DE202006014101U1

DE202006014101U1 - Sensorvorrichtung für Hebebühnen

Info

Publication number: DE202006014101U1
Application number: DE200620014101
Authority: DE
Original assignee: BlitzRotary GmbH
Current assignee: BlitzRotary GmbH
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2016-09-12

Abstract

Sensorvorrichtung für Hebebühnen mit den Merkmalen:
– einer Ultraschallsendereinrichtung (11) zum Ausstrahlen von Ultraschallwellen,
a) auf einen sich mit der Hubhöhe (h) der Hebebühne (100) veränderbaren Messort (7) und
b) auf einen von der Hubhöhe (h) der Hebebühne (100) unabhängigen, festen Referenzort (8),
– einer Ultraschallempfangseinrichtung (12, 14) zum Empfangen der ausgestrahlten Ultraschallwellen,
– eine Auswerteeinrichtung (22) zum Ermitteln der augenblicklichen Hubhöhe (h) der Hebebühne (100) anhand der Laufzeit der ausgesandten Ultraschallwellen zum Meßort (7) ,
gekennzeichnet durch:
– eine Fehlermeldeeinrichtung (24) zum Erkennen und Signalisieren eines Defektes der Sensoreinrichtung, sobald die vom Referenzort (8) empfangenen Ultraschallwellen einen Laufzeitwert ergeben, der von einem vorgegebenen Sollwert abweicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung für Hebebühnen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Damit ein Gegenstand, z. B. ein LKW, mit einer Hebebühne, die mehrere Hubstempel aufweist, gleichmäßig angehoben werden kann, ist eine Gleichlaufregelung üblich. Hierbei wird das Höhenniveau der einzelnen Kolbenstangen bzw. Hydraulikzylinder beim Hochfahren beibehalten und elektronisch geregelt. Über Sensoren wird dabei die Hubhöhe jedes einzelnen Hydraulikzylinders bzw. jeder einzelnen Kolbenstange erfasst. Die erfasste Hubhöhe wird an eine elektronische Steuerschaltung weitergegeben, um gegebenenfalls korrigierend einzugreifen.
Der Sicherheit der Höhensensoren kommt hierbei besondere Bedeutung zu. Zwischenzeitlich ist es bekannt, hierfür berührungslos arbeitende Ultraschallsensoren einzusetzen.
Ein Beispiel für eine mit Ultraschallsensoren betriebene Hebebühne ist in DE 102 42 672 A1 offenbart. Die dort eingesetzten Ultraschallsensoren dienen als Entfernungsmesser. Diese senden in regelmäßigen Abständen Ultraschallwellen aus. Über die Laufzeit der ausgestrahlten Ultraschallwellen kann exakt die Hubhöhe jedes einzelnen Hubzylinders erfasst werden. In der Regel arbeiten die Ultraschallsensoren hierbei nach dem sogenannten Reflexionsprinzip. Dies bedeutet, dass der Ultraschallsensor Ultraschallwellen in Richtung eines Tragtellers des einzelnen Hubzylinders aussendet. An einer reflektierenden Schicht des Tragtellers werden die Ultraschallwellen reflektiert und zum Ultraschallsensor, der auch einen Ultraschall empfänger besitzt, zurückgestrahlt. Aus der gesamten Laufzeit kann unmittelbar auf die exakte Hubhöhe des Hubzylinders geschlossen werden.
Um eine besonders genaue Messung der Höhe des einzelnen Hubzylinders sicherzustellen, ist in DE 102 42 672 A1 vorgesehen, dass der Einfluss der Lufttemperatur für die Laufzeitmessung der Ultraschallwellen berücksichtigt wird. Hierfür werden einmal in herkömmlicher Weise die Ultraschallwellen an einen mit der Hubhöhe des Hubzylinders veränderlichen Meßort gestrahlt. Durch Laufzeitmessung der Ultraschallwellen kann unmittelbar die Hubhöhe des Tragtellers des Hubzylinders errechnet werden. Da sich mit Änderung der Lufttemperatur die Schallgeschwindigkeit der Ultraschallwellen ebenfalls ändert, schlägt die DE 102 42 672 A1 vor, zusätzlich die Laufzeit der Ultraschallwellen bezogen auf einen festen Referenzpunkt zu ermitteln, um daraus die augenblicklich geltende Schallgeschwindigkeit abzuleiten.
Ausgehend hiervon ist das Ziel der vorliegenden Erfindung eine Sensoreinrichtung für Hebebühnen anzugeben, welche auch unabhängig von einem Temperaturfehler einen Totalausfall, aber auch eine langsame Verschlechterung der Messgenauigkeit zuverlässig als Defekt erkennt.
