-
Die
Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Regalbediengerät,
mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Ein
gattungsgemäßes Regalbediengerät ist aus
WO 2007/039009 bekannt,
in der ein Fahrzeug mit zwei über eine Datenleitung verbundenen
elektrischen Antrieben beansprucht wird, wobei erfindungsgemäß die
Drehzahl und das Drehmoment des ersten Antriebes (Master-Antrieb)
einem Regler des zweiten Antriebes (Slave-Antrieb) übermittelt
werden und vom Regler eine Drehzahl für den zweiten Antrieb
vorgegeben wird, indem die Drehzahl und das Drehmoment des ersten
Antriebes und das Drehmoment des zweiten Antriebes berücksichtigt
werden.
-
DE 196 08 293 A1 bezieht
sich auf ein Regalbediengerät, welches ein unteres Fahrwerk
mit einem ersten elektrischen Antrieb, ein oberes Fahrwerk mit einem
zweiten elektrischen Antrieb und einen die Fahrwerke verbindenden
Mast umfasst. Der Mast ist am unteren Fahrwerk biegesteif befestigt, das
mittels mehrerer in Bewegungsrichtung angeordneter Räder
auf einer Schiene abgestützt ist, wobei der Radabstand
mindestens dem einfachen Raddurchmesser entspricht. Zusätzlich
ist eine Reglereinheit vorgesehen, mittels derer eine Senkrechtstellung
des Mastes durch Steuerung der Drehzahl beider elektrischen Antriebe überwacht
wird. Der Mast ist mit einem Winkelsensor versehen, der die Abweichung
von der Senkrechtstellung erfasst. Bei Abweichungen von der Senkrechtstellung
wird einem der elektrischen Antriebe zur Nachregelung des vorgegebenen
Winkels ein Korrektursignal aufgeschaltet und mit diesem eine Drehzahländerung
dieses Antriebes ausgelöst.
-
DE 195 34 291 A1 offenbart
ein Regalbediengerät mit einem Doppelmast, das am Mastkopf mit
einem Antipendelantrieb versehen ist, der zur Dämpfung
von bei Änderungen der Fahrgeschwindigkeit durch die Massenträgheit
des Regalbediengerätes hervorgerufenen Mastschwingungen
dient.
-
JP 09-272606 A offenbart
eine Antriebsregelung für ein Regalbediengerät,
bei dem mittels eines Dehnungsaufnehmers die Krümmung des
Mastes während der Betriebsfahrt zwischen Start- und Zielposition
erfasst und durch eine Reglereinheit die Antriebskraft des unteren
Fahrwerks mit einer um eine aus der Krümmung des Mastes
abgeleiteten Dämpfungskraft veränderten Sollstellkraft
beaufschlagt wird.
-
Die
aus dem Stand der Technik bekannten Regalbediengeräte umfassen
somit ein unteres Fahrwerk mit einem ersten elektrischen Antrieb,
ein oberes Fahrwerk, gegebenenfalls mit einem zweiten elektrischen
Antrieb sowie einen die Fahrwerke verbindenden Mast. Ab einer Masthöhe
von ca. 10 Meter ist zur Dämpfung der während
der Fahrbewegung oder beim Beschleunigen und Abbremsen angeregten
Schwingungen am Mast ein Antipendelantrieb erforderlich, der durch
den zweiten elektrischen Antrieb am oberen Fahrwerk gebildet ist.
Hingegen dient der elektrische Antrieb am unteren Fahrwerk zumeist
alleinig als Fahrantrieb. Der Antipendel- und Fahrantrieb sind über
eine Datenleitung miteinander gekoppelt. Die Antriebskraft wird
vom Antipendel- und Fahrantrieb zumeist reibschlüssig auf
die Schienen übertragen. Damit verbunden ist ein Schlupf
zwischen Fahrantrieb und Antipendelantrieb. Dieser Schlupf kann
dabei die Schwingungsanregung verstärken und führt
zu Verspannungen des Mastes nach Erreichen der Zielposition.
-
Um
diese Verspannungen wieder zu lösen, muss mit Erreichen
einer Zielposition der Antipendelantrieb momentenlos geschaltet
werden, so dass sich der Mast wieder auspendelt bzw. er sich in
seine lotrechte Ausgangslage zurückstellt. Dabei müssen die
Mastschwingungen abklingen, noch bevor über ein Lastaufnahmemittel
an der Zielposition Fördergut in ein Regalfach eingelagert
bzw. Fördergut aus dem Regalfach ausgelagert werden kann.
Die Abklingzeit der Mastschwingungen beträgt häufig
etwa 0,5 sek.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, die mit dem Auftreten von Schwingungen an
einem Fahrzeug, insbesondere in Form eines Regalbediengeräts,
verbundenen Nachteile wie erhöhte mechanische Belastung
des Aufbaus und Wartezeiten für das Abklingen von Schwingungen
durch weitgehendes Unterbinden von Schwingungsvorgängen
zu vermeiden.
