DE4440604A1 - Vorrichtung zum Anzeigen des Neigungswinkels einer Verladeeinrichtung - Google Patents
Vorrichtung zum Anzeigen des Neigungswinkels einer VerladeeinrichtungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Anzeigen eines Neigungswinkels einer Verladeeinrichtung
und insbesondere auf eine solche Anzeigeeinrichtung, die in
der Lage ist, den Neigungswinkel eines Hubgerüstes eines
Hubstaplers anzuzeigen und dadurch das sicherere Beladen
und Entladen zu erreichen.
Eine derartige Anzeigevorrichtung, die bei
Verladeeinrichtungen verwendet wird, ist gut bekannt. Bei
der bekannten Verladeeinrichtung wird der Neigungswinkel
des Hubgerüstes angezeigt, indem der jeweilige
Neigungswinkel des Hubgerüstes so angezeigt wird, daß der
jeweilige Neigungswinkel eines Neigungszylinders oder der
Betrag der Drehung eines Endes eines Stabes als Winkel
angezeigt wird.
Aber solche Anzeigeverfahren können einen jeweiligen
Neigungswinkel nicht als Neigungswinkel des Bodens,
kombiniert mit dem Neigungswinkel des Hubgerüstes anzeigen,
weil sie nur den Neigungszustand des Hubgerüstes und der
Ladevorrichtung anzeigen, d. h. die Beziehung zwischen dem
Hubgerüst und der Verladeeinrichtung, ohne daß der Zustand
des Bodens, auf welchem die Verladeeinrichtung sich
befindet berücksichtigt wird.
Als Folge davon entstehen verschiedene Schwierigkeiten
während dem Laden und Entladen des Hubstaplers auf Grund
der Differenz zwischen dem aktuellen Neigungswinkel
(absoluter Neigungswinkel) welcher sich aus der Neigung des
Bodens und der Neigung des Hubgerüstes zusammensetzt und
dem Neigungswinkel, der angezeigt wird.
Weiter hat die oben genannte Anzeigemethode den Nachteil,
daß die Anzeige des Neigungswinkels nur im Arbeitsbereich
des Neigungsrohrs möglich ist.
Es ist demnach eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Neigungswinkels einer
Verladeeinrichtung zu schaffen, die in der Lage ist,
sicherere und bequemere Lade- und Entladearbeiten zu
verrichten, indem ein Neigungswinkel angezeigt wird,
welcher der Neigung des Bodens, auf dem sich die
Verladeeinrichtung befindet, kombiniert mit der Neigung des
Hubgerüstes bei der Lade- und Entladearbeit, entspricht.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Vorrichtung zum Anzeigen eines Neigungswinkels von
Verladeeinrichtungen zu schaffen, welches in der Lage ist,
Neigungswinkel im Bereich von 90° vorwärts bis 90°
rückwärts zu messen und anzuzeigen.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird
dieses Ziel erreicht mit einer Vorrichtung zum Anzeigen
eines Neigungswinkels einer Verladeeinrichtung, welche eine
Winkelfühlereinheit aufweist, die am Hubgerüst der
Verladeeinrichtung montiert ist, und die mit einer
drehenden Achse versehen ist, welche sich dreht, wenn sich
das Hubgerüst dreht, wobei die Winkelfühlereinheit dazu
dient, den absoluten Neigungswinkel des Hubgerüstes
gegenüber einem horizontalen Untergrund zu bestimmen und
dies in Form eines elektrischen Signals, aufgrund der
Drehung der Drehachse anzuzeigen; und einer Regeleinheit,
welche ausgebildet ist, das Signal, das sie von der
Winkelfühlereinheit erhält in einen entsprechenden Winkel
umzuwandeln und zu unterscheiden, ob der Neigungswinkel des
Hubgerüstes einer Vorwärtsneigung oder einer
Rückwärtsneigung entspricht, und mit einer Kontrollanzeige
für den absoluten Neigungswinkel des Hubgerüstes auf der
Grundlage des Ergebnisses der Unterscheidung; und mit einer
Anzeigeeinheit, welche den Neigungswinkel auf der Grundlage
von Anzeigedaten anzeigt, welche sie von der Regeleinheit
erhalten hat.
