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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gabelstapler, bei dem zumindest ein Achsschenkelbolzen an einer seiner Achse als Kraftmessbolzen ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung einer Radlast des Gabelstaplers. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
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Stand der Technik
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Bei mobilen Arbeitsmaschinen, wie z. B. Gabelstaplern oder Flurförderzeugen, kommt es immer wieder zu Unfällen durch falsche Beladung oder Überbeladung. Vor allem, wenn der Lastschwerpunkt eines transportierten Objekts - auch als Last oder Ladung bezeichnet - eine ungünstige Lage einnimmt, kann dies zu einem Kippen der mobilen Arbeitsmaschine führen. Bei solchen Unfällen kann es sowohl zu Beschädigungen des Objekts und der mobilen Arbeitsmaschine als auch zu Verletzungen von Personen kommen. Neben der Masse der Ladung ist vor allem die Lage des Lastschwerpunkts der Ladung eine wesentliche Information für den sicheren Betrieb der mobilen Arbeitsmaschine.
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Üblicherweise liegt es in der Verantwortung des Bedieners der mobilen Arbeitsmaschine zu prüfen, ob die Arbeitsmaschine die Ladung sicher anheben und transportieren kann. Hierfür nutzt er die ihm bekannten Informationen über die Ladung und ein Lastdiagramm für die mobile Arbeitsmaschine. Das Lastdiagramm zeigt für eine Masse der Last und einen Abstand des Lastschwerpunkts sichere und kritische Bereiche an. Die Informationen über die Ladung entnimmt der Bediener üblicherweise aus dem Lieferschein oder aus Aufdrucken auf der Ladung. Häufig ist die Masse der aufzunehmenden Ladung bekannt, jedoch muss die Lage des Lastschwerpunkts vom Bediener geschätzt werden. In der Regel wird dabei von einer homogenen Massenverteilung ausgegangen, d. h. der angenommene Lastschwerpunkt befindet sich in der geometrischen Mitte der Ladung. Bei inhomogenen Lasten und/oder bei nicht einsichtigen Verpackungen (z. B. Kartons) kann die Abschätzung zu falschen Ergebnissen führen.
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Bei Gabelstaplern ist bekannt, zusätzliche Messtechnik direkt an der Gabel zu implementieren. Diese Lösung bietet diverse Nachteile. Zum einen erfolgt eine prinzipielle Änderung der Geometrie der Gabel - sie wird meist breiter und/oder höher -, was vor allem beim Einführen der Gabel in eine Palette nachteilig ist. Zum zweiten kann keine Kenntnis über den Gesamtschwerpunkt aus Lastschwerpunkt des Objekts und Schwerpunkt des Gabelstaplers erhalten werden, da die Gabel an verschiedenen Gabelstaplern als Nachrüstlösung verbaut werden kann. Zum dritten führt die zusätzliche Messtechnik zu erhöhten Kosten.
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Bei mobilen Arbeitsmaschinen wie einem Gabelstapler wird meist eine Achsschenkellenkung verwendet, bei der die Räder über Achsschenkel mit einer Lenkachse verbunden sind. Üblicherweise weist der Achsschenkel , an dessen einem Ende das Rad befestigt ist, an seinem anderen Ende eine faustartige Verdickung auf. Der Achskörper der Lenkachse weist ein gabelförmiges Ende auf, welches die faustartige Verdickung des Achssenkels umschließt. Es ist allerdings auch der umgekehrte Aufbau bekannt. Ein Achsschenkelbolzen durchläuft den Achsschenkel und verbindet den Achskörper mit dem Achsschenkel. Dadurch kann sich der Achsschenkel um den Achsschenkelbolzen drehen und die Räder können bei einer Kurvenfahrt auf ihren eigenen Kreisbahnen laufen.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein Gabelstapler mit einem Werkzeug vorgeschlagen, das in Form eines Hubmasts und einer Gabel sowie einer Hubmechanik, die an der Vorderseite des Gabelstaplers angeordnet sind, ausgebildet ist. Das Werkzeug ist eingerichtet, mit der beweglichen Gabel eine Last aufzunehmen. Durch die Anordnung des Werkzeugs bilden das Werkzeug und die aufgenommene Last zusammen mit dem Gabelstapler einen Hebel, dessen Drehachse entlang derVorderachse verläuft. Liegt der Gesamtschwerpunkt des Gabelstaplers mit dem Werkzeug und der Last auf der gabelseitigen Seite des Hebels, so kippt der Gabelstapler.
