DE102022115655A1

DE102022115655A1 - Flurförderzeug mit Hubhöhenermittlungssystem

Info

Publication number: DE102022115655A1
Application number: DE102022115655.9A
Authority: DE
Inventors: Yves-Jocelyn Francois
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2021-10-01
Filing date: 2022-06-23
Publication date: 2023-04-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flurförderzeug (1) mit einem Hubgerüst (2), welches mindestens einen Hauptmast (4) und mindestens einen, am Hauptmast (4) höhenbeweglich angeordneten, Ausfahrmast (5) aufweist, wobei durch Ausfahren des Ausfahrmastes (5) ein, ein Lastmoment (ML) aufweisendes, Lastaufnahmemittel (8) auf eine gewünschte Hubhöhe gehoben werden kann, sowie mit einem Hubhöhenermittlungssystem (3) zur Messung der Hubhöhe des Lastaufnahmemittels. Es wird vorgeschlagen, dass das Hubhöhenermittlungssystem (3) eine Sensorik (9) aufweist, die dazu ausgebildet ist, das Lastmoment (ML) zu erfassen und in einer Höhe des Hauptmastes (4) ein Biegemoment (M1) des Hauptmastes (4) zu erfassen, wobei die Sensorik (9) mit einer Datenverarbeitungseinrichtung (13) zur Auswertung der Sensorsignale der Sensorik (9) in Wirkverbindung steht, die dazu eingerichtet ist, aus dem erfassten Lastmoment (ML) und dem erfassten Biegemoment (M1), insbesondere aus der Differenz des erfassten Lastmoments (ML) und des erfassten Biegemoments (M1), die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels zu berechnen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flurförderzeug mit einem Hubgerüst, welches mindestens einen Hauptmast und mindestens einen, am Hauptmast höhenbeweglich angeordneten, Ausfahrmast aufweist, wobei durch Ausfahren des Ausfahrmastes ein, ein Lastmoment aufweisendes, Lastaufnahmemittel auf eine gewünschte Hubhöhe gehoben werden kann, sowie mit einem Hubhöhenermittlungssystem zur Messung der Hubhöhe des Lastaufnahmemittels
Bei Flurförderzeugen mit einem zum Beispiel als Hubmast ausgebildeten Hubgerüst, an dem ein Lastaufnahmemittel, in der Regel eine Lastgabel, zum Transport der Last höhenbeweglich geführt ist, sind als Hubhöhenmesssysteme ausgebildete Hubhöhenermittlungssysteme bekannt. Dabei wird das Anheben des Lastaufnahmemittels erfasst. So werden zum Beispiel Seilzugsensoren verwendet, mit denen die durch Anheben des Lastaufnahmemittels von einer Seilrolle abgerollte Länge eines Seiles gemessen werden kann. Andere Systeme nutzen ein Seil, das senkrecht gespannt und um eine Messrolle geschlungen ist, so dass bei einem Anheben des Lastaufnahmemittels diese Messrolle nach oben bewegt sowie durch die Seilumschlingung in Drehung versetzt wird. Durch Aufnehmen der Drehbewegung lässt sich auf die Höhe des Lastaufnahmemittels schließen.
Problematisch an diesen Lösungen ist, dass die verwendeten Seile oft reißen, da sie mechanischem Verschleiß und einer Materialermüdung durch Wechselbeanspruchungen unterliegen. Außerdem können die Seile an Gegenständen, zum Beispiel Regalen oder Lasten, hängen bleiben. Auch kann es zu Fehlfunktionen kommen, wenn diese Systeme im Freien eingesetzt werden und es bei tiefen Temperaturen zu Eisbildung kommt.
Bekannt ist nach dem Stand der Technik die Verwendung optischer HubhöhenSensoren in Form von Laserdistanzsensoren, die eine absolute Hubhöhenmessung durchführen und sich durch geringe Baugröße gut in den Bereich eines Hubgerüstes integrieren lassen. Bei der Verwendung eines Laserdistanzsensors kann es jedoch durch Verschmutzungen der Optik des Lasers bzw. eines Empfangssensors oder einer reflektierenden Zielmarke zu einem Ausfall der Hubhöhenmessung kommen. Vor allem bei einem Einsatz des Flurförderzeugs unter freiem Himmel kommt es zu einer verstärkten Verschmutzung. Auch bei tiefen Temperaturen (zum Beispiel im Winter oder bei einem Einsatz in Kühlhäusern) kann es zu einer Eisbildung kommen. Wenn sich über der Optik Eis bildet, kann dies zu ungewollten Streueffekten und bei entsprechender Eisstärke auch zu einer Unterbrechung des Lichtstrahls führen.
Ganz allgemein werden bisher zwei unterschiedliche Methoden zur Hubhöhenmessung eingesetzt. Eine Methode besteht darin, die Hubhöhe nur binär über einen Hubhöhenschalter zu erfassen. Diese Lösung ist zwar kostengünstig, erfüllt aber meist nicht die geforderte Aufgabe hinsichtlich einer kontinuierlichen Erfassung der Hubhöhe. Die andere Methode besteht darin, die Hubhöhe mittels eines speziellen Hubhöhensensors zu erfassen. Häufig werden hierfür optische Sensoren verwendet, die tendenziell teuer sind und nicht unter allen Betriebsbedingungen eine ausreichend hohe Zuverlässigkeit bieten.
Bei der Hubhöhenmessung spielt die funktionale Sicherheit eine wichtige Rolle. Dabei geht es im Wesentlichen um die Erkennung eines Ausfalls der Sensorik. Die Lösung einer redundanten Hubhöhenmessung durch den Einsatz von zwei Sensoren kommt in der Regel aus Kostengründen nicht in Frage. Um den erforderlichen Diagnose-Deckungsgrad zu erreichen, versucht man über andere Wege, Unstimmigkeiten der Hubhöhen-Informationen mit anderen Messgrößen aufzuspüren. Solche Ansätze sind aber schwer abzustimmen, bis die so genannte „false positive Rate“ ein akzeptables niedriges Niveau erreicht.
Für manche Fahrzeug-Funktionen, wie zum Beispiel die Funktion der MastSchwingungsdämpfung, welche Messdaten zur Hubhöhe des Lastaufnahmemittels benötigen, ist die Hubhöhen-Information mit einem teuren Hubhöhensensor übermäßig genau. Eine gröbere, dafür zuverlässigere und kostengünstigere Hubhöhen-Erfassung wäre von Vorteil.
Andere Funktionen, wie zum Beispiel die Beachtung von Maschinen-Richtlinien bezüglich statischer Standsicherheit und somit der Stabilität (Kippstabiltität) des Flurförderzeugs, könnten wiederum stark von einer kostengünstigen und robusten Hubhöhen-Erfassung profitieren. Die binäre Hubhöhen-Information, die diese Funktionen aus dem in der Regel hierfür eingesetzten Hubhöhenschalter bekommen, ermöglicht einen nur sehr lückenhaften Schutz.
