuierlich in jedem Betriebszustand zur Verfügung, ohne dass es zu Einbußen in der Messgenauigkeit kommt. Es ist auch nicht erforderlich, wie etwa nach dem Stand der Technik, dass ein bestimmter Ablauf zur Messung des Lastgewichtes durchgeführt werden muss, beispielsweise ein Abstoppen oder minimales kurzes Anheben mit nachfolgendem Abstoppen. Es werden gerade solche kurzen Impulse vermieden, die beim Handling von zerbrechlicher Ware nachteilig sein können und zu Verschleiß durch Belastungsspitzen sowie Komforteinbußen führen können.
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Die Lastaufnahmevorrichtung kann an einem Hubmast höhenbeweglich geführt sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann die Reibung gewichtskraftabhängig berücksichtigt werden, insbesondere abhängig von dem Lastgewicht und/oder einem Gewicht angehobener Teile eines Hubmastes.
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Dadurch kann die gewichtskraftabhängige Reibung in einem Hubmast berücksichtigt und es kann eine Verbesserung der Genauigkeit erreicht werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfasst die Steuerung eine Fahrbewegung des Flurförderzeugs und rechnet Druckpulsationen aufgrund von Schwellenfahrten heraus.
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Dabei kann die Betriebssituation des Fahrens betrachtet werden und durch die Berücksichtigung dieser Arbeitspunktsituation können insbesondere Druckpulsationen aufgrund von Schwellenfahrten bzw. einem Überfahren von Bodenunebenheiten, die den Messwert stören, von der Steuerung herausgerechnet werden.
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Das beschriebene Verfahren kann grundsätzlich auch bei Gabelhubwagen mit einem sehr geringen Hub eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch anzuwenden bei für größere Hubhöhe vorgesehenen Flurförderzeugen mit einem Hubmast, an dem eine Lastaufnahmevorrichtung höhenbeweglich geführt ist, beispielsweise eine Lastgabel.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann der Hubmast durch eine Neigestellvorrichtungen geneigt werden und wird durch Erfassungsmittel für die Neigung eine Hubmastneigung bestimmt sowie durch Erfassungsmittel eine Neigekraft in der Neigestellvorrichtung.
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Durch die Bestimmung eines Neigewinkels des Hubmastes und der in einer Neigestellvorrichtungen wirkenden Kräfte kann die Genauigkeit der Bestimmung des Gewichts der aufliegenden Last verbessert werden.
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Vorteilhaft besteht die Neigestellvorrichtungen aus mindestens einem hydraulischen Neigezylinder, wobei die Erfassungsmittel für die Neigekraft den Druck in dem hydraulischen Neigezylinder erfassen sowie durch Erfassungsmittel ein Stellweg und/oder eine Stellgeschwindigkeit des Neigezylinders erfasst wird sowie die Steuerung eine Korrektur der Neigekraft durch Berücksichtigung der Reibung anhand einer Stribeck Funktion durchführt.
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Ebenso wie bei hydraulischen Hubzylindern kann auch bei hydraulischen Neigezylindern der durch die Reibungskräfte sich ergebende Fehler in Bezug auf die Neigekraft bzw. in den Neigezylindern wirkende Kräfte korrigiert werden. Auch wenn es denkbar ist, nur ein Neigezylinder vorzusehen, so werden im Regelfall bei Flurförderzeugen mit einem Hubmast zwei Neigezylinder verwendet.
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Der Stellweg und/oder die Stellgeschwindigkeit können aus einer Drehzahl einer Hydraulikpumpe und/oder einer Ventilöffnung ermittelt werden.
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Die Hubhöhe und/oder die Hubgeschwindigkeit können aus einer Drehzahl einer Hydraulikpumpe und/oder einer Ventilöffnung ermittelt werden.
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Bei Hydraulikzylindern kann auf den Stellweg bzw. das Maß, inwieweit ein Hydraulikkolben aus dem Hydraulikzylinder ausgefahren ist, durch Aufintegrieren des Volumenstroms eines Hydraulikfluids geschlossen werden. Wenn der Druck bereits bekannt ist und die Öffnung eines Ventils, kann hieraus ein Volumenstrom abgeschätzt bzw. berechnet werden. Insbesondere bei Hydraulikpumpen, die als Verdrängerpumpen ein pro Umdrehung festgelegtes Fördervolumen haben, lässt sich ein solcher Volumenstrom auch aus den Drehzahlen der Hydraulikpumpe bestimmen. Bei den Neigezylindern kann aus den Stellweg auch zugleich die Hubmastneigung bestimmt werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens berücksichtigt die Steuerung die Temperatur eines Hydraulikfluids.
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Dadurch kann insbesondere eine Verbesserung der Messgenauigkeit bei der Inbetriebnahme eines kalten Fahrzeuges erreicht werden, bis sich die üblichen Betriebstemperaturen für die Hydraulikfluide einstellen.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt die Figur schematisch eine Steuerung 1, der der Druck 2 in einem Hydraulikzylinder, die Hubgeschwindigkeit 3 einer Lastaufnahmevorrichtung und eine Hubmastneigung 4 zugeführt werden. Aus diesen Werten bestimmt die Steuerung 1 das Lastgewicht 5 einer auf der Lastaufnahmevorrichtung aufliegenden Last.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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