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Der Gabelstapler weist zudem Räder auf. Eines oder mehrere Räder sind über je einen Achsschenkel mit einer Lenkachse verbunden. An jedem Achsschenkel ist an einem Ende ein Rad angeordnet, welches von dem Achsschenkel getragen wird. An einer Verbindungsstelle zu der Lenkachse am anderen Ende des Achsschenkels weist der Achsschenkel ein Anschlusselement auf. In dieser Verbindungsstelle ist ein Achsschenkelbolzen vorgesehen, der durch das Anschlusselement des Achsschenkels verläuft und den Achsschenkel drehbar mit dem Achskörper der Lenkachse verbindet. Typischerweise weist der Achsschenkel in der Verbindungsstelle, also am dem Rad gegenüberliegenden Ende, eine faustartig verdicktes Anschlusselement auf und der Achskörper weist an der Verbindungsstelle ein gabelförmiges Anschlusselement auf, welches das faustartige Anschlusselement des Achsschenkels umschließt. Der Achsschenkelbolzen kann dann durch das gabelförmige Anschlusselement des Achskörpers in das faustartige Anschlusselement des Achsschenkels eingeführt werden und lösbar befestigt sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Anschlusselement des Achskörpers faustartig verdickt ist und dass das Anschlusselement des Achsschenkels gabelförmig ausgebildet ist und das faustartige Anschlusselement des Achskörpers umschließt. Der Achsschenkelbolzen kann dann durch das gabelförmige Anschlusselement des Achsschenkels in das faustartige Anschlusselement des Achskörpers eingeführt werden und lösbar befestigt sein. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Achsschenkelbolzen fest an dem Achsschenkel befestigt ist und in das gabelförmige Anschlusselement des Achskörpers eingreift. Der Achsschenkel kann sich um den Achsschenkelbolzen bezüglich des Achskörpers drehen.
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Erfindungsgemäß ist zumindest einer der Achsschenkelbolzen als Kraftmessbolzen ausgebildet. Vorzugsweise sind alle Achsschenkelbolzen als Kraftmessbolzen ausgebildet. Ein solcher Kraftmessbolzen ist beispielsweise aus der
DE10 2006 058 437 A1 und der
DE10 2006 058 439 A1 bekannt.
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Diese Kraftmessbolzen an den Achsschenkeln ermöglichen eine Messung der Aufstandskraft an den Aufstandspunkten, also den Rädern, des Gabelstaplers und damit eine Ermittlung der Radlast auf die Räder. Mit Hilfe einersolchen Konfiguration ist es möglich einen Gesamtschwerpunkt des Gabelstaplers mit einer Last zu bestimmen, ohne Messungen an anderen Bauteilen, wie z. B. der Gabel oder dem Hubmast, durchzuführen oder andere Größen, wie z. B. den Abstand der Achse zum Chassis oder eine elastische Verformung unter der Last, zu kennen. Der basierend auf der gemessenen Aufstandskraft bestimmte bzw. ermittelte Gesamtschwerpunkt kann dann verwendet werden, um eine Kippgefahr des Gabelstaplers zu beurteilen und den Gabelstapler und/oder das Werkzeug entsprechend zu steuern.
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Der Antrieb des Gabelstaplers erfolgt im Allgemeinen nicht über die Lenkachse, sondern über eine weitere Antriebsachse. Rein prinzipiell kann die Lenkachse auch angetrieben sein.
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Damit die Gabelstapler einen engen Wenderadius einhalten, werden diese typischerweise über die Hinterachse gelenkt. Die Vorderachse wird typischerweise angetrieben. Demnach ist vorzugsweise die obengenannte Lenkachse mit den Achsschenkeln eine Hinterachse des Gabelstaplers. Dabei kann der Gabelstapler typischerweise entweder zwei Räder an der Hinterachse oder auch nur ein Hinterrad aufweisen. Bevorzugt sind bei zwei Räder an der Hinterachse, beide Achsschenkelbolzen als Kraftmessbolzen ausgebildet. Bei nur einem Hinterrad, ist dessen Achsschenkelbolzen als Kraftmessbolzen ausgebildet.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung einer Radlast auf Räder eines Gabelstaplers. Wie oben bereits beschrieben sind eines oder mehrere der Räder über einen Achsschenkel mit einer Lenkachse verbunden. Zudem ist zumindest ein Achsschenkelbolzen als Kraftmessbolzen ausgebildet. das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- Im Vorfeld wird die Kraft auf den Kraftmessbolzen in einem unbeladenen Zustand, also ohne dass sich Ladung auf der Gabel befindet, gemessen und als Grundwert gespeichert. Um zu erkennen, ob der Gabelstapler nicht beladen ist, kann eine Ultraschallsensorik verwendet werden. Vorzugsweise wird für die Messung im unbeladenen Zustand die Gabel bis auf den Boden abgelassen; dies kann über eine Hubhöhensensorik überprüft werden. Die Kräfte im unbeladenen Zustand repräsentieren die Belastung durch den Gabelstapler.
