DE19729874A1 - Vorrichtung zum Stabilisieren des Mastneigungswinkels eines Ladegeräts und Verfahren zum Steuern derselben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine sicherere Vorrichtung zum Stabilisieren des Mastneigungswinkels und auf ein Verfahren zum Steuern derselben bei einem Ladegerät, insbesondere wäh­ rend Ladearbeiten oder bei einem Frachttransport.

Im allgemeinen wird ein Ladegerät wie ein Gabelstapler be­ nutzt, um eine Fracht zu laden und zu entladen und über eine kurze Distanz zu transportieren. Zum sichereren Arbeiten muß die Fracht horizontal zu der Oberfläche gehalten werden, um zu verhindern, daß die Fracht herunterfällt. Das macht das Ausba­ lancieren der Frachttrageinrichtung wichtig. Deshalb muß der Neigungswinkel der Frachttrageinrichtung wie der Mast des Ga­ belstaplers in einem bestimmten Bereich gehalten werden. Ein beträchtlicher Neigungswinkel eines Mastes (absoluter Nei­ gungswinkel) sowie die Neigung eines Ladegeräts, unter Berück­ sichtigung der Neigung der Oberfläche, wurde bei dem herkömm­ lichen Ladegerät angezeigt, aber auch mit Bezug auf die Ober­ fläche. Es ist jedoch noch keine Vorrichtung zum Stabilisieren der angezeigten Neigung bekannt geworden, so daß nach wie vor der Arbeitswirkungsgrad allein von dem Erkennen des absoluten Neigungswinkels und von einer entsprechenden Reaktion durch den Fahrer abhängig ist. Das heißt, wenn die Fracht mit Hilfe des Ladegeräts getragen oder entladen wird, muß der Fahrer entscheiden und die Geschwindigkeit des Ladegeräts steuern, um die Neigung des Mastes zu steuern. Deshalb kann ein ungeschul­ ter Fahrer die Fracht während der Ladearbeit verlieren, wenn er mit dem Erfassen des angezeigten Neigungswinkels nicht ver­ traut ist.

Die US 53 74 155 versucht dieses Problem durch Verbinden eines separaten Geräts mit dem Mast des Gabelstaplers zu lösen. Diese herkömmliche Technologie veranlaßt jedoch den Fahrer den Sitz zu verlassen, um die Fracht mit Hilfe eines Gurtes und eines Arms zu stabilisieren, was zeitraubend ist.

Es ist demgemäß ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vor­ richtung zum Stabilisieren des Neigungswinkels und ein Steuer­ verfahren für dieselbe zu schaffen, die einen Mastneigungswin­ kel eines Ladegeräts relativ zu der Oberfläche innerhalb eines bestimmten Bereiches halten können, und zwar unter Berücksichtigung der Zustände der Oberfläche oder der Fahrge­ schwindigkeit des Ladegeräts.

Zum Erreichen dieses Ziels sind die Vorrichtung zum Stabilisieren eines Mastneigungswinkels und ein Steuerverfah­ ren für dasselbe nach der Erfindung durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gekennzeichnet, die den Mastneigungswinkel er­ fassen und eine Steuerung ausführen, um den Mastneigungswinkel zu kompensieren, und den Fahrer warnen, wenn die Stabilität, die durch die Anwendung der Erfindung erreicht wird, unzuläng­ lich ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1A ein Hydraulikflüssigkeitsdiagramm einer Vorrichtung nach der Erfindung zum Stabili­ sieren des Mastneigungswinkels eines Lade­ geräts,

Fig. 1B ein Schaltbild, das den inneren Aufbau ei­ nes in Fig. 1A dargestellten Magnetventils zeigt,

Fig. 2 ein Blockschaltbild, das eine elektrische Schaltungsanordnung für eine Steuereinheit nach der Erfindung zeigt,

Fig. 3A und 3B ein Flußdiagramm für das erfindungsgemäße Steuerverfahren zum Steuern des Ladegeräts,

Fig. 4 ein Diagramm, das die Aktivierungszustände des Magnetventils nach der Erfindung zeigt,

Fig. 5 ein Diagramm, das das Warngebiet während der Aktivierung der Erfindung zeigt,

Fig. 6 ein Diagramm, das die Änderung des Mastwin­ kels bei einem bekannten Ladegerät zeigt, wenn dieses über ein geneigtes Gelände fährt, und

Fig. 7 die Stabilität des Ladegeräts mit der Vor­ richtung nach der Erfindung unter denselben Bedingungen wie in Fig. 6.