Andere Aufgaben und Ausführungsformen der Erfindung werden
aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen,
mit Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich, welche
zeigen:
Fig. 1 ist ein Blockschema, einer Vorrichtung zum
Anzeigen von Verladeeinrichtungen nach der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 und 3 sind eine Frontansicht bzw. eine Seitenansicht
eines Winkelfühlers nach der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 4 ist ein Schaltschema, das einen geeigneten
Schaltkreis für einen Sensors der
Winkelfühlereinheit von Fig. 3 veranschaulicht;
Fig. 5 ist das Flußdiagramm eines Regelvorgangs der
Regeleinheit von Fig. 1;
Fig. 6A bis 6C sind schematische Ansichten, welche das
Bestimmen eines horizontalen Zustandes eines
Hubstaplers, bzw. einen Neigungswinkel nach
hinten bzw. einen Neigungswinkel nach vorne
veranschaulichen;
Fig. 7A bis 7C sind schematische Ansichten, welche das
Bestimmen eines horizontalen Zustandes eines
Hubstaplers bezogen auf einen geneigten
Untergrund, bzw. einen Neigungswinkel nach
hinten, bzw. einen Neigungswinkel nach vorne
veranschaulichen.
Fig. 1 ist ein Blockschema, das eine Vorrichtung zum
Anzeigen des Neigungswinkels einer Verladeeinrichtung nach
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Fig. 2 und
3 sind eine Frontansicht bzw. eine Seitenansicht einer
Winkelsensoreinheit nach der vorliegenden Erfindung.
Wie in den Zeichnungen gezeigt, umfaßt die Vorrichtung
eine Winkelsensoreinheit 10, die am Hubgerüst der
Verladeeinrichtung befestigt ist und ausgebildet ist, den
absoluten Neigungswinkel des Hubgerüstes zu bestimmen, die
eine Drehwaage benutzt und ein elektrisches Signal erzeugt,
das den absoluten Neigungswinkel anzeigt, und mit einer
Regeleinheit 20 welche dazu ausgebildet ist, das
Winkelsignal von der Winkelsensoreinheit 10 in einen
entsprechenden Winkel zu wandeln, wobei unterschieden wird,
ob die gemessene Neigung einer Neigung nach vorne oder
einer Neigung nach hinten entspricht, wobei die Anzeige
gesteuert wird, welche auf dem absoluten Neigungswinkel des
Hubgerüstes, gegenüber einem horizontalen Boden beruht und
mit einer Anzeigeeinheit 30, welche ausgebildet ist, den
Neigungswinkel auf Grund der Anzeigedaten von der
Steuereinheit 20 anzuzeigen.
Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, umfaßt der Winkelsensor 10
ein Sensorgehäuse 11 und einen Sensor 15, wie z. B. ein
Potentiometer, das fest am einen Ende einer Drehachse 13
montiert ist, die mit einer Unterlagscheibe 17 und einer
Mutter 18 an einer festen Platte 16 befestigt ist, die im
Gehäuse befestigt ist. Das Potentiometer 15 hat einen
variablen Widerstand der abhängig vom Drehwinkel und der
Richtung der Drehung der Drehachse 13 ist. Gegenüber dem
Potentiometer 15 ist eine Drehwaage 14 am andern Ende der
Drehachse 13 mit einer Schraube 12 fest montiert.
Die Winkelsensoreinheit 10, die am Hubgerüst der
Verladeeinrichtung befestigt ist, wird unter Bedingungen
wie sie in Fig. 2 gezeigt sind, gehalten. Das Sensorgehäuse
11 ist an einer Seite des Hubgerüstes befestigt. Wenn sich
das Hubgerüst neigt, wird das Sensorgehäuse 11 entsprechend
geneigt. In diesem Fall jedoch dreht sich die Drehwaage 14,
so daß aufgrund ihres Gewichtes, die senkrechte Lage
gegenüber dem horizontalen Boden beibehalten wird. Die
Drehachse 13 dreht beim Drehen der Drehwaage 14, wobei das
Potentiometer 15 gedreht wird.
