EP4676869A1 - Hubmechanismus für ein autonomes unterfahr-flurförderzeug - Google Patents

Hubmechanismus für ein autonomes unterfahr-flurförderzeug

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Publication number
EP4676869A1
EP4676869A1 EP24710030.8A EP24710030A EP4676869A1 EP 4676869 A1 EP4676869 A1 EP 4676869A1 EP 24710030 A EP24710030 A EP 24710030A EP 4676869 A1 EP4676869 A1 EP 4676869A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle body
lifting mechanism
spindle
load
upper plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24710030.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fabian Steger
Marius LEFFLER
Romano WOLF
Martin Hoppe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jungheinrich AG
Original Assignee
Jungheinrich AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102023111223.6A external-priority patent/DE102023111223A1/de
Application filed by Jungheinrich AG filed Critical Jungheinrich AG
Publication of EP4676869A1 publication Critical patent/EP4676869A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/063—Automatically guided

Definitions

  • the present invention relates to a lifting mechanism for an autonomous under-ride industrial truck with a vehicle body defining a longitudinal direction and a width direction and a load-bearing platform that is height-adjustable relative to the vehicle body, comprising at least one length-adjustable drive unit that is designed to be drivable for selectively raising and lowering the load-bearing platform along a vertical direction.
  • the present invention further relates to an under-ride industrial truck that comprises such a lifting mechanism.
  • under-drive industrial trucks or under-drive shuttles have recently become increasingly important. These can autonomously or semi-autonomously transport loads on their top, such as different types of pallets with goods carried on them. To pick up such loads, they are driven under by such an under-drive industrial truck in a transfer station and the corresponding load-carrying platform or loading area on the top of the under-drive industrial truck is raised vertically until the load is lifted from the transfer station, carried on the under-drive industrial truck and then transported to a designated location and can be transferred to another station there.
  • a horizontal main direction of travel is referred to as the longitudinal direction
  • a horizontal direction running perpendicular to the longitudinal direction is referred to as the width direction
  • a vertical direction is referred to as the height direction.
  • a central longitudinal axis is called the roll axis
  • a central width axis is called the pitch axis
  • a central vertical axis is called the yaw axis.
  • variable-length drive devices usually used in similar applications and in particular the frequently used spindle drives or hydraulic cylinders are very sensitive to forces that do not act strictly along the lifting direction, which in the example mentioned corresponds to the direction of extension of the corresponding threaded spindle or cylinder.
  • EP 3 845 482 A1 it has been proposed in EP 3 845 482 A1 to provide at least one linear guide device, which has a guide rod guided in a sliding guide, in addition to the threaded spindle drive responsible for the actual height adjustment of the load-bearing platform.
  • two independent linear guides are used for this purpose in EP 3 845 482 A1, the first of which has a guide rod with a circular cross-section and the other has a guide rod with an angular cross-sectional profile in order to be able to absorb yaw moments about a vertical axis of the corresponding industrial truck, for example.
  • the linear guides that can be used for this purpose are Threaded spindle drives, like other conceivable types of length-adjustable drive units, such as hydraulic or pneumatic cylinders, are sensitive to force introductions that do not run strictly along the direction of extension of the threaded spindle or the direction of its length change, which in the present case is oriented in the vertical direction.
  • a generic lifting mechanism of the type described above which, in addition to the length-adjustable drive unit, also comprises a passive stabilization system which in turn comprises an upper plate element assigned to or forming the load-bearing platform, at least one joint arrangement with at least two attachment points on the vehicle body and at least two attachment points on the upper plate element, which couples the upper plate element to the vehicle body in a height-adjustable manner and in this case ensures parallelism between the vehicle body and the upper plate element with respect to a spatial axis, at least one unit for transmitting transverse forces between the vehicle body and the upper plate element and at least one unit for transmitting longitudinal forces between the vehicle body and the upper plate element.
  • the passive stabilization system creates a structure that is able to absorb forces and moments and decouple them from the variable-length drive unit, which could not be handled by a linear guide unit alone, since they act in directions perpendicular to it.
  • the width and length directions mentioned here are essentially interchangeable and, in principle, designs would also be conceivable in which the directions of the two units for transmitting forces are rotated by any angle around a vertical axis, as long as forces can be transmitted with respect to three axes that are perpendicular to one another by the lifting mechanism according to the invention.
  • the parallelism to be achieved according to the invention between the vehicle body and the upper plate element is to be understood in such a way that these two components are always in the same alignment with respect to one another in relation to the plane perpendicular to the height direction when the upper plate element is shifted in height and do not tilt against one another.
  • the lifting mechanism according to the invention can comprise at least one linear guide unit extending in the vertical direction with a sliding guide and a guide rod guided therein, one of the sliding guide and the guide rod being assigned to the vehicle body and the other being assigned to the load-bearing platform.
  • At least one of the units for transmitting transverse forces and/or at least one of the units for transmitting longitudinal forces can comprise a joint arrangement in which a coupling element running in the corresponding direction, for example a coupling rod, extends between two attachment points spaced apart from one another and is arranged in an articulated manner in particular at the attachment points.
  • the coupling element can also be a coupling shaft, for example.
  • hinge or plate elements are also conceivable, the attachment points of which can form a corresponding line or surface.
  • the coupling element is suitable for absorbing a force acting on the load-bearing platform or the upper plate element forming it via one of the attachment points and transmitting it to another attachment point.
  • the articulated connection can in particular have three steering elements to allow a purely vertical movement between the vehicle body and the plate element or platform.
  • at least one fastening point is provided for connection to the vehicle body.
  • the joint arrangements used in the transverse direction must also be able to transmit transverse forces
  • the joint arrangements used in the longitudinal direction marked with (*b) must also be able to transmit longitudinal forces.
  • the corresponding joint arrangement is designed to be so rigid and with so little play that forces in the direction of extension of the coupling element can be absorbed. In this way, the number of joint arrangements and/or linear guides can be reduced.
  • the length-adjustable drive units must be spaced apart in the longitudinal direction and synchronized in their direction of extension. In this way, pitching movements of the load-bearing platform are prevented and the number of joint arrangements with coupling elements in the longitudinal direction can be reduced.
  • transverse direction (width direction) and the longitudinal direction are interchangeable in the manner mentioned above and can be rotated in a vertical direction. It is also conceivable to use the passive stabilization system in an identical manner but tilted sideways in situations in which the external dimensions of the robot system are to change in the longitudinal or width direction, e.g. to clamp it to a base as a work platform, to adjust it locally using corresponding centering projections, to be able to drive external mechanisms or to generate lateral pressure forces for other purposes.
  • yaw moments and roll moments about a respective vertical axis or longitudinal axis of the corresponding underride industrial truck can also be absorbed with the aid of the joint arrangements each forming part of the stabilization system and can be introduced directly into the vehicle body via the attachment points in order to relieve the load on the at least one length-adjustable drive unit in this respect.
  • the at least one joint arrangement can comprise at least two mounting blocks coupled to the vehicle body and acting as attachment points and at least two joint units each coupled to one of the mounting blocks and the upper plate element, with a first arm which is pivotably articulated to one of the mounting blocks by means of a first pivot axis, and a second arm which is each pivotably coupled to both the corresponding first arm and the upper plate element, wherein furthermore at least one of the first or second arms of the first th joint unit is coupled at an angle to the corresponding first or second arm of the second joint unit by a coupling element extending between the pair of joint units, in particular a crossbar acting as a coupling element, wherein preferably at least two such joint arrangements are included in the lifting mechanism.
  • angular coupling is to be understood such that the angular position of the correspondingly coupled arms relative to the vehicle body is always at least approximately the same or the angular position of the arms about the respective pivot axis is at least
  • the at least one coupling element in particular the at least one corresponding crossbar, can be aligned along the width direction of the underride industrial truck, so that its extension direction runs perpendicular to that of the at least one linear guide unit.
  • hinge units acting as corresponding joint arrangements instead of the joint units with individual mounting blocks, which are connected to the vehicle body and the upper plate element at several points along their extension or even continuously.
  • a hinge unit could extend across essentially the entire width of the corresponding vehicle.
  • these units can act to transmit transverse forces or longitudinal forces in addition to the force redirection function and parallel holding function, depending on the equipment.
  • the guide rod of the at least one linear guide unit is attached to the upper plate element of the passive stabilization system by means of a rod mounting block in order to achieve a simplified connection thereof and an optimal distribution of force between the relevant components of the stabilization system.
  • the at least one length-adjustable drive unit in the lifting mechanism according to the invention can be formed in particular by a spindle drive which comprises a threaded spindle coupled to the vehicle body and can be driven in rotation, a spindle nut sitting on the threaded spindle and a connecting unit coupled on the one hand to the spindle nut and on the other hand to the load-bearing platform, or comprises a spindle nut coupled to the vehicle body and can be driven in rotation, a threaded spindle carrying the spindle nut and a connecting unit coupled on the one hand to the threaded spindle and on the other hand to the load-bearing platform.
  • a spindle drive which comprises a threaded spindle coupled to the vehicle body and can be driven in rotation, a spindle nut sitting on the threaded spindle and a connecting unit coupled on the one hand to the spindle nut and on the other hand to the load-bearing platform, or comprises a spindle
  • Such spindle drives are characterized by the fact that they can be controlled excellently using suitable electric motors and are extremely robust with regard to the weight forces acting on them along their direction of extension. Furthermore, such drives allow monitoring of the electrical power they consume and, in this way, recording of derived operating parameters, such as the load absorbed or wear of electrical or mechanical components. Furthermore, by providing such electrically operated spindle drives, it may be possible to completely dispense with the provision of a hydraulic system in the corresponding underride industrial truck, which can mean significantly reduced design effort for the integration of the individual vehicle components and, in particular, if there is no hydraulic oil in the vehicle at all, can rule out numerous potential malfunction or accident scenarios from the outset, for example with regard to leaking slippery or flammable oil.
  • the present invention proposes a generic lifting mechanism with a spindle drive of the type just described, in which the coupling of the vehicle body to the threaded spindle or the spindle nut is designed such that a relative pivoting movement of the threaded spindle or the spindle nut with respect to the vehicle body about a first pivot axis is possible, the coupling of the spindle nut or the threaded spindle and the connecting unit is designed such that a relative pivoting movement of the connecting unit with respect to the spindle nut or the threaded spindle about a second pivot axis is possible, and the first pivot axis and the second pivot axis extend parallel to each other in a horizontal direction.
  • a double pivoting arrangement of the threaded spindle and the spindle nut enables the threaded spindle to pivot in relation to both the vehicle body and the load-bearing platform between the two axes mentioned, which makes it possible, even in cases where the at least one linear guide unit or the joint arrangements transmitting longitudinal/transverse forces have a certain tolerance in a direction perpendicular to the two pivot axes, to prevent the resulting forces from acting on the spindle drive, but to equip the threaded spindle with a larger pivoting range in any case.