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Während der Gabelstapler eine Last aufnimmt und/oder nachdem der Gabelstapler eine Last aufgenommen hat, erfolgt eine weitere Messung der Kraft auf die Kraftmessbolzen in einem beladenen Zustand. Die Kräfte im beladenen Zustand repräsentieren die Belastung durch den Gabelstapler und durch die Ladung. Schließlich wird eine Differenz zwischen der Kraft im unbeladenen Zustand und der Kraft im beladenen Zustand ermittelt. Besagte Differenz ist demnach ein Maß für die Radlast.
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Vorzugsweise misst der Kraftmessbolzen die Normalkraft auf die Räder.
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Für den Fall, dass die Hinterachse des Gabelstaplers als Lenkachse mit den Achsschenkeln ausgebildet ist und die Kraftmessbolzen aufweist, so verringert sich aufgrund des Hebelgesetztes die Kraft auf die Hinterachse, wenn die Last auf die Gabel größer wird. Demzufolge wird, wenn der Gabelstapler die Last aufnimmt bzw. aufgenommen hat, also im beladenen Zustand, die durch die Kraftmessbolzen an der Hinterachse gemessene Kraft im Vergleich zum Grundwert der Kraft im unbeladenen Zustand kleiner und die Differenz wird negativ. Die Radlast an den Hinterrädern, welche durch die Kraft auf die Hinterachse indirekt gemessen wird, ist demnach im unbeladenen Zustand maximal und nimmt proportional mit der Masse und dem Abstand der Last ab.
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Aus der Radlast kann ein Gesamtschwerpunkt ermittelt werden, ohne Messungen an anderen Bauteilen, wie z. B. der Gabel oder dem Hubmast, durchzuführen oder andere Größen, wie z. B. den Abstand der Achse zum Chassis oder eine elastische Verformung unter der Last, zu kennen. Der Gesamtschwerpunktkann dann verwendet werden, um eine Kippgefahr des Gabelstaplers zu beurteilen und den Gabelstapler und/oder das Werkzeug entsprechend zu steuern.
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Bei mehreren Kraftmessbolzen werden die Kräfte auf die einzelnen Kraftmessbolzen einerseits im unbeladenen Zustand und andererseits im beladenen Zustand jeweils zu einer resultierenden Kraftaufsummiert und schließlich die Differenz zwischen der resultierenden Kraft im unbeladenen Zustand und der resultierenden Kraft im beladenen Zustand gebildet. Ist nachfolgend von der Kraft die Rede, so ist im Falle von mehreren Kraftmessbolzen immer die resultierende Kraft gemeint, außer es wird explizit anders beschrieben.
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Sind alle Aufstandspunkte mit Kraftmessbolzen versehen, so entspricht die resultierende Kraft im beladenen Zustand der Gesamt-Gewichtskraft des Gabelstaplers und der Ladung. Mit Kenntnis der Erdbeschleunigung, kann die Gesamtmasse des Gabelstaplers und der Ladung berechnet werden. Ist zudem die Masse des Gabelstaplers im nicht beladenen Zustand bekannt (z. B. durch ein Datenblatt oder wie vorstehend beschrieben für die resultierende Kraft im unbeladenen Zustand) so kann die Masse der Last berechnet werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die zeitliche Änderung der Differenz aufgenommen werden und als Maß für die Radlast verwendet werden.