Die bisherigen technischen Realisierungen zur Hubhöhenmessung sind mit erheblichen Nachteilen verbunden. Hubhöhensensoren sind in der Regel aufwändig, teuer und weisen prinzipielle Schwachstellen bezüglich Robustheit und Zuverlässigkeit auf. Ein Seilzug-Hubhöhensensor ist sehr teuer und ist in der Regel nur bis zu einer Hubhöhe von 7 Meter verfügbar, so dass er zum Beispiel für Schubmaststapler ungeeignet ist. Außerdem bleibt die Gefahr eines Seilbruchs eine große Schwachstelle. Optische Hubhöhensensoren, insbesondere LED-Sensoren, sind zwar kostengünstiger, aber funktional problematisch. Beispielsweise kann es zu Signal-Verlusten bei Mastschwingungen bzw. einfachen Mastdurchbiegungen unter Last oder zu falschen Signalen bei Lichtstrahl-Unterbrechungen durch externe Gegenstände kommen. Wie bei allen optischen Sensoren ist auch die Schmutzempfindlichkeit ein Problem.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flurförderzeug der genannten Art so auszugestalten, dass die Hubhöhe mit ausreichender Genauigkeit zuverlässig und kostengünstig erfasst werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Hubhöhenermittlungssystem eine Sensorik aufweist, die dazu ausgebildet ist, das Lastmoment zu erfassen und in einer Höhe des Hauptmastes, insbesondere in einem oberen Bereich des Hauptmastes, ein Biegemoment des Hauptmastes zu erfassen, wobei die Sensorik mit einer Datenverarbeitungseinrichtung zur Auswertung der Sensorsignale der Sensorik in Wirkverbindung steht, die dazu eingerichtet ist, aus dem erfassten Lastmoment und dem erfassten Biegemoment, insbesondere aus der Differenz des erfassten Lastmoments und des erfassten Biegemoments, die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels zu berechnen.
Mit dem erfindungsgemäßen Hubhöhenermittlungssystem, das über die Erfassung des Lastmoments und eines Biegemoments des Hauptmastes, insbesondere eines Biegemoments des Hauptmastes in dessen oberen Bereich, funktioniert, wird eine einfache, kostengünstige und robuste Möglichkeit zur Hubhöhenmessung geschaffen.
Dabei eignet sich diese Lösung insbesondere für Fahrzeug-Funktionen ohne großen Messgenauigkeitsanspruch, beispielsweise einer Hubgerüst-Schwingungsdämpfung und/oder eines Stabilitäts-Assistenzsystems des Flurförderzeugs, und als Referenz zur Plausibilisierung einkanaliger Hubhöhensensoren. Eine prinzipielle Voraussetzung hierbei ist, dass eine Mindestlast auf dem Lastaufnahmemittel vorhanden ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Sensorik mindestens einen Sensor, der dazu ausgebildet ist, das Biegemoment in einem oberen Bereich des Hauptmastes zu messen. Dabei stützt sich die Erfindung auf die Tatsache, dass das Biegemoment im oberen Bereich des Hauptmastes bei gegebenem Lastmoment sehr stark davon abhängig ist, wie weit der Ausfahrmast nach oben ausgefahren ist. Aus dem erfassten Lastmoment und dem im oberen Bereich des Hauptmastes erfassten Biegemoment kann somit in einfacher Weise die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels ermittelt werden.
Dabei kann das Lastmoment auf unterschiedliche Weise erfasst werden. Das Lastmoment kann direkt gemessen werden oder indirekt über eine Messung von Signalen, aus denen das Lastmoment ermittelt werden kann, erfasst werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass das Lastmoment indirekt durch Messung des Biegemoments des Hauptmastes erfasst wird. Hierzu kann zusätzlich zur genannten Erfassung des Biegemoments in der einen Höhe des Hauptmastes, insbesondere im oberen Bereich des Hauptmastes, das Lastmoment durch eine Messung des Biegemoments in einer anderen Höhe des Hauptmastes erfasst werden. Insbesondere ist hierzu vorgesehen, dass die Sensorik mindestens einen weiteren Sensor zur Lastmomentbestimmung umfasst, der dazu ausgebildet ist, durch Messung des Biegemoments in einem unteren Bereich des Hauptmastes das Lastmoment zu erfassen. Die Erfindung nutzt hierbei die Erkenntnis, dass sobald der Ausfahrmast höher angehoben ist als die Messstelle, an welcher am Hauptmast ein Biegemoment gemessen wird, das gemessene Biegemoment in einem proportionalen Zusammenhang zum Lastmoment mit konstantem Proportionalitätsfaktor ist. Befindet sich diese Messstelle oberhalb eines oberen Mastanbindungspunktes des Hauptmastes am Flurförderzeug, ist das an dieser Messstelle gemessene Biegemoment gleich dem Lastmoment, wenn der Ausfahrmast höher als die Messstelle angehoben ist. Befindet sich der Ausfahrmast noch unterhalb der Messstelle, stellt das gemessene Biegemoment einen konstanten Anteil des Lastmoments dar.
Häufig ist das Hubgerüst mit einer Neigeeinrichtung zur Neigung des Hubgerüstes ausgestattet. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn die Sensorik eine Neige-Sensorik umfasst, die dazu ausgebildet ist, durch Messung einer Neigekraft der Neigeeinrichtung das Lastmoment zu erfassen.
Um eine besonders hohe Messgenauigkeit zu erhalten, umfasst die Neige-Sensorik vorzugsweise einen Kraftmessbolzen.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist die Neigeeinrichtung einen hydraulischen Neigezylinder auf. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn die Neige-Sensorik einen Hydraulikdrucksensor zur Messung eines Hydraulikdrucks im Neigezylinder umfasst, um das Lastmoment zu erfassen.
Eine andere Möglichkeit zur Bestimmung des Lastmoments besteht darin, dass die Sensorik eine Hinterachslast-Sensorik umfasst, die dazu ausgebildet ist, durch Messung einer Hinterachslast des Flurförderzeugs das Lastmoment indirekt zu erfassen.
Das Lastmoment lässt sich auch direkt aus einem gemessenen Lastgewicht bestimmen. Hierzu ist vorgesehen, dass die Sensorik eine Lastgewicht-Sensorik umfasst, die dazu ausgebildet ist, durch Messung des Lastgewichts bei vorgegebenem Lastschwerpunkt der Last das Lastmoment zu erfassen. Beispielsweise kann die Lastgewicht-Sensorik bei einem hydraulisch betätigten Hubgerüst einen Lastdrucksensor umfassen, der in einen Hydraulikkreislauf des Hubgerüstes eingebaut ist.
In einer weiteren vorteilhaften Variante zur Bestimmung des Lastmoments ist vorgesehen, dass die Sensorik eine Dehnungsmess-Sensorik am Lastaufnahmemittel, insbesondere an einer Gabelzinke und/oder an einem Gabelträger, umfasst, die dazu ausgebildet ist, das Lastmoment zu messen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hauptmast an einem unteren Mastanbindungspunkt am Flurförderzeug abgestützt ist, insbesondere in vertikaler Richtung, und an einem oberen Mastanbindungspunkt am Flurförderzeug abgestützt ist, insbesondere in horizontaler Richtung, und der Ausfahrmast mittels eines, im unteren Bereich des Ausfahrmastes angeordneten, Ausfahrmast-Abstützungselementes sowie mittels eines, im oberen Bereich des Hauptmastes angeordneten, Hauptmast-Abstützungselementes höhenbeweglich gelagert und in horizontaler Richtung am Hauptmast abgestützt ist, wobei die Sensorik mindestens einen Sensor umfasst, der dazu ausgebildet ist, das Biegemoment in Höhe eines oberen Mastanschlagspunktes zu messen, an dem das Ausfahrmast-Abstützungselement im vollständig ausgefahrenen Zustand des Ausfahrmastes positioniert ist. Der Hauptmast kann an dem unteren Mastanbindungspunkt und an dem oberen Mastanbindungspunt direkt an dem Flurförderzeug abgestützt sein, beispielsweise bei einem als Gegengewichtsgabelstapler ausgebildeten Flurförderzeugs, oder an einer Komponente des Flurförderzeugs, beispielsweise einem Schubschlitten eines als Schubmaststapler ausgebildeten Flurförderzeugs.