Diese Aufgabe wird durch eine Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Sensoreinrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit zwei Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch eine Kolbenstange einer Hebebühne, in die die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung eingebaut ist, und
2 ein elektrisches Blockschaltbild zur Anordnung von 1.
In 1 ist schematisch und damit sehr vereinfacht eine Hebebühne 100 mit einer Kolbenstange 1 und einem auf der Kolbenstange 1 befestigten Tragteller 2 dargestellt. Die Kolbenstange 1 ist von einer in 1 der Einfachheit halber nicht gezeigten Einrichtung höhenverstellbar. Insbesondere ist die Kolbenstange 1 Bestandteil eines Hubzylinders. Die aktuelle Höhe der ausgefahrenen Kolbenstange 1 ist in 1 mit h bezeichnet. Die Hebebühne 100 ist am Boden der Kolbenstange 1 mit einem Gehäuseboden 5 abgeschlossen. Unterhalb des Gehäusebodens 5 befindet sich ein Gehäuse 4 der Hebebühne 100, in der beispielsweise das Hydraulikaggregat zum Verstellen der Kolbenstange angeordnet ist.
Auf dem Gehäuseboden 5 sitzt eine Schutzplatte 3. Sowohl die Schutzplatte 3 als auch der Gehäuseboden 5 sind von einer Bohrung 3a durchsetzt, die es erlaubt, dass ein Ultraschallwellenstrahl 16 durch diese Bohrung 3a hindurchtritt.
Um die augenblickliche Höhe h der ausgefahrenen Kolbenstange 1 und damit die Höhe des Tragtellers 2 festzustellen, ist ein Ultraschallsensor 10 vorgesehen, der Ultraschallwellen durch die Bohrung 3a in Richtung Unterseite des Tragtellers 2 innerhalb der Kolbenstange 1 ausstrahlt. Der Tragteller 2 ist im Bereich des Inneren der Kolbenstange 1 mit einer reflektieren den Schicht 9 versehen, so dass die dort auftreffenden Ultraschallwellen zurückreflektiert werden.
Wie in 1 dargestellt, ist der Ultraschallsensor 10, der bevorzugt einen Ultraschallsender als auch einen Ultraschallempfänger beinhaltet, seitlich versetzt zur Bohrung 3a angeordnet und mit seiner Gehäuselängsachse horizontal zur Längsachse der Kolbenstange 1 ausgerichtet. Aufgrund dieser Anordnung des Ultraschallsensors ist eine Umlenkplatte 6 notwendig, die die horizontal vom Ultraschallsensor 10 ausgestrahlten Ultraschallwellen um 90° umlenken, so dass diese durch die Bohrung 3a zur reflektierenden Schicht 9 gelangen können. Die von der reflektierenden Schicht 9 zurückgeworfenen Ultraschallwellen gelangen über die Umlenkplatte 6 wiederum zum Ultraschallsensor 10 und werden dort hinsichtlich ihrer Laufzeit ausgewertet. Aus der Laufzeit der vom Ultraschallsensor 10 ausgesandten Ultraschallwellen, die über die Umlenkplatte 6 zur reflektierenden Schicht 9 am Tragteller 2 und wiederum zurück zur Umlenkplatte 6 und anschließend zur Empfängereinheit des Ultraschallsensors 10 gelangen, kann die Höhe h exakt bestimmt werden.
Die der Umlenkplatte 6 zugewandte Seite des Gehäusebodens 5 ist ebenfalls mit einer reflektierenden Schicht 9 versehen. An diesem konstanten bzw. ortsfesten Referenzort werden die Ultraschallwellen des Ultraschallsensors 10 ebenfalls reflektiert und zurück zum Ultraschallsensor 10 über die Umlenkplatte 6 reflektiert. In Betrieb des Ultraschallsensors 10 bleibt die Laufzeit des vom Referenzort 8 zurückgeworfenen Ultraschallsignals konstant. Ändert sich die Laufzeit dieses reflektierten Ultraschallsignals oder ist es überhaupt nicht vorhanden, spricht dies für einen Defekt der Sensoreinrichtung. Dieser Defekt wird signalisiert, entweder akustisch und/oder optisch.
Wie in 1 angedeutet, strahlt der Ultraschallsensor 10 den eigentlichen Messstrahl 16 enger fokussiert als den Referenzstrahl 17 aus. Durch dieses engere Fokussieren des Messstrahls 16 gelangt dieser vollständig durch die Öffnung 3a durch die Schutzplatte 3 bzw. des Gehäusebodens 5. Da der Referenzstrahl 17 breiter fokussiert ist, gelangt dieser nicht mehr vollständig durch die Bohrung 3a und wird an der unteren Seite des Gehäusebodens 5, bzw. der dort angebrachten reflektierenden Schicht 9 reflektiert. Über geeignete Fokussiereinrichtungen ist dies möglich.