  • the first pivot axis and the second pivot axis can be aligned in particular along the width direction of the underride industrial truck, so that pivoting of the at least one threaded spindle is possible when a force is applied along the longitudinal direction of the industrial truck.
  • This corresponds precisely to a direction of force that is mainly expected during acceleration and braking of the corresponding vehicle, so that the highest loads on the lifting mechanism are to be expected in this direction due to the inertia of the vehicle and the load.
  • the effect of a force that occurs during operation of the vehicle and is directed in this way on the length-adjustable drive unit can also be minimized by the corresponding measure according to the second aspect of the present invention.
  • At least one elastic damping element for this purpose, for example a flexible rubber mat, which is arranged between the vehicle body and the length-adjustable drive unit in order to achieve a mechanical decoupling in a spatial plane to a certain extent.
  • the corresponding counterpart would then also have to be mounted in such a way that decoupling on both sides is achieved.
  • a horizontally movable sliding bearing (for example realized by PTFE or POM plates), which is arranged between the vehicle body and the length-adjustable drive unit and/or between the load-bearing platform and the length-adjustable drive unit and can thus achieve a decoupling that leads to compliance with the permitted operating parameters of the length-adjustable drive unit.
  • At least two spindle drives can be provided, which can be driven by means of a single motor, which is coupled to the spindle drives via respective drive shafts and gears and/or which are set up for coordinated operation by means of a plurality of motors.
  • several spatially distributed spindle drives jointly or, for example, in a coordinated manner by a common control unit, which, for example, can lead to adequate management of pitching moments with the corresponding elimination of the need for additional components or to the management of larger loads if appropriately arranged.
  • cardan shafts and reduction gears can be used as drive shafts and gears, which can, for example, also enable the corresponding axis of rotation to be converted from a horizontal to a vertical direction, and can ensure that the drive system tolerates deformations of the vehicle body and tilting of the length-adjustable drive units without being damaged. If cardan shafts are used, which support increased length compensation, the installation of the system in the vehicle body is made easier.
  • the lifting mechanism according to the invention can comprise two linear guide units which are spaced apart from one another in the longitudinal direction of the underride industrial truck.
  • Such a spaced arrangement of two linear guide units also contributes to better absorbing forces and moments in certain directions and coupling them into the vehicle body and thus keeping them away from the variable-length drive unit, for example yaw moments and forces acting in the longitudinal direction of the industrial truck.
  • this arrangement can lead to the fact that in design variants no further components are required to absorb yaw moments and longitudinal and transverse forces of the load-bearing platform.
  • the lifting mechanism according to the invention can further comprise a photoelectric sensor and/or a motion encoder for determining the current height position of the load-bearing platform in order to ensure that the load-bearing platform is always in a designated and operationally safe height range.
  • the corresponding output data from the photoelectric sensor are used to calibrate the motion sensor, which can be an absolute encoder, for example.
  • an angle sensor could also be used on the rapidly rotating motor axis or any axis in the power flow, for example in a reduction gear.
  • the calibration mentioned here means zeroing to a certain known height position, from which integration can then be carried out via a detected angle change of a suitable axis.
  • Another alternative could be an evaluation of internal information from a corresponding controller (motor inverter) in the case of the use of synchronous motors, from which corresponding values can also be derived.
  • the values determined can in any case be delivered to a central control unit of the underride industrial truck, which enables the lifting mechanism to be controlled in autonomous normal operation and any desired height in the travel range to be controlled specifically.
  • the threaded spindle of the at least one spindle drive can be provided with at least one stop which limits movement of the spindle nut on the threaded spindle.
  • a mechanical stop for the spindle nut can be advantageous, for example, in scenarios in which, in the event of a malfunction of the lifting mechanism, a human operator manually raises or lowers the load-bearing platform by rotating the spindle drive using a corresponding manual actuation unit. This movement could, for example, be carried out by a corresponding prescribed torque-limiting tool.
  • a breaking or shifting element can be provided, by means of which a one-time departure from a permitted range of movement of the spindle nut of the at least one spindle drive is indicated.
  • a breaking or shifting element can be provided, by means of which a one-time departure from a permitted range of movement of the spindle nut of the at least one spindle drive is indicated.
  • this method can be used to prove any incorrect operation of the manual emergency operation, as the unrestricted functionality of the lifting system may need to be checked.
  • an inductive sensor can be provided to detect the lower position of the load-bearing platform, which serves to ensure that the lifting mechanism is at the bottom dead center. This enables, for example, higher driving dynamics of the industrial truck, since the lifting mechanism and its components are in a position that can withstand higher transverse and longitudinal forces and moments.
  • At least one roller switch can be provided, which is designed to prevent the permissible maximum lifting height of the load-bearing platform from being exceeded in a safety-related manner. This prevents the spindle balls from falling out of the spindle nut if the permissible maximum lifting length is exceeded, which would render the lifting mechanism unusable and could pose a danger to people and machines. It also prevents spring energy from being stored in the lifting mechanism in the event of a one-sided fault, which could also pose a danger. By triggering the roller switch, the energy supply to the lifting mechanism is interrupted and a safe stop is initiated before irreversible damage can occur.
  • the present invention relates to an autonomous under-ride industrial truck with a vehicle body defining a longitudinal direction and a width direction and a load-bearing platform that is height-adjustable relative to the vehicle body and which comprises a lifting mechanism of the type described above according to the first and/or second aspect of the present invention.
  • Such an under-ride industrial truck can also comprise further components known per se, for example control, sensor and communication units, which are designed to enable the intended autonomous operation of the vehicle.
  • control, sensor and communication units which are designed to enable the intended autonomous operation of the vehicle.
  • such an industrial truck can be characterized by a flat design, which on the one hand allows loads to be driven underneath, but on the other hand means that the rigidity of both the vehicle body and the load-bearing platform is limited.
  • the underride industrial truck according to the invention can also comprise two drive wheels that are opposite one another in the width direction and arranged in a central area of the vehicle body with respect to the longitudinal direction and can be driven individually, as well as four freely pivoting support wheels assigned to the respective corners of the vehicle body.
  • driven and non-driven wheels are also conceivable, for example steered driven wheels that control movement of the vehicle not via differential rotary drive speeds, but rather by a desired orientation of at least one corresponding steerable wheel.
  • Fig. 1 is an isometric view of an undercarriage industrial truck according to the invention
  • Fig. 2 is an isometric view of the lifting mechanism of the vehicle of Fig. 1;
  • Fig. 3 is an isometric view of the drive train of the lifting mechanism of Fig. 2;
  • Fig. 4a and 4b are an enlarged isometric view and a detailed sectional view of one of the spindle drives of the lifting mechanism of Fig. 2;
  • Fig. 5A and 5B show two schematic views of the spindle drive from Fig. 4a from mutually perpendicular viewing directions.
  • a specific embodiment of an underride industrial truck according to the invention is shown in an isometric view and is generally designated by the reference numeral 10.
  • the underride vehicle 10 comprises, in a manner known per se, a vehicle body 12 with a load-bearing platform 14 provided on its upper side so that it can be adjusted in height, the vehicle body 12 defining a longitudinal direction L, a width direction B and a vertical or height direction H.
  • the underride industrial truck 10 also comprises a largely concealed propulsion system which enables omnidirectional propulsion by means of two individually drivable drive wheels 16 which are opposite one another in the width direction B and arranged in a central area of the vehicle body 12 with respect to the longitudinal direction L.
  • freely pivoting support wheels (not visible in Fig. 1) are provided in the respective corners of the vehicle body 12 on its underside.
  • laser scanners 18 are also arranged, which enable the surroundings of the vehicle 10 to be detected and can thus serve as both a navigation and a safety device. Furthermore, centering projections 20 can be seen on the top of the load-bearing platform 14, which serve to To center the load carrier received on the platform in a designated manner to ensure correct alignment thereof with respect to the load carrying platform.
  • the under-ride industrial truck 10 is designed for autonomous or semi-autonomous operation and for this purpose comprises further components, such as in particular a central control unit, various sensor units and a communication unit, via which work and operating instructions can be transmitted from a higher-level system to the vehicle 10.
  • Fig. 2 now also shows, in an isometric view, the lifting mechanism 100 of the underride industrial truck 10 from Fig. 1.
  • This lifting mechanism 100 comprises two vertically arranged, length-adjustable drive units 102 designed as spindle drives with a threaded spindle 102a that can be set in rotation and a spindle nut 102b sitting thereon, wherein the two spindle drives 102 are spaced apart with respect to the longitudinal direction L of the vehicle body 12 and are arranged in a central area with respect to the width direction B.
  • the two spindle drives 102 are used to selectively raise and lower the load-bearing platform 14 of the vehicle 10 in a constant horizontal alignment therefrom and to derive pitching moments and are explained in more detail below with reference to Fig. 3 with regard to their mode of operation.
  • the lifting mechanism 100 comprises two linear guide units 104 which also extend in the vertical direction H, in each of which a guide rod 106 is guided in a sliding guide 108 in order to be able to absorb forces acting in the longitudinal direction L and the width direction B, for example, and to be able to relieve the spindle drives 102 of such forces.
  • the respective sliding guides 108 are assigned to the vehicle body 12 of the vehicle 10, while the guide rods 106 are connected to an upper plate element 112 via rod mounting blocks 110. This upper plate element 112 is in turn connected to the load-bearing platform 14 in the embodiment shown here.
  • the two linear guide units spaced apart from one another in the longitudinal direction L act as a unit for transmitting longitudinal forces and yaw moments in the sense of the present invention.
  • the spindle drives 102 are connected to the upper plate element 112 in such a way that the spindle nut 102b is coupled to a connecting unit 114 which is firmly connected to the upper plate element 112 and for this purpose comprises two wall elements 114a which are opposite one another in the width direction B.
  • This coupling of the two spindle nuts 102b via the connecting units 114 to the upper plate element 112 ensures, among other things, that the spindle nuts 102b are rotationally fixed both with respect to the load-bearing platform 14 and the vehicle body 12 of the vehicle 10, whereby the intended lifting operation of the spindle drives 102 is ensured when the threaded rods 102a rotate.
  • the lifting mechanism 100 further comprises a passive stabilization system 116 which, in addition to the upper plate element 112 already mentioned, further comprises four mounting blocks 118 connected to the vehicle body 12 and four joint units 120 each connected to one of the mounting blocks 118 and the upper plate element 112.
  • These joint units 120 in turn each consist of a first arm 120a and a second arm 120b, wherein the first arm 120a is pivotally connected to the respective mounting block 118 by means of a first pivot axis 122a, the two arms 120a and 120b are connected to one another by means of a second pivot axis 122b and the second arm 120b is pivotally connected to the upper plate element 112 by means of a third pivot axis 122c.