Fig. 1A ist ein Hydraulikflüssigkeitsdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Stabilisieren des Mastnei­ gungswinkels bei einem Ladegerät, der Neigezylinder 11, 12, Magnetventileinheiten 14, 15 und ein Hauptventil 13 aufweist. Der Hydraulikflüssigkeitskreis, der mit einer Hauptpumpe und mit einem Öltank verbunden ist, ist mit einem Ende der ersten Magnetventileinheit 14 und mit einem Ende der zweiten Magnet­ ventileinheit 15 verbunden. Das andere Ende des Hauptventils 13 ist mit der kleinen und großen Kammer 11a, 12a, 11b, 12b der beiden Neigezylinder 11, 12 verbunden, wogegen das andere Ende der ersten Magnetventileinheit 14 jeweils mit den großen Kammern 11b, 12b der Neigezylinder 11, 12 verbunden ist und das andere Ende der zweiten Magnetventileinheit 15 jeweils mit den kleinen Kammern 11a, 12a der Neigezylinder verbunden ist.

Der Mastwinkel wird durch die direkte Entscheidung des Fahrers über die Richtung der Hydraulikflüssigkeit durch einen Steuerhebel zum Betätigen der Neigezylinder 11, 12 gesteuert. Die Magnetventileinheiten 14, 15 sind parallel zu dem Haupt­ ventil 13 geschaltet und steuern die Neigezylinder 11, 12 an, wobei die Zufuhrrichtung der Hydraulikflüssigkeit separat durch das Hauptventil 13 entschieden wird. Infolgedessen wer­ den dadurch der Winkel des Mastes eingestellt und der Flüssig­ keitsdurchfluß aufgrund des Ansteuersignals des Magnetventils elektrisch umgeschaltet. Die Fig. 1A und 1B zeigen den inneren Aufbau jedes Magnetventils 14, 15 in Fig. 1A, und die Ventile a, b, die in Fig. 1B gezeigt sind, werden aufgrund des Ansteu­ ersignals, welches durch die Steuereinheit 22 nach Fig. 2 er­ zeugt wird, Ein/Aus-geschaltet. Es gibt keinen Fall, in wel­ chem die beiden Ventile gleichzeitig offen sind. Die Magnet­ ventileinheiten 14, 15 bewirken, daß eine Hydraulikflüssigkeit während der Aktivierung der Vorrichtung zum Stabilisieren der Neigung des Ladegeräts automatisch zugeführt wird. Das Magnet­ ventil 13 ist nicht betätigbar, wenn das Hauptventil 13 in Be­ trieb ist. Dagegen wird nur das Hauptventil 13 bei abgeschal­ teten Magnetventileinheiten 14, 15 aktiviert, wenn die Hydrau­ likflüssigkeit durch den Fahrer manuell zugeführt wird. Die Neigezylinder 11, 12 werden mit der Hydraulikflüssigkeit über den Flüssigkeitskanal in Abhängigkeit von den Arbeitsbedingun­ gen des Hauptventils 13 und der Magnetventileinheiten 14, 15 versorgt, um den Mastwinkel einzustellen.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das die elektrische Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Steuereinheit des Ladegeräts zeigt, wobei eine Sensoreinheit 21, eine Steuerein­ heit 22, die mit der Ausgangsklemme der Sensoreinheit 21 ver­ bunden ist, eine Magnetventilansteuereinheit 24, die mit der Ausgangsklemme der Steuereinheit 22 verbunden ist, und eine Schaltsignaleingangseinheit 23, die das Schaltsignal an die Steuereinheit 22 abgibt, vorgesehen sind. Die Steuereinheit 22 umfaßt eine Differentialschaltungsanordnung 22a, die mit der Ausgangsklemme der Sensoreinheit 21 verbunden ist, eine Ein­ gangsschaltungsanordnung 22b und eine Zentraleinheit 22c, die mit der Differentialschaltungsanordnung 22a, der Eingangsschaltungsanordnung 22b, einer Schaltsignalein­ gangseinheit 23 und einer Magnetventilansteuereinheit 24 ver­ bunden ist.

