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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Lastschwerpunkts bei einem Flurförderzeug mit mindestens einem horizontal freitragenden Lastaufnahmemittel zur Aufnahme einer Last und mindestens einem Lastaufnahmemittelträger, an dem sich das Lastaufnahmemittel in horizontaler und vertikaler Richtung abstützt, sowie ein Flurförderzeug zur Durchführung des Verfahrens.
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Solche Flurförderzeuge sind z.B. Gabelstapler oder Schubmaststapler, die als Lastaufnahmemittel Gabelzinken und als Lastaufnahmemittelträger einen Gabelträger aufweisen, an denen die Gabelzinken befestigt sind. Der Gabelträger wird höhenbeweglich an einem Hubmast geführt. Bei derartigen Flurförderzeugen ist bekannt, das Lastgewicht einer mit dem Lastaufnahmemittel aufgenommene Last zu erfassen. Eine häufig hierfür genutzte Möglichkeit ist die Erfassung der Hubkraft in der Hebevorrichtung, beispielsweise bei einem Hubzylinder über die Erfassung des Drucks. Für die Stabilitätsberechnung des Flurförderzeugs ist jedoch auch entscheidend, wo sich der Schwerpunkt der aufgenommenen Last befindet, da vom horizontalen Abstand des Lastschwerpunkts, beispielsweise zu einer Vorderachse bei einem Gegengewichtsgabelstapler, das durch die Last aufgebrachte Lastmoment abhängt.
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Soweit ein Flurförderzeug mit einem Neigemast ausgestattet ist, ist es denkbar, durch die zusätzliche Erfassung von Kräften in den Neigezylindern den Lastschwerpunkt zu bestimmen, wenn das Lastgewicht bekannt ist.
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Hierfür sind jedoch komplexere Berechnungen erforderlich, da die Schwerpunkte der Massen des Hubmastes ebenfalls berücksichtigt werden müssen und umfassend die Geometrie, insbesondere die Winkel und Richtungen der Kräfte betrachtet werden müssen. Bei einem feststehenden Mast ohne Neigemöglichkeit kann auf diesem Wege keine Aussage über den Lastschwerpunkt getroffen werden.
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Ein häufig eingesetztes Einbaugerät bei Gabelstaplern bietet die Funktion, die Lastaufnahmevorrichtung und insbesondere Gabelzinken einer Lastgabel relativ zu dem Hubmast zu neigen. Dabei sind die Gabelzinken an einem Rahmen befestigt, der oben um eine Drehachse drehbar ist und unten durch Neigezylinder verschwenkt werden kann.
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Ein weiteres Einbaugerät bietet die Möglichkeit, die Gabelzinken um eine Längsachse zu verdrehen. Auch hierbei sind die Gabelzinken an einem Rahmen befestigt, der drehbar gelagert ist und eine obere sowie untere Gabelträgerleiste aufweist.
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Aus der
DE 10 2013 114 940 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung des Lastschwerpunkts bei einem Gabelstapler bekannt, bei dem der Gabelträger um eine an einem oberen Lagerungspunkt angeordnete Drehachse drehbar gelagert ist und sich an einem unteren Lagerungspunkt gegen einen Neigezylinder abstützt. Die Abstützkraft wird indirekt über den Druck im Neigezylinder gemessen. Aus dem Abstand des oberen Lagerungspunktes vom unteren Lagerungspunkt, der indirekt über den Druck im Neigezylinder gemessenen Abstützkraft und dem Lastgewicht wird die Position des Lastschwerpunkts bestimmt. Diese Methode zur Ermittlung des Lastschwerpunkts setzt allerdings einen drehbaren Gabelträger mit einem Neigezylinder voraus. Bei einfachen, nicht neigbaren Gabelträgern ist diese Methode nicht anwendbar.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und ein Flurförderzeug zur Durchführung des Verfahren so auszugestalten, dass bei geringem technischen Aufwand auch bei Flurförderzeugen ohne neigbarem Lastaufnahmemittelträger der Lastschwerpunkt einer aufgenommenen Last ermittelt werden kann.