  • the stabilization system 116 comprises two crossbars 124 which act as coupling elements and which extend between mounting blocks 118 opposite one another in the width direction B and form the first pivot axes 122a of the four joint units 120 in pairs. Due to this arrangement of the crossbars 124 between respective pairs of mounting blocks 118, they are able to absorb rolling moments that occur during operation of the vehicle 10 and to introduce them into the vehicle body 12 via the mounting blocks 118. Accordingly, the joint units 120 act jointly as units for transmitting transverse forces in the sense of the present invention, while the crossbars 124 ensure the parallelism between the vehicle body 12 and the upper plate element 112. The spindle drives 102 are therefore not overloaded even in corresponding operating situations of the vehicle 10 in which such moments can occur.
  • two joint arrangements are formed, each comprising two of the mounting blocks 118 and a pair of joint units 120, wherein one of the arms 120a, 120b of one joint unit 120 is angularly coupled to the corresponding arm 120a, 120b of the other joint unit 120 by the crossbar 124 such that the angular position of the coupled arms 120a and 120b relative to the vehicle body 12 is always at least approximately the same.
  • the core of the drive train 126 is a single electric motor 128, which can be precisely controlled by the central control unit of the vehicle 10 to rotate an output shaft, which in turn is immediately converted in a downstream gear 130 into a respective rotation of two cardanic drive shafts 130a and 130b.
  • These drive shafts 130a and 130b in turn act on respective spindle drive gears 132a and 132b, which in turn set the threaded spindles 102a of the two spindle drives 102 in synchronous rotation and can thus cause a vertical movement of the spindle nuts 102b and thus via the connecting units 114 of the upper plate element 112.
  • the drive train 126 also offers the possibility of allowing an operator, for example in the event of a malfunction, to manually change the height position of the load-bearing platform 14 of the vehicle 10, for which purpose an axle stub 134 is provided in the area of the spindle drive gear 132a, onto which a force for driving the spindle drives 102 can be applied directly by means of a suitable tool.
  • Fig. 4a shows an enlarged isometric view
  • Fig. 4b shows a detailed sectional view of one of the spindle drives 102 of the lifting mechanism 100 from Fig. 2.
  • the threaded spindle 102a is provided with an upper stop 136, which limits an upward movement of the spindle nut 102b on the threaded spindle 102a.
  • Such a mechanical stop for the spindle nut 102b is particularly advantageous in the case of a malfunction just mentioned, in which a human operator manually drives the load-bearing platform 14 upwards, while in autonomous normal operation the lifting mechanism 100 can be controlled from the outset by the control unit of the vehicle 10 in such a way that exceeding a maximum lifting height should be excluded.
  • roller switch 138 shown in Fig. 4b also makes a functional contribution to the permissible lifting height, which is always in contact with the threaded spindle 102a during regular operation. However, if the system is moved too far upwards, the roller switch 138 loses its contact and the power supply to the electric motor 128 can be immediately interrupted.
  • an inductive sensor 140a is also attached to the sliding guide 108, which can output a corresponding signal when the load-bearing platform 14 or the upper plate element 112 approaches from above, which in turn can also be further processed into a corresponding control signal for stopping or reversing the electric motor 128.
  • a photoelectric sensor 140b is also provided, which can generally detect the current lifting position of the spindle nut 102b and supply corresponding data to the central control unit of the vehicle 10.
  • both the coupling of the threaded spindle 102a to the vehicle body 12 and the coupling of the spindle nut 102b to the connecting unit 114 are designed in such a way that a respective rotation about first and second pivot axes 142a and 142b running along the width direction B of the vehicle 10 is permitted.
  • the assembly formed from the threaded spindle 102a and the spindle nut 102b to be pivotable both with respect to the vehicle body 12 and the load-bearing platform 14 in the manner indicated in Fig. 5B, while the relative orientation of the vehicle body 12 and the load-bearing platform 14 remains essentially unchanged by the action of the other components of the lifting mechanism 100.
  • the pivoting of the Threaded spindle 102a with respect to the vehicle body 12 prevents the introduction of forces acting along the longitudinal direction L even in cases in which the linear guide units 104 have a certain amount of play in this direction, or in cases in which the vehicle body deforms.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem einen Hubmechanismus (100) für ein autonomes Unterfahr-Flurförderzeug mit einem eine Längsrichtung (L) und eine Breitenrichtung (B) definierenden Fahrzeugkörper (12) und einer bezüglich des Fahrzeugkörpers (12) höhenverlagerbaren Lasttrage-Plattform (14), umfassend wenigstens eine längenveränderbare Antriebseinheit (102), welche dazu eingerichtet ist, zu einem selektiven Anheben und Absenken der Lasttrage-Plattform (14) entlang einer vertikalen Richtung (H) antreibbar zu sein. Erfindungsgemäß umfasst der Hubmechanismus (100) ferner ein passives Stabilisierungssystem (116), wiederum umfassend ein der Lasttrage-Plattform (14) zugeordnetes oder sie bildendes oberes Plattenelement (112), wenigstens eine Gelenkanordnung mit wenigstens zwei Anbringungspunkten an dem Fahrzeugkörper (12) und wenigstens zwei Anbringungspunkten an dem oberen Plattenelement, welche das obere Plattenelement (112) höhenverlagerbar an den Fahrzeugkörper (12) ankoppelt und hierbei bezüglich einer Raumachse für eine Parallelität zwischen dem Fahrzeugkörper (12) und dem oberen Plattenelement sorgt, wenigstens eine Einheit zur Übertragung von Querkräften zwischen dem Fahrzeugkörper (12) und dem oberen Plattenelement (112), und wenigstens eine Einheit zur Übertragung von Längskräften zwischen dem Fahrzeugkörper (12) und dem oberen Plattenelement (112).

Description

Hubmechanismus für ein autonomes Unterfahr-Flurförderzeug
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hubmechanismus für ein autonomes Un- terfahr-Flurförderzeug mit einem eine Längsrichtung und eine Breitenrichtung definierenden Fahrzeugkörper und einer bezüglich des Fahrzeugkörpers höhenverlagerbaren Lasttrage-Plattform, umfassend wenigstens eine längenveränderbare Antriebseinheit, welche dazu eingerichtet ist, zu einem selektiven Anheben und Absenken der Lasttrage-Plattform entlang einer vertikalen Richtung antreibbar zu sein. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Unterfahr-Flurförderzeug, welches einen derartigen Hubmechanismus umfasst.
Im Rahmen der zunehmenden Automatisierung von Logistikeinrichtungen haben in jüngerer Zeit sogenannte Unterfahr-Flurförderzeuge oder auch Unterfahr-Shuttles zunehmend an Bedeutung gewonnen, die autonom oder halb-autonom auf ihrer Oberseite Lasten transportieren können, wie beispielsweise unterschiedliche Typen von Paletten mit darauf getragenen Waren. Zur Aufnahme derartiger Lasten werden diese in einer Übergabestation von einem solchen Unterfahr-Flurförderzeug unterfahren und die entsprechende Lasttrage-Plattform oder Ladefläche an der Oberseite des Unterfahr-Flurförderzeugs wird vertikal angehoben, bis die Last von der Übergabestation abgehoben ist, auf dem Unterfahr-Flurförderzeug getragen wird und dann an einen vorgesehenen Ort transportiert und dort erneut an eine weitere Station übergeben werden kann.
In der folgenden Beschreibung derartiger Unterfahr-Flurförderzeuge wird eine horizontale Haupt-Fahrrichtung davon als Längsrichtung bezeichnet, eine horizontal senkrecht zu der Längsrichtung verlaufende Richtung als Breitenrichtung und eine vertikal verlaufende Richtung als Höhenrichtung. Ferner wird in Analogie beispiels- weise zu entsprechenden Bezeichnungen in Flugzeugen eine zentrale Längsachse als Rollachse bezeichnet, eine zentrale Breitenachse als Nickachse und eine zentrale vertikale Achse als Gierachse.
Um hierbei die Höhenverlagerung der Lasttrage-Plattform bewirken zu können, müssen derartige Unterfahr-Flurförderzeuge mit einem geeigneten Hubmechanismus bereitgestellt werden, der einerseits ausreichend große Kräfte aufwenden kann, um auch schwere Lasten sicher anheben zu können, und der andererseits hinsichtlich Längs- und Querbeschleunigungen in der horizontalen Ebene sowie Biegemomenten um sämtliche Achsen des Flurförderzeugs ausreichend robust ist, um einen sicheren Betrieb des Flurförderzeugs unter allen denkbaren Betriebsbedingungen sicherstellen zu können. Hierbei können derartige Kräfte und Momente beispielsweise auftreten, wenn das entsprechende Fahrzeug beschleunigt oder abbremst, eine Kurve durchfährt oder eine bezüglich einer Achse des Fahrzeugs asymmetrische Last trägt. Hinsichtlich derartiger Kräfte und Momente ist zu beachten, dass üblicherweise in ähnlichen Anwendungen verwendete längenveränderbare Antriebseinrichtungen und insbesondere die häufig eingesetzten Spindeltriebe oder Hydraulikzylinder sehr empfindlich gegenüber Kräften sind, welche nicht streng entlang der Hubrichtung wirken, welche in dem genannten Beispiel der Erstreckungsrichtung der entsprechenden Gewindespindel bzw. des Zylinders entspricht.
In diesem Zusammenhang ist beispielsweise in der EP 3 845 482 A1 vorgeschlagen worden, neben dem für die eigentliche Höhenverlagerung der Lasttrage-Platt- form verantwortlichen Gewindespindelantrieb ferner wenigstens eine Linear-Füh- rungseinrichtung vorzusehen, die eine in einer Gleitführung geführte Führungsstange aufweist. Insbesondere werden zu diesem Zweck in der EP 3 845 482 A1 zwei unabhängige Linearführungen verwendet, von welchen die erste eine Führungsstange mit einem kreisförmigen Querschnitt aufweist und die andere eine Führungsstange mit einem kantigen Querschnittsprofil aufweist, um beispielsweise auch Giermomente um eine vertikale Achse des entsprechenden Flurförderzeugs aufnehmen zu können. In der Tat sind nämlich die zu diesem Zweck verwendba- ren Gewindespindelantriebe ebenso wie andere denkbare Typen von längenveränderbaren Antriebseinheiten, wie beispielsweise Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, empfindlich gegenüber Krafteinleitungen, die nicht streng entlang der Erstreckungsrichtung der Gewindespindel bzw. der Richtung ihrer Längenveränderung verlaufen, welche im vorliegenden Fall in vertikaler Richtung ausgerichtet ist.