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Zudem kann die bereits nach der Fertigung bekannte Masse des Gabelstaplers bei der Ermittlung der Radlast berücksichtigt werden. Dies ist besonders relevant, wenn der Gabelstapler eine asymmetrische Masseverteilung aufgrund von asymmetrischen Aufbauten bzw. Komponenten hat. Die asymmetrische Masseverteilung, welche durch die bekannte Masse des Gabelstaplers ebenfalls bekannt ist, führt für verschiedene Räder zu unterschiedlichen Radlasten. Werden An- oder Umbauten am Gabelstapler vorgenommen, beispielsweise ein Tausch des Werkzeugs, kann die Masse aktualisiert werden.
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Wie oben bereits beschrieben, wird die an der Hinterachse gemessene Kraft im beladenen Zustand im Vergleich zum Grundwert für die Kraft im unbeladenen Zustand kleiner, wenn die Last aufgenommen wird/ist. Vorteilhafterweise ist ein Schwellenwert vorgesehen, der in der genannten Konstellation vorzugsweise negativ ist. Wenn die Differenz zwischen der Kraft im unbeladenen Zustand und der Kraft im beladenen Zustand kleiner als der Schwellenwert ist, wird eine Kippgefahr erkannt. In diesem Fall wird ein Steuersignal ausgegeben, um den Gabelstapler, den Hubmast und/oder die Gabel zu steuern. Das Steuersignal kann Gegenmaßnahmen gegen das Kippen bewirken, z.B. den Hubvorgang stoppen und/oder die Bewegungsgeschwindigkeitdes Gabelstaplers und/oder des Werkzeugs verringern. Zusätzlich oder alternativ kann ein Warnsignal bzw. ein Alarmsignal ausgeben werden, um den Bediener des Gabelstaplers und/oder Personen in der Umgebung zu warnen bzw. zu alarmieren. Der Schwellenwert kann so gewählt werden, dass eine Stabilitätsreserve vorhanden ist, bei der die Gegenmaßnahmen rechtzeitig ausgeführt werden können. Zudem kann aus der zeitlichen Änderung der Differenz auf die Kippgefahr geschlossen werden.
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Sensoren, wie der Kraftmessbolzen müssen im Allgemeinen kalibriert werden, bevor eine Messung stattfindet. Vorzugsweise wird eine Kalibrierung des Kraftmessbolzens bei folgendem Betriebszustand durchgeführt: Auf der Gabel befindet sich keine Ladung; dies kann beispielsweise mittels Ultraschallsensorik oder durch den Bediener bestätigt werden. Die Gabel ist auf den Boden abgelassen; dies kann mittels einer Hubhöhensensorik erfasst werden. Der Gabelstapler, der Hubmast und die Gabel stehen still; dies kann durch Raddrezahlmesser und durch Überprüfung der Hubmechanik erreicht werden.
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Alternativ wird die Kalibrierung des Kraftmessbolzens im Vorhinein durchgeführt. Dabei ist keine Gabel am Hubmast angeordnet und der Gabelstapler und der Hubmast stehen still.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Gabelstapler und/oder ein Werkzeug des Gabelstaplers basierend auf der ermittelten Radlast auf die Räder des Gabelstaplers mittels eines elektronischen Steuergeräts gesteuert wird, um ein Umkippen des Gabelstaplers zu verhindern. Denkbar ist, dass unter Verwendung eines auf der ermittelten Radlast basierenden Steuersignals eine Bewegung, insbesondere eine Geschwindigkeit und/oder ein Lenkwinkel, des Gabelstaplers mittels des elektronischen Steuergeräts begrenzt wird. Denkbar ist auch, dass eine Position des als Hubmast und/oder als Gabel ausgebildeten Werkzeugs derart verändert wird, dass die Aufstandskraft mittels des elektronischen Steuergeräts reduziert wird, um ein Umkippen des Gabelstaplers zu vermeiden. Dadurch kann die Sicherheit beim Betreiben des Gabelstaplers erhöht werden.
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Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät durchgeführt wird. Es ermöglicht die Implementierung des Verfahrens in einem herkömmlichen elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.
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Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät, wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, eine Radlast auf die Räder des Gabelstaplers zu ermitteln.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Gabelstaplers von der Seite.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Achsschenkels, eines Achskörpers und eines erfindungsgemäßen Achsschenkelbolzens.