Zur Bestimmung des Lastmoments ist es bei dieser Ausführungsform von besonderem Vorteil, wenn auch die Erfassung des Lastmoments über eine Messung des Biegemoments erfolgt. Hierzu ist vorgesehen, dass die Sensorik mindestens einen Sensor umfasst, der dazu ausgebildet ist, durch Messung des Biegemoments in Höhe des oberen Mastanbindungspunktes das Lastmoment zu erfassen.
Dabei stützt sich die Erfindung auf die Tatsache, dass das Biegemoment im oberen Teil des Hauptmastes bei gegebenem Lastmoment sehr stark davon abhängig ist, wie weit der Ausfahrmast ausgefahren ist. Das Biegemoment im unteren Bereich des Hauptmastes, aber noch oberhalb des oberen Mastanbindungspunktes des Hauptmastes zum Fahrzeug, bleibt jedoch konstant, sobald das im unteren Bereich des Ausfahrmastes angeordnete Ausfahrmast-Abstützungselement oberhalb des oberen Mastanbindungspunktes des Hauptmastes positioniert ist. Von besonderer Bedeutung ist dabei, dass das konstante Biegemoment im unteren Bereich des Hauptmastes dem Lastmoment entspricht, sobald das im unteren Bereich des Ausfahrmastes angeordnete Ausfahrmast-Abstützungselement oberhalb des oberen Mastanbindungspunktes des Hauptmastes positioniert ist. Durch Messung des Biegemoments des Hauptmastes in Höhe des oberen Mastanbindungspunktes kann somit in einfacher Weise das Lastmoment erfasst werden.
Beim Ausfahrmast kann es sich zum Beispiel im Falle eines Standard-Hubgerüstes um einen Innenmast oder im Falle eines Duplex- oder Triplex-Hubgerüstes um einen Mittenmast handeln.
Der beschriebene Zusammenhang ergibt sich daraus, dass das Biegemoment an einer gegebenen Stelle des Hauptmastes dann dem Lastmoment gleich ist, wenn das im unteren Bereich des Ausfahrmastes angeordnete Ausfahrmast-Abstützungselement höher positioniert ist als diese Stelle des Hauptmastes. ist dieses Ausfahrmast-Abstützungselement niedriger positioniert als diese Stelle des Hauptmastes, dann ist das Biegemoment an dieser Stelle niedriger als das Lastmoment, und je größer der Abstand zwischen dem tiefer gelegten Ausfahrmast-Abstützungselement und der gegebenen Stelle nach unten ist, umso niedriger ist das Biegemoment an dieser Stelle.
Betrachtet man das Biegemoment auf der Höhe des Hauptmastes, auf welcher sich das Ausfahrmast-Abstützungselement am oberen Mastanschlagspunkt befindet, also zum Beispiel einige Dezimeter unterhalb des oberen Endes des Hauptmastes, und das Biegemoment auf der Höhe des oberen Mastanbindungspunktes des Hauptmastes zum Flurförderzeugs, also zum Beispiel einige Dezimeter oberhalb des unteren Endes des Hauptmastes, dann kann man aus den beiden Biegemomenten, beispielsweise aus dem Verhältnis dieser beiden Biegemomente, und durch eine einfache Rechnung die Höhe des Ausfahrmast-Abstützungselementes ermitteln und daraus die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels ableiten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, aus dem Verhältnis des gemessenen Biegemoments und des gemessenen Lastmoments, insbesondere aus dem Verhältnis der gemessenen Biegemomente, die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels zu berechnen.
Mit besonderem Vorteil ist die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels aus einer Differenz zwischen dem gemessenen Biegemoment und dem Lastmoment, insbesondere aus dem Gradienten der gemessenen Biegemomente, zu bestimmen. Der Gradient ergibt sich insbesondere aus dem Biegemoment in Höhe des oberen Mastanschlagspunktes und dem Biegemoment in Höhe des oberen Mastanbindungspunktes. Diese mastbiegungsbasierte Hubhöhenermittlung funktioniert insbesondere dann zuverlässig, wenn das Hubgerüst eine Mindest-Belastung aufweist. Diese Einschränkung ist dennoch für viele Funktionen akzeptabel, weil sie nur mit Last relevant sind. Zu diesen Funktionen gehören zum Beispiel Mastschwingungs-Dämpfungs-Funktionen und Standsicherheits-Assistenz-Funktionen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in der Datenverarbeitungseinrichtung ein Berechnungsprogramm hinterlegt, das zunächst die Höhe des Ausfahrmast-Abstützungselementes nach folgender Formel $x_{R 0} = x_{R 1} - \frac{x_{R 1} - x_{S 1}}{M 1 / M L}$
berechnet, wobei folgendes gilt:

XR0: Höhe des Ausfahrmast-Abstützungselementes,
XR1: Höhe des Hauptmast-Abstützungselementes,
XS1: Messpunkt der Sensorik in Höhe des oberen Mastanschlagspunktes,
M1: Biegemoment am Messpunkt X_S1,
ML: Lastmoment.

Daraus ermittelt dann das Berechnungsprogramm unter Einberechnung einer in der Datenverarbeitungseinrichtung hinterlegten Korrelation zwischen der Höhe des Ausfahrmast-Abstützungselementes und der Höhe des Lastaufnahmemittels die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels.
Im Ruhezustand des Hubgerüstes kann aus den mit den beiden Sensoren gemessenen Biegemoment und Lastmoment, beispielsweise aus dem Verhältnis zwischen Biegemoment und Lastmoment, auf die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels geschlossen werden. Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgedankens sieht vor, dass das Berechnungsprogramm einen Algorithmus umfasst, der dynamische Veränderungen der Biegemomente erfasst und Mastschwingungen erkennt. Der Algorithmus lässt somit dynamische hubhöhenabhängige Effekte bei der Hubhöhenermittlung miteinfließen. Dabei kann die Hubhöhen-Information das Ergebnis eines umfangreicheren Identifikations-Algorithmus sein, bei welchem man weitere mechanische Aspekte mitberücksichtigt, wie zum Beispiel den Einfluss der horizontalen Trägheitskräfte beim Beschleunigen, die hubhöhenabhängige Biegemomente erzeugen können. Der Identifikations-Algorithmus kann hierbei so ausgelegt werden, dass Mess-Störungen und die Auswirkungen parasitäre Effekte so gut wie möglich unterdrückt werden. Da solche dynamischen Effekte, wie der Einfluss der Trägheitskräfte, sehr stark von der Hubhöhe abhängig sind, begünstigt die Mitberücksichtigung dieser Effekte im Algorithmus die Identifikation der Hubhöhe.
Zweckmäßigerweise sind das Hauptmast-Abstützungselement als Hauptmast-Mastrolle und das Ausfahrmast-Abstützungselement als Ausfahrmast-Mastrolle ausgebildet. Auf diese Weise wird eine reibungsarme Ausfahrbewegung des Ausfahrmastes entlang des Hauptmastes ermöglicht.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Sensorik mindestens einen Dehnungs-Mess-Sensor, wobei mindestens ein Dehnungs-Mess-Sensor in Höhe des oberen Mastanbindungspunktes am Hauptmast und/oder mindestens ein Dehnungs-Mess-Sensor in Höhe des oberen Mastanschlagspunktes am Hauptmast angeordnet sind. Dabei kann der Dehnungs-Mess-Sensor zum Beispiel als Dehnungs-Mess-Streifen ausgebildet sein, mit dem ein Biegemoment des Hauptmastes auf technisch einfache Weise gemessen werden kann.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Hauptmast am oberen Mastanbindungspunkt mittels einer Neigeeinrichtung in einer vertikalen Ebene neigbar am Flurförderzeug abgestützt ist. Dabei kann die Neigeeinrichtung beispielsweise hydraulische Neigezylinder umfassen, über die der Hauptmast an das Flurförderzeug angebunden ist, so dass die Neigung des Hauptmastes bedarfsgerecht eingestellt werden kann.