Hierbei zeigt sich jedoch, dass die aus der EP 3 845482 A1 bekannte Anordnung mit ihren beiden Linearführungen beispielsweise bei einem um eine Längsachse des Flurförderzeugs wirkenden Moment, das also einem Moment um eine Rollachse des Flurförderzeugs entspricht, keine ausreichende mechanische Verstärkung des entsprechenden Hubmechanismus bieten kann. Derartige um eine Rollachse des Fahrzeugs wirkende Belastungen können unter anderem dann auftreten, wenn die Last asymmetrisch auf der Lasttrage-Plattform aufsteht oder ganz allgemein eine asymmetrische Gewichtsverteilung aufweist.
Andererseits zeigt sich auch, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Linearführungen stets ein gewisses Spiel aufweisen. Ebenso führen die im Betrieb auftretenden Kräfte unweigerlich zu Verformungen des Fahrzeugkörpers des Flur- förderzeugs, die wiederum Einfluss auf die Parallelität und den Abstand zwischen Gewindespindelantrieb und Linearführung haben, sodass selbst bei der Verwendung von derartigen Linearführungen zur Aufnahme von Querkräften stets ein gewisser Anteil dieser Querkräfte auf den entsprechenden Spindeltrieb wirken kann, wenn dieser fest und mit geringerem Spiel in dem Fahrzeug installiert ist, wodurch die vorgesehene Wirkung der Linearführungen herabgesetzt wird.
Es ist demzufolge die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Hubmechanismus für ein autonomes Unterfahr-Flurförderzeug bereitzustellen, in welchem eine optimale Aufnahme auch von nicht streng in vertikaler Richtung wirkenden Kräften und Momenten garantiert ist und die somit in der Lage ist, die entsprechende als eigentliche Hubvorrichtung wirkende längenveränderbare Antriebseinheit in jedem denkbaren Betriebszustand des Flurförderzeugs hinsichtlich derartiger Kräfte und Momente zu entlasten. Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein gattungsgemäßer Hubmechanismus der oben beschriebenen Art vorgeschlagen, welcher neben der längenveränderbaren Antriebseinheit ferner ein passives Stabilisierungssystem umfasst, welches selbst wiederum ein der Last- trage-Plattform zugeordnetes oder sie bildendes oberes Plattenelement, wenigstens eine Gelenkanordnung mit wenigstens zwei Anbringungspunkten an dem Fahrzeugkörper und wenigstens zwei Anbringungspunkten an dem oberen Plattenelement, welche das obere Plattenelement höhenverlagerbar an dem Fahrzeugkörper ankoppelt und hierbei bezüglich einer Raumachse für eine Parallelität zwischen dem Fahrzeugkörper und dem oberen Plattenelement sorgt, wenigstens eine Einheit zur Übertragung von Querkräften zwischen dem Fahrzeugkörper und dem oberen Plattenelement und wenigstens eine Einheit zur Übertragung von Längskräften zwischen dem Fahrzeugkörper und dem oberen Plattenelement umfasst.
Auf diese Weise wird durch das passive Stabilisierungssystem eine Struktur geschaffen, welche dazu in der Lage ist, auch Kräfte und Momente aufnehmen und von der längenveränderbaren Antriebseinheit entkoppeln zu können, welche durch eine Linear-Führungseinheit alleine nicht zu bewältigen wären, da sie in Richtungen senkrecht zu ihr wirken. Ferner sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die hier genannten Breiten- und Längsrichtungen im Wesentlichen austauschbar sind und prinzipiell auch Gestaltungen denkbar wären, in welchen eine Drehung der Richtungen der beiden Einheiten zur Übertragung von Kräften um einen beliebigen Winkel um eine vertikale Achse vorliegt, solange jeweils Kräfte bezüglich dreier senkrecht aufeinander stehender Achsen durch den erfindungsgemäßen Hubmechanismus übertragen werden können. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäß zu bewerkstelligende Parallelität zwischen dem Fahrzeugkörper und dem oberen Plattenelement derart zu verstehen ist, dass diese beiden Komponenten bei einer Höhenverlagerung des oberen Plattenelements stets bezogen auf die Ebene senkrecht zu der Höhenrichtung in einer gleichen Ausrichtung zueinander sind und nicht gegeneinander verkippen. Hierbei sind die beiden parallelen Ebenen bei einem Aufstehen des Fahrzeugs auf einem ebenen horizontalen Untergrund jeweils ebenfalls horizontal. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Hubmechanismus wenigstens eine sich in vertikaler Richtung erstreckende Linear-Führungseinheit mit einer Gleitführung und einer darin geführten Führungsstange umfassen, wobei eines aus der Gleitführung und der Führungsstange dem Fahrzeugkörper zugeordnet ist und das andere der Lasttrage-Plattform, zugeordnet ist. Insbesondere sei darauf hingewiesen, dass in Ausführungsformen, in welche eine Mehrzahl von Linear-Führungs- einheiten vorgesehen sind, diese insbesondere bereits als eine der Einheiten zur Übertragung von Querkräften bzw. Längskräften wirken könnten. In ähnlicher Weise sei darauf hingewiesen, dass die oben beschriebenen Funktionalitäten der Gelenkanordnung und der Einheiten zur jeweiligen Übertragung von Querkräften und Längskräften in bestimmten Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Hubmechanismen von denselben oder zusammengehörenden Komponenten übernommen werden können.
Beispielsweise kann erfindungsgemäß wenigstens eine der Einheiten zur Übertragung von Querkräften und/oder wenigstens eine der Einheiten zur Übertragung von Längskräften eine Gelenkanordnung umfassen, in welcher sich ein in der entsprechenden Richtung verlaufendes Koppelelement, beispielsweise eine Koppelstange, zwischen zwei voneinander beabstandeten Anbringungspunkten erstreckt und insbesondere an den Anbringungspunkten gelenkig angeordnet ist. Bei dem Koppelelement kann es sich neben einer Koppelstange beispielsweise auch um eine Koppelwelle handeln. Es sind aber auch Scharnier- bzw. Plattenelemente denkbar, deren Anbringungspunkte eine entsprechende Linie oder Fläche bilden können. Das Koppelelement ist hierbei geeignet, eine auf die Lasttrage-Plattform oder das sie bildende obere Plattenelement wirkende Kraft über einen der Anbringungspunkte aufzunehmen und auf einen anderen Anbringungspunkt zu übertragen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass Kräfte, die asymmetrisch auf die Plattform wirken, beispielsweise hervorgerufen durch ungleichmäßig verteilte Lasten oder bei (Quer-)Beschleunigungen auftretende Kräfte durch die Gelenkanordnung aufgefangen werden. Die gelenkige Anbindung kann insbesondere drei Ge- lenkelemente umfassen, um eine reine Vertikalbewegung zwischen Fahrzeugkörper und Plattenelement bzw. Plattform zuzulassen. Zur Verbindung mit dem Fahrzeugkörper ist insbesondere zumindest ein Befestigungspunkt vorgesehen.
Einige Beispiele möglicher Kombinationen von Anzahlen von Einheiten zur Übertragung von Kräften mit jeweiligen längenveränderbaren Antriebseinheiten und Li- near-Führungseinheiten in Hubrichtung, die als solche ein passives Stabilisierungssystem eines erfindungsgemäßen Hubmechanismus bilden können, sind in der folgenden, nicht-abschließenden Tabelle zusammengefasst:
Hierbei müssen die in den mit (*a) gekennzeichneten Fällen eingesetzten Gelenkanordnungen in Querrichtung auch Querkräfte übertragen können, während die in den mit (*b) gekennzeichneten Fällen eingesetzten Gelenkanordnungen in Längsrichtung auch Längskräfte übertragen können. Mit anderen Worten ist in diesen Fällen die entsprechende Gelenkanordnung derart rigide und spielarm ausgeführt, dass Kräfte in Erstreckungsrichtung des Koppelementes aufgenommen werden können. Auf diese Weise kann die Anzahl der Gelenkanordnungen und/oder Linearführungen reduziert werden. In den mit (*c) gekennzeichneten Fällen müssen die längenveränderbaren Antriebseinheiten in Längsrichtung beabstandet und in ihrer Erstreckungsrichtung synchronisiert sein. Auf diese Weise werden Nickbewegungen der Lasttrage-Plattform verhindert und die Anzahl der Gelenkanordnungen mit Koppelelement in Längsrichtung kann reduziert werden. Hierbei sind die Querrichtung (Breitenrichtung) und die Längsrichtung in der oben angesprochenen Weise austauschbar und um eine vertikale Richtung verdrehbar. Auch ist denkbar, das passive Stabilisierungssystem in identischer Weise aber seitlich verkippt in Situationen einzusetzen, in denen sich die Außenmaße des Robotersystems in Längs- oder Breitenrichtung verändern sollen, z.B. um es als Arbeitsplattform an einer Basis zu verklemmen, örtlich über entsprechende Zentriervorsprünge zu justieren, externe Mechaniken antreiben zu können oder für anderweitige Zwecke seitlich Druckkräfte zu erzeugen.
Ferner sind weitere Varianten denkbar, in welchen bei einem Einsatz von längenveränderbaren Antriebseinheiten, welche in einer Weise ausgeführt sind, dass sie die auftretenden Kräfte in Längs- oder Breitenrichtung aufnehmen können, auf die Gelenkanordnung in entsprechender Richtung verzichtet werden kann.
Hierbei können in bestimmten Ausgestaltungen des passiven Stabilisierungssystems zudem Giermomente sowie Rollmomente um eine jeweilige vertikale Achse bzw. Längsachse des entsprechenden Unterfahr-Flurförderzeugs mit Hilfe der jeweils einen Teil des Stabilisierungssystems bildenden Gelenkanordnungen aufgenommen und über die Anbringungspunkte direkt in den Fahrzeugkörper eingeleitet werden, um die wenigstens eine längenveränderbare Antriebseinheit in dieser Hinsicht zu entlasten.
In einer möglichen konkreten Ausgestaltung eines Hubmechanismus der eben beschriebenen Art kann die wenigstens eine Gelenkanordnung wenigstens zwei mit dem Fahrzeugkörper gekoppelte und als Anbringungspunkte wirkende Montageblöcke und wenigstens zwei jeweils mit einem der Montageblöcke und dem oberen Plattenelement gekoppelte Gelenkeinheiten mit einem ersten Arm, welcher schwenkbar an einem der Montageblöcke mittels einer ersten Schwenkachse angelenkt ist, und einem zweiten Arm umfassen, welcher jeweils schwenkbar mit sowohl dem entsprechenden ersten Arm als auch dem oberen Plattenelement gekoppelt ist, , wobei ferner wenigstens einer der ersten oder zweiten Arme der ers- ten Gelenkeinheit mit dem korrespondierenden ersten oder zweiten Arm der zweiten Gelenkeinheit durch ein sich zwischen dem Paar der Gelenkeinheiten erstreckendes Koppelelement, insbesondere eine als Koppelelement wirkende Querstange, winklig gekoppelt ist, wobei vorzugsweise wenigstens zwei derartige Gelenkanordnungen in dem Hubmechanismus umfasst sind. Hierbei ist der Begriff der „winkligen Kopplung“ derart zu verstehen, dass die Winkellage der entsprechend gekoppelten Arme relativ zum Fahrzeugkörper stets zumindest annähernd gleich ist bzw. die Winkellage der Arme um die jeweilige Schwenkachse zumindest annähernd gleich ist.