Die Aktivierung der Steuereinheit wird im folgenden beschrie­ ben. Nach dem Umwandeln der Verlagerung der Mastneigung in ein elektrisches Signal mit Hilfe der Sensoreinheit 21 wird das elektrische Signal an die Differentialschaltungsanordnung 22a und an die Eingangsschaltungsanordnung 22b angelegt. Die Ausgangssignale der Differentialschaltungsanordnung 22a und der Eingangsschaltungsanordnung 22 innerhalb der Steuereinheit 22 werden der Zentraleinheit 22c zugeführt. Weitere Eingangs­ signale der Zentraleinheit 22c sind das Schaltsignal SW1 und das Schaltsignal SW2, welche durch die Schaltsignalein­ gangseinheit 23 übertragen werden. Das Schaltsignal SW1 ist ein Signal zum automatischen Kompensieren und dadurch Stabili­ sieren der Mastneigung bei einem Ladegerät, bewirkt durch das Ein/Aus-Schalten der beiden Magnetventileinheiten 14, 15. Das Schaltsignal SW2 ist ein Signal zum Steuern der Mastneigung durch die Steuerung des Hebels. Nach dem Empfang der Eingangs­ signale sendet die Zentraleinheit 22c ein Signal zu der Ma­ gnetventilansteuereinheit 24 und steuert die Magnetventile 14, 15 gemäß dem Steuerverfahren, das anhand von Fig. 3 beschrie­ ben wird, gemäß dem Zustand der Signale an. Die Ansteuerzu­ stände sind folgende.

TABELLE 1

Die Betriebsart 1 in Tabelle 1 ist eine Hydraulikflüssigkeitszuführbetriebsart, in welcher Hydraulik­ flüssigkeit dem Neigezylinder mit Hilfe der Hauptpumpe zuge­ führt wird, wobei nur das Ventil a in Fig. 1B abgeschaltet ist. Die Betriebsart 2 in Tabelle 1 ist eine Hydraulikflüssig­ keitsabgabebetriebsart zum Abgeben der Hydraulikflüssigkeit aus dem Neigezylinder in den Öltank, wobei das Ventil b in Fig. 1B eingeschaltet ist. Die Betriebsart 3 ist eine Ab­ schaltbetriebsart, bei der das Magnetventil abgeschaltet wird, wobei die beiden Ventile in Fig. 1B abgeschaltet werden.

Die Fig. 3A und 3B zeigen ein Flußdiagramm, welches das er­ findungsgemäße Steuerverfahren des Ladegeräts veranschaulicht, wie es im folgenden näher beschrieben ist.

Zum richtigen Ansteuern des Ladegeräts ist ein Initialisierungsprozeß notwendig für einen Neigungswinkel T(t), gemessen relativ zu der horizontalen Oberfläche der La­ degerätvorderseite, SW1, SW2, Erlaubnis des Mastwinkels C und Erlaubnis des Mastwinkels pro Stunde D. Das Signal, das zu der Steuereinheit des Ladegeräts übertragen wird, basiert auf der Entscheidung durch den Fahrer gemäß den Arbeitszuständen und besteht aus den Werten C und D. Eine Variable X wird gebildet, um das Ladegerät in vorbestimmten Schritten zu steuern, wobei die Änderung von null bis fünf geht, mit Inkrementen von eins.

