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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gabelstapler der Steer-by-Wire-Bauart gemäß dem Oberbegriff nach Anspruch 1.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Bei einem solchen Gabelstapler gemäß der gattungsbildenden JP H10- 287 252 A wird eine vollständig hydraulische Servolenkvorrichtung, an der eine Kreisrolle angeordnet ist, benutzt, wobei einem Lenkzylinder abhängig vom Lenkmaß eine Menge eines Betriebsöls zugeführt wird, wodurch die steuerbaren Räder gelenkt werden.
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Seit einigen Jahren wird als Lenksystem für Gabelstapler auch eine elektrisch angetriebene Hydraulikservolenkung der Steer-by-Wire-Bauart angewandt, wie beispielsweise in der
JP 2007 -
230 460A , wobei eine Lenkbedienung mittels eines elektrischen Signals erfasst und in eine Steuereinrichtung eingegeben wird und die Steuereinrichtung eine an einen Gleichstrommotor angelegte Spannung steuert, um Antriebskraft an eine Öldruckquelle bereitzustellen (Patentdokument 2).
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
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Bei einem solchen Gabelstapler wird vorzugsweise das ungefähre Gewicht des von der Gabel getragenen Transportguts erkannt. Üblicherweise ist daher zum Messen des Gewichts des von der Gabel getragenen Transportguts ein Gewichtssensormechanismus am Gabelstapler installiert. Dies führt zu dem Problem, dass sich die Zahl der Bauteile erhöht und die Vorrichtungskosten ansteigen.
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Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um dieses Problem zu lösen, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gabelstapler bereitzustellen, der Steer-by-Wire verwendet, und mit dem es ohne Ergänzung gesonderter Bauteile möglich ist, das ungefähre Gewicht des von der Gabel getragenen Transportguts zu erkennen.
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Mittel zum Lösen der Aufgabe
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Eine Erfindung gemäß Anspruch 1 betrifft einen Gabelstapler der Steer-by-Wire-Bauart, aufweisend einen Hauptkörper mit steuerbaren Rädern, eine Lenkung zum Bedienen der steuerbaren Räder, eine Gabel zum Anheben von getragenem Transportgut in Bezug auf den Hauptkörper, einen Lenkwinkelsensor, der den Winkel der Lenkung erfasst, einen Winkelsensor der steuerbaren Räder, der den Winkel der steuerbaren Räder erfasst, und einen Steuermechanismus für den Winkel der steuerbaren Räder, der den Winkel der steuerbaren Räder so ändert, dass der vom Lenkwinkelsensor erfasste Winkel der Lenkung und der vom Winkelsensor der steuerbaren Räder erfasste Winkel der steuerbaren Räder einander entsprechen, gekennzeichnet durch einen Speicherabschnitt, der Gewicht/Zeit-Informationen speichert, die eine Beziehung zwischen einer Nacheilzeit, die verstreicht, bis der vom Winkelsensor der steuerbaren Räder erfasste Winkel der steuerbaren Räder dem vom Lenkwinkelsensor erfassten Winkel der Lenkung entspricht, und dem Gewicht des von der Gabel getragenen Transportgut anzeigen, einen Nacheilzeiterfassungsabschnitt, der bei Bedienung der Lenkung die Nacheilzeit erfasst, die verstreicht, bis der vom Winkelsensor der steuerbaren Räder erfasste Winkel der steuerbaren Räder dem vom Lenkwinkelsensor erfassten Winkel der Lenkung entspricht, und einen Gewichtsermittlungsabschnitt, der auf Grundlage der vom Nacheilzeiterfassungsabschnitt erfassten Nacheilzeit und der im Speicherabschnitt gespeicherten Gewicht/Zeit-Informationen das Gewicht des von der Gabel getragenen Transportguts ermittelt.
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Bei einer Erfindung gemäß Anspruch 2 sind bei der Erfindung gemäß Anspruch 1 ferner ein Reibungskoeffizientenmessabschnitt, der einen Reibungskoeffizienten einer Fahroberfläche misst, mit der die steuerbaren Räder in Kontakt stehen, und ein Gewicht/Zeit-Informationen-Korrekturabschnitt vorgesehen, der auf Grundlage des vom Reibungskoeffizientenmessabschnitt gemessenen Reibungskoeffizienten die Gewicht/Zeit-Informationen korrigiert.
