DE2932899B1 - Vorrichtung zum beruehrungslosen Messen der Hoehe eines Lasttraegers an einem Lasttraegerfahrzeug ueber einem Bezugspunkt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungslosen Messen der Höhe eines Lastträgers an einem Lastträgerfahrzeug über einem Bezugspunkt. Bei dem Lastträgerfahrzeug handelt es sich insbesondere um einen Hochregalstapler. Solche Lastträgerfahrzeuge

oder Hochregalstapler haben einen Mast, an dem der

Lastträger hochgefahren werden kann. Dabei ergeben sich Probleme insbesondere bei einem Betrieb mit automatischer Höhenvorwahl für eine genaue Messung der Höhe des Lastträgers über dem Fahrboden oder dem Fahrzeug. In diesem Falle wird einbezogen, daß am Fahrzeug durch seine Ausführung eine Bezugsstelie angeordnet ist, die in festem Bodenabstand verbleibt.

Die Feststellung der Lastträgerhöhe ist für Ein- und

ίο Ausstapelvorgänge von wesentlicher Bedeutung. Für solche Vorgänge ist beispielsweise aus der US-PS 3319816 eine automatische Steuerung für einen flurgängigen Regalstapler sowohl in der Hubhöhe als auch in einer Verschwenkung für den Schlitten bekannt.

H Zur Höhenmessung sind Istwerigeber in Form von Potentiometern vorgesehen. Der Istwertgeber wird durch ein Reibrad angetrieben, so daß Unsicherheiten auftreten, weil Reibradantriebe Schlupf aufweisen, der sich im übrigen auch von besondere Einflüssen ändern kann. Eine Abnutzung führt zu weiteren Unsicherheiten. Im übrigen findet bei der bekannten Ausführung ein !stund Sollwertvergleich statt und der Fahrer kann zur Vorwahl bestimmter Hubhöhen bestimmte Betätigungsknöpfe drehen.

Aus der Zeitschrift »Deutsche Hebe- und Fördertechnik«, 1967, Heft8, S. 25 —31, ist eine automatische Steuerung für Krananlagen oder Regalstapelgeräte bekannt. Dabei ist ein Soll- und Istwertvergleich vorgesehen, um einen Auswerter zu betätigen. Es werden Impulsgeneratoren benutzt, die Zählimpulse liefern, hervorgerufen durch Markierungen an der Kranbahn oder am Hubmast, wobei die Markierungen entweder reflektierende Marken, die fotoelektrisch abgetastet werden, oder Metallplättchen sind, die durch Initiatoren abgetastet werden.

Hierdurch wie auch bei anderen berührungslosen Abtastungen von Reflexionseinrichtungen an Regalfächern wird nicht die absolute Höhe des Lastträgers über dem Boden oder zu einem an der Lastträgerführung angeordneten Bezugspunkt festgestellt, sondern die Stapeleinrichtungen oder Regale müssen mit Reflektoren ausgestattet werden, wobei Abtastflächen an jedem Regalfach angeordnet sind.
Solche Ausführungen sind beispielsweise auch für eine mechanische Ausführung aus der DE-OS 19 46 545 bekannt.

Sie sind berührungslos oder mechanisch sehr aufwendig, weil ein Lagerregal viele Regalfächer hat, die im übrigen nicht immer gleiche Größe zu haben brauchen.

Dabei ergibt sich ein großer Aufwand nicht nur an Einrichtungen, sondern auch für die Wartung schwer zugänglicher Elemente.
Man hat daher bereits versucht, die Höhe des Lastträgers über einem Bezugspunkt am Fahrzeug oder über dem Boden unmittelbar mit einem ausfahrbaren Meßelement zu messen und dafür unter Voraussetzung eines genau arbeitenden Proportionalmastes die Länge eines vom Lastträger ausgezogenen Stahlbandes an sich

so gemessen oder an einem solchen Stahlband kodierte Informationen abgetastet. Dabei liegt ein Nachteil darin, daß ein solches Meßsystem infolge Verschmutzung oder Durchbiegung des Bandes bei Windbelastung im Stand oder während der Fahrt ungenau arbeitet und außerdem Abtastkontakte durch Abnutzung nicht mehr genau arbeiten. Hierbei ergeben sich ferner Einflüsse durch Defekte an einem Federmotor für das Band, das im übrigen für in der Nähe befindliche Personen eine große