Der Ultraschallsensor 10 gibt sowohl den reflektierten Messstrahl 16 als auch den reflektierten Referenzstrahl 17 beispielsweise an zwei Analogausgänge von 0 bis 10 Volt aus. Das aus dem Messstrahl 16 abgeleitete Messsignal ändert sich proportional zu seiner Entfernung, also proportional zur Höhe h. Das analoge Referenzsignal, das aus dem Referenzstrahl 17 abgeleitet wird, bleibt im Idealfall jedoch konstant. Sollte sich das Referenzsignal ändern, so ist daraus zu schließen, dass ein Defekt an der Sensoreinrichtung vorliegt.
Zweckmäßigerweise wird das Referenzsignal mit einem Sollwert verglichen. Dieser Sollwert kann ein Absolutwert sein, z. B. 4,0 Volt. Dieser Sollwert kann jedoch auch zeitabhängig gewählt werden. Ändert sich z. B. das Referenzsignal während des Messvorgangs zeitlich, kann darauf geschlossen werden, dass während des Messvorgangs eine Störung aufgetreten ist. Beispielsweise ist während des Messvorgangs Feuchtigkeit in das Innere der Kolbenstange 1 bzw. in das Innere des Gehäuses 4 eingetreten.
Die in 1 dargestellte horizontale Anordnung des Ultraschallsensors 10 und zusätzlich der seitliche Versatz zu der Bohrung 3a schützt den Ultraschallsensor 10 wirksam. Schmutz, Wasser oder Gegenstände können somit nicht direkt von oben auf den Sensorkopf des Ultraschallsensors 10 treffen und dort liegen bleiben. Sie treffen lediglich auf die stabile Umlenkplatte 6 und tropfen von dort ab. Der Sensorkopf des Ultraschallsensors 10 bleibt so stets sauber und funktionsfähig.
In 2 ist ein Blockschaltbild der Sensorvorrichtung von 1 dargestellt.
Der Ultraschallsensor 10 verfügt über einen Ultraschallsender 11, der Ultraschallwellen in Form eines Messstrahls 16 und Ultraschallwellen in Form eines Referenzstrahls 17 an einen ersten Ultraschallempfänger 12 und einen zweiten Ultraschallempfänger 14, Die beiden Ultraschallempfänger 12 und 14 können auch als ein einziger Ultraschallempfänger ausgebildet sein. Zum Zwecke der besseren Illustration sind diese in 2 jedoch als getrennte Ultraschallempfänger 12, 14 dargestellt.
Der Ultraschallempfänger 12 ist mit einer Auswerteeinrichtung 22 in Verbindung, die nach Maßgabe der Laufzeit des Messstrahls 16 die Höhe h der Hebebühne 100 bzw. des zugehörenden Hubzylinders A oder der Kolbenstange 1 bestimmt. Die Auswerteeinrichtung 22 kann hierfür mit einer Steuereinrichtung 26 in Verbindung stehen. Die Steuereinrichtung 26 ist an eine Anzeigeeinrichtung 50 und an eine Eingabeeinrichtung, z. B. eine Tastatur 60, angeschlossen. Über die Tastatur 60 kann beispielsweise die gewünschte Höhe für die Hebebühne 100 eingestellt werden. Der Ultraschallempfänger 14, der das Referenzsignal 17 empfängt, ist mit einer Fehlermeldeeinrichtung 24 in Verbindung. Diese Fehlermeldeeinrichtung 24 steht wiederum mit der Steuereinrichtung 26 in Kontakt. Stellt die Fehlermeldeeinrichtung 24 fest, dass das Referenzsignal 17 einem vorgegebenen Sollwert nicht entspricht, so wird dies der Steuereinrichtung 26 signalisiert. Die Steuereinrichtung 26 steht hierfür mit der bereits erwähnten Anzeigeeinrichtung 50 in Verbindung und gegebenenfalls mit einer akustischen Vorrichtung 40, z. B einem Lautsprecher, Der Störfall kann über den Lautsprecher 40 akustisch und über die Anzeigeeinrichtung 50 optisch angezeigt werden.
Es bietet sich, wie in 2 angedeutet an, die Auswerteeinrichtung 22, die Fehlermeldeeinrichtung 24 und die Steuereinrichtung 26 durch einen Mikroprozessor 20 zu realisieren.
In 2 sind neben einem Hubzylinder A auch weitere Hubzylinder B, C und D angedeutet. In einer Ausführungsform der Erfindung kann jeder von beispielsweise vier vorhandenen Hubzylindern A, B, C und D einer Hebebühne 100 mit einem Ultraschallsensor 10 gemäß 1 ausgestattet sein, um ein exaktes gleichmäßiges Hochfahren der Hebebühne 100 in die Waagerechte sicherzustellen.

