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Verfahren zur Höhenmessung eines höhenbeweglichen Last-
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aufnahmemittels an einem Hubgerüst und Hubfahrzeug zur Durchführung
des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Höhenmessung eines
höhenbeweglichen Lastaufnahmemittels an einem Hubgerüst mittels strahlender Energie,
deren Laufzeit von einem unteren Bezugspunkt zu der jeweiligen Stellung des Lastaufnahmemittels
ein Höhensignal liefert.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Hubfahrzeug zur Durchführung des
Verfahrens mit einem Hubgerüst und einem höhenbeweglichen Lastaufnahmemittel und
mit einer mit strahlender Energie, insbesondere mit Ultraschall arbeitenden HahenmeBeinribhtung,
welche einen Sender, insbesondere Ultraschallsender, und einen Empfänger, insbesondere
Ultraschallempfänger, aufweist.
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Die Höhenmessung eines Lastaufnahmemittels an einem Hubgerüst eines
Hubfahrzeugs unterliegt den Bedingungen erheblicher Genauigkeit, weil schon aus
Platzgründen die Einstapelung von Objekten auf engstem Raum stattfinden muß.
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Bekannt sind an sich mechanische Höhenmeßeinrichtungen, beispielsweise
aus der DE-PS 21 14 617, gemäß welcher ein am Lastaufnahmemittel befestigtes Band
oder Seil gegen einen Drehmoment aus einem Federmotor abgewickelt wird, wobei in
Abhängigkeit von der Drehung ein spezielles Meßband zwischen zwei Trommeln umgewickelt
und in Abhängigkeit von Markierungen am Meßband ein Rückschluß auf die jeweilige
Höhe gezogen wird.
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Aus der US-PS 33 19 816 ist bekannt, zur Höhenmessung einen Ist-Wert-Geber
in Form von Potentiometern vorzusehen, die durch ein Reibrad angetrieben werden.
Auch dadurch ergeben sich schon Unsicherheiten aufgrund eines Schlupfes bzw. Einflüssen
aus mechanischen Veränderungen aufgrund von Abnutzungen. Bei der Verwendung von
Bändern kommt es häufig zur gewaltsamen Zerstörung, wenn die zusammenwirkenden Teile
nicht genau genug eingelagert sind. Im übrigen ergeben sich Ungenauigkeiten bei
mechanischen Anordnungen aufgrund von Dehnungen oder Streckungen auch im Zusammenhang
mit sich ändernden Temperaturen.
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Im Zusammenhang mit Hubfahrzeugen ist auch davon auszugehen, daß Meßergebnisse
mit wirtschaftlichen Mitteln erreicht werden sollen, die zugleich eine beträchtliche
Genauigkeit gewährleisten. In diesem Zusammenhang bietet sich die Verwendung von
Ultraschall als strahlende Energie an, obgleich auch andere strahlende Energien
nicht ausgeschlossen werden. Die Anwendung von Ultraschall zur Kontrolle der Höhe
des Lastaufnahmemittels an Hubfahrzeugen ist aus der DE-OS 30 25 363 bekannt. In
dieser Literaturstelle sind ältere Meßvorrichtungen in diesem Zusammenhang angeführt,
wobei jedoch davon ausgegangen wird,
daß die Schallgeschwindigkeit
in einem Medium, durch das die Ultraschallwelle hindurchgeht, bekannt ist, so daß
die Proportionalität zum Abstand zwischen Sender und Empfänger vorhanden ist. Dabei
wird die Laufzeit der impulsweise ausgestrahlten Ultraschallsignale gemessen. Die
bekannte Ausführung eines Hubfahrzeugs mit einer Ultraschall-Meßvorrichtung für
die Gabelhöhe befaßt sich mit der Ausschaltung von ungünstigen Umgebungsbedingungen
im Zusammenhang mit akustischem Lärm, Vibrationen und dergleichen. Die Verwendung
von Ultraschall hat den Vorteil, daß Nachteile vermieden werden, die bei Verwendung
mechanischer Mittel auftreten.