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist
dazu vorgesehen, dass am Mast ein Messwertaufnehmer befestigt ist,
mit dem die im Fahrbetrieb auftretende Verformung, insbesondere
eine Krümmung des Mastes, also eine Stauchung oder Dehnung
erfasst wird und diese Verformung bei der Antriebsregelung des zweiten
Antriebs berücksichtigt wird. Eine Recheneinheit des Antipendelantriebes,
die selbst auch als Regler ausgebildet sein kann, berechnet aus
der Verformung bzw. Krümmung des Mastes einen Drehzahlkorrekturwert
der vorzeichenrichtig zur von der Antriebsregelung des ersten Antriebs
benutzten Bezugsdrehzahl hinzuaddiert und damit ein angepasster
Korrekturdrehzahlwert für den zweiten Antrieb, also den
Antipendelantrieb vorgegeben wird.
-
Dadurch
werden über den Drehzahlkorrekturwert die während
der Fahrt des Regalbediengerätes zwischen einer Start-
und Zielposition oder an der Start- oder Zielposition durch das
Beschleunigen und Verzögern hervorgerufenen Mastschwingungen kompensiert
bzw. vermieden.
-
Von
Vorteil kann dabei eine Ausführung des Fahrzeugs sein,
bei der die Regeleinrichtung für den ersten Antrieb und
den zweiten Antrieb jeweils zumindest einen Antriebsregler umfasst,
da in diesem Fall eine Umrüstung von konventionellen Antriebsregelungen
auf die erfindungsgemäße Ausführung mit geringem
Aufwand verbunden ist.
-
Eine
zuverlässige Methode der Erfassung der Verformungen des
Mastes besteht darin, den Messwertaufnehmer für die Verformung
als Dehnungsaufnehmer auszubilden und in einem Abstand zur neutralen
Faser des Mastes anzuordnen. Dabei kann der Dehnungsaufnehmer vorteilhaft
einen oder mehrere Dehnmessstreifen, etwa in einer temperaturunempfindlichen
Brückenschaltung, umfassen, wodurch eine hohe Messauflösung
bzw. Messempfindlichkeit erzielt werden kann. Derartige Dehnungsaufnehmer
sind als fertige, gebrauchsfertige Einheiten erhältlich
und können problemlos in bestehende Regeleinrichtungen
eingebunden werden.
-
Der
Messwertaufnehmer wird zur Durchführung von aussagekräftigen
Verformungsmessungen an den Stellen mit den größten
Belastungen bzw. Verformungen angeordnet, also im unteren und/oder oberen
Drittel der Masthöhe zwischen erster Fahreinheit und zweiter
Fahreinheit.
-
Als
Bezugsdrehzahl des ersten Antriebs kann eine von der Regeleinrichtung
vorgegebene Soll-Drehzahl des ersten Antriebs verwendet werden,
d. h. die Soll-Drehzahl des zweiten Antriebs entspricht bis auf
den Drehzahlkorrekturwert der Soll-Drehzahl des ersten Antriebs.
Bei ähnlichem Regelverhalten von erstem und zweitem Antrieb
kann dadurch auf einfache Weise ohne das Erfordernis, Ist-Drehzahlen
zu messen oder zwischen den Antrieben gemessene Ist- Werte zu übertragen,
eine Bezugsdrehzahl des ersten Antriebs bereitgestellt werden.
-
Eine
weitere Möglichkeit besteht darin, als Bezugsdrehzahl des
ersten Antriebs dessen Ist-Drehzahl einzusetzen, die über
in den Antriebsmotoren häufig ohnehin integrierte Drehgeber
leicht erfassbar ist.
-
Für
den Fall, dass aufgrund von hohem Schlupf die Ist-Drehzahl des ersten
Antriebs keine ausreichend genaue Aussage über die dadurch
bewirkte Bewegung der ersten Fahreinheit erlaubt, kann aus der mittels
eines Wegmesssystems berechneten Ist-Geschwindigkeit der ersten
Fahreinheit eine für die Regelzwecke gut verwendbare Bezugsdrehzahl
des ersten Antriebes errechnet werden.
-
Die
Recheneinheit zur Vorgabe des Drehzahlkorrekturwertes kann vorteilhaft
als Regler ausgebildet sein und dabei ein P-Regelverhalten oder ein
PD-Regelverhalten oder ein PID-Regelverhalten aufweisen, wobei als
Sollgröße der Verformung der Wert Null vorgegeben
ist oder ein bestimmter von Null abweichender Wert der einer vorgebbaren Soll-Verformung
entspricht, die etwa aufgrund des Eigengewichts bei einer Ausgangsstellung
auftritt, vorgegeben ist.
-
Weiters
kann die Regeleinrichtung ein Proportionalglied zur Multiplikation
der Bezugsdrehzahl n1bez des ersten Fahrantriebes mit einem Faktor
F vor der Durchführung der Korrektur mit dem Drehzahlkorrekturwert Δn
umfassen, wobei der Faktor F aus einem Übersetzungsverhältnis
zwischen erstem Fahrantrieb und zweitem Fahrantrieb berechnet ist. Dadurch
kann ein unterschiedlicher Verschleiß der Antriebsräder
und damit auch Änderungen im Übersetzungsverhältnis
zwischen unterem Fahrantrieb und oberem Fahrantrieb mit einem aktualisierbaren Faktor
berücksichtigt werden und die dadurch angeregten Mastschwingungen
und Mastverformungen können minimiert werden.