- 3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
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1 zeigt einen Gabelstapler 1 in einer Seitenansicht. Der Gabelstapler 1 weist eine Gabel 10 auf, die über einen Gabelträger und einen Hubmast 11 (auch Hubgerüst oder Hubrahmen genannt) mit dem Rahmen 13 des Gabelstaplers 1 verbunden ist. Der Hubmast 11 ist an der Vorderseite des Gabelstaplers 1 am Rahmen angeordnet. Die Gabel 10 kann in der Höhe verstellt werden und der Hubmast 11 kann gekippt werden. In dieser Ausführung weist der Gabelstapler 1 eine Vorderachse VA und eine Hinterachse HA auf, an der jeweils Räder 14 befestigt sind. Die Räder 14 dienen als Aufstandspunkte des Gabelstaplers 1. Der Antrieb des Gabelstaplers 1 erfolgt über die Vorderachse VA. An der Vorderachse VA ist typischerweise auf jeder Seite der Vorderachse VA ein Rad 14, also insgesamt zwei Räder 14, angeordnet. Für die Hinterachse HA sind zwei typische Varianten 14 bekannt. In einer Variante ist ebenfalls aufjeder Seite der Hinterachse HA ein Rad 14, also insgesamt zwei Räder 14 angeordnet. In der anderen Variante ist lediglich ein zentrales Hinterrad 14 an der Hinterachse HA angeordnet.
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Des Weiteren weist der Gabelstapler 1 ein elektronisches Steuergerät 15 auf, das eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Zudem ist ein Touchscreen 16 als Mensch-Maschine-Schnittstelle vorgesehen, welche mit dem elektronischen Steuergerät 15 verbunden ist. Über den Touchscreen können Befehle an das elektronische Steuergerät 15 übertragen werden und auf dem Touchscreen 16 können Alarmmeldungen und Warnmeldungen angezeigt werden. Der Gabelstapler 1 verfügt über weitere Warn- und Alarmeinrichtungen, wie z. B. eine Leuchte 17 und ein Lautsprecher 18. Des Weiteren kann der Gabelstapler 1 über eine hier nicht gezeigte Funkverbindung mit dem Umfeld und dessen Infrastruktur in Kontakt stehen.
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Der Gabelstapler 1 hat ein Objekt 2 (auch als Last oder Ladung bezeichnet) aufgenommen. Der Lastschwerpunkt LS des Objekts 2 befindet sich in diesem Beispiel im Zentrum des Objekts 2. Der Schwerpunkt FS des Gabelstaplers 1 liegt typischerweise unterhalb des Bedieners B. Zudem ist der Gesamtschwerpunkt GS der mobilen Arbeitsmaschine 1 und des Objekts2 dargestellt, der aus den beiden Schwerpunkten LS und FS unter Berücksichtigung der Masse mL des Objekts 2 und der Fahrzeugmasse mF resultiert. Durch die Anordnung des Hubmasts 11 an der Vorderseite des Rahmens 13 bilden der Hubmast 11, die Gabel 10 und eine Hubmechanik (nicht gezeigt) sowie das aufgenommene Objekt 2 zusammen mit dem Gabelstapler 1 einen Hebel, dessen Drehachse in dieser Ausführung entlang der Vorderachse VK des Gabelstaplers 1 verläuft. Die Drehachse entspricht somit einer vorderen Kippkante für ein Kippen nach vorn. Wenn der Gesamtschwerpunkt GS im ungünstigsten Fall durch falsche Beladung vor der vorderen Kippachse, also der Vorderachse VA liegt, kommt es zum Kippen des Gabelstaplers 1.
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Die Hinterachse HA ist als Lenkachse ausgebildet, die eine Achsschenkellenkung aufweist, welche nachfolgend in Zusammenhang mit 2 beschrieben wird.
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In 2 ist eine schematische Darstellung der Achsschenkellenkung für ein Hinterrad 14 an der Hinterachse HA dargestellt. Das Rad 14 ist mit seiner Nabe (nicht dargestellt) an einem Ende eines Achsschenkels 3 befestigt. Am anderen Ende des Achsschenkels 3 weist dieser in der vorliegenden Ausführungsform ein faustartig verdicktes Anschlusselement 31 auf. Des Weiteren ist ein Achskörper 4 der Hinterachse HA dargestellt. Der Achskörper 4 weist ein gabelförmiges Anschlusselement 41 auf. Das Rad 14 wird nun mit der Hinterachse HA verbunden, indem an einer Verbindungsstelle das faustartige Anschlusselement 31 des Achsschenkels 3 in das gabelförmige Anschlusselement 41 des Achskörpers 4 eingefügt wird und das gabelförmige Anschlusselement dabei das faustartige Anschlusselement 31 umschließt.