Unfallgefahr darstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art an einem Lastträgerfahrzeug, insbesondere an einem Hochregalstapler, zu schaffen, die ohne mechanische Einflüsse ^r> jeweils die absolute Höhe zu einem Bezugspunkt mit Sicherheit feststellt, wobei Toleranzen in der mechanischen Ausführung eines Hubmastes in ihren Einflüssen eliminiert werden, wodurch mit automatischer Höhenvorwahl auch ein Ausfahren des Lastträgers noch vor einer Fachsäule eines Regals erfolgen kann, wenn das Fahrzeug sich noch im Schleichgang befindet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine berührungslose Entfernungsmessung durch einen auf dem Fahrzeug angeordneten opto-elektronisehen Entfernungsmesser angewendet wird, dem am Lastträger ein Reflektor zugeordnet ist.

Für Filmkameras ist aus Texas Instruments European Applications Laboratory, Entwicklungsbericht 23, ein opto-elektronisches, berührungsloses Entfernungsmeßverfahren mit Infrarotstrahlung bekannt. Regalstapelfahrzeuge arbeiten jedoch, wenn nicht Marken oder Reflektoren abgetastet werden, mit mechanischen Mitteln, die keine absolute Genauigkeit aufgrund der mechanischen Mittel eigenen Toleranzwerte zulassen. Die Erfindung schafft daher durch die berührungslose Entfernungsmessung, die im übrigen keinen Raum am Hubmast beansprucht, eine sehr genaue Höhenmessungs-Vorrichtung, die die Vorteile der Automatisierung von industriellen Lagerbetrieben maßgeblich ω verbessert, weil ein Signal in analoger Form mit Sicherheit zur Verfügung gestellt wird.

Dabei kann zunächst von einem Bezugspunkt am Lastträgerfahrzeug ausgegangen werden, der eine bestimmte Bezugsgröße zum Fahrboden darstel.t. "> Sofern sich aufgrund der Ausführung des Lastträgerfahrzeugs dabei in Abhängigkeit von der Last Unterschiede ergeben können, lassen sich diese leicht durch besondere zusätzliche Maßnahmen ausgleichen.

Vorteilhaft ist ein Infrarotsender auf dem Fahrzeug vorgesehen, der Signale einer bestimmten Frequenz sendet und ein Referenzsignal zum Vergleich mit dem reflektierten ersten Signal erzeugt und eine Vergleichseinrichtung für die Phasen der beiden Frequenzsignale aufweist. Hierbei erfolgt eine Anwendung des an sich bekannten Entfernungsmessers, der aber im Einsatz an einem Lastträgerfahrzeug, insbesondere an einem Hochregalstapler, überraschende Vorteile mit sich bringt.

Vorzugsweise wird in dem Sender in der Vergleichseinrichtung eine Istwertspannung erzeugt, die der Lastträgerhöhe proportional ist, und in dem Sender ist eine Anzeigevorrichtung vorgesehen, die mit einem Differenzverstärker verbunden ist, der von dieser Istwertspannung und einer Sollwertspannung gespeist 5·> ist, wobei der Ausgang dieses Differenzverstärkers mit einer Stelleinrichtung verbunden ist, die in dem Antriebskreis für den Lastträger angeordnet ist. Dazu wird bemerke, daß der Differenzverstärker nicht zwangsläufig in den Sender integriert sein muß, er kann auch außerhalb angeordnet sein. Durch diese Ausführung läßt sich die Höhenbewegung des Lastträgers steuern. Natürlich ist es möglich, anhand einer Istwertspannung eine Handsteuerung vorzusehen. Der Vergleich mit einer Sollwertspannung fördert aber die t>5 Automatisierung.