-
Zum
besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der
nachfolgenden Figuren näher erläutert.
-
Es
zeigen jeweils in schematisch stark vereinfachter Darstellung:
-
1 ein
Regallagersystem mit einem Regallager und einem erfindungsgemäßen Regalbediengerät;
-
2 ein
Schema der Antriebsregelung des Regalbediengeräts durch
die Regeleinrichtung;
-
3 eine
mögliche Ausführungsform der Regeleinrichtung
bzw. der Regelkreise zur Antriebsregelung;
-
4 ein
Schema der Antriebsregelung des zweiten Antriebs (Slave-Antrieb).
-
Einführend
sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche
Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen
versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen
Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit
gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen
werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten
Lageangaben, wie z. B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar
beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer
Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage
zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale
oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen
Ausführungsbeispielen für sich eigenständige,
erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen
darstellen.
-
Sämtliche
Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung
sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche
daraus mit umfassen, z. B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen,
dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren
Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mitumfasst sind, d. h. sämtliche
Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer
und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z. B. 1 bis
1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.
-
In 1 ist
schematisch ein Regallagersystem dargestellt, das ein entlang einer
Führungsbahn 1 verfahrbares Fahrzeug in Form eines
Regalbediengeräts 2 sowie zu beiden Seiten der
Führungsbahn 1 angeordnete Regallager 3 umfasst.
Das Regalbediengerät 2 weist einen an einer ersten,
unteren Fahreinheit 4 über Versteifungselemente 5 biegesteif
befestigten, lotrechten Mast 6 und eine entlang diesem mittels
Hubantrieb 7 vertikal verstellbare Hubeinheit 8 sowie ein
auf dieser angeordnetes Lastaufnahmemittel 9 zum Ein- und
Auslagern von Ladegütern 10 in ein bzw. aus einem
Regalfach 11 der Regallager 3 auf. Die Hubeinheit 8 ist
mit einer nur schematisch angedeuteten Führungsvorrichtung 12 und
der Mast 6 mit einer nur schematisch dargestellten Führungsbahn 13 versehen,
sodass die Hubeinheit 8 über die Führungsvorrichtung 12 an
der Führungsbahn 13 am Mast 6 vertikal
verschiebbar gelagert ist.
-
Die
untere Fahreinheit 4 ist über an dieser drehbar
gelagerte Höhenführungsrollen 14 und
Seitenführungsrollen 15 an der unteren Führungsbahn 1 gelagert
und durch Antrieb zumindest einer der Höhenführungsrollen 14 oder
der Seitenführungsrollen 15 oder eines sonstigen
Antriebsmittels entlang der Führungsbahn 1 in
Fahrrichtung gemäß eingetragenem, waagrechtem
Doppelpfeil verfahrbar. Die Führungsbahn 1 verläuft
entlang einer zwischen den Regallagern 3 ausgebildeten
Gasse und ist über Befestigungsklemmen 16 am Boden
einer Halle montiert. Vorzugsweise ist die Führungsbahn 1 flanschförmig nach
der Art einer I-Schiene ausgebildet.
-
Auf
einem senkrechten Steg der Führungsbahn 1 liegen
die paarweise angeordneten Seitenführungsrollen 15 abrollbar
an und auf einem vom Boden abgewandten, horizontal verlaufenden
Obergurt stützen sich die Höhenführungsrollen 14 ab.
Die Höhen- und Seitenführungsrollen 14, 15 sind
in Fahrrichtung der unteren Fahreinheit 4 zueinander beabstandet
und zu beiden Seiten des Mastes 6 in Fahrtrichtung des
Regalbediengerätes – gemäß Doppelpfeil – hintereinander
angeordnet. Die angetriebene Höhenführungsrolle 14 ist
an einen unteren, ersten Antrieb 17, vorzugsweise in Form
eines Elektromotors, insbesondere eines Servomotors mit Drehwinkelgeber,
gekoppelt und von diesem angetrieben.
-
Alternativ
dazu ist es aber auch möglich, dass das Regalförderfahrzeug
mit seinen Höhenführungsrollen 14 unmittelbar
am die Führungsbahn 1 bildenden Boden einer Halle
abgestützt ist.
-
Der
Mastkopf am oberen Ende des Mastes 6 ist mit einer Konsole
versehen, die gleichzeitig eine obere, zweite Fahreinheit 18 bzw.
ein Fahrwerk bildet, an der paarweise angeordnete Seitenführungsrollen 19 angeordnet
sind, die auf einem senkrechten Steg einer oberen Führungsbahn 20 abrollbar
anliegen. Die Führungsbahn 20 ist durch eine Führungsschiene
mit beispielsweise I- oder T-förmigen Querschnitt gebildet
und beispielsweise am Regallager 3 oder an einer Decke
einer Halle befestigt. Die obere Fahreinheit 18 dient in
diesem Ausführungsbeispiel der Seitenführung des
Mastkopfes des Regalbediengeräts 2 entlang der
oberen Führungsbahn 20 und weist zusätzlich
einen oberen, zweiten Antrieb 21, vorzugsweise ebenfalls
in Form eines Elektromotors, insbesondere eines Servomotors mit
Drehwinkelgeber, auf, dessen Antriebskräfte etwa über
eine der Seitenführungsrollen 19 oder zumindest
ein eigenes Antriebsrad 22 oder andere Antriebsorgane auf
die obere Führungsbahn 20 übertragen
werden.