Wie im entsprechenden Schaltkreis von Fig. 4 gezeigt ist,
enthält das Potentiometer 15 einen variablen Widerstand,
der mit seinem zentralen Teil an Erde GND gelegt ist. Das
Potentiometer 15 umfaßt auch einen beweglichen Anschluß,
um eine Widerstandsänderung zu erzeugen, die von der Größe
der Drehung der Drehachse 13 abhängt. Ein Paar von
variablen Widerständen RL bzw. RR ist auf beiden Seiten des
beweglichen Anschlusses definiert.
Mit einer derartigen Konstruktion kann das Potentiometer
den Neigungswinkel des Hubgerüstes auf Grund einer Spannung
V1 bestimmen, die am beweglichen Anschluß gemessen wird
und die Spannungen V2 und V3 werden an entsprechenden Enden
der variablen Widerstandsbereiche RL und RR gemessen. Das
Potentiometer erzeugt ein Signal, das dem gemessenen
Neigungswinkel des Hubgerüstes entspricht und sendet dieses
zur Regeleinheit 20, die wiederum das erhaltene Signal in
einen entsprechenden Neigungswinkel wandelt und die
Anzeigeeinheit steuert, welche den Neigungswinkel anzeigt.
Die variablen Bereiche RL und RR des Potentiometers 15
haben variable Größen entsprechend dem Neigungswinkel-
Meßbereich von 90° nach vorne bzw. 90° nach hinten.
Wenn das Hubgerüst, auf welchem die Winkelsensoreinheit 10
der vorliegenden Erfindung montiert ist, sich um einen
gewissen Winkel neigt, neigen sich die alle Elemente der
Winkelsensoreinheit 10, mit Ausnahme der Drehwaage 14
ebenso. Dann dreht sich die Drehachse 13, welche die
Drehwaage 14 trägt um den Neigungswinkel des Hubgerüstes.
Als Folge davon wird der verschiebbare Anschluß des
Potentiometer 15 entlang dem variablen Widerstand zum einen
Ende des variablen Widerstandes hin verschoben, wobei die
Differenz zwischen der Spannung V1 am verschiebbaren
Widerstand und der Spannung V2 an einem Ende des variablen
Widerstandes und die Differenz zwischen der Spannung V1 am
verschiebbaren Anschluß und der Spannung V3 am anderen
Ende des variablen Widerstandes, verändert wird.
Die Regeleinheit 20 rechnet den Neigungswinkel auf Grund
des Neigungswinkelsignals, das vom Potentiometer 15
erhalten wird, und steuert die Anzeigeeinheit 30 so, daß
der gerechnete Neigungswinkel angezeigt wird. Diese
Funktion der Regeleinheit 20 wird in Übereinstimmung mit
einem Steuerungsvorgang ausgeführt, der in Fig. 5 gezeigt
ist.
D.h. daß wenn die Vorrichtung eingeschaltet wird, die
Regeleinheit 20 die anschlußseitige Spannung V1 und die
Spannungen V2 bzw. V3 an den Enden initialisiert, so daß
sie Werte annehmen, welche dem horizontalen Zustand
entsprechen.
Dann vergleicht die Regeleinheit die Spannungen V2 und V3
an den Enden miteinander, um zu bestimmen, ob sie einander
gleich sind. Wenn die Spannungen V2 und V3 identisch sind
zueinander, bestimmt die Regeleinheit 20, daß der aktuelle
Zustand der horizontalen Lage entspricht. In diesem Fall
sorgt die Regeleinheit 20 dafür, daß die Anzeigeeinheit 30
"KEINE NEIGUNG" anzeigt.