In diesem Zusammenhang kann das wenigstens eine Koppelelement, also insbesondere die wenigstens eine entsprechende Querstange, entlang der Breitenrichtung des Unterfahr-Flurförderzeugs ausgerichtet sein, so dass ihre Erstreckungsrichtung senkrecht zu derjenigen der wenigstens einen Linear-Führungseinheit verläuft.
In einer Variante der eben beschriebenen Ausgestaltung wäre es jedoch beispielsweise ebenfalls denkbar, anstelle der Gelenkeinheiten mit einzelnen Montageblöcken als entsprechende Gelenkanordnungen wirkende Scharniereinheiten einzusetzen, welche entlang ihrer Erstreckung an mehreren Punkten oder gar durchgehend mit dem Fahrzeugkörper und dem oberen Plattenelement verbunden sind. Beispielsweise könnte sich eine derartige Scharniereinheit über im Wesentlichen die gesamte Breite des entsprechenden Fahrzeugs erstrecken. Auch in dieser Ausführungsform können diese Einheiten je nach Ausstattung zusätzlich zu der Kraftumleitungsfunktion und Parallelhaltungsfunktion zur Übertragung von Querkräften oder Längskräften wirken.
Weiterhin ist in einer Ausgestaltung der oben beschriebenen Art denkbar, dass die Führungsstange der wenigstens einen Linear-Führungseinheit mittels eines Stan- gen-Montageblocks an dem oberen Plattenelement des passiven Stabilisierungssystems angebracht ist, um so eine vereinfachte Anbindung davon sowie eine optimale Kraftaufteilung zwischen den relevanten Komponenten des Stabilisierungssystems zu erzielen. Wenngleich prinzipiell ebenfalls denkbar wäre, die längenveränderbare Antriebseinheit beispielsweise als Hydraulikzylinder oder Mehrzahl von miteinander synchronisierten Hydraulikzylindern auszugestalten und dennoch die genannten Vorteile der vorliegenden Erfindung hinsichtlich einer Entlastung des entsprechenden Hydraulikantriebs erzielen zu können, so kann doch in dem erfindungsgemäßen Hubmechanismus die wenigstens eine längenveränderbare Antriebseinheit insbesondere durch einen Spindeltrieb gebildet sein, welcher eine mit Fahrzeugkörper gekoppelte und in Rotation antreibbare Gewindespindel, eine auf der Gewindespindel aufsitzende Spindelmutter und eine einerseits mit der Spindelmutter und andererseits mit der Lasttrage-Plattform gekoppelte Verbindungseinheit umfasst oder eine mit dem Fahrzeugkörper gekoppelte und in Rotation antreibbare Spindelmutter, eine die Spindelmutter tragende Gewindespindel und eine einerseits mit der Gewindespindel und andererseits mit der Lasttrage-Plattform gekoppelte Verbindungseinheit umfasst.
Derartige Spindeltriebe zeichnen sich dadurch aus, dass sie mittels geeigneter Elektromotoren hervorragend anzusteuern sind und entlang ihrer Erstreckungsrichtung äußerst robust hinsichtlich auf sie wirkender Gewichtskräfte sind. Des Weiteren erlauben derartige Antriebe eine Überwachung der von ihnen aufgenommenen elektrischen Leistung und hierüber eine Erfassung von abgeleiteten Be- triebsparametern, wie beispielsweise der aufgenommenen Last oder einem Verschleiß elektrischer oder mechanischer Komponenten. Ferner kann durch das Vorsehen derartiger elektrisch betriebener Spindeltriebe unter Umständen auf das Vorsehen eines Hydrauliksystems in dem entsprechenden Unterfahr-Flurförder- zeug vollständig verzichtet werden, was einen deutlich verringerten konstruktiven Aufwand für die Integration der einzelnen Fahrzeugkomponenten bedeuten kann, sowie insbesondere bei einem vollständigen Verzicht auf Hydrauliköl in dem Fahrzeug zahlreiche potentielle Störungs- oder Unfallszenarien von vornherein ausschließen kann, beispielsweise hinsichtlich austretendem rutschigem oder brennbarem Öl. Gemäß einem zweiten Aspekt, welcher an dieser Stelle sowohl für sich alleine als auch in Kombination mit dem ersten oben beschriebenen Aspekt beansprucht sein soll, schlägt die vorliegende Erfindung einen gattungsgemäßen Hubmechanismus mit einem Spindeltrieb der eben beschriebenen Art vor, in welchem die Kopplung des Fahrzeugkörpers mit der Gewindespindel bzw. der Spindelmutter derart ausgeführt ist, dass eine relative Schwenkbewegung der Gewindespindel bzw. der Spindelmutter bezüglich des Fahrzeugkörpers um eine erste Schwenkachse ermöglicht ist, die Kopplung der Spindelmutter bzw. der Gewindespindel und der Verbindungseinheit derart ausgeführt ist, dass eine relative Schwenkbewegung der Verbindungseinheit bezüglich der Spindelmutter bzw. der Gewindespindel um eine zweite Schwenkachse ermöglicht ist, und sich die erste Schwenkachse und die zweite Schwenkachse parallel zueinander in einer horizontalen Richtung erstrecken.
Auf diese Weise wird durch eine doppelt verschwenkbare Anordnung der Gewindespindel und der Spindelmutter ein Verschwenken der Gewindespindel bezogen auf sowohl den Fahrzeugkörper als auch die Lasttrage-Plattform zwischen den beiden angesprochenen Achsen ermöglicht, was es erlaubt, selbst in Fällen, in welchen die wenigstens eine Linear-Führungseinheit oder die Längs-/Querkräfte übertragenden Gelenkanordnungen eine gewisse Toleranz in einer Richtung senkrecht zu den beiden Schwenkachsen aufweist bzw. aufweisen, die entstehenden Kräfte nicht auf den Spindeltrieb wirken zu lassen, sondern die Gewindespindel in jedem Fall mit einem größeren Schwenkbereich auszustatten. Somit wird in der jeweils betroffenen Richtung zuverlässig verhindert, dass Querkräfte oder Biegemomente auf den Spindeltrieb wirken könnten, da im Bereich des Spiels aufgrund der schwenkbaren Lagerung der Gewindespindel diese stets eine entsprechende Ausgleichsbewegung vollführen kann, ohne dass die Querkräfte oder Biegemomente zu einer strukturellen Belastung oder gar Verformung und Beschädigung davon führen könnten.
Hierbei können die erste Schwenkachse und die zweite Schwenkachse insbesondere entlang der Breitenrichtung des Unterfahr-Flurförderzeugs ausgerichtet sein, sodass ein Schwenken der wenigstens einen Gewindespindel bei einer Einwirkung einer Kraft entlang der Längsrichtung des Flurförderzeugs ermöglicht wird. Dies entspricht gerade einer hauptsächlich zu erwartenden Kraftrichtung während eines Beschleunigens und eines Abbremsens des entsprechenden Fahrzeugs, so dass in dieser Richtung aufgrund der Trägheit des Fahrzeugs und der Last die höchsten Belastungen auf den Hubmechanismus zu erwarten sind. Somit kann auch durch die entsprechende Maßnahme gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Wirkung einer im Betrieb des Fahrzeugs auftretenden und derart gerichteten Kraft auf die längenveränderbare Antriebseinheit minimiert werden.
Alternativ wäre jedoch zu diesem Zweck auch das Vorsehen von wenigstens einem elastischen Dämpfungselement denkbar, beispielsweise einer flexiblen Gummimatte, welche zwischen dem Fahrzeugkörper und der längenveränderbaren Antriebseinheit angeordnet ist, um in einem gewissen Rahmen eine mechanische Entkopplung in einer Raumebene zu erzielen. In einem solchen Fall müsste dann dementsprechend auch das entsprechende Gegenstück in einer derartigen Weise gelagert werden, dass eine beidseitige Entkopplung erzielt wird.
Alternativ zur verkippenden Lagerung in einer oder mehreren Richtungen ist das Vorsehen einer horizontal beweglichen Gleitlagerung (beispielsweise realisiert durch PTFE oder POM Platten) denkbar, welche zwischen dem Fahrzeugkörper und der längenveränderbaren Antriebseinheit und/oder zwischen der Lasttrage- Plattform und der längenveränderbaren Antriebseinheit angeordnet ist und somit eine Entkoppelung erreichen kann, die zur Einhaltung der erlaubten Betriebsparameter der längenveränderbaren Antriebseinheit führt.
Weiterhin können in erfindungsgemäßen Hubmechanismen gemäß dem ersten und/oder dem zweiten Aspekt wenigstens zwei Spindeltriebe vorgesehen sein, welche mittels eines einzelnen Motors antreibbar sind, welcher mit den Spindeltrieben über jeweilige Antriebswellen und Getriebe gekoppelt ist und/oder welche zu einem koordinierten Betrieb mittels einer Mehrzahl von Motoren eingerichtet sind. Auf diese Weise können demzufolge mehrere räumlich verteilte Spindeltriebe gemeinschaftlich oder beispielsweise durch eine gemeinsame Steuereinheit koordiniert angetrieben werden, was beispielsweise bei geeigneter Anordnung zur ausreichenden Bewältigung von Nickmomenten mit entsprechendem Entfall der Notwendigkeit weiterer Baugruppen oder zur Bewältigung größerer Lasten führen kann. Während bei Vorsehen eines einzelnen Motors mit entsprechender mechanischer Kopplung die notwendige Synchronisierung mehrerer Antriebsmotoren überflüssig wird, kann bei einem Vorsehen mehrerer Motoren Bauraum in einem zentralen Bereich des entsprechenden Fahrzeugs eingespart werden. Hierbei können im Fall eines einzelnen Motors als Antriebswellen und Getriebe geeignete kar- danische Wellen sowie Untersetzungsgetriebe eingesetzt werden, welche beispielsweise auch eine Umsetzung der entsprechenden Drehachse von einer horizontalen in eine vertikale Richtung ermöglichen können, sowie dafür sorgen können, dass das Antriebsystem Verformungen des Fahrzeugkörpers sowie ein Verkippen der längenveränderbaren Antriebseinheiten toleriert ohne Schaden zu nehmen. Im Falle des Einsatzes von kardanischen Wellen, die einen erhöhten Längenausgleich unterstützen, wird die Montage des Systems in den Fahrzeugkörper erleichtert.
