DE10245462A1 - Sicherheitssystem für Flurförderzeuge mit aufsitzendem Arbeitnehmer (Gabelstapler) - Google Patents

Description

• In den letzten zehn Jahren ereigneten sich bundesweit etwa 160 tödliche Unfälle durch umkippende Gabelstapler. Die Fahrer werden dabei in der Regel vom Sitz geschleudert oder beim Versuch abzuspringen vom Staplerdach erschlagen.
• Die Arbeitsmittelbenutzungsrichtlinie §89/655/EWG, bzw. §95/63 EG trägt dem Rechnung und fordert: "Flurförderzeuge mit aufsitzendem Arbeitnehmer sind so zu gestalten oder auszurüsten, dass die Risiken durch ein Kippen des Flurförderzeuges begrenzt werden."
• Neufahrzeuge dieser Kategorie werden seit dem 05. Dezember 1998 in dieser Weise ausgerüstet. Die bereits im Betrieb befindlichen Fahrzeuge müssen bis zum 05. Dezember 2002 auf dem Stand der Technik sein. Verantwortlich für die Durchsetzung der gesetzliche Regelung ist der Betreiber.
• Auf dem Markt existieren bereits Studien, die in Fahrzeugen verschiedener Hersteller zum Einsatz kommen. Die wichtigsten Systeme sind:
  1. Beckengurt
  2. Seitliche Schutzbügel
  3. Stütze
  4. Fahrerkabine
  5. SAS (Fa. Toyota)
• 1. zu 1.) Der Beckengurt ist das Alteste der Rückhaltesysteme. Er kann jedoch nicht in jeder Situation ausreichend Halt bieten. Hinzu kommt, dass ein Gurt vom Fahrer bei jedem ab- und aufsteigen geöffnet werden muss. Es kann durch den Betreiber nicht sichergestellt werden, dass der Gurt durch die Fahrer auch benutzt wird. Die Nachrüstung mit einem Beckengurt ist problematisch und kostenintensiv, da nur eine komplette Gurt-Sitz-Einheit nachgerüstet werden kann.
• 2. zu 2.) Seitliche Schutzbügel müssen auch bei jedem Auf und Absteigen geöffnet und geschlossen werden. Beim nachträglichen Einbau von Fahrerrückhaltebügeln muss bei jedem Gabelstaplertyp geprüft werden, ob die Befestigungspunkte in der Lage sind, bei einem Umsturz den Fahrer tatsächlich zurückhalten. Durch Sturz auf den Bügel kann es zu Verletzungen kommen.
• 3. zu 3.) Bei diesem System ist im Heck des Gabelstaplers auf dem Ausgleichsgewicht eine Stütze angebracht, welche den Stapler unter einem bestimmten Winkel abfangen soll, um ein Freiraum zu schaffen in dem der Fahrer überleben kann. Dieses System ist eine Studie, deren Wirksamkeit noch nicht erwiesen ist.
• 4. zu 4.) Die Verwendung von Fahrerkabinen setzt voraus, dass die Türen immer geschlossen werden. Außerdem ist zu beachten, dass Kabinen mit Plastiktüren nur begrenzt in der Lage sind, die Fahrer beim Kippen des Fahrzeuges wirksam zu schützen. Zur Nachrüstung vorhandener Fahrzeuge ist die Fahrerkabine aufgrund des hohen finanziellen Aufwandes undenkbar.
• 5. zu 5.) Nur für Neufahrzeuge. Eine Nachrüstung ist unmöglich, da bei Altstaplern keine Nachrüstung der aufwendigen Sensorik möglich ist Die Ausrüstung von Neufahrzeugen ist sehr kostenintensiv.
• Wer hinsichtlich des Anlegens von Sicherheitsgurten bzw. Fahrerrückhaltebügeln und dem Schließen von Kabinentüren bei seinen Fahrern Probleme hinsichtlich der Akzeptanz sieht, sollte einem selbsttätig wirkenden Fahrerrückhaltesystem unbedingt den Vorzug geben.
• Die Aufgabe eines effektiven Rückhaltesystems darf nicht nur sein, den Fahrer bei einem Umstürzen des Fahrzeugs zu schützen, sondern es muß den Gabelstapler am Umfallen hindern.
• Die Hauptursache für Kippunfälle sind:
  