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Diese Aufgabe wird verfahrensseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest eine unmittelbar vom Lastaufnahmemittel auf den Lastaufnahmemittelträger wirkende Kraft in vertikaler Richtung und zumindest eine unmittelbar vom Lastaufnahmemittel auf den Lastaufnahmemittelträger wirkende Kraft in horizontaler Richtung direkt gemessen werden und bei vorgegebener Geometrie des Lastaufnahmemittels und des Lastaufnahmemittelträgers daraus die Position des Lastschwerpunkts der aufgenommenen Last bestimmt wird.
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Im Gegensatz zu dem aus der
DE 10 2013 114 940 A1 bekannten Verfahren ist kein neigbarer Lastaufnahmemittelträger und auch kein Neigezylinder erforderlich. Daher kann die Erfindung auch bei Flurförderzeugen eingesetzt werden, die z.B. einfache Standardgabelträger aufweisen. Während beim Stand der Technik die Abstützkraft indirekt durch Druckermittlung im Neigezylinder gemessen wird, werden bei der Erfindung die unmittelbar zwischen Lastaufnahmemittel und Lastaufnahmemittelträger wirkenden Kräfte direkt gemessen. Dadurch werden zusätzliche Fehlerquellen bei der Messung vermieden und es wird die Messgenauigkeit erhöht. Außerdem wird der technische Aufwand gegenüber der Druckmessung im Neigezylinder verringert.
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Aus den gemessenen Kräften kann bei bekannter Geometrie des Lastaufnahmemittels und des Lastaufnahmemittelträgers mittels einfacher Berechnung unter Anwendung der Hebelgesetze auf die Position des Lastschwerpunkts der aufgenommenen Last geschlossen und diese berechnet werden.
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Zudem können die gemessenen Kräfte, insbesondere die gemessene Kraft in vertikaler Richtung in eine Gewichtskraft der aufgenommenen Kraft umgerechnet werden. Mit Anwendung der Hebelgesetzte können somit die gemessenen Kräfte in eine Gewichtskraft der aufgenommenen Last, die im Lastschwerpunkt wirkt, umgerechnet werden. Es ergibt sich somit das Lastgewicht im Lastabstand.
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Zweckmäßigerweise werden die Kräfte mittels zwischen dem Lastaufnahmemittel und dem Lastaufnahmemittelträger angeordneter Sensoren gemessen. Als Sensoren werden bevorzugt Dehnungsmessstreifen verwendet. Solche Dehnungsmessstreifen haben einen sehr geringen Platzbedarf und lassen sich auf einfache Weise in den Lastaufnahmemittelträger so integrieren, dass die entsprechende Kraft über die gesamte Breite des Lastaufnahmemittelträgers gemessen werden kann. Somit kann das Lastaufnahmemittel flexibel am Lastaufnahmemittelträger positioniert werden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist als Lastaufnahmemittelträger ein an einem Hubmast geführter Gabelträger vorgesehen. Außerdem ist als Lastaufnahmemittel eine am Gabelträger angeordnete Gabelzinke mit einem horizontal freitragend ausgerichteten Gabelblatt zur Aufnahme der Last und einem vertikal ausgerichteten Gabelrücken vorgesehen. Die Gabelzinke stützt sich dabei über den Gabelrücken in horizontaler Richtung und in vertikaler Richtung am Gabelträger ab. Eine solche Ausgestaltung betrifft z.B. Gabelstapler oder Schubmaststapler, bei dem zwei parallel in einem Abstand voneinander angeordnete Gabelzinken mit parallelen Gabelblättern und Gabelrücken vorgesehen sind. Die an einem Abstützpunkt am oberen Ende des Gabelträgers unmittelbar vom Gabelrücken auf den Gabelträger in vertikaler Richtung nach unten wirkende Kraft wird direkt gemessen. Aus dieser Kraft kann bei bekanntem Leergewicht der Gabelzinke auf die Gewichtskraft der Last geschlossen und diese berechnet werden. Zusätzlich wird die an einem Abstützpunkt im oberen Bereich und/oder einem Abstützpunkt im unteren Bereich des Gabelträgers unmittelbar vom Gabelrücken auf den Gabelträger in horizontaler Richtung wirkende Kraft direkt gemessen. Diese Kräfte entsprechen den Abstützkräften des Lastaufnahmemittels und ergeben sich aus dem Drehmoment, das aufgrund des Lastgewichts am Lastschwerpunkt auf das Lastaufnahmemittel wirkt. Aus den Messwerten der direkten Kraftmessungen wird bei vorgegebenem Abstand der Abstützpunkte der horizontale Abstand des Lastschwerpunkts der Last vom Gabelrücken bzw. vom Gabelträger bestimmt.