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Bei einer Erfindung gemäß Anspruch 3 misst der Reibungskoeffizientenmessabschnitt bei der Erfindung gemäß Anspruch 2, wenn ein Lenkvorgang ohne Fahren ausgeführt wird, auf Grundlage einer Nacheilzeit, die verstreicht, bis bei dem Lenkvorgang ohne Fahren der vom Winkelsensor der steuerbaren Räder erfasste Winkel der steuerbaren Räder einen bestimmten Winkel erreicht, den Reibungskoeffizienten der Fahroberfläche, mit der die steuerbaren Räder in Kontakt stehen.
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Bei einer Erfindung gemäß Anspruch 4 wird bei einer der Erfindungen der Ansprüche 1 bis 3 auf Grundlage des vom Gewichtsermittlungsabschnitt ermittelten Gewichts des Transportguts die Veränderungsgeschwindigkeit des Winkels der steuerbaren Räder in Bezug auf die Bedienungsgeschwindigkeit der Lenkung geändert.
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Bei einer Erfindung gemäß Anspruch 5 wird bei einer der Erfindungen der Ansprüche 1 bis 4 auf Grundlage des vom Gewichtsermittlungsabschnitt ermittelten Gewichts des Transportguts eine Höchstgeschwindigkeit beschränkt.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß der Erfindung von Anspruch 1 ist es bei einem Gabelstapler, der Steer-by-Wire verwendet, möglich, ohne Ergänzung gesonderter Bauteile das ungefähre Gewicht des von der Gabel getragenen Transportguts zu erkennen.
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Gemäß den Erfindungen von Anspruch 2 und 3 ist es möglich, auch bei einer Veränderung des Reibungskoeffizienten der Fahroberfläche das ungefähre Gewicht des von der Gabel getragenen Transportguts unabhängig vom Reibungskoeffizienten der Fahroberfläche zu erkennen.
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Gemäß der Erfindung von Anspruch 4 ist es auch bei einem Gabelstapler ohne Gewichtssensormechanismus möglich, das ungefähre Gewicht des von der Gabel getragenen Transportguts zu erkennen und auf Grundlage des erkannten Gewichts die Veränderungsgeschwindigkeit des Winkels der steuerbaren Räder in Bezug auf die Bedienungsgeschwindigkeit der Lenkung zu ändern und auf diese Weise den Gabelstapler sicherer zu führen.
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Gemäß der Erfindung von Anspruch 5 ist es auch bei einem Gabelstapler ohne Gewichtssensormechanismus möglich, das ungefähre Gewicht des von der Gabel getragenen Transportguts zu erkennen und auf Grundlage des erkannten Gewichts die Höchstgeschwindigkeit zu begrenzen und auf diese Weise den Gabelstapler sicherer zu führen.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Gabelstaplers der vorliegenden Erfindung;
- 2 ein Blockdiagramm des hauptsächlichen Antriebssystems des Gabelstaplers der vorliegenden Erfindung;
- 3 ein Blockdiagramm des hauptsächlichen Steuersystems des Gabelstaplers der vorliegenden Erfindung; und
- 4 ein Blockdiagramm, das den funktionellen Aufbau eines Steuerabschnitts 30 darstellt.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Im Folgenden soll eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der Figuren beschrieben werden. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Gabelstaplers der vorliegenden Erfindung.
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Der Gabelstapler weist ein Lenksystem der Steer-by-Wire-Bauart auf, und weist einen Hauptkörper 13 mit Vorderrädern 11, die Laufräder sind, und Hinterrädern 12, die steuerbare Räder sind, eine Lenkung15 zum Bedienen der Hinterräder 12, die steuerbare Räder sind, und eine Gabel 16 auf, die ein getragenes Transportgut in Bezug auf einen am Hauptkörper 13 installierten Hebemechanismus 14 anhebt. Wenn bei dem Gabelstapler durch das Gewicht des von der Gabel 16 getragenen Transportguts eine in 1 durch einen Pfeil A gezeigte abwärts gerichtete Kraft auf die Gabel 16 einwirkt, reduziert sich, wie durch Pfeil B gezeigt, eine Belastung der Hinterräder 12. Durch die Veränderung der Belastung der Hinterräder 12 wiederum verändert sich die Steuerzeit für die Hinterräder 12.