-
Der
Mast 6 ist somit an seinem Mastfuß mit der unteren,
ersten Fahreinheit 4 geführt und mit dem unteren,
ersten Antrieb 17 angetrieben und an seinem Mastkopf mit
der oberen, zweiten Fahreinheit 18 geführt und
mit dem oberen, zweiten Antrieb 21 angetrieben. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel ist dabei der untere erste Antrieb 17 der
Hauptfahrantrieb, der mit einem leistungsstarken Motor den Großteil
der für die Fahrbewegungen erforderlichen Antriebsleistung
aufbringt. Hingegen ist der obere, zweite Antrieb 21 kleiner
dimensioniert und dient als Zusatzantrieb in erster Linie dazu,
den Mastkopf durch geregelte Bewegungen passend zu den vom unteren,
ersten Antrieb 17 bewirkten Bewegungen des Mastfußes
anzutreiben und durch die Fahrbewegungen induzierte Verformungen
und Schwingbewegungen des Mastes 6 in Fahrrichtung weitestgehend
zu verhindern, wozu im Allgemeinen geringere Antriebsleistungen
ausreichend sind. Da der Zusatzantrieb ein Schwingen oder Pendeln
des Mastes 6 unterbindet, kann dieser auch als Anti-Pendel-Antrieb
bezeichnet werden.
-
Selbstverständlich
kann bei anderen Bauformen auch der obere Antrieb 21 als
Hauptfahrantrieb ausgebildet sein und der untere Antrieb 17 als
Zusatzantrieb wirken.
-
Wie
in 1 weiters eingetragen, ist die Hubeinheit 8 über
zumindest ein Antriebsorgan 23, insbesondere ein Zugmittel,
mit dem Hubantrieb 7 gekoppelt und ist um ein im Bereich
des Mastfußes gelagertes Antriebsrad 24 und ein
im Bereich des Mastkopfes an der Konsole der oberen Fahreinheit 18 drehbar
gelagertes Umlenkrad 25 geführt sowie mit dessen
beiden freien Enden mit der Hubeinheit 8 fest verbunden.
Das Antriebsrad 24 ist an den Hubantrieb 7 gekoppelt
und durch diesen angetrieben. Das bandartige Zugmittel ist beispielsweise
durch eine Kette, Zahnriemen und dgl. gebildet. Zweckmäßig wird
das Zugmittel durch einen Zahnriemen gebildet, der mit dem Antriebsrad 24 formschlüssig
in Eingriff steht und im Wesentlichen schlupffrei eine Hubbewegung
auf die Hubeinheit 8 überträgt und die
Hubeinheit 8 in Richtung des eingetragenen vertikalen Doppelpfeils
(y-Richtung) verstellt.
-
Der
Hubantrieb 7, unterer erster Antrieb 17 sowie
oberer zweiter Antrieb 21 sind jeweils durch einen Elektromotor,
wie beispielsweise Asynchronmotor, Servomotor oder Schrittschaltmotor
gebildet, die gegebenenfalls auch mit entsprechenden Getriebeeinheiten
ausgestattet sind.
-
Zur
Positionierung der Fahreinheiten 4, 18 und der
Hubeinheit 8 des Regalbediengerätes beispielsweise
in Bezug auf ein bestimmtes Regalfach 11, ist eine Regeleinrichtung 26 vorgesehen,
die mit einem Wegmesssystem 27 als Istwertgeber für
die horizontale Position der unteren Fahreinheit 4 sowie mit
einem nicht dargestellten Wegmesssystem für die vertikale
Position der Hubeinheit 8 verbunden ist. Optional kann
auch ein Wegmesssystem 28 als Istwertgeber für
die horizontale Position der oberen Fahreinheit 18 vorgesehen
sein, wobei dieses durch die erfindungsgemäße
Regelung der Antriebe 17, 21 nicht für
die Antriebsregelung erforderlich ist, sondern beispielsweise zur
zusätzlichen Erkennung von unzulässigen Schiefstellungen
des Mastes 6 einsetzbar ist. Aus Kostengründen
wird bei einem erfindungsgemäßen Regalbediengerät 2 das
obere Wegmesssystem 28 jedoch im Allgemeinen entfallen.
-
Die
Wegmesssysteme 27, 28 sind jeweils beispielsweise
durch einen Abstandssensor bzw. ein Laser- oder Infrarotmesssystem
gebildet, mit denen jeweils die aktuelle Position der unteren Fahreinheit 4 und
evtl. der oberen Fahreinheit 18 bezogen auf einen ruhenden
Bezugpunkt als Istwert bzw. Istposition erfasst wird. Wenn ein zwischen
den angetriebenen Rädern der Fahreinheiten 4, 18 und
den Führungsbahnen 1, 20 gegebenenfalls
auftretender Schlupf vernachlässigbar ist, kann die Wegmessung
auch indirekt durch einen mit den Antrieben 17, 21 gekoppelten
Dreh- bzw. Inkrementalgeber (Resolver) in Verbindung mit bekannten
Radien der angetriebenen Räder der Fahreinheiten 4, 18 erfolgen.