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Vorzugsweise werden die Kräfte an allen genannten Abstützpunkten gemessen. Sofern eine geringere Messgenauigkeit ausreicht, genügt es auch, nur die vertikale Kraft am oberen Abstützpunkt und zusätzlich eine der beiden horizontalen Kräfte entweder am oberen oder am unteren Abstützpunkt zu messen. In diesem Fall wird bevorzugt zusätzlich zur vertikalen Kraft nur die horizontale Kraft am unteren Abstützpunkt gemessen. Dies ist auch eine wesentliche Maßnahme zur Vereinfachung der Messmethode im Vergleich zum Stand der Technik.
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Eine Weiterbildung des Erfindungsgedankens sieht vor, dass die Messwerte aus den Kraftmessungen in einer Datenverarbeitungseinrichtung zusammen mit in der Datenverarbeitungseinrichtung hinterlegten Werten zur Geometrie des Lastaufnahmemittels und des Lastaufnahmemittelträgers ausgewertet werden und daraus als Ergebnisse das Lastgewicht sowie die Position des Lastschwerpunkts ermittelt werden und bei Überschreiten vorgegebener kritischer Ergebnisse eine Warnmeldung ausgegeben und/oder in die Fahrzeugsteuerung eingegriffen wird. Auf diese Weise kann der Fahrer des Flurförderzeugs bei kritischen Lastbedingungen informiert und/oder unterstützt werden. Beispielsweise kann gewarnt werden, wenn die Last bei einem bestimmten Lastgewicht zu weit vorne am Lastaufnahmemittel positioniert ist, so dass die Gefahr eines Kippens des Flurförderzeugs nach vorne besteht. Es kann auch automatisch in die Fahrzeugsteuerung eingegriffen werden, um z.B. das Flurförderzeug bei solchen kritischen Situationen zu stoppen oder die Fahrgeschwindigkeit entsprechend anzupassen. Auch ein automatisches Rückneigen des Hubmastes oder eine automatische Begrenzung der Hubhöhe kann in solchen Situationen erfolgen. Somit können Unfälle und Transportschäden vermieden werden.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Flurförderzeug mit mindestens einem horizontal freitragenden Lastaufnahmemittel zur Aufnahme einer Last und mindestens einem Lastaufnahmemittelträger, an dem sich das Lastaufnahmemittel in horizontaler und vertikaler Richtung abstützt.
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Bei einem solchen Flurförderzeug wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest ein Sensor zur direkten Messung einer unmittelbar vom Lastaufnahmemittel auf den Lastaufnahmemittelträger wirkenden Kraft in vertikaler Richtung und zumindest ein Sensor zur direkten Messung einer unmittelbar vom Lastaufnahmemittel auf den Lastaufnahmemittelträger wirkenden Kraft in horizontaler Richtung vorgesehen sind und die Sensoren mit einer Datenverarbeitungseinrichtung in Wirkverbindung stehen, die dazu eingerichtet ist, aus den Sensordaten und in der Datenverarbeitungseinrichtung hinterlegten Daten zur vorgegebenen Geometrie des Lastaufnahmemittels und des Lastaufnahmemittelträgers die Position des Lastschwerpunkts der Last zu bestimmen.