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Erfindungsgemäß ist ein Kraftmessbolzen 5 vorgesehen, der das gabelförmige Anschlusselement 41 des Achskörpers 4 mit dem faustartigen Anschlusselement 31 des Achsschenkels 3 verbindet. Hierfür wird der Kraftmessbolzen 5 durch eine Öffnung 42 in einer Gabel des gabelförmigen Anschlusselements 41 des Achskörpers 4 in eine durchgehende Öffnung 32 des faustartigen Anschlusselements 31 des Achsschenkels eingeführt und durch das faustartige Anschlusselements 31 hindurch auf der anderen Seite wieder in eine Öffnung 42 in der anderen Gabel des gabelförmigen Anschlusselements 41 des Achskörpers 4 eingeführt und anschließend lösbar befestigt. Der Achsschenkel 3 kann sich um den Kraftmessbolzen 5 bezüglich des Achskörpers 4 drehen.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Kraftmessbolzen 5 fest an dem Achsschenkel 3 befestigt und greift auf beiden Seiten in die Öffnungen 42 des gabelförmigen Anschlusselements 41 des Achskörpers 4 ein. Auch hier kann sich der Achsschenkel 3 um den Kraftmessbolzen 5 bezüglich des Achskörpers 4 drehen.
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Darüber hinaus sind in 2 Kräfte dargestellt, die vom Kraftmessbolzen 5 gemessen werden. Eine erste Kraft F1 vom Rad 14, welche die Radlast repräsentiert, wirkt über den Achsschenkel 3 in einem oberen Teil des Kraftmessbolzens 5. Eine zweite Kraft F2, welche die Gabelstaplerlast repräsentiert, wirkt über den Achskörper 4 in einem unteren Teil des Kraftmessbolzens 5.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zu Beginn oder im Vorhinein, noch bevor eine Ladung aufgenommen wurde, wird die Gabel 10 auf dem Boden abgesetzt 100 und der Gabelstapler 1 und das Werkzeug, also die Gabel 10, der Hubmast 11 und die Hubmechanik gestoppt 101. Über hier nicht gezeigte Sensoren, kann der aktuelle Betriebszustand überwacht werden. Durch eine Ultraschallsensorik wird ermittelt, ob die Gabel 10 nicht beladen ist. Durch eine Hubhöhensensorik wird ermittelt, ob die Gabel 10 auf dem Boden abgestellt ist. Durch einen Raddrezahlmesser und durch Überprüfung der Hubmechanik wird ermittelt, ob der Gabelstapler 1, der Hubmast 11 und die Gabel 10 stillstehen. In diesem Betriebszustand wird eine Kalibrierung 102 der Kraftmessbolzen durchgeführt und die Kalibrierung im elektronischen Steuergerät 15 hinterlegt. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Kalibrierung des Kraftmessbolzens 5 im Vorhinein während der Herstellung oder der Montage des Gabelstaplers 1 durchgeführt werden. Dabei ist noch keine Gabel 10 am Hubmast 11 angeordnet und der Gabelstapler 1 und der Hubmast 11 stehen still.
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Im Betrieb erfolgt mittels eine Messung 110 der Kraft Fu auf den Kraftmessbolzen 5 in der Hinterachse HA im unbeladenen Zustand, mit abgelassener Gabel 10. Die Kraft Fu auf den Kraftmessbolzen 5 im unbeladenen Zustand repräsentiert die Belastung durch den Gabelstapler 1, ohne die Gabel 10. Für den Fall von zwei Rädern mit je einem Achsschenkel 3, in dem je ein Kraftmessbolzen 5 angeordnet ist, wird für jeden Kraftmessbolzen 5 die Kraft im unbeladenen Zustand gemessen. Dann wird durch Vektorgeometrie eine resultierende Kraft im unbeladenen Zustand ermittelt. Anstelle der Kraft Fu auf den Kraftmessbolzen 5 im unbeladenen Zustand wird dann im weiteren Verfahren die resultierende Kraft im unbeladenen Zustand verwendet, welche aus Gründen der Übersicht und der Einfachheit, ebenfalls das Bezugszeichen Fu erhält. Die (resultierende) Kraft Fu im unbeladenen Zustand wird als Grundwert im elektronischen Steuergerät 15 gespeichert.