• - Zu schnelle Kurvenfahrt im Leerzustand (ungünstiges Standmoment)
• - Zu schnelle Kurvenfahrt mit angehobener Last (ungünstiges Kippmoment)
• Es muß ein System entwickelt werden, welches die Kurvengeschwindigkeit in diesen beiden Betriebssituationen niedrig hält, sodass keine zu hohe Querbeschleunigung auftreten kann.
Beschreibung des Sicherheitssystems ESC
• Dies geschieht mit Hilfe unserer Drosselungsschaltung ESC (Electronic Speed Control). Durch zwei Sensoren werden Gabelhöhe und Lenkwinkel gemessen.
• Wenn nun der Gabelhöhengeber eine zu hohe Gabel registriert wird die Drosselung aktiviert. Dadurch kann zu hohe Kurvengeschwindigkeit bei angehobener Last verhindert werden. Bei zu starkem Einschlag der Lenkung wird ebenfalls die Drosselung in Kraft gesetzt. Dadurch können kleine Kurvenradien nicht mit hoher Geschwindigkeit gefahren werden. Das Drosselungssystem greift somit nur ein, wenn der Fahrer gegen die Betriebsanweisungen verstößt. Diese beeinhalten vorsichtiges Fahren im Leerzustand und das Absenken der Gabel bei Fahren mit Last.
Weitere Vorteile
• - Durch die Einfachheit der Technik kostengünstige Nachrüstung und Neuausrüstung möglich.
• - Da das System am elektronischen Gaspedal zwischengeschaltet wird, ist die Nachrüstung von Diesel-, Gas- und Elektrostaplern möglich.
• - Passend für alle Gabelstaplerfabrikate; lediglich die Drosselungsintensität muß an die Parameter (minimaler Kurvenradius, Größe, Gewicht, Fahrwerksausführung) des einzelnen Staplers angepaßt werden.
• - unabhängig von Fahrergröße
• - Dadurch dass der Stapler am Umkippen gehindert wird, erreichen wir umfassenden Schutz für Stapler, Fahrer, Ladung und umstehende Personen/Maschinen.
• - Das System ist selbsttätig wirksam und kann vom Fahrer nicht umgangen werden.
• - Wenn ein Stapler z. B. vorwiegend auf geneigter Fahrbahn eingesetzt wird kann die Drosselungsintensität des Systems stufenlos erhöht werden. Somit ist das System für alle Bereiche des Staplerbetriebes sicher.
• - Eine hohe Akzeptanz von Seiten der Fahrer und Betreiber ist zu erwarten, da der Fahrer in der Ausübung seiner Arbeit nicht behindert wird. (Gegensatz Beckengurt).
• Im folgenden beschreiben wir das Funktionsschema der Drosselungsschaltung ESC anhand eines Schaltplans. Zu Grunde liegt immer eine Eingangsspannung von 12 V. Der Leistungstransistor T1 wird von zwei Pfaden angesteuert. Die Pfade versorgen die Basis von T1 mit Spannung. Durch den Widerstand R3 liegt jedoch am einen Pfad eine geringere Spannung an und somit wird die Kollektor-Emitter-Strecke nicht vollständig leitend. Durch die Sensoren (Gabelhöhengeber, Lenkwinkelgeber) werden die Pfade umgeschaltet. Der Transistor T1 versorgt nun das elektrische Gaspedal mit Spannung. Je nach Verstärkungsfaktor fährt der Stapler nun normal oder gedrosselt.
• Die Sensoren
• Sobald der Lenkwinkelgeber aktiviert wird schaltet er den Transistor T5 und verbindet den Stromkreis über R9 auf Masse. An T4 liegt nun 0,7 V an und T4 schaltet nicht und der Stromkreis ist unterbrochen. Die Spannung liegt über R5 und R6 an der Basis von T2 an. Dieser wird nun leitend und der Transistor T1 wird über D2 und R3 angesteuert. T1 schaltet nicht vollständig und somit ist die Kollektor-Emitter-Strecke nicht vollständig leitend. Sobald sich der Kurvenradius auf ein sicheres Maß reduziert hat öffnet der Lenkwinkelsensor und T5 sperrt.
• Durch Betätigen des Gabelhöhensensors bekommt der Thyristor T6 über C1 ein Massepotential auf das Thyristorgate. Der Thyristor fällt in den Ruhestand und T3 wird nicht leitend. Dadurch ist der Kollektor-Emitter-Stromkreis an T3 unterbrochen. Der Strom fließt von R6 über R5 wieder zu T2 und macht ihn leitend. Gleichzeitig bekommt T1 über D2 und R3 einen Basisstrom. Durch den hohen Widerstand schaltet T1 nicht vollständig und lässt nur eine geringe Spannung durch. Schaltet der Sensor bei herablassender Gabel erneut, so bekommt T6 Pluspotential ans Gate und schaltet durch. Dadurch bekommt T3 Spannung und schaltet auf Masse durch. Nun ist der alte Fahrzustand wieder hergestellt.

Claims (1)

1. Wir betrachten die Übertragung der Fahrdynamikregelung, mit Einbeziehung von Kippmoment und Standmoment, auf Flurförderzeuge mit aufsitzendem Arbeitnehmer (Gabelstapler) als die gedankliche Leistung unseres Antrages.
   Ein Effekt liegt darin, dass jeder Gabelstapler die volle Arbeitsleistung beibehält. Lediglich in Betriebszuständen die gefährlich sind, wird vom System in die Elektronik eingegriffen. Dies geschieht dadurch, dass das Signal des elektronischen Gaspedals verändert wird.
   Mit Hilfe vom zwei Sensoren werden Lenkwinkel und Gabelhöhe gemessen, und überwacht, wann die Drosselung einsetzen muss.
   Durch Messung der Gabelhöhe wird die Verlagerung des Schwerpunktes beim Anheben einer Last berücksichtigt.
   Durch Messung des Lenkwinkels wird die Veränderung der Fliehkraft bei Kurvenfahrt mit einbezogen.
   Zusatz: Im Modell ist lediglich eine Ein-/Ausschaltung realisiert. In der Praxis kann die Drosselung proportional zu Lenkwinkel und Gabelhöhe gesteuert werden. Hierfür melden wir bereits eine Erweiterung des Antrages an.