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Dabei sind die Sensoren bevorzugt zwischen dem Lastaufnahmemittel und dem Lastaufnahmemittelträger angeordnet. Außerdem sind die Sensoren zweckmäßigerweise als Dehnungsmessstreifen ausgebildet. Sie können einfach in den Lastaufnahmemittelträger integriert werden, so dass sie vor Beschädigungen z.B. durch die Last geschützt sind.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Lastaufnahmemittelträger als ein an einem Hubmast geführter Gabelträger ausgebildet. Außerdem ist das Lastaufnahmemittel als eine am Gabelträger angeordnete Gabelzinke mit einem horizontal freitragend ausgerichteten Gabelblatt zur Aufnahme der Last und einem vertikal ausgerichteten Gabelrücken ausgebildet. Dabei stützt sich die Gabelzinke über den Gabelrücken in horizontaler Richtung und in vertikaler Richtung am Gabelträger ab. Einer der Sensoren ist an einem Abstützpunkt am oberen Ende des Gabelträgers zur direkten Messung der unmittelbar vom Gabelrücken auf den Gabelträger in vertikaler Richtung nach unten wirkenden Kraft angeordnet. Zusätzlich ist einer der Sensoren an einem Abstützpunkt im oberen Bereich und/oder einer der Sensoren an einem Abstützpunkt im unteren Bereich des Gabelträgers zur direkten Messung der unmittelbar vom Gabelrücken auf den Gabelträger in horizontaler Richtung wirkenden Kraft angeordnet. Die Sensoren stehen mit der Datenverarbeitungseinrichtung in Wirkverbindung. Diese ist dazu eingerichtet ist, aus den Sensordaten und den in der Datenverarbeitungseinrichtung hinterlegten Abständen der Abstützpunkte den horizontalen Abstand des Lastschwerpunkts der Last vom Gabelrücken bzw. vom Gabelträger zu bestimmen.
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Vorzugsweise steht die Datenverarbeitungseinrichtung mit einer Anzeigeeinrichtung und/oder einer Fahrzeugsteuerungseinrichtung in Wirkverbindung. Außerdem ist die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, aus den Sensordaten und den hinterlegten Daten als Ergebnisse das Lastgewicht sowie die Position des Lastschwerpunkts zu ermitteln und bei Überschreiten vorgegebener kritischer Ergebnisse eine Warnmeldung an die Anzeigeeinrichtung auszugeben und/oder in die Fahrzeugsteuerung einzugreifen.
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Die Erfindung weist eine ganze Reihe von Vorteilen auf:
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Mit der Erfindung kann der Fahrer des Flurförderzeugs beim Betrieb des Flurförderzeugs in kritischen Situationen aufgrund ungünstiger Positionierung der Last am Lastaufnahmemittel informiert und unterstützt werden. Insbesondere bei Lasten, die nicht einsehbar sind, wie z.B. in einem Regal, oder bei komplexen Gebilden oder geschlossenen Transportkisten kann der Fahrer über die Positionierung des Lastschwerpunkts informiert werden. Auch entsprechendes automatisches Eingreifen in die Fahrzeugsteuerung ist möglich. Dadurch können Unfälle und Transportschäden vermieden werden. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße direkte Kraftmessung genauer als z.B. die aus dem Stand der Technik bekannte indirekte Messung über den Druck in einem Hydraulikfluid. Ferner sind die Sensoren durch mechanische Integration in den Lastaufnahmemittelträger gegen mechanische Deformierungen geschützt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt
- 1 eine Seitenansicht einer Gabelzinke mit Gabelträger und
- 2 eine Detailansicht des Gabelträgers im Querschnitt.
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In der 1 ist das als Gabelzinke 1 ausgebildete Lastaufnahmemittel 1 in der Seitenansicht dargestellt. Eine zweite parallel angeordnete Gabelzinke ist in der Seitenansicht nicht zu sehen. Die Gabelzinke 1 umfasst ein Gabelblatt 2, auf dem sich eine Last 3 befindet, und einen Gabelrücken 4. Der Gabelrücken 4 ist an einem als Gabelträger 5 ausgebildeten Lastaufnahmemittelträger 5 angeordnet. Im oberen Bereich ist der Gabelrücken 4 so geformt, dass er das obere Ende des Gabelträgers 5 hakenartig umschließt und am Abstützpunkt 6 auf dem Gabelträger 5 aufliegt. Seitlich stützt sich der Gabelrücken 4 im oberen Bereich des Gabelträgers 5 am Abstützpunkt 7 ab, während er sich im unteren Bereich am Abstützpunkt 8 abstützt.
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Zwischen dem Gabelrücken 4 und dem Gabelträger 5 sind an den Abstützpunkten 6, 7, 8 erfindungsgemäß Sensoren 9, 10, 11 angebracht. Die Sensoren 9, 10, 11 sind beispielsweise jeweils als Dehnungsmessstreifen ausgebildet.