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Anschließend wird das Objekt 2 auf die Gabel 10 aufgeladen 120. Hierbei wird die Gabel 10 angehoben. Es erfolgt eine weitere Messung der Kraft Fb auf den Kraftmessbolzen 5 im beladenen Zustand, mit angehobener Gabel 10. In Analogie zu Vorstehendem wird für den Fall von zwei Rädern mit je einem Achsschenkel 3, in dem je ein Kraftmessbolzen 5 angeordnet ist, ebenfalls in gleicher Weise eine resultierende Kraft im beladenen Zustand ermittelt. Anstelle der Kraft Fb auf den Kraftmessbolzen 5 im beladenen Zustand wird dann im weiteren Verfahren die resultierende Kraft im beladenen Zustand verwendet, welche aus Gründen der Übersicht und der Einfachheit, ebenfalls das Bezugszeichen Fb erhält. Die (resultierende) Kraft Fb im beladenen Zustand repräsentiert die Belastung durch den Gabelstapler 1, die Gabel 10 und die Last 2.
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Im elektronischen Steuergerät erfolgt dann eine Berechnung
130 der Differenz ll zwischen der Kraft Fb im beladenen Zustand und der Kraft Fu im unbeladenen Zustand gemäß Formel 1. Für den Fall von mehreren Kraftmessbolzen wird die Differenz zwischen der resultierenden Kraft Fb im beladenen Zustand und der resultierenden Kraft Fu im unbeladenen Zustand berechnet 130.
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Wie oben beschrieben bilden der Hubmast 11, die Gabel 10 und das aufgenommene Objekt 2 zusammen mit dem Gabelstapler 1 einen Hebel mit der Drehachse (Kippkante) entlang der Vorderachse VK. Dementsprechend führt die das Aufladen 120 des Objekts 1 zu einer Verringerung der gemessenen Kraft Fb auf den Kraftmessbolzen 5 in der Hinterachse im Verglich zu der Kraft Fu im unbeladenen Zustand. Die Differenz zwischen der resultierenden Kraft Fb im beladenen Zustand und der resultierenden Kraft Fu im unbeladenen Zustand ist demnach negativ. Je größer die Masse des Objekts 2 und je größer der Abstand des Lastschwerpunkts LS zur Drehachse, desto mehr wird die gemessene Kraft auf Kraftmessbolzen 5 in der Hinterachse HA im beladenen Zustand reduziert und desto kleiner ist der Wert der Differenz ll (sprich desto größer ist der Betrag des negativen Werts der Differenz 11. Die Differenz ll ist demnach ein demnach ein Maß für die Radlast.
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In weiteren Ausführungsformen kann auch die zeitliche Änderung der Differenz als Maß für die Radlast verwendet werden.
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Der Wert der Differenz ll wird mit einem Schwellenwert S verglichen 140, wobei der Schwellenwert S negativ ist. Wenn der Wert der Differenz ll größer als der Schwellenwert S ist, so ist keine Kippgefahr gegeben und der Gabelstapler 1, die Gabel 10 und der Hubmast 11 können in normal vorgesehener Weise angesteuert werden 150. Der sichere Betrieb ist auch ohne speziellen Eingriff in die Steuerung sichergestellt.
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Ist der Wert der Differenz /J. kleiner als der Schwellenwert S (d. h. der Betrag des Werts der Differenz /J. ist größer als der Betrag des Schwellenwerts S), besteht eine Kippgefahr und es wird ein Alarmsignal 160 ausgegeben. Hierbei wird eine Alarmmeldung auf dem Touchscreen 16 angezei gt, die Leuchte 17 leuchtet auf und es wird ein Alarmton über den Lautsprecher 18 ausgegebenen. Zudem wird das Alarmsignal durch die Funkverbindung an Personen, andere Arbeitsmaschinen und die Infrastruktur in der Umgebung übertragen. Über die Funkverbindung wird auch ein (Flotten-/Lagerhallen-) Managementsystem kontaktiert, über das eine weitere mobile Arbeitsmaschine mit einer höheren Traglast angefordert wird. Des Weiteren wird ein Steuersignal ausgegebenen, das zu einem Stopp 261 des Gabelstaplers 1 führt. Dabei wird der Gabelstapler 1 angehalten und, wenn möglich, die Gabel 1 angesteuert, um die Ladung abzusetzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006058437 A1 [0008]
- DE 102006058439 A1 [0008]