Mit anderen Worten, wenn der Gabelstapler auf einem
horizontalen Untergrund steht und horizontal gehalten wird,
wie in Fig. 6A gezeigt, ist der bewegliche Anschluß des
Potentiometers 15 in seiner zentralen Lage positioniert, so
daß die Spannungen V2 und V3 an den beiden Enden gleich
sind.
Wenn die Spannungen V2 und V3 an den beiden Enden
voneinander verschieden sind, dann bestimmt die
Regeleinheit 20, ob die gegenwärtige Bedingung einer
Neigung nach vorne oder einer Neigung nach hinten
entspricht. Wenn die aktuell Bedingung einer Neigung nach
vorne um einen Winkel von f° entspricht, wie in Fig. 6B
dargestellt, wird der Neigungswinkel [θ = f (V1, V3)] auf
Grund der Spannung am beweglichen Anschluß V1 und der
Spannung V3 am rechten Seitenende berechnet. Der berechnete
Neigungswinkel θ wird zur Anzeigeeinheit 30 geschickt, so
daß die Anzeigeeinheit 30 den Zustand der Neigung nach
vorne durch den Neigungswinkel θ anzeigen kann. In diesem
Fall entspricht der Neigungswinkel θ dem Winkel f°, weil
der Hubstapler auf einem horizontalen Untergrund steht.
Wenn der aktuelle Zustand einer Neigung um einen Winkel von
r° nach hinten entspricht, wie in Fig. 6B dargestellt, wird
der Neigungswinkel θ nach einer Funktion von
[θ = f (V1, V2)] auf Grund der Spannung V1 am beweglichen
Anschluß und der Spannung V2 am rechten Ende bestimmt. Der
berechnete Neigungswinkel θ wird an die Anzeigeeinheit 30
geschickt, so daß die Anzeigeeinheit den Neigungszustand
nach hinten durch den Winkel θ anzeigen kann. In diesem
Fall entspricht der Neigungswinkel 8 einem Winkel r°, weil
der Gabelstapler auf einem horizontalen Untergrund steht,
wie im Fall der Neigung nach vorne.
Andererseits, wenn der Untergrund, auf welchem sich der
Hubstapler befindet, eine Neigung aufweist, wird der
Neigungswinkel des Hubgerüstes angezeigt, indem die Neigung
des Untergrundes und der Neigungswinkel des Hubstaplers
berücksichtigt werden. Dies wird im Zusammenhang mit Fig.
7A bis 7C beschrieben, welche die Bedingungen
veranschaulichen, wenn der Untergrund eine Neigung von g°
hat. Fig. 7A zeigt den Zustand, daß der Hubstapler nach
vorne geneigt ist, weil der Untergrund eine Neigung
aufweist, während das Hubgerüst gegenüber der Karosserie
des Hubstaplers nicht geneigt ist. In diesem Fall mißt das
Potentiometer 15 einen Wert, der den Neigungswinkel g°
anzeigt, um den der Hubstapler nach vorne geneigt ist. Auf
Grund des gemessenen Neigungswertes wird der aktuelle
Neigungswinkel des Hubgerüstes nach einer Beziehung
[θ = f (V1, V2)] zum Berechnen des Neigungswinkels nach
vorne bestimmt. Der berechnete Neigungswinkel θ wird dann
mit der Anzeigeeinheit 30 angezeigt.
Wenn der Hubstapler um einen Winkel g° nach vorne geneigt
ist, welcher der Neigung des Untergrundes entspricht,
während das Hubgerüst um den Winkel f° nach vorne geneigt
ist, gegenüber der Karosserie des Hubstaplers, wie in Fig.
7B dargestellt, mißt das Potentiometer 15 einen Wert, der
dem Winkel g° + f° entspricht. Auf Grund der gemessenen
Neigungswertes wird der effektive Neigungswinkel nach vorne
(absoluter Neigungswinkel) des Hubgerüstes in der gleichen
Weise, wie im Fall von Fig. 7A bestimmt und angezeigt.