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2 zeigt ein Blockdiagramm des hauptsächlichen Antriebssystems des Gabelstaplers der vorliegenden Erfindung. 3 wiederum zeigt ein Blockdiagramm des hauptsächlichen Steuersystems des Gabelstaplers der vorliegenden Erfindung.
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Der Gabelstapler weist einen aus einem Zylinder 27, einer Zylinderstange 28 und einem Kolben 29 aufgebauten Hydraulikzylinder 25 zum Ändern eines Lenkwinkels eines Paars Hinterräder 12, die steuerbare Räder sind, über einen Spurstangenhebel 26 auf. Außerdem weist der Gabelstapler eine Hydraulikpumpe 24 zum Versorgen des Hydraulikzylinders 25 mit Betriebsöl, einen Gleichstrommotor 23 zum Antreiben eines Hydraulikzylinder 25, um die Hydraulikpumpe 24 in Reziprozitätsrichtung zu drehen, einen Lenkwinkelsensor 21 zum Erfassen eines Winkels der Lenkung 15 und einen Winkelsensor 22 der steuerbaren Räder auf, um den Lenkwinkel der Hinterräder 12 zu erfassen. Darüber hinaus weist der Gabelstapler einen Steuerabschnitt 30 als Steuermechanismus für den Winkel der steuerbaren Räder auf, um auf Grundlage von Signalen von dem Lenkwinkelsensor 21 und dem Winkelsensor 22 der steuerbaren Räder den Lenkwinkel der Hinterräder 12 so zu ändern, dass der Winkel der Lenkung 15 und der Winkel der Hinterräder 12 einander entsprechen.
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Wenn bei diesem Gabelstapler die Lenkung 15 bedient und ihr Winkel geändert wird, wird dies vom Lenkwinkelsensor 21 erfasst, der ein Signal an den Steuerabschnitt 30 sendet, das den Winkel der Lenkung 15 anzeigt. Der Steuerabschnitt 30 versetzt auf Grundlage des vom Lenkwinkelsensor 21 gesendeten Signals, das den Winkel der Lenkung 15 anzeigt, den Gleichstrommotor 23 in Drehung und betätigt durch Antreiben der Hydraulikpumpe 24 den Hydraulikzylinder 25 und ändert so den Lenkwinkel der Hinterräder 12. Der Lenkwinkel der Hinterräder 12 wird vom Winkelsensor 22 der steuerbaren Räder erfasst, der ein Signal, das den Lenkwinkel anzeigt, an den Steuerabschnitt 30 sendet. Der Steuerabschnitt 30 ändert auf Grundlage der Signale vom Lenkwinkelsensor 21 und vom Winkelsensor 22 der steuerbaren Räder den Lenkwinkel der Hinterräder 12 so, dass der Winkel der Lenkung 15 und der Winkel der Hinterräder 12 einander entsprechen.
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4 zeigt ein Blockdiagramm, das den funktionellen Aufbau des Steuerabschnitts 30 darstellt.
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Der Steuerabschnitt 30 weist eine CPU für logische Berechnungen, einen RAM, in dem während der Steuerung vorübergehend Daten usw. gespeichert werden, und einen ROM auf, in dem ein für die Steuerung der Vorrichtung benötigtes Betriebsprogramm abgelegt ist, und arbeitet als Prozessor.