-
Durch
die mittels der Wegmesssysteme erfassten Ist-Positionen der ersten
Fahreinheit 4 bzw. der Hubeinheit 8 wird im Stillstand
des Regalbediengerätes 2 eine Startposition für
darauf folgend auszuführende Bewegungen definiert, während
eine Endposition bzw. Zielposition der Fahreinheiten 4, 18 und der
Hubeinheit 8 durch das Lagerverwaltungssystem, insbesondere
von einem übergeordneten Leitrechner vorgegeben werden.
Die für die Bewegung von der Startposition zur Zielposition
erforderlichen Bewegungen werden von der Regeleinrichtung 26 errechnet
und die Antriebe 17, 21 sowie der Hubantrieb 7 entsprechend
angesteuert. Die Zielposition entspricht beispielsweise einem Regalfach 11,
in das bzw. aus dem ein Ladegut 10 eingelagert bzw. ausgelagert
werden soll.
-
Die
Regeleinrichtung 26 und die erforderliche Leistungselektronik
(nicht gezeigt) für den Hubantrieb 7 sowie die
Antriebe 17, 21 sind in einem Schaltschrank 29 angeordnet,
der beispielsweise am Regelbediengerät 2 befestigt
ist.
-
Da
mittels der Regeleinrichtung 26 die durch die Fahrbewegungen
hervorgerufenen Schwingungen und Verformungen des Mastes 6 minimiert
werden sollten, ist dazu, wie in 1 weiters
eingetragen, in der Nähe des Mastfußes ein Messwertaufnehmer 30 als
Istwertgeber zur laufenden Erfassung der Verformung des Mastes 6 in
Fahrtrichtung bezogen auf eine definierte Ausgangsstellung bzw.
Ausgangsverformung, etwa im stillstehenden Zustand mit durchschnittlicher
Nutzlast, angeordnet. Der Messwertaufnehmer 30 ist beispielsweise
durch einen Dehnungsaufnehmer 31, der mit Abstand zur neutralen
Faser 32 des Mastes 6 angebracht ist und z. B.
Dehnmessstreifen aufweist oder durch einen piezoresistiven Sensor
gebildet und schaltungstechnisch mit der Regeleinrichtung 26 verbunden.
-
2 zeigt
schematisch die Beziehung zwischen der Regeleinrichtung 26 und
den Antrieben 17 und 21 des Regalbediengeräts 2.
Die Regeleinrichtung 26 gibt basierend auf den auszuführenden
und von einer übergeordneten Leiteinrichtung festgelegten
Fahraufträgen für den unteren, ersten Antrieb 17 eine
Solldrehzahl n1soll vor, die entsprechende Fahrbewegungen des Regalbediengeräts 2 einleitet.
Diese Solldrehzahl n1soll kann dabei insbesondere einen bestimmten
zeitlichen Verlauf aufweisen, der etwa einen sanften Anlauf der
Bewegung oder ein sanftes Stoppen der Bewegung der unteren Fahreinheit 4 bzw.
des gesamten Regalbediengeräts 2 bewirkt. Durch
diese Maßnahme kann beispielsweise ein störender
Schlupf zwischen den angetriebenen Rädern und der Führungsbahn 1 deutlich
reduziert werden, und können die mechanischen Belastungen des
Mastes 6 beim Beschleunigen oder Abbremsen reduziert werden.
Die Bahnkurven und Geschwindigkeiten, etwa der Hubeinheit – auch
als Trajektorien bezeichnet – und die dazu benötigten
Drehzahlverläufe bzw. Geschwindigkeitsverläufe,
werden heute vielfach mithilfe von gängigen Positionsregeleinrichtungen
generiert und werden an dieser Stelle nicht mehr erläutert.
-
Da
das Regalbediengerät 2 insbesondere bei hohen
Bauformen, d. h. großen Mastlängen, nicht als
starres System betrachtet werden kann, führen Beschleunigungen
der unteren Fahreinheit 4 unweigerlich zu Relativverschiebungen
zwischen unterer Fahreinheit 4 und oberer Fahrein heit 18,
wenn diese nicht mit einem zusätzlichen Antrieb synchron
zur unteren Fahreinheit 4 angetrieben wird. Aus dem Stand der
Technik ist es dazu bekannt, den oberen zweiten Antrieb 21 mit
der Ist-Drehzahl des unteren ersten Antriebs 17 anzutreiben.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass zwischen der Drehzahl des unteren
ersten Antriebs 17 und der Drehzahl der oberen zweiten Antriebs 21 aufgrund
unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse ein
proportionaler Zusammenhang bestehen kann, der an dieser Stelle
und in den folgenden Ausführungen der Einfachheit halber
nicht überall angeführt wird und es wird der Einfachheit halber
angenommen, dass gleiche Drehzahlen an den Antrieben 17, 21 gleiche
Geschwindigkeiten der Fahreinheiten 4, 18 bewirken.