Weiterhin kann der erfindungsgemäße Hubmechanismus zwei Linear-Führungs- einheiten umfassen, welche in der Längsrichtung des Unterfahr-Flurförderzeugs voneinander beabstandet sind. Eine derartige beabstandete Anordnung zweier Li- near-Führungseinheiten trägt ebenfalls dazu bei, Kräfte und Momente in gewissen Richtungen verbessert aufzunehmen und in den Fahrzeugkörper einkoppeln zu können und damit von der längenveränderbaren Antriebseinheit fernhalten zu können, beispielsweise Giermomente und in Längsrichtung des Flurförderzeugs wirkende Kräfte. Insbesondere kann diese Anordnung in Ausführungsvarianten dazu führen, dass keine weiteren Bauteile nötig sind, um Giermomente sowie Längsund Querkräfte der Lasttrage-Plattform aufzunehmen.
Zum prozesssicheren Betrieb kann der erfindungsgemäße Hubmechanismus gemäß beiden angesprochenen Aspekten ferner einen fotoelektrischen Sensor und/oder einen Bewegungsencoder zur Bestimmung der momentanen Höhenposition der Lasttrage-Plattform umfassen, um auf diese Weise sicherzustellen, dass die Lasttrage-Plattform sich stets in einem vorgesehenen und betriebssicheren Höhenbereich befindet. Die entsprechenden Ausgabedaten des fotoelektrischen Sensors dienen dem Kalibrieren des Bewegungsgebers, der beispielsweise ein Absolut-Encoder sein kann. In ähnlicher Weise könnte auch ein Winkelsensor auf der schnell drehenden Motorachse oder einer beliebigen Achse im Kraftfluss, beispielsweise in einem Untersetzungsgetriebe zum Einsatz kommen. Mit dem angesprochenen Kalibrieren ist hierbei eine Nullung auf eine bestimmte bekannte Höhenposition gemeint, von welcher aus dann über eine erfasste Winkeländerung einer geeigneten Achse integriert werden kann. Eine weitere Alternative könnte in einer Auswertung von internen Information eines entsprechenden Controllers (Motor-Wechselrichters) im Fall einer Verwendung von Synchronmotoren bestehen, aus welchen sich ebenfalls entsprechende Größen ableiten lassen. Die ermittelten Werte können in jedem Fall an eine zentrale Steuereinheit des Unterfahr-Flurför- derzeugs geliefert werden, was eine Ansteuerung des Hubmechanismus in einem autonomen Normalbetrieb sowie ein gezieltes Ansteuern jeder gewünschten Höhe im Verfahrbereich ermöglicht.
Als Sicherheitsmaßnahme während ihres Betriebs kann die Gewindespindel des wenigstens einen Spindeltriebs mit wenigstens einem Anschlag versehen sein, welcher eine Bewegung der Spindelmutter auf der Gewindespindel begrenzt. Ein derartiger mechanischer Anschlag für die Spindelmutter kann beispielsweise in Szenarien vorteilhaft sein, in welchen bei einer Störung des Hubmechanismus ein menschlicher Bediener die Lasttrage-Plattform manuell durch ein drehendes Antreiben des Spindeltriebs mittels einer entsprechenden manuellen Betätigungseinheit nach oben anhebt oder nach unten absenkt. Diese Bewegung könnte z.B. durch ein entsprechendes vorgeschriebenes drehmomentbegrenzendes Werkzeug geschehen.
Ferner kann ein zerbrechendes oder sich verschiebendes Element vorgesehen sein, mittels welchem ein einmaliges Verlassen eines erlaubten Bereichs einer Bewegung der Spindelmutter des wenigstens einen Spindeltriebs angezeigt wird. Beispielsweise wäre es denkbar, einen oder beide der eben genannten Anschläge derart auszuführen, dass ein einmaliges Verlassen des erlaubten Bereichs durch ein Zerbrechen davon angezeigt wird. In jedem Fall kann auf diese Art und Weise eine eventuelle Falschbedienung des manuellen Notbetriebs nachweisbar gemacht werden, da gegebenenfalls die uneingeschränkte Funktionsfähigkeit des Hubsystems überprüft werden muss.
Als weitere Sicherheitsmaßnahme kann ein induktiver Sensor zur Erfassung einer unteren Position der Lasttrage-Plattform vorgesehen sein, welcher dazu dient, sicherzustellen, dass der Hubmechanismus sich im unteren Totpunkt befindet. Dies ermöglicht beispielsweise höhere Fahrdynamiken des Flurförderzeugs, da sich der Hubmechanismus mit seinen Komponenten in einer Position befindet, die höheren Quer- und Längskräften und Momenten standhalten kann.
Als weitere Sicherheitsmaßnahme kann wenigstens ein Rollenschalter vorgesehen sein, welcher dazu eingerichtet ist, ein Überschreiten einer zulässigen Höchst- Hubhöhe der Lasttrage-Plattform sicherheitsgerichtet zu unterbinden. Damit wird unterbunden, dass die Spindel-Kugeln bei einem Überschreiten der zulässigen Höchst-Hublänge aus der Spindelmutter fallen, was den Hubmechanismus unbrauchbar machen würde und Gefahren für Mensch und Maschine mit sich bringen kann. Außerdem wird unterbunden, dass Federenergie bei einem einseitigen Fehlerfall in dem Hubmechanismus gespeichert wird, was ebenso zu Gefahren führen kann. Durch ein Triggern (Auslösen) des Rollenschalters wird die Energiezufuhr des Hubmechanismus unterbrochen und damit ein sicherer Stopp eingeleitet, bevor es zu einem unumkehrbaren Schaden kommen kann.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein autonomes Un- terfahr-Flurförderzeug mit einem eine Längsrichtung und eine Breitenrichtung definierenden Fahrzeugkörper und einer bezüglich des Fahrzeugkörpers höhenverla- gerbaren Lasttrage-Plattform, welche einen Hubmechanismus der oben beschriebenen Art gemäß dem ersten und/oder zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst. Ein derartiges Unterfahr-Flurförderzeug kann ferner an sich bekannte weitere Komponenten umfassen, beispielsweise Steuer-, Sensor- und Kommunikationseinheiten, welche dazu eingerichtet sind, den vorgesehenen autonomen Betrieb des Fahrzeugs zu ermöglichen. Weiterhin kann sich ein derartiges Flurförderzeug durch eine flache Bauweise auszeichnen, welche einerseits ein Unterfahren von aufzunehmenden Lasten erlaubt, andererseits jedoch dazu führt, dass die Steifigkeit sowohl des Fahrzeugkörpers als auch der Lasttrage-Plattform beschränkt sind. Dies kann insbesondere bei unebenen Fahr-Untergründen und somit in Fällen, in welchen einzelne Räder nicht auf dem Untergrund aufstehen würden, dazu führen, dass Biegemomente auf den Fahrzeugkörper wirken (beziehungsweise sich der Fahrzeugkörper tatsächlich elastisch verformt), die durch den oben beschriebenen Hubmechanismus in geeigneter Weise ohne Funktionseinschränkung oder erhöhtem Verschleiß toleriert werden können.
Hinsichtlich einer Bewegung auf dem vorgesehenen Fahruntergrund kann das erfindungsgemäße Unterfahr-Flurförderzeug ferner zwei einander in Breitenrichtung gegenüberliegende und bezogen auf die Längsrichtung in einem zentralen Bereich des Fahrzeugkörpers angeordnete und individuell antreibbare Antriebsräder sowie vier den jeweiligen Ecken des Fahrzeugkörpers zugeordnete frei schwenkbare Stützräder umfassen. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Konzepte zur Anordnung von angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern denkbar, beispielsweise auch gelenkte angetriebene Räder, die eine Bewegung des Fahrzeugs nicht über differentielle Drehantriebsgeschwindigkeiten steuern, sondern durch eine gewünschte Ausrichtung wenigstens eines entsprechenden lenkbaren Rades.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform davon noch deutlicher, wenn diese zusammen mit den beiliegenden Figuren betrachtet wird. Diese zeigen im Einzelnen:
Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Unterfahr-Flur- förderzeugs; Fig. 2 eine isometrische Ansicht des Hubmechanismus des Fahrzeugs aus Fig. 1 ;
Fig. 3 eine isometrische Ansicht des Antriebsstrangs des Hubmechanismus aus Fig. 2;
Fig. 4a und 4b eine vergrößerte isometrische Ansicht sowie eine Detail- Schnittansicht eines der Spindeltriebe des Hubmechanismus aus Fig. 2; und
Fig. 5A und 5B zwei schematische Ansichten des Spindeltriebs aus Fig. 4a aus senkrecht zueinander stehenden Blickrichtungen.
In Fig. 1 ist zunächst eine konkrete Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Unterfahr-Flurförderzeugs in einer isometrischen Ansicht dargestellt und ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Unterfahr-Fahrzeug 10 umfasst in an sich bekannter Weise einen Fahrzeugkörper 12 mit einer an seiner Oberseite höhenverlagerbar vorgesehenen Lasttrage-Plattform 14, wobei der Fahrzeugkörper 12 eine Längsrichtung L, eine Breitenrichtung B und eine vertikale oder Höhenrichtung H definiert. Weiterhin umfasst das Unterfahr-Flurförderzeug 10 ein größtenteils verdecktes Fortbewegungssystem, welches eine omnidirektio- nale Fortbewegung mittels zweier einander in der Breitenrichtung B gegenüberliegender und bezogen auf die Längsrichtung L in einem zentralen Bereich des Fahrzeugkörpers 12 angeordneter individuell antreibbarer Antriebsräder 16 ermöglicht. Ferner sind in den jeweiligen Ecken des Fahrzeugkörpers 12 an dessen Unterseite in Fig. 1 nicht zu erkennende frei schwenkbare Stützräder vorgesehen.
In einander gegenüberliegenden Ecken des Fahrzeugs 10 sind ferner Laserscanner 18 angeordnet, welche eine Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs 10 ermöglichen und somit sowohl als Navigations- als auch als Sicherheitsvorrichtung dienen können. Des Weiteren sind an der Oberseite der Lasttrage-Plattform 14 Zentriervorsprünge 20 zu erkennen, welche dazu dienen, einen auf der Lasttrage- Plattform aufgenommenen Ladungsträger in einer vorgesehen Weise zu zentrieren, um eine korrekte Ausrichtung davon bezüglich der Lasttrage-Plattform sicherzustellen.
Das Unterfahr-Flurförderzeug 10 ist zu einem autonomen oder halb-autonomen Betrieb eingerichtet und umfasst zu diesem Zweck weitere Komponenten, wie insbesondere eine zentrale Steuereinheit, verschiedene Sensoreinheiten und eine Kommunikationseinheit, über welche Arbeits- und Betriebsanweisungen von einem übergeordneten System an das Fahrzeug 10 übermittelt werden können.