Die Erfindung betrifft mit besonderem Vorteil Flurförderzeuge, bei welchen der untere und der obere Mastanbindungspunkt zum Flurförderzeug niedrig sind, wie zum Beispiel Schubmaststapler und Gegengewichtsstapler mit niedrig bzw. tief gelagerten Neigezylindern, bei denen der obere Mastanbindungspunkt am Hubgerüst im unteren Bereich des Hauptmastes angeordnet ist. Bei derartigen Flurförderzeugen ist insbesondere die Variante der Erfindung mit der Lastmoment-Erfassung über eine Messung des Biegemoments im unteren Bereich des Hauptmastes vorteilhaft.
Eine Variante der Erfindung betrifft Flurförderzeuge mit hochgelagerten, sogenannten oben liegenden, Neigezylindern, bei denen der obere Mastanbindungspunkt am Hubgerüst im oberen Bereich des Hauptmastes angeordnet ist. Auch bei derartigen Flurförderzeugen besteht ein Zusammenhang zwischen den an unterschiedlichen Höhenpositionen des Hubgerüstes gemessenen Biegemomenten und der Hubhöhe des Lastaufnahmemittels, der eine Ermittlung der Hubhöhe ermöglicht. Bei derartigen Flurförderzeugen ist es jedoch vorteilhaft, das Lastmoment mittels Messung der Neigekraft des Neigeantriebs oder des Hydraulikdrucks der Neigezylinder oder mittels der Hinterachslast-Sensorik oder mittels der Lastgewichts-Sensorik zu bestimmen.
Die Erfindung bietet eine Reihe von Vorteilen:

Mit der Erfindung wird es ermöglicht, die Hubhöhe oberhalb des Freihubs eines Hubgerüstes robust und kostengünstig zu erfassen. Dabei liegt der Kostenvorteil in den in Frage kommenden Anwendungen, beispielsweise einer Hubgerüst-Schwingungsdämpfung und/oder eines Stabilitäts-Assistenzsystems eines Flurförderzeugs, nicht allein im niedrigen Preis der Dehnungs-Mess-Sensoren, sondern vor allem im synergetischen Nutzen der Messung des Biegemoments am oberen Mastanbindungspunkt für einen komplementären Zweck. Für eine Kippstabilität-Assistenz-Funktion kann man zum Beispiel den Konstant-Anteil dieses Mess-Signals benutzen, während man für eine Mastschwingungs-Dämpfungsfunktion den Schwingungs-Anteil dieses Mess-Signals, also das Mess-Signal nach Abzug des Konstant-Anteils, benutzen kann. Somit kann die Messung des Biegemoments am oberen Mastanbindungspunkt die erforderlichen Messgrößen für eine Kippstabilitäts-Assistenzfunktion, für eine Mastschwingungs-Dämpfungs-Assistenzfunktion und für die Hubhöheninformation (in Kombination mit der Messung des Biegemoments am oberen Mastanschlagspunkt), die beide genannten Assistenzfunktionen brauchen, gleichzeitig liefern.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen

1 ein Hubgerüst eines erfindungsgemäßen Flurförderzeugs mit Hubhöhenermittlungssystem,
2a, 2b Prinzipskizzen zur Veranschaulichung der Biegemomente des Hauptmastes des Hubgerüstes des Flurförderzeugs,
3a, 3b Prinzipskizzen zur Veranschaulichung der Abhängigkeit der Biegemomente des Hauptmastes von der Ausfahrhöhe des Ausfahrmastes,
4a bis 4d Prinzipskizzen zur Veranschaulichung der Veränderung des Gradienten der Biegemomente des Hauptmastes in Abhängigkeit von der Ausfahrhöhe des Ausfahrmastes,
5 eine grafische Darstellung der gemessenen Biegemomente und
6 eine grafische Darstellung der Ausfahrhöhe des Ausfahrmastes als Funktion des Verhältnisses der gemessenen Biegemomente.

In allen Figuren sind dieselben Merkmale mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
Die 1 zeigt ein nicht näher dargestelltes erfindungsgemäßes Flurförderzeug 1, das beispielsweise als Schubmaststapler ausgebildet ist. In der 1 ist als Bestandteil des Flurförderzeugs 1 ein Schubschlitten 1a dargestellt, an dem ein Hubgerüst 2 befestigt ist. Der Schubschlitten 1a kann relativ zu einem Fahrzeugchassis des Flurförderzeugs 1 in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne und hinten verschoben werden.
Das Flurförderzeug 1 weist ein Hubhöhenermittlungssystem 3 auf. Das Hubgerüst 2 umfasst einen, als Standmast, insbesondere als äußeren Standmast, ausgebildeten, Hauptmast 4 und einen, als Innenmast oder Mittelmast ausgebildeten, Ausfahrmast 5. In dem Ausfahrmast 5 ist ein nicht näher dargestellter Hubschlitten, beispielsweise ein Gabelträger, mit einem Lastaufnahmemittel, beispielsweise Gabelzinken, anhebbar und absenkbar angeordnet, das durch Ausfahren des Ausfahrmastes 5 relativ zum Hauptmast 4 auf eine gewünschte Hubhöhe angehoben wird.
Der als Standmast ausgebildete Hauptmast 4 ist an einem unteren Mastanbindungspunkt C₀ am Flurförderzeug 1, im dargestellten Ausführungsbeispiel an dem Schubschlitten 1a des Flurförderzeugs 1, abgestützt, insbesondere in vertikaler Richtung abgestützt. Der als Standmast ausgebildete Hauptmast 4 ist weiterhin an einem oberen Mastanbindungspunkt C₁ am Flurförderzeug 1, im dargestellten Ausführungsbeispiel an dem Schubschlitten 1a des Flurförderzeugs 1, abgestützt, insbesondere in horizontaler Richtung abgestützt. An dem oberen Mastanbindungspunkt C₁ können beispielsweise Neigezylinder einer Neigeeinrichtung an dem Hauptmast 4 angreifen, mit denen das Hubgerüst 2 nach vorne und hinten geneigt werden kann.
Der Ausfahrmast 5 ist mittels eines, im unteren Bereich des Ausfahrmastes 5 angeordneten, Ausfahrmast-Abstützungselementes R₀, das in der 1 nicht näher dargestellt ist, sowie mittels eines, im oberen Bereich des Hauptmastes 4 angeordneten, Hauptmast-Abstützungselementes R₁, das in der 1 nicht näher dargestellt ist, im Hauptmast 4 höhenbeweglich gelagert und in horizontaler Richtung am Hauptmast 4 abgestützt. In der 1 ist ein oberer Mastanschlagspunkt 10 am Hauptmast 4 eingezeichnet, an dem das im unteren Bereich des Ausfahrmastes 5 angeordnete Ausfahrmast-Abstützungselement R₀ im vollständig ausgefahrenen Zustand des Ausfahrmastes 5, d.h. bei vollständig angehobenem Ausfahrmast 5, positioniert ist.