In dem ersten Schritt S1 werden, wenn SW1 Aus oder SW2 Ein ist, alle Magnetventile abgeschaltet, und es wird keine elek­ trische Kompensation zum Stabilisieren der Neigung des Ladege­ räts ausgeführt (die erste Magnetventileinheit = Aus-Betriebs­ art 3, die zweite Magnetventileinheit = Aus-Betriebsart 3). Das heißt, der Neigezylinder wird nur durch die Betätigung des Steuerhebels durch den Fahrer zum Aktivieren des Hauptventils angesteuert. Wenn SW1 eingeschaltet ist, wird der Mastnei­ gungswinkel T(t1) zu der Zeit, zu der SW1 eingeschaltet wird, zu der Steuereinheit als das Grundsignal R übertragen.

Der zweite Schritt S2, bei dem SW1 eingeschaltet ist und SW2 ausgeschaltet ist, ist ein automatischer Steuerzustand zum Stabilisieren der Neigung des Ladegeräts. Die Variable X wird von eins bis fünf jeweils um ein Inkrement von eins erhöht, und, wenn der Wert fünf ist, wird der Ausgangsabsolutwert |E| der Differentialschaltungsanordnung 22a in Fig. 2 mit dem Wert D verglichen. Wenn der Wert |E| größer ist, dann wird er als ein Warngebiet betrachtet, und eine Warnung, die für eine be­ stimmte Zeitspanne anhält, wird für den Fahrer angezeigt. Diese Situation tritt ein, wenn der Oberflächenneigungswinkel stark ist oder wenn die Fahrgeschwindigkeit zu schnell ist zur kontinuierlichen Stabilisierung. In diesem Fall muß der Fahrer die Geschwindigkeit des Ladegeräts auf einen Wert verringern, bei dem die gegenwärtige absolute Änderung der Mastneigung pro Stunde |E| niedriger ist als die Änderungserlaubnis der Mast­ neigung pro Stunde D. Wenn das Warnzeichen beendet ist oder der Wert von |E| kleiner als der von D ist, nimmt die Variable X einen Wert von null an. Außerdem wird die Differenz zwischen dem Grundsignal R und dem Neigungswinkel T(t) auf dieselbe Weise wie in dem Fall berechnet, wo die Variable X kleiner als fünf war, gefolgt von einem Vergleich des Absolutwerts F mit der Erlaubnis der Mastneigung. Wenn der Wert von F kleiner als der von C ist, dann erfolgt die Rückkehr zu dem ersten Schritt, wogegen, wenn das nicht der Fall ist, der dritte Schritt S3, d. h. ein Kompensationsschritt, durch die Ma­ gnetventileinheit ausgeführt wird.

In dem dritten Schritt wird, wenn das Grundsignal R größer oder kleiner als der Neigungswinkel T(t) ist, d. h. wenn der Mast zu dem Fahrer hin geneigt ist oder zu der von dem Fahrer entgegengesetzten Seite hin geneigt ist, jedes Magnetventil geeignet angesteuert, um den Neigungswinkel zu kompensieren (vgl. Fig. 4 und Tabelle 1). Wenn der Wert von F nach der Kom­ pensation größer als der von C ist, wird der erste Schritt wiederholt, nachdem der Wert der Variablen um ein Inkrement von eins erhöht worden ist. Wenn der Wert von F kleiner als der Wert von C ist, endet die Kompensation, und beide Magnet­ ventile werden abgeschaltet. Das beendigt die Aktivierung der Vorrichtung zum Stabilisieren des Mastneigungswinkels.

Fig. 6 zeigt den Differentialwert der Mastwinkeländerung über der Zeit, wenn das bekannte Ladegerät über ein geneigtes Ge­ lände fährt. Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Stabilität des Ladegeräts mit der vorliegenden Erfindung und unter denselben Bedingungen wie in Fig. 6 zeigt. Zwischen t1 und t2 wird SW1 eingeschaltet und werden die Vorrichtung zum Stabilisieren der Mastneigung und das Steuerverfahren für dieselbe nach der Er­ findung aktiviert.