Die Stelleinrichtung ist auf die Antriebsart des Lastträgers abgestimmt. Hierbei kann es sich um eine elektrische oder elektronische Einrichtung handein. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Stelleinrichtung als Proportionalventil in einer hydraulischen Antriebsanlage für den Lastträger angeordnet

Mit besonderem Vorteil ist ein Eingang des Differenzverstärkers für die Sollwertspannung auf verschiedene Sollwertspannungen umschaltbar. Dabei läßt sich eine besondere Hubhöhe vorwählen. Hierbei wird sehr gute Genauigkeit dadurch erreicht, daß Zwischeneinflüsse aufgrund von Toleranzen im mecha nischen Aufbau und Betrieb des Hubgerüstes überbrückt werdea

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist an dem einen Eingang ein Potentiometer angeordnet, das auf verschiedene Sollwertspannungen einstellbar ist. Dadurch lassen sich alle Zwischengrößen hinsichtlich der Hubhöhe programmieren. Das ist ein wesentlicher Vorteil, weil Stufenabstände vermieden werden, die immer auf eine bestimmte Anlage abgestellt sind.

In der bevorzugten Ausführungsform ist jedoch an dem einen Eingang ein Stufenschalter angeordnet, der auf verschiedene Sollspannungswerte aus verschiedenen Quellen umschaltbar ist Dies gibt eine günstige Lösung in einer praktischen Anwendung.

Sofern der Bezugspunkt am Fahrzeug in Abhängig keit von der Last in bezug zum Fahrboden veränderbar ist, sei es dadurch, daß die Räder federnd abgestützt sind oder Luftreifen aufweisen, welche sich in Abhängigkeit von der Last verformen können, sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor, daß an dem Fahrzeug ein Bodenabtaster, insbesondere in Form einer zum Boden ausfahrbaren Tastrolle, vorgesehen ist und die Stellung der Tastrolle in bezug zum Sender eine Einstelleinrich tung für die Sollwertspannung betätigt Es wird nicht ausgeschlossen, daß von dem Sender auch eine berührungslose Bodenabtastung erfolgt Die mechanische Abtastung mit einer Abtastrolle hat jedoch den Vorteil, daß Verschmutzungen oder Verunreinigungen ohne Einfluß bleiben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines Lastträgerfahrzeugs,

F i g. 2 ein schematisches Diagramm für die Abhängigkeiten der Steuergrößen, F i g. 3 eine Einzelheit aus der Senderanordnung,
F i g. 4 eine Abwandlung gegenüber F i g. 3, F i g. 5 eine weitere Abwandlung gegenüber F i g. 3, F i g. 6 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung, jedoch zur Erläuterung einer weiteren Ausgestaltung.

In allen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Das Lastträgerfahrzeug, insbesondere der Hochregalstapler, hat ein Fahrgestell 1 mit Rädern 2,3, einem Fahrersitz 4, einer Antriebs- und Steuerbaugruppe 5 sowie einem Mast 6, der insbesondere auch als Teleskopmast in an sich bekannter Weise ausgeführt sein kann, und an dem ein Lastträger 7 mittels eines Hubschlittens 8 beispielsweise durch eine hydraulisch betriebene Zylinuerkolbeneinrichtung höhenbeweglich ist. Der Lastträger hat Gabelarme 9, auf denen eine Last ruht. Es ist möglich, daß sich der Mast 6 aufgrund des Drehmomentes, das eine Last auf den Gabelarmen 9 hervorruft, durchbiegt, bzw. kann eine solche Last auch teleskopisch ausfahrbare Mastteile beeinflussen sowie sich auch in der Führung des Hubschlittens 8 an der Mastführung auswirken. Um solche Einflüsse auszu-

schließen, ist unmittelbar am Lastträger 7, insbesondere unten an den Gabelarmen 9, ein Reflektor 10 für eine Strahlung angeordnet, die von einem Sender 11 ausgesendet wird, der am Fahrgestell 1 angeordnet ist. Insbesondere ist der Reflektor unter den Gabelspitzen angeordnet, was vorteilhaft ist, um die Höhe der Gabelspitzen zu messen, wobei zugleich die Gabeldurchbiegung unter Last berücksichtigt wird.