Anderseits, wenn der Hubstapler nach vorne geneigt ist um
den Winkel g°, welcher der Neigung des Untergrundes
entspricht, während das Hubgerüst gegenüber der Karosserie
des Hubstaplers nach hinten geneigt ist, um den Winkel r
wie dies in Fig. 7C gezeigt ist, mißt das Potentiometer 15
einen Neigungswert, welcher dem Winkel -g°+r° entspricht.
Auf Grund des gemessenen Neigungswertes wird der effektive
Neigungswinkel des Hubgerüstes nach hinten bestimmt und
angezeigt. Wenn die Neigung des Hubstaplers, nämlich der
Winkel g° größer als die Neigung des Hubgerüstes ist,
nimmt der Neigungswinkel r° des Hubgerüstes einen negativen
Wert an. In diesem Fall wird der effektive Neigungswinkel
des Hubgerüstes nicht angezeigt als Hinweis auf eine
negative Neigung nach hinten, sondern als Anzeige der
Neigung nach vorne, welche einem negativen Wert entspricht.
Es kann vorkommen, daß eine abrupte Veränderung des
Neigungswinkels auftreten kann, wegen der Trägheit und
Vibration des Hubstaplers. Um jeden Einfluß durch solche
abrupte Änderungen des Neigungswinkels auszuschließen,
liest die Regeleinheit 20 den gemessenen Wert innerhalb
einer vorbestimmten Stabilisierungszeit ab, so daß nur der
effektive Neigungswinkel, ohne die abrupte Veränderung des
Neigungswinkels angezeigt wird.
Wie der obenstehenden Beschreibung entnommen werden kann,
schafft die vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung für die
Anzeige des Neigungswinkels von Verladeeinrichtungen,
welche in der Lage ist, den absoluten Neigungswinkel
anzuzeigen, der einer Zusammensetzung des Neigungswinkels
des Hubgerüstes und des Neigungswinkel der
Verladeeinrichtung entspricht, wobei die Lade- und
Entladearbeit bequemer und sicherer wird.
Zudem schafft die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung
bessere Ergebnisse, wo sie verwendet wird, den
Neigungswinkel des Hubgerüstes eines Hubstaplers oder des
Armes eines Kranes anzuzeigen.
Obschon die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zum
Zwecke des Veranschaulichens gezeigt wurden, wird der
Fachmann zugestehen, daß verschiedene Modifikationen,
Zusätze und Veränderungen möglich sind, ohne daß der
Umfang und Geist der Erfindung, wie sie in den
nachfolgenden Ansprüchen offenbart ist, verlassen wird.
Claims (5)
1. Vorrichtung zum Anzeigen des Neigungswinkels einer
Verladeeinrichtung, welche umfaßt:
eine Winkelmeßeinheit (10), die am Hubgerüst der Verladeeinrichtung befestigt ist, und welche eine Drehachse (13) aufweist, welche beim Neigen des Hubgerüstes dreht, wobei die Winkelsensoreinheit (10) dazu dient, den absoluten Neigungswinkel des Hubgerüstes gegenüber dem Boden in der Form eines elektrischen Signals anzuzeigen, das von der Größe der Drehung der Drehachse abhängig ist;
eine Regeleinheit (20), welche ausgebildet ist, das von der Winkelmeßeinheit (10) erhaltene Winkelsignal umzuformen und zu unterscheiden, ob die Neigung des Hubgerüstes einer Neigung nach vorne oder einer Neigung nach hinten entspricht, und welche die Anzeige des absoluten Neigungswinkels der Hubgerüstes auf Grund des Ergebnisses der Unterscheidung steuert; und
einer Anzeigeeinheit (30), welche ausgebildet ist, den Neigungswinkel auf Grund der von der Regeleinheit (20) erhaltenen Daten anzuzeigen.