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Vorliegende Erfindung bezieht aus der genannten DE-OS 30 25 363 bekannte
Einrichtungen zur Höhenmessung eines höhenbeweglichen Lastaufnahmemittels sowie
auch alle anderen bekannten Ausführungen von Ultraschallsendern und -empfängern
ein. Dabei ist gegenüber der bekannten Ausführung zu berücksichtigen, daß ein Sender
am höhenbeweglichen Lastaufnahmemittel angeordnet ist, während der Empfänger am
Fuß eines Hubgerüsts vorgesehen ist.
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Wenn auch die Verwendung von Ultraschall zur Höhenmessung vorteilhaft
ist, hat sich aber gezeigt, daß eine exakte Höhenmessung mit den bekannten Mitteln
auf dieser Basis nicht wohne weiteres zu erreichen ist.
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Hierbei ist zu berücksichtigen, daß im Einsatz von Hubfahrzeugen beispielsweise
mit Hubhöhen von 10 - 15 m gerechnet werden muß. Dabei hat sich herausgestellt,
daß bei der Höhenbestimmung mit der bekannten Einrichtung Abweichungen auftreten,
die für eine präzise Arbeit zu groß sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Höhenmessung
der eingangs angegebenen Art, insbesondere auch ein Hubfahrzeug der oben angegebenen
Ausführung, unter Verwendung von strahlender Energie, insbesondere Ultraschall,
zu
schaffen, welches auch bei größeren Hubhöhen genügend genaue Werte liefert.
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Diese Aufgabe wird im Zusammenhang mit dem Verfahren dadurch gelöste
daß das Höhensignal in Abhängigkeit von der Laufzeit der strahlenden Energie durch
zwei Messungen korrigiert wird, d.h. verändert wird, von denen eine im unteren Bereich
der zu messenden Höhe vorgesehen ist und die andere in der Arbeitsh?ihe des Lastaufnahmemittel
vorgenommen wird.
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Dabei wiri einbezogen, daß die Messungen auch von Meßinstrumenten
vorgenommen werden, die Figenschaften der Umgebung aufnehmen, soweit solche Eigenschaften
im Zusammenhang mit der angewendeten strahlenden Energie von Bedeutung sind.
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Im Zusammenhang, mit dem obengenannten Hubfahrzeug ist zur Lösung
der Aufgabe vorgesehen, daß eine erste feste, mit bestimmter Länge ausgeführte Meßstrecke
zwischen dem Fuß des Hubgerüsts und dem oberen Ende eines Standmastes des Hubgerosts
und eine zweite feste Meßstrecke an einem am Standmast ausfahrbaren Teil angeordnet
ist, und daß eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist, welche cJie Laufzeit der strahlenden
Energie durch diese beiden Dießstrecken und die Höhenmeßstrecke zum Lastau?nahmemittel
in bezug setzt. In diesem Zusammenhang bleibt offen, ob die zweite Meßstrecke an
einem Ausfahrmast oder am Träger des Lastaufnahmemittels angeordnet ist.
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Diese Ausführung hat den Vorteil, daß ohne Aufwand von Meßinstrumenten
jeder mögliche Einfluß der Umgebung auf das Meßmedium, die strahlende Energie, in
jedem bereich der IIöhenreßstrecke erfaßt wird.
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Durch diese Lösung werden Überraschend Ungenauigkeiten beseitigt,
die bei der bekannten Ausführung dadurch entstehen, daß das Lastaufnahmemittel durch
verschiedene Bereiche der Umgebung mit verschiedenen Eigenschaften bewegt wird,
die die strahlende Energie, insbesondere Ultraschall
verschieden
beeinflussen.