Fig. 2 zeigt nun ebenfalls in einer isometrischen Ansicht den Hubmechanismus 100 des Unterfahr-Flurförderzeugs 10 aus Fig. 1. Dieser Hubmechanismus 100 umfasst zwei vertikal angeordnete und als Spindeltriebe ausgeführte längenveränderbare Antriebseinheiten 102 mit einer in Rotation versetzbaren Gewindespindel 102a und einer darauf sitzenden Spindelmutter 102b, wobei die beiden Spindeltriebe 102 bezüglich der Längsrichtung L des Fahrzeugkörpers 12 beabstandet und bezogen auf die Breitenrichtung B in einem zentralen Bereich angeordnet sind. Die beiden Spindeltriebe 102 dienen zum selektiven Anheben und Absenken der Lasttrage-Plattform 14 des Fahrzeugs 10 in gleichbleibend horizontaler Ausrichtung davon und zur Ableitung von Nickmomenten und werden weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 3 hinsichtlich ihrer Funktionsweise noch detaillierter erläutert.
In Breitenrichtung B jeweils neben den beiden Spindeltrieben 102 angeordnet umfasst der Hubmechanismus 100 zwei sich ebenfalls in vertikaler Richtung H erstreckende Linear-Führungseinheiten 104, in welchen jeweils ein Führungsstange 106 in einer Gleitführung 108 geführt ist, um beispielsweise in der Längsrichtung L und der Breitenrichtung B wirkende Kräfte aufnehmen zu können und hinsichtlich derartiger Kräfte die Spindeltriebe 102 entlasten zu können. Hierbei sind die jeweiligen Gleitführungen 108 dem Fahrzeugkörper 12 des Fahrzeugs 10 zugeordnet, während die Führungsstangen 106 über Stangen-Montageblöcke 110 mit einem oberen Plattenelement 112 verbunden sind. Dieses obere Plattenelement 112 ist in der hier gezeigten Ausführungsform wiederum mit der Lasttrage-Plattform 14 des Fahrzeugs 10 fest gekoppelt, könnte in alternativen Ausführungsformen jedoch auch unmittelbar durch die Lasttrage-Plattform 14 in integrierter Weise gebildet sein. Dementsprechend wirken die beiden in Längsrichtung L voneinander be- abstandeten Linear-Führungseinheiten als Einheit zur Übertragung von Längskräf- ten und Giermomenten im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Bereits anhand von Fig. 2 ist ferner zu erkennen, dass in der hier gezeigten Ausführungsform die Anbindung der Spindeltriebe 102 an das obere Plattenelement 112 derart erfolgt, dass die Spindelmutter 102b mit einer Verbindungseinheit 114 gekoppelt ist, welche fest an das obere Plattenelement 112 angebunden ist und zu diesem Zweck zwei einander in Breitenrichtung B gegenüberliegende Wandelemente 114a umfasst. Diese Ankopplung der beiden Spindelmuttern 102b über die Verbindungseinheiten 114 an das obere Plattenelement 112 stellt unter anderem sicher, dass die Spindelmuttern 102b sowohl gegenüber der Lasttrage-Plattform 14 als auch dem Fahrzeugkörper 12 des Fahrzeugs 10 drehfest sind, wodurch der vorgesehene Hubbetrieb der Spindeltriebe 102 bei einer Rotation der Gewindestangen 102a gewährleistet ist
Des Weiteren ist in Fig. 2 zu erkennen, dass der Hubmechanismus 100 ferner ein passives Stabilisierungssystem 116 umfasst, welches neben dem bereits angesprochenen oberen Plattenelement 112 ferner vier mit dem Fahrzeugkörper 12 verbundene Montageblöcke 118 sowie vier jeweils mit einem der Montageblöcke 118 und dem oberen Plattenelement 112 verbundene Gelenkeinheiten 120 umfasst. Diese Gelenkeinheiten 120 bestehen wiederum jeweils aus einem ersten Arm 120a und einem zweiten Arm 120b, wobei der erste Arm 120a schwenkbar an dem jeweiligen Montageblock 118 mittels einer ersten Schwenkachse 122a angelenkt ist, die beiden Arme 120a und 120b mittels einer zweiten Schwenkachse 122b miteinander verbunden sind und der zweite Arm 120b mittels einer dritten Schwenkachse 122c an dem oberen Plattenelemente 112 angelenkt ist. Auf diese Weise ist durch das relative Verschwenken der Arme 120a und 120b eine Höhenverlagerung des oberen Plattenelements 112 ermöglicht. Zudem umfasst das Stabilisierungssystem 116 zwei jeweilige als Koppelelemente wirkenden Querstangen 124, welche sich zwischen einander in Breitenrichtung B gegenüberliegenden Montageblöcken 118 erstrecken und dabei paarweise die ersten Schwenkachsen 122a der vier Gelenkeinheiten 120 bilden. Durch diese Anordnung der Querstangen 124 zwischen jeweiligen Paaren von Montageblöcken 118 sind diese in der Lage, während eines Betriebs des Fahrzeugs 10 auftretende Rollmomente aufzunehmen und über die Montageblöcke 118 in den Fahrzeugkörper 12 einzuleiten. Dementsprechend wirken die Gelenkeinheiten 120 gemeinschaftlich als Einheiten zu Übertragung von Querkräften im Sinne der vorliegenden Erfindung, während die Querstangen 124 die Parallelität zwischen dem Fahrzeugkörper 12 und dem oberen Plattenelement 112 sicherstellen. Somit werden die Spindeltriebe 102 auch in entsprechenden Betriebssituationen des Fahrzeugs 10 nicht überlastet, in welchen derartige Momente auftreten können.
Dementsprechend sind in dem hier gezeigten Unterfahr-Flurförderzeugs 10 zwei Gelenkanordnungen gebildet, welche jeweils zwei der Montageblöcke 118 und ein Paar der Gelenkeinheiten 120 umfassen, wobei einer der Arme 120a, 120b der einen Gelenkeinheit 120 mit dem korrespondierenden Arm 120a, 120b der anderen Gelenkeinheit 120 durch die Querstange 124 derart winklig gekoppelt ist, dass die Winkellage der gekoppelten Arme 120a bzw.120b relativ zum Fahrzeugkörper 12 stets zumindest annähernd gleich ist.
Als nächstes sei unter Bezugnahme auf Fig. 3 der bereits in Fig. 2 zu erkennende Antriebsstrang 126 der beiden Spindeltriebe 102 erläutert. Hierbei sei darauf hingewiesen, dass durch die Anordnung dieses Antriebsstrangs 126 in einem bezogen auf die Breitenrichtung B zentralen Bereich sowie die in Fig. 2 zu erkennende Gestaltung und Anordnung der Montageblöcke 118 in den vier Ecken des Fahrzeugkörpers 12 ein ausreichender Bauraum zur Aufnahme der Antriebsräder 18 sowie entsprechender Motoren in Längsrichtung L zwischen den beiden Montageblöcken 18 und in Breitenrichtung B jeweils außerhalb des Antriebsstrangs 126 geschaffen wird. Das Kernstück des Antriebsstrangs 126 ist ein einzelner Elektromotor 128, welcher durch die zentrale Steuereinheit des Fahrzeugs 10 präzise zu einer Rotation einer Ausgangswelle ansteuerbar ist, welche wiederum unmittelbar in einem nachgeschalteten Getriebe 130 in eine jeweilige Rotation zweier kardanischer Antriebswellen 130a und 130b umgesetzt wird. Diese Antriebswellen 130a und 130b wirken wiederum auf jeweilige Spindelantrieb-Getriebe 132a und 132b, welche ihrerseits die Gewindespindeln 102a der beiden Spindeltriebe 102 synchron in Rotation versetzen und somit eine vertikale Bewegung der Spindelmuttem 102b und damit über die Verbindungseinheiten 114 des oberen Plattenelements 112 hervorrufen können. An dieser Stelle soll darauf hingewiesen sein, dass der Antriebsstrang 126 ebenfalls die Möglichkeit bietet, beispielsweise in einem Störungsfall einem Bediener zu erlauben, die Höhenposition der Lasttrage-Plattform 14 des Fahrzeugs 10 manuell zu ändern, wobei zu diesem Zweck ein Achsstummel 134 im Bereich des Spindelantrieb-Getriebes 132a vorgesehen ist, auf welchen mittels eines geeigneten Werkzeugs direkt eine Kraft zum Antrieben der Spindeltriebe 102 eingewirkt werden kann.
Anhand der Fig. 4a und 4b lassen sich nun diverse Sicherheitsmerkmale im Zusammenhang mit den Spindeltrieben 102 bzw. Linear-Führungseinheiten 104 nachvollziehen, wobei Fig. 4a eine vergrößerte isometrische Ansicht und Fig. 4b eine Detail-Schnittansicht eines der Spindeltriebe 102 des Hubmechanismus 100 aus Fig. 2 darstellt. Insbesondere ist hierin zu erkennen, dass die Gewindespindel 102a mit einem oberen Anschlag 136 versehen ist, welcher eine Bewegung der Spindelmutter 102b auf der Gewindespindel 102a nach oben hin begrenzt. Ein derartiger mechanischer Anschlag für die Spindelmutter 102b ist insbesondere in dem eben angesprochenen Störungsfall von Vorteil, in welchem ein menschlicher Bediener die Lasttrage-Plattform 14 manuell nach oben antreibt, während im autonomen Normalbetrieb der Hubmechanismus 100 von vornherein derart durch die Steuereinheit des Fahrzeugs 10 angesteuert werden kann, dass ein Überschreiten einer maximalen Hubhöhe ausgeschlossen sein sollte.
In diesem Zusammenhang einer Verhinderung eines Überschreitens der maximal zulässigen Hubhöhe trägt ferner der in Fig. 4b gezeigte Rollenschalter 138 funktional bei, welcher während eines regulären Betriebs stets in Kontakt mit der Gewindespindel 102a steht. Sollte jedoch das System zu weit nach oben bewegt werden, so verliert der Rollenschalter 138 seinen Kontakt und die Leistungszufuhr zu dem Elektromotor 128 kann unmittelbar unterbrochen werden. Als Sicherheitsmaßnahme hinsichtlich einer nicht zu unterschreitenden maximal abgesenkten Position ist ferner ein induktiver Sensor 140a an der Gleitführung 108 angebracht, welcher bei einer Annäherung der Lasttrage-Plattform 14 bzw. des oberen Plattenelements 112 von oben her ein entsprechendes Signal ausgeben kann, welches wiederum ebenfalls in ein entsprechendes Steuersignal zum Stilllegen oder Reversieren des Elektromotors 128 weiterverarbeitet werden kann. Weiterhin ist ein photoelektrischer Sensor 140b bereitgestellt, welcher allgemein die momentane Hubposition der Spindelmutter 102b erfassen und entsprechende Daten an die zentrale Steuereinheit des Fahrzeugs 10 liefern kann.