-
Erfindungsgemäß wird
für den oberen zweiten Antrieb 21 von der Regeleinheit 26 nicht,
wie aus dem Stand der Technik bekannt, einfach eine Bezugsdrehzahl
n1soll des ersten Antriebs 17 vorgegeben, sondern diese
mit einem von der Verformung des Mastes 6 abhängigen
Drehzahlkorrekturwert Δn verknüpft, woraus sich
eine Korrekturdrehzahl n2korr ergibt, mit der die Regeleinrichtung 26 den
zweiten Antrieb 21 beaufschlagt. Zur Ermittlung des Drehzahlkorrekturwertes Δn
umfasst die Regeleinheit 26 eine Recheneinheit 33,
die als Eingangsgröße den vom Messwertaufnehmer 30,
etwa dem Dehnungsaufnehmer 31 erfassten Messwert der Verformung des
Mastes 6 aufweist.
-
Die
Regeleinrichtung 26 ist in 2 stark vereinfacht
als Black Box dargestellt, da es viele Möglichkeiten gibt,
die erfindungsgemäßen Maßnahmen – Vorgeben
einer Soll-Drehzahl n1soll für den ersten Antrieb 17,
Berechnen eines Drehzahlkorrekturwerts Δn, Verknüpfen
einer Bezugsdrehzahl n1bez des ersten Antriebs 17 mit dem
Drehzahlkorrekturwert Δn und Vorgeben einer korrigierten Soll-Drehzahl
n2korr für den zweiten Antrieb 21, – verschiedensten
elektrischen bzw. elektronischen Komponenten mit regelungstechnischer
Funktionalität zuzuordnen.
-
3 zeigt
ein mögliches Ausführungsbeispiel für
die Regeleinheit 26 bzw. die von dieser ausgeführte
Verknüpfung von Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen
zur Regelung der Antriebe 17, 21. Dabei ist, wie
aus dem Stand der Technik bekannt, dem ersten Antrieb 17 ein
erster Antriebsregler 34 zugeordnet und dem zweiten Antrieb 21 ein
zweiter Antriebsregler 35 zugeordnet. Der erste Antriebsregler 34,
der als Positionsregler 36 ausgebildet ist, berechnet basierend
auf den vom Wegmeßsystem 27 gemessenen Position-Ist-Wert
x1ist und einer an zufahrenden Soll-Position xsoll eine Soll-Drehzahl
n1soll für den ersten Antrieb 17, wobei wie bereits
zuvor erwähnt durch spezielle Drehzahlverläufe
ein sanftes Anfahren bzw. Abbremsen des Regalbediengeräts 2 bewirkt
werden kann. Die übergeordnete Positionsregelung umfasst
im dargestellten Ausführungsbeispiel somit auch eine Drehzahlregelung,
indem der Drehzahl-Ist-Wert n1ist des ersten Antriebs 17 in
den ersten Antriebsregler 34 zurückgeführt
wird – über obligate Drehgeber, Resolver o. ä.
Der Antriebsregler 34 bzw. Positionsregler 36 kann
durch aus dem Stand der Technik bekannte Frequenzumrichter, Servoantriebsverstärker,
Schrittschaltantriebsverstärker, Stromrichter, Servoumrichter
und dgl. gebildet sein und wird daher nicht näher erläutert.
-
Der
zweite Antriebsregler 35 besitzt, wie aus dem Stand der
Technik bekannt als Eingangsgrößen eine Bezugsdrehzahl
n1bez des ersten Antriebs 17 sowie die Ist-Drehzahl n2ist
des zweiten Antriebs 21, die die zu regelnde Größe
des zweiten Antriebs 21 darstellt. Die Bezugsdrehzahl n1bez
kann dabei, wie in 3 angedeutet, aus verschiedenen
Größen des ersten Antriebs 17 gebildet
sein.
-
Wie
mit Volllinie a angedeutet, kann die Bezugsdrehzahl n1bez durch
die Ist-Drehzahl n1ist des ersten Antriebs 17 gebildet
sein, die bspw. von einem bei derartigen Antrieben obligaten Drehgeber
oder Resolver erfasst wird.
-
Eine
andere Möglichkeit besteht darin, dass die Bezugsdrehzahl
n1bez, wie mit der strichlierten Linie b angedeutet, durch die Soll-Drehzahl
n1soll, die dem ersten Antrieb 17 vom ersten Antriebsregler 34 vorgegeben
wird, definiert ist.
-
Eine
dritte Möglichkeit besteht darin, dass die Bezugsdrehzahl
n1bez, wie mit strichlierter Linie c angedeutet, aus der mittels
der Wegmessung 27 erfassbaren Fahrgeschwindigkeit der ersten
Fahreinheit 4 berechnet wird. Diese dritte Variante ist
beispielsweise dann vorteilhaft einsetzbar, wenn durch unterschiedliche
Ausbildung der Fahreinheiten 4, 18 jeweils unterschiedliche
Schlupfverhältnisse vorhanden sind und eine Regelung mittels
der Drehzahlen des ersten Antriebs 17 zu ungenau wäre,
d. h. wenn die Ist-Drehzahl n1ist des ersten Antriebs 17 aufgrund
von hohem Schlupf zu stark von der Ist-Geschwindigkeit der ersten
Fahreinheit 4 abweicht.