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Dabei kann davon ausgegangen werden, daß die Schallgeschwindigkeit
in einem Medium, beispielsweise Luft, von der Temperatur abhängt. Schon eine Änderung
in der Grö-Anordnung von 10 C führt zu einer Schallgeschwindigkeitsänderung von
1,8 o. Unter Bezugnahme auf diesen Änderungswert ergibt sich bei einer Hubhöhe von
10 m eine Höhenabweichung in der Größenordnung von 18 mm. Dieses ist ein Betrag,
der eine sichere Manipulierung einer Last in dieser Höhe ausschließt. Durch die
Erfindung wird eine Differenzmessung durchgeführt, die die Laufzeit der zur Höhenmessung
verwendeten stahlenden Energie, insbesondere Ul-Ultraschall, sowohl am Mastfuß,
d. h. dicht über dem Boden, als auch im Bereich der erheblichen Hubhöhe einführt,
so daß daraus eine Korrektur ableitbar ist. Erfahrungsgemäß hat sich gezeigt, daß
normalerweise, insbesondere in verstärktem Maße, in bestimmten Betrieben mit Wärme
abgebenden Produktionsmitteln bei einer Arbeitshöhe in der Größenordnung von 10
- 15 m gegenüber der Bodentemperatur größere Temperaturabweichungen vorhanden sein
können. Die Erfindung schafft daher überhaupt erst die Voraussetzung zur Anwendung
insbesondere strahlender Energie, wie Ultraschall, zur Höhenkontrolle von Lastaufnahmemitteln.
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Die Erfindung bezieht sich in diesem Zusammenhang besonders auf die
Anwendung von Ultraschall und die Eliminierung von Temperatureinflüssen. Hierbei
wird nicht ausgeschlossen, auf entsprechenden Meßhöhen auch andere Einflüsse im
Zusammenhang mit strahlender Energie dadurch auszuschließen, daß jeweils am Anfang
und Ende der auszumessenden Strecke, d. h. in der praktischen Anwendung unten und
oben, die jeweiligen Verhältnisse erfaßt werden.
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Dieses kann gemäR dem Verfahren durch zwei Messungen erfolgen, insbesondere
wenn die Abhängigkeit des Einflusses bekannt ist, wie es die Temperaturabhängigkeit
von der Schallübertragung ist. In der bevorzugten Ausführung werden dabei zwei Meßstrecken
angewendet, von denen eine im unteren Bereich der Höhenmessung verbleibt, und die
andere mit dem Lastaufnahmemittel hochgefahren wird, so daß die Ubertragungsbedingungen
bzw. Laufzeiten der strahlenden Energie auch im Bereich des Lastaufnahmemittels
erfaßt werden. Dabei kann die zweite feste Meßstrecke am Lastaufnahmemittel selbst
angeordnet sein. Bevorzugt wird bei einem Hubfahrzeug mit wenigstens einem Ausfahrmast,
daß die zweite mit bestimmter Länge ausgeführte Meßstrecke an dem am weitesten ausfahrbaren
Mastteil des Hubgerüsts angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine verhältnismäßig
einfache Ausführung, wobei im übrigen auch immer für die Meßstrecken genügend lange
Bereiche zur Auswertung erhalten werden.
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Dabei versteht sich, daß bei eingefahrenem Hubgerüst mit abgefahrenem
Ausfahrmast beide Meßstrecken gleiche Werte aufweisen, weil beide Meßstrecken in
der gleichen Umgebung sind. Dabei zeichnet sich die Erfindung an einem Hubfahrzeug
mit wenigstens einem Hubmast durch eine von einem Ultraschallsender ausgehende Mehrfach-Meßstrecke
zu wenigstens einem bleibend in festgelegter Entfernung angeordneten Ultraschallempfänger
und zu einem mit dem Lastaufnahmemittel höhenbeweglichen Ultraschallempfänger aus.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist dabei eine Zwillings-Meßstrecke
vorgesehen, in der ein Ultraschallsender mit Abstrahlungsrichtung nach oben am Fuß
des Hubgerüsts angeordnet ist und diesem Ultraschallsender je ein Ultraschallempfänger
am oberen Ende eines Standmastteils an den höhenbeweglichen Lastaufnahmemitteln
zugeordnet sind. In dieser Ausführung sind vorteilhaft zwei Ultraschallsender und
drei Ultraschallempfänger angeordnet, wobei der zweite Ultraschall
sender
mit Abstrahlungsrichtung nach unten am oberen Ende eines am weitesten ausfahrbaren
Mastteils angeordnet ist und dem zweiten Ultraschallsender ein dritter Ultraschallempfänger
am unteren Ende des am weitesten aus fahrbaren Mastteils zugeordnet ist. In einer
anderen bevorzugten Ausführungsform sind dem Ultraschallsender vier Ultraschallempfänger
zugeordnet, wobei die Ultraschallempfänger am oberen und unteren Ende eines am weitesten
ausfahrbaren Mastteils mit Empfangsrichtung von unten her angeordnet sind. Hierdurch
wird zugleich eine wirtschaftliche Ausführung erreicht, und zwar in einer Anordnung,
in der eine wechselseitige Beeinflussung von beiden Ultraschallsendern her vermieden
wird.