Zur Ermittlung der Hubhöhe des Lastaufnahmemittels ist das Hubhöhenermittlungssystem 3 mit einer Sensorik 9 vorgesehen. Die Sensorik 9 umfasst einen, in Höhe, d.h. im Höhenbereich, des oberen Mastanschlagspunktes 10 am Hauptmast 4 angeordneten, Sensor S₁ sowie im Ausführungsbeispiel der 1 bis 5 einen oder zwei, in Höhe, d.h. im Höhenbereich, des unteren Mastanbindungspunktes C₁ am Hauptmast 4 angeordneten Sensor S₀. Die Sensoren S₁ und/oder S₀ sind beispielsweise als Dehnungs-Mess-Sensoren 11 und 12 ausgebildet, die am Hauptmast 4 befestigt sind und die jeweiligen Biegemomente des Hauptmastes 4 an den entsprechenden Stellen messen. Die Sensoren S₀, S₁ sind somit in Höhe des Mastanbindungspunktes C₁ und des Mastanschlagspunktes 10 am Hauptmast 4 angeordnet, wobei der Begriff „in Höhe“ auch einen Höhenbereich oberhalb und unterhalb der entsprechenden Positionen C₁, 10 umfasst. Im Idealfall sind die beiden Sensoren S₀, S₁ exakt an den genannten Positionen C₁ und 10 am Hauptmast 4 angebracht sind. Sofern es nicht möglich ist, die Sensoren S₀, S₁ genau an diesen Positionen C₁, 10 des Hauptmastes 4 anzubringen, weil beispielsweise ein Querträger des Hubgerüstes 2 an diesen Positionen C₁, 10 vorgesehen ist, können die Sensoren S₀, S₁ etwas oberhalb oder unterhalb der idealen Positionen C₁, 10 am Hauptmast 4 angebracht werden.
Der in Höhe des oberen Mastanbindungspunktes C₁ am Hauptmast 4 angeordnete Sensor S₀ ist dazu ausgebildet, zur Erfassung des Lastmoments M_L einer mit dem Lastaufnahmemittel aufgenommenen Last ein Biegemoment M₀ des Hauptmastes 4 in Höhe, d.h. im Höhenbereich, des oberen Mastanbindungspunktes C₁ zu messen.
Der in Höhe des oberen Mastanschlagspunktes 10 am Hauptmast 4 angeordnete Sensor S₁ ist dazu ausgebildet ist, das Biegemoment M₁ des Hauptmastes 4 in Höhe, d.h. im Höhenbereich, des oberen Mastanschlagspunktes 10 zu messen.
Die Sensordaten der Sensoren S₁ und S₀ werden in einer Datenverarbeitungseinrichtung 13 des Flurförderzeugs 1 ausgewertet. Hierzu ist in der Datenverarbeitungseinrichtung 13 ein Berechnungsprogramm hinterlegt, das aus dem gemessenen Biegemoment M₁ und dem Lastmoment M_L, insbesondere aus den beiden gemessenen Biegemomente M₁ und M₀, beispielsweise aus dem Verhältnis M₁/M_L des gemessenen Biegemomente M₁ und des Lastmoment M_L bzw. aus dem Verhältnis M₁/M₀ der gemessenen Biegemomente M₁ und M₀, die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels berechnet. Das Berechnungsprogramm kann weiterhin einen Algorithmus umfassen, der außerdem dynamische Veränderungen der Biegemomente erfasst und Mastschwingungen des Hauptmastes 4 erkennt. Somit liefern die Sensoren S₁ und S₀ gleichzeitig die erforderlichen Messgrößen für eine Kippstabilitäts-Assistenz-Funktion, für eine Mastschwingungs-Dämpfungs-Assistenz-Funktion und für die Hubhöheninformation, die beide Assistenzfunktionen brauchen.
In den 2a, 2b sind Prinzipskizzen zur Veranschaulichung der Biegemomente M₀, M₁ des Hauptmastes 4 des Hubgerüstes 2 des Flurförderzeugs 1 aus der 1 dargestellt.
Dargestellt ist in den 2a, 2b jeweils der als Standmast ausgebildete Hauptmast 4, der mit dem unteren Mastanbindungspunkt C₀ und mit dem oberen Mastanbindungspunkt C₁ am Flurförderzeug 1, beispielsweise dem Schubschlitten eines Schubmaststaplers, abgestützt ist. Dargestellt ist weiterhin der in Höhe des oberen Mastanbindungspunktes C₁ am Hauptmast 4 angeordnete Sensor S₀, der zur Erfassung des Lastmoments M_L das Biegemoment M₀ des Hauptmastes 4 in Höhe des oberen Mastanbindungspunktes C₁ erfasst, und der in Höhe des oberen Mastanschlagspunktes 10 am Hauptmast 4 angeordnete Sensor S₁, der das Biegemomente M₁ des Hauptmastes 4 in Höhe des oberen Mastanschlagspunktes 10 erfasst. Dargestellt sind weiterhin das im unteren Bereich des Ausfahrmastes 5 angeordnete Ausfahrmast-Abstützungselement R₀ sowie das im oberen Bereich des Hauptmastes 4, bevorzugt am oberen Ende des Hauptmastes 4, angeordnete Hauptmast-Abstützungselement R₁, mit denen der Ausfahrmast 5 im Hauptmast 4 höhenbeweglich gelagert und in horizontaler Richtung am Hauptmast 4 abgestützt ist. Das Ausfahrmast-Abstützungselement R₀ ist beispielsweise als Ausfahrmast-Mastrolle ausgebildet. Entsprechend ist das Hauptmast-Abstützungselementes R₁ beispielsweise als Hauptmast-Mastrolle ausgebildet.
Die 2a zeigt den Hauptmast 4 bei leicht hoch gefahrenem und somit geringfügig angehobenem Ausfahrmast 5. Das Ausfahrmast-Abstützungselement R₀ befindet sich auf der Höhe des oberen Mastanbindungspunkts C₁ und des unteren Sensors S₀. in der in der 2a dargestellten Situation ist das Biegemoment M₀ am oberen Mastanbindungspunkt C₁, an dem der Sensor S₀ angeordnet ist, bereits maximal und gleicht dem Lastmoment M_L um den Mastfuß, während das Biegemoment M₁ am oberen Mastanschlagspunkt 10, an dem der Sensor S₁ angeordnet ist, noch sehr schwach ist. Das Verhältnis M₁/M_L bzw. M₁/M₀ der beiden mit den Sensoren S₁ und S₀ gemessenen Biegemomente M₁ und M₀ ist hier sehr klein und liegt etwa bei 0,1.
Die 2b zeigt den Hauptmast 4 bei maximal hoch gefahrenem Ausfahrmast 5. Das Ausfahrmast-Abstützungselement R₀ befindet sich auf der Höhe des oberen Mastanschlagspunktes 10 und somit auf der Höhe des oberen Sensors S₁. in der in der 2b dargestellten Situation sind die Biegemomente M₀ und M₁ an beiden Messstellen C₁ und 10, an denen die Sensoren S₀ und S₁ angeordnet sind, maximal und dem Lastmoment M_L gleich. Das Verhältnis M₁/M_L bzw. M₁/M₀ der beiden mit den Sensoren S₁ und S₀ gemessenen Biegemomente M₁ und M₀ ist hier gleich 1.
Aus den 2a, 2b ist ersichtlich, dass das Biegemoment M₀ am oberen Mastanbindungspunkt C₁ bereits ab einer geringfügigen Hubhöhe des Ausfahrmastes 5 konstant auf dem Maximalwert ist und gleich dem Lastmoment M_L ist, während das Biegemoment M₁ am oberen Mastanschlagspunkt 10 stark von der Hubhöhe des Ausfahrmastes 5 abhängt.