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Der Steuerabschnitt 30 weist hinsichtlich seines funktionellen Aufbaus einen Speicherabschnitt 31, der Gewicht/Zeit-Informationen speichert, die eine Beziehung zwischen einer Nacheilzeit, die verstreicht, bis der vom Winkelsensor 22 der steuerbaren Räder erfasste Winkel der Hinterräder 12 dem vom Lenkwinkelsensor 21 erfassten Winkel der Lenkung 15 entspricht, und dem Gewicht des von der Gabel 16 getragenen Transportguts zeigen, einen Nacheilzeiterfassungsabschnitt 32, der bei Bedienung der Lenkung 15 eine Nacheilzeit erfasst, die verstreicht, bis der vom Winkelsensor 22 der steuerbaren Räder erfasste Lenkwinkel der Hinterräder 12 dem vom Lenkwinkelsensor 21 erfassten Winkel der Lenkung 15 entspricht, und einen Gewichtsermittlungsabschnitt 33 auf, der auf Grundlage der vom Nacheilzeiterfassungsabschnitt 32 erfassten Nacheilzeit und der im Speicherabschnitt 31 gespeicherten Gewicht/Zeit-Informationen das Gewicht des von der Gabel 16 getragenen Transportguts ermittelt.
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Der Steuerabschnitt 30 weist hinsichtlich seines funktionellen Aufbaus außerdem einen Reibungskoeffizientenmessabschnitt 34, der Ausführung eines Lenkvorgangs ohne Fahren auf Grundlage der Nacheilzeit, die verstreicht, bis der vom Winkelsensor 22 der steuerbaren Räder erfasste Winkel der Hinterräder 12 einen bestimmten Winkel erreicht, einen Reibungskoeffizienten der Fahroberfläche erfasst, mit der die Hinterräder 12 in Kontakt stehen, einen Gewicht/Zeit-Informationen-Korrekturabschnitt 35, der auf Grundlage des vom Reibungskoeffizientenmessabschnitt 34 gemessenen Reibungskoeffizienten die Gewicht/Zeit-Informationen korrigiert, einen Winkelveränderungsgeschwindigkeitsänderungsabschnitt 36, der auf Grundlage des vom Gewichtsermittlungsabschnitt 33 ermittelten Gewichts des Transportguts die Geschwindigkeit der Winkelveränderung der Hinterräder 12 in Bezug auf die Bedienungsgeschwindigkeit der Lenkung 15 ändert, und einen Höchstgeschwindigkeitsbegrenzungsabschnitt 37 auf, der auf Grundlage des vom Gewichtsermittlungsabschnitt 33 ermittelten Gewichts des Transportguts die Höchstgeschwindigkeit begrenzt.
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Wenn ein Transportgut mit dem Gabelstapler des oben genannten Aufbaus transportiert wird, wird bei angehaltenem Gabelstapler ein Reibungskoeffizientmessvorgang ausgeführt, bei dem ein Reibungskoeffizient der Fahroberfläche gemessen wird, mit der die Hinterräder 12 in Kontakt stehen. Durch einen Befehl des Reibungskoeffizientenmessabschnitts 34 wird dabei für kurze Zeit ein Lenkvorgang ohne Fahren durchgeführt, bei dem der Lenkwinkel der Hinterräder 12 um ein geringes Maß verändert wird. Dieser Lenkvorgang ohne Fahren ist keine Bedienung durch den Führer des Gabelstaplers, sondern wird auf Grundlage eines im Voraus festgelegten Programms ausgeführt. Sobald der Reibungskoeffizientenmessabschnitt 34 bei diesem Lenkvorgang ohne Fahren den Befehl zum Ausführen des Lenkvorgangs ohne Fahren ausgegeben hat, wird eine Nacheilzeit gemessen, die verstreicht, bis der vom Winkelsensor 22 der steuerbaren Räder erfasste Winkel der Hinterräder 12 einen bestimmten Winkel erreicht. Diese Nacheilzeit wird als Daten, die die Größe des Reibungskoeffizienten der Fahroberfläche, mit der die Hinterräder 12 in Kontakt stehen, im Speicherabschnitt 31 gespeichert.
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Wenn sich der Zustand der Fahroberfläche, mit der die Hinterräder 12 in Kontakt stehen, im Wesentlichen nicht verändert und der Reibungskoeffizient in einem bestimmten Bereich liegt, kann der Reibungskoeffizientmessvorgang auch weggelassen werden.