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Mittels des Sensors 9 wird die vom Gabelrücken 4 unmittelbar vertikal nach unten wirkende Kraft F4 direkt gemessen. Diese Kraft F4 setzt sich aus der Gewichtskraft F1 der Last 3 (Lastgewicht F1 ) und der Gewichtskraft der leeren Gabelzinke 1 (Gabel-Leergewicht) zusammen. Da das Gewicht der leeren Gabelzinke 1 (Gabel-Leergewicht) bekannt ist, lässt sich aus der gemessenen Kraft F4 auf die Gewichtskraft F1 der Last 3, d.h. auf das Lastgewicht, schließen und diese berechnen.
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Die Sensoren 10 und 11 messen direkt die unmittelbar horizontal wirkenden Kräfte F2 und F3 , über die sich der Gabelrücken 4 seitlich am Gabelträger 5 abstützt. Diese Kräfte F2 und F3 hängen vom Lastgewicht und der Position des Lastschwerpunkts L1 der Last 3 ab. Mit zunehmendem Abstand des Lastschwerpunkts L1 der Last 3 vom Gabelrücken 4 bzw. vom Gabelträger 5 erhöht sich das Lastmoment, wodurch die seitlichen Abstützkräfte F2 und F3 zunehmen.
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Aus den gemessenen Kräften F4 , F2 und F3 kann bei bekannten Abständen zwischen den Abstützpunkten 6, 7 und 8 unter Anwendung der Hebelgesetze der Abstand des Lastschwerpunkts L1 vom Gabelrücken 4 bzw. vom Gabelträger 5 ermittelt werden.
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Zudem können die gemessenen Kräfte F2 , F3 , F4 insbesondere die gemessene Kraft F4 in vertikaler Richtung in eine Gewichtskraft F1 der aufgenommenen Kraft umgerechnet werden. Mit Anwendung der Hebelgesetzte können somit die gemessenen Kräfte F2 , F3 , F4 in eine Gewichtskraft F1 der aufgenommenen Last 3, die im Lastschwerpunkt L1 wirkt, umgerechnet werden. Es ergibst sich somit das Lastgewicht F1 im Lastabstand L1 .
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Mit den Sensoren 9, 10, 11 werden somit die Kräfte F4 , F2 und F3 an den Abstützpunkten 6, 7 und 8 gemessen, die die Auflagestellen der Gabelzinke 1 am Gabelträger 5 darstellen.
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Die Messdaten werden in einer in der 1 nicht dargestellten Datenverarbeitungseinrichtung ausgewertet, so dass bei Überschreitung kritischer Werte für den Lastschwerpunkt L1 eine Warnung ausgegeben und automatisch in die Fahrzeugsteuerung eingegriffen werden kann. So kann z.B. bei zu hohem Lastgewicht und zu großer Entfernung des Lastschwerpunkts L1 vom Gabelrücken 4 bzw. vom Gabelträger 5 die Geschwindigkeit des Flurförderzeugs automatisch begrenzt, der Hubmast automatisch nach hinten geneigt und/oder die Hubhöhe begrenzt werden, um die Gefahr eines Kippens des Flurförderzeugs zu vermeiden.
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In der 2 ist ein horizontaler Querschnitt durch den Gabelträger 5 aus 1 in Höhe des Sensors 11 gezeigt. Dabei werden die Bezugsziffern aus der 1 auch für die Bezeichnung von Merkmalen, die in der 2 nicht dargestellt sind, übernommen. Der Gabelträger 5 weist in diesem Beispiel zwei Sensoren 11 auf, die an den äußeren Endbereichen des Gabelträgers 5 angeordnet sind. Über die gesamte Breite des Gabelträgers 5 ist eine mit den Sensoren 11 in Verbindung stehende Schiene 12 zur Kraftaufnahme des Gabelrückens 4 vorgesehen. Die Schiene 12 dient zur gleichmäßigen Einleitung der vom Gabelrücken 4 ausgehenden Kraft F3 auf die Sensoren 11. Die Schiene 12 ermöglicht es somit, die Kraft F3 über die gesamte Breite des Gabelträgers 5 zu messen. Auf diese Weise wird eine flexible Positionierung, d.h. eine seitliche Verschiebung, des Gabelrückens 4 am Gabelträger 5 ermöglicht.
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Es versteht sich, dass analog an den Sensoren 9, 10 entsprechende Schienen vorgesehen sein können.
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Beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 kann es sich bei dem Flurförderzeug um einen Gegengewichtsgabelstapler oder Schubmaststapler handeln.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013114940 A1 [0007, 0010]