Zuletzt sei nun unter Bezugnahme auf die Fig. 5A und 5B ein weiterer Mechanismus erläutert, welcher ebenfalls eine Einwirkung von Längskräften auf die Spindeltriebe 102 verhindert, wobei zu diesem Zweck in den Abbildungen ein entsprechender Spindeltrieb 102 in einer schematischen Schnittansicht entlang der Längsrichtung L und in einer schematischen Seitenansicht entlang der Breitenrichtung B dargestellt ist.
Hierbei ist jeweils zu erkennen, dass sowohl die Kopplung der Gewindespindel 102a an den Fahrzeugkörper 12 als auch die Kopplung der Spindelmutter 102b mit der Verbindungseinheit 114 derart ausgeführt ist, dass eine jeweilige Rotation um erste und zweite entlang der Breitenrichtung B des Fahrzeugs 10 verlaufende Schwenkachsen 142a und 142b erlaubt ist. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass die aus der Gewindespindel 102a und der Spindelmutter 102b gebildete Baugruppe sowohl bezüglich des Fahrzeugkörpers 12 als auch der Lasttrage-Platt- form 14 in der in Fig. 5B angedeuteten Weise verschwenkbar ist, während die relative Ausrichtung des Fahrzeugkörpers 12 und der Lasttrage-Plattform 14 durch die Wirkung der übrigen Komponenten des Hubmechanismus 100 im Wesentlichen unverändert verbleibt. Somit erlaubt das hier dargestellte Schwenken der Gewindespindel 102a bezüglich des Fahrzeugkörpers 12 ein Verhindern eines Einleitens von entlang der Längsrichtung L wirkenden Kräften auch in Fällen, in welchen die Linear-Führungseinheiten 104 ein gewisses Spiel in dieser Richtung aufweisen, bzw. in Fällen in denen sich der Fahrzeugkörper verformt. Gleichzeitig ist jedoch durch die kardanische Anbindung der Spindeltriebe 102 innerhalb des
Antriebsstrangs 126 ein korrekter Betrieb davon auch in verschwenktem Zustand gemäß Fig. 5B möglich.

Claims

Ansprüche
1 . Hubmechanismus (100) für ein autonomes Unterfahr-Flurförderzeug (10) mit einem eine Längsrichtung (L) und eine Breitenrichtung (B) definierenden Fahrzeugkörper (12) und einer bezüglich des Fahrzeugkörpers (12) höhenverlagerbaren Lasttrage-Plattform (14), umfassend:
- wenigstens eine längenveränderbare Antriebseinheit (102), welche dazu eingerichtet ist, zu einem selektiven Anheben und Absenken der Lasttrage-Plattform (14) entlang einer vertikalen Richtung (H) antreib- bar zu sein; und dadurch gekennzeichnet, dass er ferner umfasst ein passives Stabilisierungssystem (116) umfasst, wiederum umfassend:
- ein der Lasttrage-Plattform (14) zugeordnetes oder sie bildendes oberes Plattenelement (112);
- wenigstens eine Gelenkanordnung mit wenigstens zwei Anbringungspunkten an dem Fahrzeugkörper (12) und wenigstens zwei Anbringungspunkten an dem oberen Plattenelement (112), welche jeweils das obere Plattenelement (112) höhenverlagerbar an den Fahrzeugkörper (12) ankoppelt und hierbei bezüglich einer Raumachse für eine Parallelität zwischen dem Fahrzeugkörper (12) und dem oberen Plattenelement (112) sorgt;
- wenigstens eine Einheit zur Übertragung von Querkräften zwischen dem Fahrzeugkörper (12) und dem oberen Plattenelement (112); und
- wenigstens eine Einheit zur Übertragung von Längskräften zwischen dem Fahrzeugkörper (12) und dem oberen Plattenelement (112).
2. Hubmechanismus nach Anspruch 1 , umfassend wenigstens eine sich in vertikaler Richtung (H) erstreckende Linear-Führungseinheit (104) mit einer Gleitführung (108) und einer darin geführten Führungsstange (106), wobei eines aus der Gleitführung (108) und der Führungsstange (106) dem Fahrzeugkörper (12) zugeordnet ist und das andere der Lasttrage-Plattform (14) zugeordnet ist.
3. Hubmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens eine der Einheiten zur Übertragung von Querkräften und/oder wenigstens eine der Einheiten zur Übertragung von Längskräf- ten eine Gelenkanordnung umfasst, in welcher sich ein in der entsprechenden Richtung verlaufendes Koppelelement, beispielsweise eine Koppelstange, zwischen zwei voneinander beabstandeten Anbringungspunkten erstreckt.
4. Hubmechanismus nach Anspruch 3, wobei die wenigstens eine Gelenkanordnung umfasst:
- wenigstens zwei mit dem Fahrzeugkörper (12) gekoppelte und als Anbringungspunkten wirkende Montageblöcke (118); und
- wenigstens zwei jeweils mit einem der Montageblöcke (118) und dem oberen Plattenelement (112) gekoppelte Gelenkeinheiten (120) mit einem ersten Arm (120a), welcher schwenkbar an einem der Montageblöcke (118) mittels einer ersten Schwenkachse (122a) angelenkt ist, und einem zweiten Arm (120b), welcher jeweils schwenkbar mit sowohl dem entsprechenden erstem Arm (120a) als auch dem oberen Plattenelement (112) gekoppelt ist, wobei wenigstens einer der ersten und zweiten Arme (120a, 120b) der ersten Gelenkeinheit mit dem korrespondierenden ersten oder zweiten Arm der zweiten Gelenkeinheit durch ein sich zwischen dem Paar der Gelenkeinheiten erstreckendes Koppelelement, insbesondere eine als Koppelelement wirkende Querstange (124) winklig gekoppelt ist, wobei vorzugsweise wenigstens zwei derartige Gelenkanordnungen in dem Hubmechanismus umfasst sind.
5. Hubmechanismus (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Koppelelement entlang der Breitenrichtung (B) des Unterfahr-Flurförderzeugs (10) ausgerichtet ist.
6. Hubmechanismus (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Führungsstange (106) mittels eines Stangen-Montageblocks (110) an dem oberen Plattenelement (112) angebracht ist.
7. Hubmechanismus (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine längenveränderbare Antriebseinheit (102) durch einen Spindeltrieb (102) gebildet ist, welcher umfasst:
- eine mit dem Fahrzeugkörper (12) gekoppelte und in Rotation antreib- bare Gewindespindel (102a), eine auf der Gewindespindel (102a) aufsitzende Spindelmutter (102b) und eine einerseits mit der Spindelmutter (102b) und andererseits mit der Lasttrage-Plattform (14) gekoppelte Verbindungseinheit (114); oder
- eine mit dem Fahrzeugkörper (12) gekoppelte und in Rotation antreib- bare Spindelmutter, eine die Spindelmutter tragende Gewindespindel und eine einerseits mit der Gewindespindel und andererseits mit der Lasttrage-Plattform gekoppelte Verbindungseinheit.
8. Hubmechanismus (100) nach dem Oberbegriff und ggf. ebenfalls dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 sowie Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung des Fahrzeugkörpers (12) mit der wenigstens einen Gewindespindel (102a) bzw. der Spindelmutter derart ausgeführt ist, dass eine relative Schwenkbewegung der Gewindespindel (102a) bzw. der Spindelmutter bezüglich des Fahrzeugkörpers (12) um eine erste Schwenkachse (142a) ermöglicht ist, die Kopplung der Spindelmutter (102b) bzw. der Gewindespindel mit der Verbindungseinheit (114) derart ausgeführt ist, dass eine relative Schwenkbewegung der Verbindungseinheit (114) bezüglich der Spindelmutter (102b) bzw. der Gewindespindel um eine zweite Schwenkachse (142b) ermöglicht ist, und sich die erste Schwenkachse (142a) und die zweite Schwenkachse (142b) parallel zueinander in einer horizontalen Richtung erstrecken.
9. Hubmechanismus (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schwenkachse (142a) und die zweite Schwenkachse (142b) entlang der Breitenrichtung (B) des llnter- fahr-Flurförderzeugs (10) ausgerichtet sind.
10. Hubmechanismus (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Spindeltriebe (102) vorgesehen sind, welche mittels eines einzelnen Motors (128) antreibbar sind, welcher mit den Spindeltrieben (102) jeweils über Antriebswellen (130a, 130b) und Getriebe (132a, 132b) gekoppelt ist, und/oder welche zu einem koordinierten Betrieb mittels einer Mehrzahl von Motoren eingerichtet sind.
11 . Hubmechanismus (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (102a) des wenigstens einen Spindeltriebs (102) mit wenigstens einem Anschlag (136) versehen ist, welcher eine Bewegung der Spindelmutter (102b) begrenzt.
12. Hubmechanismus (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein zerbrechendes oder sich verschiebendes Element vorgesehen ist, mittels welchem ein einmaliges Verlassen eines erlaubten Bereichs einer Bewegung der Spindelmutter (102b) des wenigstens einen Spindeltriebs (102) angezeigt wird.
13. Hubmechanismus (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei Linear-Führungseinheiten (104) umfasst, welche in der Längsrichtung (L) des Unterfahr-Flurförderzeugs (10) voneinander beabstandet sind.
14. Hubmechanismus (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner einen fotoelektrischen Sensor (140b) und/oder einen Bewegungsencoder zur Bestimmung der momentanen Höhenposition der Lasttrage-Plattform (14) umfasst.
15. Hubmechanismus (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner einen induktiven Sensor (140a) zur Erfassung einer unteren Position der Lasttrage-Plattform (14) umfasst.
16. Hubmechanismus (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner einen Rollenschalter (138) umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, ein Überschreiten einer zulässigen Höchst-Hubhöhe der Lasttrage-Plattform (14) sicherheitsgerecht zu unterbinden.
17. Autonomes Unterfahr-Flurförderzeug (10) mit einem eine Längsrichtung (L) und eine Breitenrichtung (B) definierenden Fahrzeugkörper (12) und einer bezüglich des Fahrzeugkörpers (12) höhenverlagerbaren Lasttrage- Plattform (14), umfassend einen Hubmechanismus (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Höhenverlagerung der Lasttrage-Platt- form (14).
18. Unterfahr-Flurförderzeug (10) nach Anspruch 17, ferner umfassend zwei einander in Breitenrichtung (B) gegenüberliegende und bezogen auf die Längsrichtung (L) in einem zentralen Bereich des Fahrzeugkörpers (12) angeordnete und individuell antreibbare Antriebsräder (16) sowie vier den jeweiligen Ecken des Fahrzeugkörpers (12) zugeordnete frei schwenkbare Stützräder.
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