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Um das Transportgut in diesem Zustand mit dem Gabelstapler zu transportieren, wird die Gabel 16 angehoben, und die Gabel 16 trägt das Transportgut. Um die Richtung des Gabelstaplers zu ändern, bedient der Führer des Gabelstaplers die Lenkung 15 und verändert ihren Winkel.
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Bei einem Gabelstapler mit einem Lenksystem der Steer-by-Wire-Bauart entsteht dabei eine bestimmte Nacheilzeit, bis die Hinterräder 12, also die steuerbaren Räder, den Winkel erreichen, der dem Bedienungswinkel der Lenkung 15 entspricht. Wenn wie oben erörtert eine in 1 durch einen Pfeil A gezeigte abwärts gerichtete Kraft auf die Gabel 16 einwirkt, reduziert sich, wie durch Pfeil B gezeigt, eine Belastung der Hinterräder 12. Wenn das Transportgut schwer ist und die durch Pfeil A angezeigte abwärts gerichtete Kraft zunimmt, wird die durch Pfeil B gezeigte Belastung der Hinterräder 12 reduziert. Wenn die Belastung der Hinterräder 12 reduziert wird, verringert sich die Nacheilzeit, bis die Hinterräder 12, die steuerbare Räder sind, den Winkel erreichen, der dem Bedienungswinkel der Lenkung 15 entspricht. Nimmt dagegen die Belastung der Hinterräder 12 zu, so verlängert sich die auch Nacheilzeit.
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Daher erfasst der Nacheilzeiterfassungsabschnitt 32 beim Bedienen der Lenkung 15 die Nacheilzeit, die verstreicht, bis der vom Winkelsensor 22 der steuerbaren Räder erfasste Lenkwinkel der Hinterräder 12 den Winkel erreicht, der dem vom Lenkwinkelsensor 21 erfassten Winkel der Lenkung 15 entspricht. Sodann ermittelt der Gewichtsermittlungsabschnitt 33 auf Grundlage der vom Nacheilzeiterfassungsabschnitt 32 erfassten Nacheilzeit und der im Speicherabschnitt 31 gespeicherten Gewicht/Zeit-Informationen, die die Beziehung zwischen der Nacheilzeit und dem Gewicht des Transportguts anzeigen, das Gewicht des von der Gabel 16 getragenen Transportguts. Auf diese Weise ist es möglich, das ungefähre Gewicht des von der Gabel 16 des Gabelstaplers getragenen Transportguts zu erkennen.
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Auf Grundlage der im Speicherabschnitt 31 gespeicherten Daten, die die Größe des Reibungskoeffizienten der Fahroberfläche anzeigen, mit der die Hinterräder 12 in Kontakt stehen, korrigiert dabei der Gewicht/Zeit-Informationen-Korrekturabschnitt 35 die Gewicht/Zeit-Informationen, die zum Ermitteln des Gewichts des Transportgut verwendet werden. Auf diese Weise kann das Gewicht des Transportguts präzise erkannt werden. Informationen, die die Beziehung der Größe des Reibungskoeffizienten und der korrigierten Gewicht/Zeit-Informationen zeigen, können auch als Tabelle im Speicherabschnitt 31 gespeichert sein, und der Gewicht/Zeit-Informationen-Korrekturabschnitt 35 kann die Gewicht/Zeit-Informationen anhand dieser Tabelle korrigieren.
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Wenn das Gewicht des von der Gabel 16 getragenen Transportgut ermittelt wurde und der Gabelstapler bedient wird, verändert der Winkelveränderungsgeschwindigkeitsänderungsabschnitt 36 auf Grundlage des vom Gewichtsermittlungsabschnitt 33 ermittelten Gewichts des Transportguts die Geschwindigkeit der Winkelveränderung der Hinterräder 12 in Bezug auf die Bedienungsgeschwindigkeit der Lenkung 15. Wenn das Gewicht des Transportguts hoch ist, besteht nämlich bei einer abrupten Bedienung der Lenkung 15 die Gefahr, dass der Gabelstapler umkippt. Indem also bei einem hohen Gewicht des Transportguts die Geschwindigkeit der Winkelveränderung der Hinterräder 12 in Bezug auf die Bedienungsgeschwindigkeit der Lenkung 15 verringert wird, spricht die Lenkung 15 weniger leicht an, so dass eine abrupte Lenkbedienung verhindert wird. Auf diese Weise kann der Gabelstapler sicherer geführt werden.