-
Zusätzlich
kann die Bezugsdrehzahl n1bez noch mit einem Übersetzungsfaktor
umgerechnet werden, der unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse
zwischen unterer Fahreinheit und oberer Fahreinheit berücksichtigen
kann – ein derartiges Proportionalglied 37 der
Regelung ist in 3 vereinfacht als Kasten im
Linienzug n1bez dargestellt. Als mögliche Ursache für
unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse sei
hier insbesondere eine durch Abnützung von Antriebsrädern
entstehende Änderung der Übersetzungsverhältnisse
zwischen unterer Fahreinheit 4 und oberer Fahreinheit 18 genannt.
Da die Abnutzung der Antriebsräder zwischen unterer Fahreinheit 4 und
oberer Fahreinheit 18 in der Praxis häufig unterschiedlich
erfolgt und dies zu unterschiedlichen Geschwindigkeiten zwischen
unterem und oberem Mastende führen kann, stellt dies zusätzlich
zu den bei Anfahr- und Bremsvorgängen wirkenden Massenkräften
eine Quelle für Mastverformungen und damit auch Mastschwingungen
dar. Eine Korrektur dieser durch Abnützung von Antriebselementen
bewirkten Schwingungsauslösung kann dadurch erfolgen, dass
mittels des Proportionalglieds 37 die Bezugsdrehzahl n1bez
des ersten Antriebs 17 mit einem aktualisierten Faktor
F zum Ausgleich von Veränderungen an den Wirkdurchmessern
der Antriebsräder der unteren Fahreinheit 4 und
der oberen Fahreinheit 18 multipliziert wird und dadurch
eine eventuelle Veränderung der Übersetzungsverhältnisse
in die Berechnung der Korrekturdrehzahl n2korr einfließt.
Obwohl die Regelung zur Minimierung der Mastverformung grundsätzlich
unabhängig von der die Verformung auslösenden
Ursache wirksam ist, kann die Regelung durch diese Zusatzkorrektur
mittels des Faktors F erleichtert werden und können dadurch
die Mastverformungen besser reduziert werden. Der Faktor F kann
etwa derart festgelegt werden, dass die tatsächlichen,
wirksamen Durchmesser der Antriebsräder von unterer Fahreinheit 4 und oberer
Fahreinheit 18 automatisch oder manuell von Bedienungspersonal
vermessen werden und das Durchmesserverhältnis als Faktor
F im Proportionalglied 37 zur Korrektur der vom Antrieb 17 der
ersten, unteren Fahreinheit 4 abgeleiteten Bezugsdrehzahl n1bez
verwendet wird.
-
Erfindungsgemäß wird
für die Regelung des zweiten Antriebs 21 nicht
nur die Bezugsdrehzahl n1bez, die gegebenenfalls mit dem Faktor
F in Hinblick auf Veränderungen der Übersetzungsverhältnisse
korrigiert wird, berücksichtigt, sondern werden auch die
vom Messwertaufnehmer 30 erfassten Verformungen des Mastes 6,
die ebenfalls in den zweiten Antriebsregler 35 eingehen,
berücksichtigt. In diesem Ausführungsbeispiel
ist die Recheneinheit 33, die aus dem Verformungsmesswert
den Drehzahlkorrekturwert Δn berechnet, im zweiten Antriebsregler 35 enthalten;
die Soll-Drehzahl n2korr des zweiten Antriebs 21 wird somit
wieder aus der Bezugsdrehzahl n1bez des ersten Antriebs 17 und
dem Drehzahlkorrekturwert Δn zusammengesetzt. Für den
Fall, dass der Mast 6 keine von der Soll-Verformung abweichende
Verformung erfährt, was bei den in der Praxis auftretenden
Fahrbewegungen nicht oder nur punktuell möglich ist, entspricht
die Soll-Drehzahl des zweiten Antriebs 21 der Bezugsdrehzahl
n1bez des ersten Antriebs 17, was dem bekannten Master-Slave-Betrieb
der herkömmlichen Regalbediengeräte entspricht.
Durch die erfindungsgemäße, von der Verformung
des Mastes 6 abhängige Drehzahlkorrektur werden
somit die am mechanischen System „Regalbediengerät” Instabilitäten
hervorrufenden Verformungen und Schwingungen weitgehend unterbunden.
Dies bewirkt auch, dass am Ende von Fahrbewegungen nach Erreichen
der Zielposition des Regalbediengeräts 2 eine
Wartezeit für einen Auspendelvorgang entfällt,
da das System durch diese Art der Antriebsregelung in den üblichen Betriebszuständen
in keinen schwingenden Zustand versetzt wird und bei Erreichen der
Zielposition das System untere Fahreinheit 4 – Mast 6 – obere
Fahreinheit 18 keine nennenswerte innere Verspannung aufweist,
wodurch gegebenenfalls auch ein momentenfrei Schalten der Antriebe 17, 21,
um Ausgleichsbewegungen zuzulassen, nicht erforderlich ist.