Bei dem Sender 11 handelt es sich insbesondere um einen Infrarotsender, der Signale einer festen Frequenz senkrecht nach oben mit kleinem öffnungswinkel imitiert, so daß der Reflektor 10 erreicht wird. Dieser Reflektor kann, wenn ein Infrarotsender verwendet wird, ein Spiegel sein. Am Sender 11 ist als Empfänger eine Anzeigevorrichtung 12 angeordnet, der konzentrisch umgebend oder benachbart vorgesehen sein kann und die reflektierten Signale der festen Frequenz aufnimmt. Aufgrund der Laufzeit der vom Sender 11 ausgesendeten Signale zum Empfänger 12 ergibt sich eine Phasenverschiebung solcher Frequenzsignale zu einer Referenzfrequenz, die im Sender mit unmittelbarem Durchgang zum Empfänger 12 gebildet wird. Diese Phasenverschiebung ist daher dem Signallaufweg vom Sender 11 zum Reflektor 10 und zum Empfänger 12 proportional und stellt daher eine absolute Bezugsgröße zur Entfernung zwischen dem Sender 11 bzw. dem Fahrgestell 1 und dem Lastträger 7 dar.

Hierdurch läßt sich die absolute Höhe des Lastträgers feststellen und im Fahrzeug auswerten.

Es wird bevorzugt, daß aus dem Vergleich der Frequenzen bzw. der Phasenverschiebung zwischen diesen Frequenzen eine zur Höhe des Lastträgers proportionale Spannung erzeugt wird.

In F i g. 2 ist ein Diagramm gezeigt, dessen Ordinate 13 die Spannung und dessen Abszisse 14 die Hubhöhe darstellt. Dabei ist erkennbar, daß der Hubhöhe H1 eine Spannung Ui und einer Hubhöhe H2 eine Spannung i/2 entspricht, weil die Schaltungselemente so ausgelegt sind, daß die Kennlinie 15 als Gerade durch den Nullpunkt ausgebildet ist.

In der Sender-Empfänger-Anordnung 11, 12 ist gemäß Fig.3 ein Differenzverstärker 16 mit zwei Eingängen 17,18 angeordnet. Der eine Eingang 18 ist an eine Quelle 19 für eine Sollspannung angeschlossen, der andere Eingang 17 an eine Quelle 20, die sich aus der Vergleichseinrichtung 21 ergibt, in der die beiden Frequenzsignale verglichen werden, und die ihrerseits die beiden Eingänge 22, 23 für ein Referenzsignal und das reflektierte erste Signal besitzt.

Der Ausgang 24 des Differenzverstärkers 16 ist mit einer Stelleinrichtung 25 in einem Antriebskreis 26 für den Lastträger 7 verbunden, so daß der Lastträger genau proportional zur Höhe einstellbar ist. Zweckmäßig ist der Antriebskreis 26 Teil einer hydraulischen Antriebsanlage, und 25 ist ein Proportionalventil.
Gemäß Fig.4 ist der Differenzverstärker 16 an seinem einen Eingang 18, an welchen die Sollwertspannung angelegt wird, mit einem Potentiometer 27 verbunden, dessen Abgriff 28 durch einen Stellmotor 29 in Abhängigkeit von einer eingegebenen Sollwertgröße einstellbar ist. Dabei kann der Stellmotor eine Spindel 30 mit einer Mutter 31 antreiben, an der der Abgriff 28 angeordnet ist, der über eine Verbindung 33 mit dem Eingang 18 verbunden ist.