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Wenn das Gewicht des von der Gabel 16 getragenen Transportgut ermittelt wurde und der Gabelstapler bedient wird, beschränkt der Höchstgeschwindigkeitsbeschränkungsabschnitt 37 auf Grundlage des vom Gewichtsermittlungsabschnitt 33 ermittelten Gewichts des Transportguts die Höchstgeschwindigkeit des Gabelstaplers. Wenn das Gewicht des Transportguts hoch ist, besteht nämlich bei schnellem Fahren des Gabelstaplers und einer abrupten Bedienung der Lenkung 15 die Gefahr, dass der Gabelstapler umkippt. Indem also bei einem hohen Gewicht des Transportguts die Höchstgeschwindigkeit des Gabelstaplers begrenzt wird, kann der Gabelstapler sicherer geführt werden.
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Wie oben erörtert, kann gemäß dem Gabelstapler der vorliegenden Erfindung anhand der Nacheilzeit, die verstreicht, bis der Lenkwinkel der Hinterräder 12 dem Winkel der Lenkung 15 entspricht, das ungefähre Gewicht des von der Gabel 16 des Gabelstaplers getragenen Transportguts erkannt werden. Daher ist es nicht wie im Stand der Technik notwendig, zum Messen des Gewichts des Transportguts einen Gewichtssensormechanismus am Gabelstapler zu installieren.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform wird das ungefähre Gewicht des von der Gabel 16 des Gabelstaplers getragenen Transportguts erkannt, indem von den Vorderrädern 11, die Laufräder sind, und den Hinterrädern 12, die steuerbare Räder sind, anhand der Nacheilzeit, die verstreicht, bis der Lenkwinkel der Hinterräder 12 dem Winkel der Lenkung 15 entspricht.
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Bei einem Gabelstapler dieser Art sind im Allgemeinen die Hinterräder 12 die steuerbaren Räder, um den Mindestwenderadius zu verkleinern. Doch ist auch ein Aufbau möglich, wobei bei einem Gabelstapler, bei dem die Vorderräder 11 die steuerbaren Räder sind, das ungefähre Gewicht des von der Gabel 16 des Gabelstaplers getragenen Transportguts anhand der Nacheilzeit erkannt wird, die verstreicht, bis der Lenkwinkel der Vorderräder 11 den Winkel erreicht, der dem Winkel der Lenkung 15 entspricht.
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Die oben beschriebene Ausführungsform verwendet einen Aufbau, wobei durch einen kurzen Lenkvorgang ohne Fahren, bei dem der Lenkwinkel der Hinterräder 12 um ein geringfügiges Maß verändert wird, der Reibungskoeffizient der Fahroberfläche gemessen wird, mit der die Hinterräder 12 in Kontakt stehen, doch kann der Reibungskoeffizient der Fahroberfläche auch optisch gemessen werden, oder der Reibungskoeffizient der Fahroberfläche kann mithilfe eines optischen Sensors oder dergleichen gemessen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Vorderrad
- 12
- Hinterrad
- 13
- Hauptkörper
- 14
- Hebemechanismus
- 15
- Lenkung
- 16
- Gabel
- 21
- Lenkwinkelsensor
- 22
- Winkelsensor der steuerbaren Räder
- 23
- Gleichstrommotor
- 24
- Hydraulikpumpe
- 25
- Hydraulikzylinder
- 30
- Steuerabschnitt
- 31
- Speicherabschnitt
- 32
- Nacheilzeiterfassungsabschnitt
- 33
- Gewichtsermittlungsabschnitt
- 34
- Reibungskoeffizientenmessabschnitt
- 35
- Gewicht/Zeit-Informationen-Korrekturabschnitt
- 36
- Winkeländerungsgeschwindigkeitsveränderungsabschnitt
- 37
- Höchstgeschwindigkeitsbeschränkungsabschnitt