-
2 zeigt
weiters, dass der Messwertaufnehmer 30 im unteren Drittel
der Masthöhe 38 zwischen erster Fahreinheit 4 und
zweiter Fahreinheit 18 angeordnet ist, da bei möglichst
tiefer Anordnung die höchsten Verformungswerte gemessen
werden, wenn über die Masthöhe 38 eine
gleich bleibende Biegesteifigkeit angenommen wird.
-
4 zeigt
schematisch eine mögliche Ausführungsform der
Antriebsregelung des zweiten Antriebes 21. Der Antriebsregler 35 ist
dabei als Drehzahlregler 39 ausgebildet, der basierend
auf der Bezugsdrehzahl n1bez des ersten Antriebs 17 sowie dem
Ist-Wert der zu regelnden Drehzahl n2ist des zweiten Antriebs 21 eine
Soll-Drehzahl n2soll für den zweiten Antrieb 21 berechnet,
der jedoch noch mit dem verformungsabhängigen Drehzahlkorrekturwert Δn
summiert wird und der zweite Antrieb 21 mit der Korrekturdrehzahl
n2korr beaufschlagt wird, wobei n2soll mit der Bezugsdrehzahl n1bez
des ersten Antriebs 17 übereinstimmt. Der Drehzahlkorrekturwert Δn
wird in diesem Beispiel durch die Recheneinheit 33 im Form
eines PID-Reglers 40 errechnet, wodurch neben dem Ausmaß der
Verformung des Mastes 6 auch die Verformungsgeschwindigkeit
in die Antriebsregelung des zweiten Antriebs 21 eingehen kann
und die Schwingungen des Regalbediensystems 2 noch besser
unterbunden werden können.
-
Im
Betrieb der Regeleinrichtung 26 wird beispielsweise bei
gegenüber der unteren Fahreinheit 4 voreilender
oberer Fahreinheit 18 der Mast 6 in Fahrrichtung
verformt (etwa bei einem Abbremsvorgang) und die Antriebsdrehzahl
n2korr des oberen, zweiten Antriebs 21 durch einen negativen
Drehzahlkorrekturwert Δn gegenüber der Bezugsdrehzahl
n1bez etwas verlangsamt und dadurch die Voreilung korrigiert. Im
Gegenzug wird bei in Fahrrichtung zurückbleibender oberer
Fahreinheit 18 der Mast 6 entgegen der Fahrrichtung
verformt und von der Regeleinrichtung 26 die Antriebsdrehzahl
n2korr des oberen, zweiten Antriebs 21 durch einen positiven
Drehzahlkorrekturwert Δn gegenüber der Bezugsdrehzahl n1bez
etwas erhöht, wodurch der Rückstand der oberen
zweiten Fahreinheit 18 gegenüber der unteren ersten
Fahreinheit 4 gewissermaßen aufgeholt wird. Da
die Regelung schon bei sehr geringen Verformungen des Mastes 6 aktiv
werden kann, sind größere Verformungen und damit
verbundenen Schwingungserscheinungen und dementsprechend hohe mechanische
Belastungen von vornherein weitgehend unterbunden.
-
Die
Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten
des erfindungsgemäßen Fahrzeugs, wobei an dieser
Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten
Ausführungsvarianten desselben eingeschränkt ist,
sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten
untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit
aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche
Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen
Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren
Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner
Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich
sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
-
Der
Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass
zum besseren Verständnis des Aufbaus des Fahrzeugs dieses
bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich
und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt
wurden.
-
Die
den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrunde
liegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
-
Vor
allem können die einzelnen in den 1, 2; 3; 4 gezeigten
Ausführungen den Gegen stand von eigenständigen,
erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die
diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben
und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren
zu entnehmen.
-
- 1
- Führungsbahn
- 2
- Regalbediengerät
- 3
- Regallager
- 4
- Fahreinheit
- 5
- Versteifungsblech
- 6
- Mast
- 7
- Hubantrieb
- 8
- Hubeinheit
- 9
- Lastaufnahmemittel
- 10
- Ladegut
- 11
- Regalfach
- 12
- Führungsvorrichtung
- 13
- Führungsbahn
- 14
- Höhenführungsrolle
- 15
- Seitenführungsrolle
- 16
- Befestigungsklemme
- 17
- Antrieb
- 18
- Fahreinheit
- 19
- Seitenführungsrolle
- 20
- Führungsbahn
- 21
- Antrieb
- 22
- Antriebsrad
- 23
- Antriebsorgan
- 24
- Antriebsrad
- 25
- Umlenkrad
- 26
- Regeleinrichtung
- 27
- Wegmesssystem
- 28
- Wegmesssystem
- 29
- Schaltschrank
- 30
- Messwertaufnehmer
- 31
- Dehnungsaufnehmer
- 32
- Neutrale
Faser
- 33
- Recheneinheit
- 34
- Antriebsregler
- 35
- Antriebsregler
- 36
- Positionsregler
- 37
- Proportionalglied
- 38
- Masthöhe
- 39
- Drehzahlregler
- 40
- PID-Regler
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 2007/039009 [0002]
- - DE 19608293 A1 [0003]
- - DE 19534291 A1 [0004]
- - JP 09-272606 A [0005]