Das Biegemoment entlang des Hauptmastes 4 hängt somit von der Position des Ausfahrmast-Abstützungselements R₀ ab, das am unteren Bereich des Ausfahrmastes 5 angeordnet ist. Im unteren Bereich des Hauptmastes 4 ist das Biegemoment des Hauptmastes 4 bereits ab einer geringfügigen Hubhöhe des Ausfahrmastes 5 konstant und gleich dem Lastmoment M_L, während das Biegemoment des Hauptmastes 4 im oberen Bereich stark von der Hubhöhe des Ausfahrmastes 5 abhängig ist. Im oberen Bereich variiert das Biegemoment des Hauptmastes 4 vom Wert 0 bei eingefahrenem Ausfahrmast 5 bis zum Lastmoment M_L bei vollständig angehobenem Ausfahrmast 5.
Zwischen diesen beiden - in den 2a, 2b dargestellten - Grenzsituationen variiert das Verhältnis M₁/M_L bzw. M₁/M₀ der beiden mit den Sensoren S₁ und S₀ gemessenen Biegemomente M₁ und M₀ in kontinuierlicher Abhängigkeit von der Höhe des Ausfahrmastes 5 von einem kleinen Wert (etwa 0,1) bis 1. Dieses Verhältnis M₁/M_L bzw. M₁/M₀ der beiden mit den Sensoren S₁ und S₀ gemessenen Biegemomente M₁ und M₀ ist das grundlegende Maß, aus welchem gemäß der Erfindung die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels ermittelt wird.
Über die Messung der Biegemoment M₀ und M₁ im unteren und oberen Bereich des Hauptmastes 4 und somit über die Messung des relevanten Mastbiegungsgradienten wird somit erfindungsgemäß die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels ermittelt.
Die 3 a, 3b zeigen Prinzipskizzen zur Veranschaulichung der Abhängigkeit der Biegemomente M₁ und M₀ am Hauptmast 4 von der Ausfahrhöhe des Ausfahrmastes 5.
Die 3a zeigt den Ausfahrmast 5 in einer Position, in der der Ausfahrmast 5 etwa bis zur Hälfte der maximalen Ausfahrhöhe ausgefahren ist. Das, als Ausfahrmast-Mastrolle ausgebildete, Ausfahrmast-Abstützungselement R₀ ist etwa in der Mitte zwischen dem oberen Mastanbindungspunkt C₁ mit dem unteren Sensor S₀ und dem, am oberen Ende des Hauptmastes 4 angebrachten, Hauptmast-Abstützungselement R₁ positioniert.
In der 3b sind die in dieser Ausfahrstellung des Ausfahrmast 5 auf den Hauptmast 4 wirkenden Kräfte Fco am unteren Mastanbindungspunkt C₀, F_C1 am oberen Mastanbindungspunkt C₁, F_R0 am Ausfahrmast-Abstützungselement R₀ sowie F_R1 am Hauptmast-Abstützungselement R₁ dargestellt.
In der 3b zeigt weiterhin den Verlauf des sich in dieser Ausfahrstellung des Ausfahrmast 5 ergebenden Biegemoments entlang des Hauptmastes 4.
Im Bereich I nimmt das Biegemoment M zwischen der Höhe des Ausfahrmast-Abstützungselementes R₀ und der Höhe des Hauptmast-Abstützungselementes R₁ linear vom maximalen Lastmoment M_L bis auf Null ab.
Im Bereich II ist das Biegemoment M zwischen dem oberen Mastanbindungspunkt C₁ und dem Ausfahrmast-Abstützungselement R₀ konstant und entspricht dem Lastmoment M_L.
Im Bereich III nimmt das Biegemoment M zwischen den beiden Mastanbindungspunkten C₀ und C₁ linear von Null bis auf das maximale Lastmoment M_L zu.
Bei der in der 3a bzw. 3b dargestellten Hubhöhe des Ausfahrmastes 5 ist das mit dem Sensor S₀ am oberen Mastanbindungspunkt C₁ erfasste Biegemoment M₀ des Hauptmastes 4 maximal und entspricht dem Lastmoment M_L. Das mit dem Sensor S₁ am oberen Mastanschlagspunkt 10 erfasste Biegemoment M₁ des Hauptmastes 4 ist kleiner als das Lastmoment M_L und nimmt einen Zwischenwert zwischen 0 und M_L ein.
In den 4a bis 4d sind Prinzipskizzen zur Veranschaulichung der Veränderung des Gradienten der Biegemomente M₁, M₀ in Abhängigkeit von der Ausfahrhöhe des Ausfahrmastes 5 gezeigt. Dabei sind in den 4a bis 4d jeweils nebeneinander die verschiedenen Positionen des Ausfahrmastes 5 und die entsprechenden Verläufe des Biegemoments M am Hauptmast 4 dargestellt.
Es ist zu erkennen, dass das Biegemoment M₀, das mit dem am oberen Mastanbindungspunkt C1 angeordneten Sensor S₀ gemessen wird, konstant ist und dem Lastmoment M_L entspricht, sobald das untere Ausfahrmast-Abstützungselement R₀ auf Höhe des oberen Mastanbindungspunkt C1 und darüber angeordnet ist. Weiterhin ist zu erkennen, dass das Biegemoment M₁, das mit dem am oberen Mastanschlagspunkt 10 angeordneten Sensor S₁ gemessen wird, von einem niedrigen Wert zum Lastmoment M_L variiert und dem Lastmoment M_L erst dann entspricht, wenn das untere Ausfahrmast-Abstützungselement R₀ auf Höhe des oberen Mastanschlagspunkt 10 angeordnet ist.
Die 5 zeigt an einem Anwendungsbeispiel das Verhältnis M₁/M_L und M₀/M_L der gemessenen Biegemomente M₁ und M₀ zum Lastmoment M_L um den Mastfuß in Abhängigkeit von der Höhe x_R0 des unteren Ausfahrmast-Abstützungselementes R₀. in der 5 ist hierbei auf der waagerechte Achse die Höhe x_R0 des unteren Ausfahrmast-Abstützungselementes R₀ und auf der vertikalen Achse das Verhältnis M₁/M_L und das Verhältnis M₀/M_L der gemessenen Biegemomente M₁ und M₀ zum Lastmoment M_L dargestellt.
In diesem Anwendungsbeispiel werden folgende Annahmen getroffen:

• Höhe des oberen Hauptmast-Abstützungselementes R₁: X_R1 = 5,6 m
• Höhe des unteren Ausfahrmast-Abstützungselementes R₀: x_R0= 0,00 m, 0,01 m ... 5,0 m (Hubhöhen-abhängig)
• Höhe des oberen Sensors S₁: x_S1 = 5,0 m
• Höhe des unteren Sensors S₀: x_S0 = 0,6 m

Schon bei kleiner Höhe (Wert X_S0) von R₀ erreicht das mit dem unteren Sensor S₀ gemessene Biegemoment M₀ das maximale Lastmoment M_L und das Verhältnis M₀/M_L (obere Kurve in der 5) wird zu dem Wert 1, während das mit dem oberen Sensor S₁ gemessene Biegemoment M₁ erst am oberen Mastanschlagspunkt 10 (Wert X_S1) das maximale Lastmoment M_L erreicht und das Verhältnis M₁/M_L (untere Kurve in der 5) zu dem Wert 1 wird.