1: Kolbenstange
2: Tragplatte
3: Schutzplatte
4: Gehäuse
6: Umlenkplatte
7: Messort
8: Referenzort
9: reflektierendes Material
10: Ultraschallsensor
11: Ultraschallsender
12: Ultraschallempfänger
13: Ultraschallempfänger
16: Messstrahl
17: Referenzstrahl
20: Mikroprozessor
22: Auswerteeinrichtung
24: Fehlermeldeeinrichtung
26: Steuereinrichtung
40: Lautsprecher
50: Anzeige
60: Eingabeeinrichtung
100: Hebebühne
A: Hubzylinder
B: Hubzylinder
C: Hubzylinder
D: Hubzylinder
h: Hubhöhe
3a: Bohrung

Claims

Sensorvorrichtung für Hebebühnen mit den Merkmalen: – einer Ultraschallsendereinrichtung (11) zum Ausstrahlen von Ultraschallwellen, a) auf einen sich mit der Hubhöhe (h) der Hebebühne (100) veränderbaren Messort (7) und b) auf einen von der Hubhöhe (h) der Hebebühne (100) unabhängigen, festen Referenzort (8), – einer Ultraschallempfangseinrichtung (12, 14) zum Empfangen der ausgestrahlten Ultraschallwellen, – eine Auswerteeinrichtung (22) zum Ermitteln der augenblicklichen Hubhöhe (h) der Hebebühne (100) anhand der Laufzeit der ausgesandten Ultraschallwellen zum Meßort (7) , gekennzeichnet durch: – eine Fehlermeldeeinrichtung (24) zum Erkennen und Signalisieren eines Defektes der Sensoreinrichtung, sobald die vom Referenzort (8) empfangenen Ultraschallwellen einen Laufzeitwert ergeben, der von einem vorgegebenen Sollwert abweicht.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Sollwert ein Absolutwert ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Sollwert als zeitabhängiger Wert vorgegeben ist.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebebühne eine oder mehrere Kolbenstangen (1) oder Hubzylinder (A, B, C, D) aufweisen, wobei mindestens in einer Kolbenstange (1) oder mindestens einem Hubzylinder (A, B, C, D) die Ultraschallwellen der Sensorvorrichtung geführt sind.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese nach dem Reflexionsprinzip arbeitet und hierfür an der Unterseite eines Tragtellers (2) der Hebebühne (100) am Meßort (7) und am Referenzort (8) ein reflektierendes Material (9) angeordnet ist.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (10) ein Gehäuse aufweist, in dem sowohl ein Ultraschallsensor (11) als auch ein Ultraschallempfänger (12, 13) angeordnet ist.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (10) im Vergleich zur vertikal angeordneten Kolbenstange (1) bzw. der Hubzylinder (A, B, C, D) horizontal angeordnet ist, wodurch die vom Ultraschallsensor (10) ausgestrahlten Ultraschallwellen zunächst horizontal ausgesandt werden, und dass eine Umlenkplatte (6) vorgesehen ist, um die Ultraschallwellen parallel zur Längserstreckung der Kolbenstange (1) bzw. zum Hubzylinder (A, B, C, D) umzulenken.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Boden der Kolbenstange (1) oder des Hubzylinders (A, B, C, D) eine Schutzplatte (3) angeordnet ist, dass diese Schutzplatte (3) eine Bohrung (3a) aufweist, und dass die Ultraschallwellen des Ultraschallsensors (10) durch diese Bohrung (3a) geführt sind.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebebühne (100) eine Gehäuseplatte (5) aufweist und dass diese Gehäuseplatte (5) auf ihrer der Kolbenstange (1) abgewandten Seite einen Bereich aufweist, der den Referenzort (8) definiert.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlermeldeeinrichtung (24) mit einer akustischen Signaleinrichtung, insbesondere einem Lautsprecher (40), in Verbindung steht.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlermeldeeinrichtung (24) an eine optische Anzeigeeinrichtung (50) gekoppelt ist.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mikroprozessor (20) vorgesehen ist mit einer Steuereinrichtung (26), an welche sowohl die Auswerteeinrichtung (22) als auch Fehlermeldeeinrichtung (24) gekoppelt sind.