Gemäß obiger Beschreibung werden durch die Erfindung eine Vor­ richtung und ein Verfahren zum Warnen des Fahrers geschaffen, wenn unzulängliche Stabilität aufgrund der Erfassung der Mast­ neigung und des anschließenden Kompensierens der Verlagerung erreicht wird. Dadurch wird der Neigungswinkel des Mastes innerhalb eines gewissen Bereiches gehalten, wobei Geländezu­ stände und Fahrgeschwindigkeit des Ladegeräts berücksichtigt werden, wodurch der Arbeitswirkungsgrad und die Sicherheit des Betriebes gesteigert werden.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Stabilisieren des Mastneigungswinkels eines Ladegeräts, mit:
wenigstens einem Neigezylinder (11, 12) zum Steuern des Mast­ neigungswinkels durch die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit;
einem Hauptventil (13) zum Ansteuern des Neigezylinders (11, 12) gemäß der durch den Fahrer eingestellten Richtung der Hydraulikflüssigkeit; und
mehreren Magnetventilen (14, 15), die separat von dem Haupt­ ventil (13) vorgesehen sind, zum wahlweisen Öffnen von Flüs­ sigkeitskanälen aufgrund von elektrischen Signalen, welche die Zufuhrrichtung der Hydraulikflüssigkeit zum Ansteuern des Nei­ gezylinders (11, 12) festlegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Magnetventile (14, 15) vorgesehen sind, die die Flüssig­ keitskanäle aufgrund der elektrischen Signale zum Ansteuern des Neigezylinders (11, 12) wahlweise öffnen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltungsanordnung zum Ansteuern der Magnetventile (14, 15), mit:
einer Magnetventilansteuereinheit (24) zum Ansteuern der Ma­ gnetventile (14, 15);
einer Sensoreinheit (21) zum Umwandeln der Verlagerung des Mastneigungswinkels in ein elektrisches Sensorsignal; und
einer Schaltsignaleingangseinheit (23) zum übertragen eines Schaltsignals zum automatischen Kompensieren und Stabilisieren des Mastneigungswinkels und zum übertragen eines weiteren Schaltsignals, das den Neigungswinkel gemäß der Betätigung durch den Fahrer steuert; und
einer Steuereinheit (22), die die Signale über die Sensorein­ heit (21) und die Schaltsignaleingangseinheit (23) empfängt und die Magnetventilansteuereinheit (24) gemäß dem Schaltsi­ gnal und dem elektrischen Sensorsignal steuert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (22) weiter aufweist:
eine Differentialschaltungsanordnung (22a) zum Differenzieren des Ausgangssignals des Sensors nach der Zeit;
eine Eingangsschaltungsanordnungseinheit (22b), die das Aus­ gangssignal der Sensoreinheit (21) überträgt; und
eine Zentraleinheit (22c), die mit der Differentialschaltungs­ anordnungseinheit (22a) und der Eingangsschaltungsanordnungs­ einheit (22b) verbunden ist, das Ausgangssignal aus der Ein­ gangsschaltungsanordnungseinheit (22b) empfängt und das Steu­ ersignal zu der Magnetventilansteuereinheit (24) überträgt.

5. Steuerverfahren für eine Vorrichtung zum Stabilisieren des Mastneigungswinkels eines Ladegeräts, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
einen ersten Schritt, in welchem bestimmt wird, ob der Mast­ neigungswinkel automatisch kompensiert wird, in Abhängigkeit von dem Zustand eines Schaltsignals, welches den Mastneigungs­ winkel automatisch stabilisiert, und dem Zustand eines Schalt­ signals, das der direkten Einwirkung des Fahrers beim Steuern des Mastneigungswinkels entspricht;
einem zweiten Schritt, in welchem bestimmt wird, ob der gegen­ wärtige Mastneigungswinkel einen zulässigen Erlaubnisneigungs­ winkel übersteigt und ob eine Kompensation zum Stabilisieren benötigt wird; und
einem dritten Schritt, in welchem das Magnetventil gemäß den Bestimmungsschritten angesteuert wird, um den Neigungswinkel zu kompensieren.

6. Steuerverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialwert des Mastneigungswinkels über der Zeit mit der Änderungserlaubnis über der Zeit verglichen wird und daß ein Warnsignal angezeigt wird, wenn der Differentialwert des Mastneigungswinkels über der Zeit größer ist.