Das mit dem oberen Sensor S1 gemessene Biegemoment M₁ des oberen Sensors S₁ weist einen hyperbolischen Verlauf mit einem leichten Anstieg in der unteren Hälfte des Höhen-Variationsbereichs des Ausfahrmast-Abstützungselementes R₀ und mit einem steileren Anstieg in der oberen Hälfte des Höhen-Variationsbereichs des Ausfahrmast-Abstützungselementes R₀ auf. Der hyperbolische Verlauf des Biegemoments M₁ des oberen Sensors S₁ mit dem leichten Anstieg in der unteren Hälfte des Höhen-Variationsbereichs des Ausfahrmast-Abstützungselementes R₀ und mit dem steileren Anstieg in der oberen Hälfte des Höhen-Variationsbereichs des Ausfahrmast-Abstützungselementes R₀ ist nicht unbedingt nachteilig, sondern im Gegenteil. Für die anvisierten Funktionen Mastschwingungsdämpfung und Kippstabilitäts-Kontrolle hat die obere Hälfte eine größere Relevanz. Es kann von Vorteil sein, wenn das Messsignal des Sensors S1 in diesem Bereich besser aufgelöst ist.
Die 6 zeigt eine grafische Darstellung der Höhe x_R0 des unteren Ausfahrmast-Abstützungselementes R₀ und somit die Ausfahrhöhe des Ausfahrmastes 5 als Funktion des Verhältnisses M₁/M₀ der mit den Sensoren S₁ und S₀ gemessenen Biegemomente M₁ und M₀ des Hauptmastes 4 bzw. als Funktion des Verhältnisses M₁/M_L des mit den Sensor S₁ gemessenen Biegemoments M₁ des Hauptmastes 4 und des mit einem entsprechenden Sensor erfassten Lastmoments M_L. Dabei werden dieselben Annahmen getroffen wie in 5.
In der 6 ist hierbei auf der waagerechte Achse das Verhältnis M₁/M₀ der gemessenen Biegemomente M₁ und M₀ bzw. das Verhältnis M₁/M_L des gemessenen Biegemoments M₁ und des Lastmoments M_L und auf der vertikalen Achse die Höhe x_R0 des unteren Ausfahrmast-Abstützungselementes R₀ dargestellt.
In der 6 ist die sich nach der Formel $x_{R 0} = x_{R 1} - \frac{x_{R 1} - x_{S 1}}{M 1 / M L}$
berechnete Höhe x_R0 des Ausfahrmast-Abstützungselementes R₀ dargestellt, wobei

xR0: die Höhe des unteren Ausfahrmast-Abstützungselementes R₀,
XR1: die Höhe des oberen Hauptmast-Abstützungselementes R₁,
XS1: der Messpunkt des Sensor S1 in Höhe des oberen Mastanschlagspunktes 10,
M1: das mit dem Sensor S₁ gemessene Biegemoment am Messpunkt x_S1,
ML: das Lastmoment ist.

Das Lastmoment M_L wird im dargestellten Ausführungsbeispiel anhand des Biegemoments M₀ ermittelt, das mit dem Sensor S₀ am Messpunkt x_S0 in Höhe des oberen Mastanbindungspunktes C1 gemessen wird.
Für die Parameter X_R1 und X_S1 gelten die bereits zur 5 genannten Werte.
Die Datenverarbeitungseinrichtung 13 erhält hierbei die mit den Sensoren S₁ und S₀ gemessenen Biegemomente M₁ und M₀ bzw. das mit dem Sensor S1 gemessene Biegemoment M₁ und das mit einem geeigneten Sensor erfasste Lastmoment M_L und berechnet anhand der oben genannten Formel, die in der Datenverarbeitungseinrichtung 13 abgespeichert ist, wobei die Parameter X_R1 und X_S1 konstruktionsbedingt bekannt und somit Konstanten sind, die Höhe x_R0 der unteren Ausfahrmast-Abstützungselementes R₀. Unter weiterer Einberechnung einer in der Datenverarbeitungseinrichtung 13 hinterlegten Korrelation zwischen der Höhe x_R0 des Ausfahrmast-Abstützungselementes R₀ und der Höhe des Lastaufnahmemittels kann von der Datenverarbeitungseinrichtung 13 aus der Höhe x_R0 des Ausfahrmast-Abstützungselementes R₀ die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels ermittelt werden.
Erfindungsgemäß wird somit die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels aus dem Verhältnis zwischen dem Biegemoment M₁ im oberen Hauptmast-Bereich und dem Lastmoment M_L ermittelt. Die Quintessenz der erfindungsgemäßen Ermittlung der Hubhöhe des Lastaufnahmemittels liegt primär in der Benutzung der Abhängigkeit des Biegemoments M₁ im oberen Teil des Hauptmastes 4 von des Ausfahrhöhe des Ausfahrmastes 5, um die Hubhöhe zu ermitteln.
In dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 5 wird das Lastmoment M_L mittels des in Höhe des oberen Mastanbindungspunktes C₁ am Hauptmast 4 angeordnete Sensors S₀ ermittelt, der das Biegemoment M₀ erfasst. Die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels wird hierbei aus den gemessenen Biegemomenten M₀ und M₁ im unteren und im oberen Bereich des Hauptmastes 4 ermittelt.
Die Erfindung stützt sich auf die Tatsache, dass das Biegemoment an einem beliebigen Punkt des Hauptmastes 4 bei gegebenem Lastmoment M_L progressiv steigt in Abhängigkeit von der Ausfahrhöhe des Ausfahrmastes 5, aber nur solange, bis die Ausfahrhöhe des Ausfahrmastes 5 die Höhe des berücksichtigen Punkts erreicht oder überschreitet. Ab dieser Ausfahrhöhe des Ausfahrmastes 5 erreicht das Biegemoment des Hauptmastes 4 an dem berücksichtigten Punkt sein Maximum, das dem Lastmoment M_L gleich ist. Dementsprechend wird aus dem Anstiegsversatz der an zwei höhenversetzten Punkten im Hauptmast 4 gemessenen Biegemomente M₀, M₁ die Ausfahrhöhe des Ausfahrmastes 4 abgeleitet und somit auch die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels ermittelt.
Während das am unteren Punkt des Hauptmastes 4 gemessene Biegemoment M₀ sein Maximum schon erreicht hat und dem Lastmoment M_L gleich ist, hat das am oberen Punkt des Hauptmastes 4 gemessene Biegemoment M₁ nur ein Teil des Lastmoments M_L erreicht, und in Abhängigkeit von diesem Verhältnis wird die Ausfahrhöhe des Ausfahrmastes 5 abgeleitet.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf das in den 1 bis 5 dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Anstelle der Erfassung des Biegemoments M₀ mittels des Sensors S₀ am unteren Bereich des Hauptmastes 4 zur Ermittlung des Lastmoments M_L kann ein beliebiges anderes Signal verwendet werden, das über einen anderen Weg die erforderliche Information über das Lastmoment M_L zur Verfügung stellt, um in Verbindung mit der Erfassung des Biegemoments M₁ am oberen Bereich des Hauptmastes 4 mittels des Sensors S₁ die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels ermitteln zu können.
Das Lastmoment M_L kann alternativ zu den 1 bis 5 durch Messung der Neigekraft einer Neigeeinrichtung des Hubgerüstes 2, beispielsweise mittels Kraftmessbolzen oder durch Messung des Hydraulikdrucks in hydraulischen Neigezylindern, ermittelt werden.
Das Lastmoment M_L kann alternativ zu den 1 bis 5 über die Hinterachslast des Flurförderzeugs 1 ermittelt werden.
Das Lastmoment M_L kann alternativ zu den 1 bis 5 durch eine Dehnungsmess-Sensorik an den Gabelzinken oder am Gabelträger ermittelt werden.