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Aus den Ergebnissen der beiden Meßstrecken mit konstanter Länge läßt
sich in der Ermittlung der Laufzeiten in diesen Meßstrecken ein Mittelwert herstellen,
welcher zur Korrektur herangezogen wird. Vorteilhaft ist unter diesem Gesichtspunkt
Signalgebern aus den ersten und zweiten Meßstrecken eine Schaltungsanordnung nachgeschaltet,
die einen Anschluß aus der Höhenmeßstrecke zum Lastaufnahmemittel aufweist, wobei
in der Schaltungsanordnung eine Korrektur des Signals aus der Höhenmeßstrecke entsprechend
der Formel erfolgt T 53 (8l S2) T1 + T2 und die Indices den Meßstrecken zugeordnet
sind und s den jeweiligen Abstand und T die Laufzeiten der Ultraschallsignale bedeuten.
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Diese Ausführung kommt mit einfachen Mitteln aus und gt deshalb wirtschaftlich,
weil jeweils gleiche Geräte eingesetzt werden können. Es wird bei Verwendung von
zwei Sendern nicht ausgeschlossen, bei einer anderen Anordnung von Sendern und Empfängern
eine Unterscheidung durch Frequenzabweichungen einzuführen.
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x) am Fuß des Hubgerüstes
Die Erfindung wird im
folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt
ist.
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In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines
Hubfahrzeugs, Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform,
Fig. 3 ein schematisches Blockschaubild für die Höhenmeßeinrichtungen am Hubfahrzeug
nach Fig. 1 u.2.
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Das Hubfahrzeug besteht aus einem Fahrgestell 1 mit Rädern 2, 3, jeweils
eins an jeder Seite, Antriebsmotoren und Steuereinrichtungen, die nicht gezeigt
sind, und einem im ganzen mit 4 bezeichneten Hubgerüst. Dieses Hubgerüst hat einen
Standmastteil 5 und zwei ausfahrbare Mastteile 6, 7.
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Es handelt sich um einen Dreifachmast, dessen Mastschtlsse in üblicher
nicht dargestellter Weise durch Seilzüge miteinander verbunden sind. In diesem Zusammenhang
wird beispielsweise auf die DE-PS 10 41 864 verwiesen, die ein solches Hubgerüst
und auch die Ausfahr-Antriebsmittel für ein solches Hubgerüst in Form einer hydraulischen
Presse zeigt.
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An dem am weitesten ausfahrbaren Mastteil 7 ist in an sich bekannter
Weise ein Lastaufnahmemittel 8 höhenbeweglich geführt. Für dieses Lastaufnahmemittel,
das beispielsweise mit einer Lasttraggabel 9 ausgestattet ist, werden verschiedene
Antriebsmöglichkeiten einbezogen. Einmal kann ein Freihub an dem am weitesten ausfahrbaren
Mastteil 7 vorgesehen sein,indem das Lastaufnahmemittel 8 vor dem Ausfahren des
am weitesten ausfahrbaren Mastteils 7 in die Höhe bewegt wird, zum anderen kann
eine proportionale Höhenbewegung des Lastaufnahmemittels 8 an dem am weitesten ausfahrbaren
Mastteil 7 vorgesehen sein, wenn dieser ausgefahren wird. Beides ist bekannt.