Nach F i g. 5 ist an dem einen Eingang 18 des Differenzverstärkers 16 ein Stufenschalter 34 mit verschiedenen Gegenschaltkontakten 35—38 angeordnet, die jeweils an eine andere Quelle 39-42 für einen Sollspannungswert angeschlossen sind. Auch damit läßt sich automatisch eine bestimmte Hubhöhe vorsteuern.
Der Bezugspunkt bei dieser bisher beschriebenen Ausführung ist der Sender 11 bzw. der Empfänger 12. Gemäß F i g. 6 ist im Sender eine Einstelleinrichtung 43 vorgesehen, welche mit den Erzeugerkreisen 44 für die Sollspannung, die an den Eingang 17 angelegt wird, verbunden ist. Dabei kann zwischen dieser Einstelleinrichtung 43 und einem Antriebsglied 45 ein Zwischenkupplungsübertragungsglied 46 angeordnet sein, das ein- und ausschaltbar ist, damit während einer Absenkoder Anhebebewegung keine Verstellung der Einstelleinrichtung 43 erfolgt, sondern diese erst in einem begrenzten Steuerbereich betätigt wird, in welchem das Zwischenübertragungsglied 46 geschlossen ist. Das Antriebsglied 45 steht mit dem Träger 47 einer Tastrolle 48 in Verbindung, die auf den Fahrboden absenkbar ist. Für diesen Zweck bzw. auch für das Abheben ist eine Hubeinrichtung 49 nach Art eines Elektromagneten angeordnet. Nach der Absenkung und bei Berührung der Tastrolle 48 mit dem Fahrboden ist es eingeschaltet, so daß dann die Sollspannung angepaßt wird.

Auf dem Fahrzeug ist beispielsweise eine Auswertelektronik 50 angeordnet, die durch Kabel 51 angeschlossen und mit der Antriebs- und Steuerbaugruppe 5 verbunden ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum berührungslosen Messen der Höhe eines Lastträgers an einem Lastträgerfahrzeug, insbesondere einem Hochregalstapler, über einem Bezugspunkt, dadurch gekennzeichnet, daß eine berührungslose Entfernungsmessung durch einen auf dem Fahrzeug (1, 2, 3, 5, 6) angeordneten opto-elektronischen Entfernungsmesser (11,12) angewendet wird, dem am Lastträger (7) ein Reflektor (10) zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Infrarotsender (11) auf dem Fahrzeug vorgesehen ist, der Signale einer bestimmten Frequenz sendet und ein Referenzsignal zum Vergleich mit dem reflektierten ersten Signal erzeugt und eine Vergleichseinrichtung (21) für die Phasen der beiden Frequenzsignale aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Sender (11) in der Vergleichseinrichtung eine Istwertspannung erzeugt wird, die der Lastträgerhöhe proportional ist, und in dem Sender eine Anzeigevorrichtung (12) vorgesehen ist, die mit einem Differenzverstärker (16) verbunden ist, der von dieser Istwertspannung und einer Sollwertspannung gespeist ist, und daß der Ausgang (24) dieses Differenzverstärkers (16) mit einer Stelleinrichtung (25) verbunden ist, die in dem Antriebskreis (26) für den Lastträger (7) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung als Proportionalventil (25) in einer hydraulischen Antriebsanlage für den Lastträger (7) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingang (18) des Differenzverstärkers (16) für die Sollwertspannung auf verschiedene Sollwertspannungen umschaltbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Eingang (18) ein Potentiometer (27) angeordnet ist, das auf verschiedene Sollwertspannungen einstellbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Eingang (18) ein Stufenschalter (34) angeordnet ist, der auf verschiedene Sollspannungswerte aus verschiedenen Quellen umschaltbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Fahrzeug ein Bodenabtaster, insbesondere in Form einer zum Boden ausfahrbaren Tastrolle (48), vorgesehen ist und die Stellung der Tastrolle (48) in bezug zum Sender (11) eine Einstelleinrichtung (43) für die Sollwertspannung betätigt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (10) unter Gabelspitzen des Lastträgers angeordnet ist.