Das Lastmoment M_L kann alternativ zu den 1 bis 5 aus dem gemessenen Lastgewicht, beispielweise über den Lastdruck eines hydraulischen Hubantriebs, ermittelt werden, wobei der Lastschwerpunktposition der Last als bekannt angenommen wird.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, bei dem der Hauptmast 4 am Schubschlitten 1a eines als Schubmaststaplers ausgebildeten Flurförderzeugs 1 angeordnet ist. Das Flurförderzeug kann alternativ von einem Gegengewichtsgabelstapler oder einem Lagertechnikstapler gebildet sein, bei dem das Hubgerüst 4 an dem unteren Mastanbindungspunkt C₀ und an dem oberen Mastanbindungspunkt C₁ direkt am Flurförderzeug 1 abgestützt ist.

Claims

Flurförderzeug (1) mit einem Hubgerüst (2), welches mindestens einen Hauptmast (4) und mindestens einen, am Hauptmast (4) höhenbeweglich angeordneten, Ausfahrmast (5) aufweist, wobei durch Ausfahren des Ausfahrmastes (5) ein, ein Lastmoment (ML) aufweisendes, Lastaufnahmemittel auf eine gewünschte Hubhöhe gehoben werden kann, sowie mit einem Hubhöhenermittlungssystem (3) zur Messung der Hubhöhe des Lastaufnahmemittels, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubhöhenermittlungssystem (3) eine Sensorik (9) aufweist, die dazu ausgebildet ist, das Lastmoment (M_L) zu erfassen und in einer Höhe des Hauptmastes (4) ein Biegemoment (M₁) des Hauptmastes (4) zu erfassen, wobei die Sensorik (9) mit einer Datenverarbeitungseinrichtung (13) zur Auswertung der Sensorsignale der Sensorik (9) in Wirkverbindung steht, die dazu eingerichtet ist, aus dem erfassten Lastmoment (M_L) und dem erfassten Biegemoment (M₁), insbesondere aus der Differenz des erfassten Lastmoments (M_L) und des erfassten Biegemoments (M₁), die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels zu berechnen.
Flurförderzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (9) mindestens einen Sensor (S1) umfasst, der dazu ausgebildet ist, das Biegemoment (M₁) in einem oberen Bereich des Hauptmastes (4) zu messen.
Flurförderzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubgerüst (2) mit einer Neigeeinrichtung zur Neigung des Hubgerüstes (2) ausgestattet ist und die Sensorik (9) eine Neige-Sensorik umfasst, die dazu ausgebildet ist, durch Messung einer Neigekraft der Neigeeinrichtung das Lastmoment (M_L) zu erfassen.
Flurförderzeug (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Neige-Sensorik einen Kraftmessbolzen umfasst.
Flurförderzeug (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigeeinrichtung einen hydraulischen Neigezylinder aufweist und die Neige-Sensorik einen Hydraulikdrucksensor zur Messung eines Hydraulikdrucks im Neigezylinder umfasst.
Flurförderzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (9) eine Hinterachslast-Sensorik umfasst, die dazu ausgebildet ist, durch Messung einer Hinterachslast des Flurförderzeugs das Lastmoment (M_L) zu erfassen.
Flurförderzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (9) eine Lastgewicht-Sensorik umfasst, die dazu ausgebildet ist, durch Messung des Lastgewichts bei vorgegebenem Lastschwerpunkt das Lastmoment (M_L) zu erfassen.
Flurförderzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (9) eine Dehnungsmess-Sensorik am Lastaufnahmemittel, insbesondere an einer Gabelzinke und/oder an einem Gabelträger, umfasst, die dazu ausgebildet ist, das Lastmoment (M_L) zu messen.
Flurförderzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (9) mindestens einen Sensor (S₀) umfasst, der dazu ausgebildet ist, durch Messung des Biegemoments (M₀) in einem unteren Bereich des Hauptmastes (4) das Lastmoment (M_L) zu erfassen.
Flurförderzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptmast (4) an einem unteren Mastanbindungspunkt (C₀) am Flurförderzeug (1) abgestützt ist, insbesondere in vertikaler Richtung, und an einem oberen Mastanbindungspunkt (C₁) am Flurförderzeug (1) abgestützt ist, insbesondere in horizontaler Richtung, und der Ausfahrmast (5) mittels eines, im unteren Bereich des Ausfahrmastes (5) angeordneten, Ausfahrmast-Abstützungselementes (R₀) sowie mittels eines, im oberen Bereich des Hauptmastes (4) angeordneten, Hauptmast-Abstützungselementes (R₁) höhenbeweglich gelagert und in horizontaler Richtung am Hauptmast (4) abgestützt ist, wobei die Sensorik (9) mindestens einen Sensor (S₁) umfasst, der dazu ausgebildet ist, das Biegemoment (M₁) in Höhe eines oberen Mastanschlagspunktes (10) zu messen, an dem das Ausfahrmast-Abstützungselement (R₀) im vollständig ausgefahrenen Zustand des Ausfahrmastes (5) positioniert ist.
Flurförderzeug (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (9) mindestens einen Sensor (S₀) umfasst, der dazu ausgebildet ist, durch Messung des Biegemoments (M₀) in Höhe des oberen Mastanbindungspunktes (C₁) das Lastmoment (M_L) zu erfassen.
Flurförderzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung (13) dazu eingerichtet ist, aus dem Verhältnis des gemessenen Biegemoments (M₁) und des Lastmoments (M_L), insbesondere aus dem Verhältnis der gemessenen Biegemomente (M₀, M₁), die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels zu berechnen.
Flurförderzeug (1) nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung (13) dazu eingerichtet ist, die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels aus einer Differenz des gemessenen Biegemoments (M₁) und des Lastmoments (M_L), insbesondere aus dem Gradienten der gemessenen Biegemomente (M₀, M₁), zu bestimmen.
Flurförderzeug (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Datenverarbeitungseinrichtung (13) ein Berechnungsprogramm hinterlegt ist, das die Höhe (x_RO) des Ausfahrmast-Abstützungselementes (R₀) nach folgender Formel $x_{R 0} = x_{R 1} - \frac{x_{R 1} - x_{S 1}}{M 1 / M L}$
berechnet, wobei x_R0 Höhe des Ausfahrmast-Abstützungselementes, x_R1 Höhe des Hauptmast-Abstützungselementes, x_S1 Messpunkt der Sensorik in Höhe des oberen Mastanschlagspunktes, M₁ Biegemoment am Messpunkt x_S1, ML Lastmoment, und daraus unter Einberechnung einer in der Datenverarbeitungseinrichtung (13) hinterlegten Korrelation zwischen der Höhe (x_R0) des Ausfahrmast-Abstützungselementes (R₀) und der Höhe des Lastaufnahmemittels die Hubhöhe des Lastaufnahmemittels ermittelt.
Flurförderzeug (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnungsprogramm einen Algorithmus umfasst, der dynamische Veränderungen der Biegemomente (M₀, M₁) erfasst und Mastschwingungen erkennt.
Flurförderzeug (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptmast-Abstützungselement (R₁) als Hauptmast-Mastrolle und das Ausfahrmast-Abstützungselement (R₀) als Ausfahrmast-Mastrolle ausgebildet sind.
Flurförderzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (9) mindestens Dehnungs-Mess-Sensor (11, 12) umfasst, wobei mindestens ein Dehnungs-Mess-Sensor (12) in Höhe des oberen Mastanbindungspunktes (C1) am Hauptmast (4) und/oder mindestens ein Dehnungs-Mess-Sensor (11) in Höhe des oberen Mastanschlagspunktes (10) am Hauptmast (4) angeordnet sind.
Flurförderzeug (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptmast (4) am oberen Mastanbindungspunkt (C₁) mittels einer Neigeeinrichtung in einer vertikalen Ebene neigbar am Flurförderzeug (1) abgestützt ist.