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Am Fuße des Hubgerüsts 4, das als Portalmast ausgeführt sein kann,
ist ein Ultraschallsender 10 mit Abstrahlungsrichtung nach oben angeordnet. Diesem
Ultraschallsender sind zwei Ultraschallempfänger 11 12 zugeordnet. Der erste Ultraschallempfänger
11 ist am oberen Ende des Standmastteils vorgesehen. Zwischen diesem und dem Ultraschallsender
10 befindet sich die erste Meßstrecke s1 in bestimmter Länge.
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Der zweite Ultraschallempfänger 12 befindet sich am Lastaufnahmemittel
und ist mit diesem höhenbeweglich. Zwischen dem Ultraschallsender 10 und dem zweiten
Ultraschallempfänger 12 liegt die Höhenmeßstrecke 53.
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Ein zweiter Ultraschallsender 13 ist am oberen Ende des am weitesten
ausfahrbaren Mastteils 7 mit Ausstrahlungsrichtung nach unten angeordnet. Diesem
Ultraschallsender 13 ist am unteren Ende des am weitesten ausfahrbaren Mastteils
7 ein dritter Ultraschallempfänger 14 zugeordnet.
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Damit ergibt sich zwischen dem Ultraschallsender 13 und dem Ultraschallempfänger
14 eine zweite Meßstrecke s2 bestimmter Länge.
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Es wird bemerkt, daß die Meßstrecken 81 und s2 sich nicht über die
jeweilige Länge eines Mastschusses bzw. des Standmastes erstrecken müssen. Nach
Anordnung, insbesondere der Empfänger oder auch Sender, können sie kürzer ausgeführt
sein.
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Erkennbar ist, daß die den jeweiligen Sendern zugeordneten Empfänger
nicht vom anderen Sender beeinflußbar sind, weil die Empfangsrichtungen entgegengesetzt
gerichtet
sind. Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, daß die Meßstrecke
s1 und die Höhenmeßstrecke S3 jeweils mit -einem gleichen Sender 10 auskommen.
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In Fig. 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Am am weitesten ausfahrbaren Mastteil 7 sind nach Fig. 2 oben ein mit Empfangsrichtung
nach unten angeordneter Ultraschallempfänger 21 und am unteren Ende ein weiterer
mit Empfangsrichtung von unten her angeordneter Ultraschallempfänger 22 angeordnet.
Dabei kann aus der Differenz des jeweiligen Eingangs der Signale der Korrekturwert
aus der oberen Meßstrecke s2 ermittelt werden.
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Es wird bemerkt, daß zwischen den Bauteilen für die-Meßstrecken s2
bis 53 jeweils Funktionsverbindungen mit Auswerteinrichtungen zum Vergleich des
Signaleinganges, gegebenenfalls in bezug zum Zeitpunkt der Signalsendung, im Bereich
der Mastteile angeordnet sind.
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Mit den einzelnen Meßstrecken s1, s2 und 53 sind Signalgeber-Baugruppen
15, 16, 17 gebildet. In diesen Signalgeber-Baugruppen wird in an sich bekannter
Weise jeweils die Laufzeit eines Signals festgestellt und in eine Schaltungsanordnung
18 eingespeist. In dieser werden jeweils die Signalstrecken, insbesondere die Meßstrecken,
miteinander und mit den Laufzeiten auf allen Meßstrecken nach der Formel S3 - +
+ TlT3 T2 in bezug gesetzt und am Ausgang 19 in eine Anzeigeeinrichtung 20 ein Signal
für die sich ändernde Höhenmeßstrecke 53 geliefert, welches die Höhe unter Eliminierung
des Einflusses aus dem Umgebungsmedium angibt.