eine Winkelmeßeinheit (10), die am Hubgerüst der Verladeeinrichtung befestigt ist, und welche eine Drehachse (13) aufweist, welche beim Neigen des Hubgerüstes dreht, wobei die Winkelsensoreinheit (10) dazu dient, den absoluten Neigungswinkel des Hubgerüstes gegenüber dem Boden in der Form eines elektrischen Signals anzuzeigen, das von der Größe der Drehung der Drehachse abhängig ist;
eine Regeleinheit (20), welche ausgebildet ist, das von der Winkelmeßeinheit (10) erhaltene Winkelsignal umzuformen und zu unterscheiden, ob die Neigung des Hubgerüstes einer Neigung nach vorne oder einer Neigung nach hinten entspricht, und welche die Anzeige des absoluten Neigungswinkels der Hubgerüstes auf Grund des Ergebnisses der Unterscheidung steuert; und
einer Anzeigeeinheit (30), welche ausgebildet ist, den Neigungswinkel auf Grund der von der Regeleinheit (20) erhaltenen Daten anzuzeigen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die
Winkelmeßeinheit (10) umfaßt:
ein Sensorgehäuse (11), das am Hubgerüst montiert ist und eine feststehende Platte (16), welche die Drehachse (13) trägt;
einen Sensor (15), der am einen Ende der Drehachse (13) befestigt ist, welcher einen variablen Widerstand aufweist, der von der Größe und Richtung der Drehung der Achse (13) abhängt; und
einer Drehwaage (14), die mit ihrem oberen Ende am anderen Ende der Drehachse (13) befestigt ist.
ein Sensorgehäuse (11), das am Hubgerüst montiert ist und eine feststehende Platte (16), welche die Drehachse (13) trägt;
einen Sensor (15), der am einen Ende der Drehachse (13) befestigt ist, welcher einen variablen Widerstand aufweist, der von der Größe und Richtung der Drehung der Achse (13) abhängt; und
einer Drehwaage (14), die mit ihrem oberen Ende am anderen Ende der Drehachse (13) befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher der Sensor
(15) umfaßt:
einen variablen Widerstand (15), der mit seinem Mittelteil elektrisch geerdet (GND) ist; und
einen bewegbaren Anschluß, der ausgebildet ist, eine Veränderung des Widerstandes (15) zu erzeugen, welche der Größe der Drehung des Drehachse (13) entspricht und damit auf dem variablen Widerstand (15) ein Paar von variablen Widerstandsbereichen (RL, RR) bildet die auf beiden Seiten des bewegbaren Anschlusses liegen;
wobei der Sensor (10) als Meßsignale eine Spannung (V1), die am bewegbaren Anschluß abgenommen wird und Spannungen (V2, V3) abgibt, die an den beiden Enden der variablen Widerstandsbereiche (RL. RR) abgenommen werden.
einen variablen Widerstand (15), der mit seinem Mittelteil elektrisch geerdet (GND) ist; und
einen bewegbaren Anschluß, der ausgebildet ist, eine Veränderung des Widerstandes (15) zu erzeugen, welche der Größe der Drehung des Drehachse (13) entspricht und damit auf dem variablen Widerstand (15) ein Paar von variablen Widerstandsbereichen (RL, RR) bildet die auf beiden Seiten des bewegbaren Anschlusses liegen;
wobei der Sensor (10) als Meßsignale eine Spannung (V1), die am bewegbaren Anschluß abgenommen wird und Spannungen (V2, V3) abgibt, die an den beiden Enden der variablen Widerstandsbereiche (RL. RR) abgenommen werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die variablen
Widerstandsbereiche (RL, RR) des Sensors (15) variable
Bereiche haben, welche dem Neigungswinkel-Meßbereich
von 90° nach vorne bzw. 90° nach hinten entsprechen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die
Regeleinheit (20) einen Regelvorgang durchführt um den
Neigungswinkel ohne abrupte Änderungen des
Neigungswinkels anzuzeigen, welche durch Trägheit oder
Vibration der Verladeeinrichtung erzeugt werden.
Applications Claiming Priority (1)
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DE4440604A Withdrawn DE4440604A1 (de) | 1993-12-29 | 1994-11-14 | Vorrichtung zum Anzeigen des Neigungswinkels einer Verladeeinrichtung |
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