FI69429C

FI69429C - FOERFARANDE FOER FOERHINDRANDE AV STJAELPNING AV EN MED LYFTANORDNING FOERSEDD TRANSPORTMASKIN I SYNNERHET EN GAFFELTRUCK

Info

Publication number: FI69429C
Application number: FI812611A
Authority: FI
Inventors: Keijo Kroeger; Kalle Myllaerniemi
Original assignee: Valmet Oy
Priority date: 1981-08-25
Filing date: 1981-08-25
Publication date: 1986-02-10
Also published as: FI69429B; FI812611L

Description

69429 Järjestelmä nostolaitteella varustetun siirtokoneen, etenkin haarukkatrukln kaatumisen estämiseksi Förfarande för förhindrande av stjälpning av en med lyft-anordning försedd transportmaskin, i synnerhet en gaffeltruck69429 System for preventing the transfer of a transfer machine fitted with a lifting device, in particular a fork-lift truck Förfarande för förhindrande av stjälpning av en med lyft-anordning försedd transportmaskin, i synnerhet en gaffeltruck

Keksinnön kohteena on järjestelmä nostolaitteella varustetun, kuorma nostettuna ajettavan siirtokoneen, etenkin haarukkatrukln kaatumisen estämiseksi ajon aikana konetta jarrutettaessa, joka siirtokone on varustettu nopeudenvalvontalaitteella, joka määrää koneen maksimiajonopeuden.The invention relates to a system for preventing a transfer machine with a lifting device, in particular a fork-lift truck, from tipping over during driving when braking the machine, which transfer machine is provided with a speed monitoring device which determines the maximum driving speed of the machine.

55

Haarukkatrukllla suoritettavassa tavarankäsittelyssä esiintyy tunnetusti tapauksia, joissa trukkia on ajettava kuormattuna haarukat edellä, esimerkiksi jotta määrätynlaista tavaraa kuljetettaessa estettäisiin tavaran hyppiminen pois haarukoilta. Jos siirrettävät kuormat ovat 10 tällöin lisäksi suurikokoisia siten, että ne haittaavat tai kokonaan estävät näkyvyyden eteenpäin, kuten puutavarapaketlt sahatavaraa ajettaessa, haarukat on näkyvyyden säilyttämiseksi pidettävä kuljetuksen aikana niin korkealla, että kuljettaja voi nähdä kuorman alta. Jos tällä tavoin haarukat edellä ja kuorma nostettuna ajettavaa trukkia jou-15 dutaan kovassa vauhdissa jarruttamaan, trukin stabiilisuus on erittäin huono ja lilan voimakkaasti jarrutettaessa on sattunut onnettomuuksia, joissa trukki on kaatunut eteenpäin korkealle nostetun painavan kuorman vaikutuksesta.When handling goods with a forklift truck, there are known cases where the truck has to be driven with the forks in front of it, for example in order to prevent the goods from jumping off the forks when transporting a certain type of goods. If the loads to be moved are then also large in such a way as to obstruct or completely obstruct forward visibility, such as when transporting sawn timber from a timber package, the forks must be kept so high during transport that the driver can see under the load. If the forks above and the truck are forced to brake at high speed when the load is raised, the stability of the truck will be very poor and there will be accidents when the truck brakes hard due to heavy lifting.

20 Kaatumlstilannetta on havainnollistettu kuviossa 1, jossa on esitetty trukkiin ja kuormaan jarrutuksen aikana kohdistuvat voimat. Kaaviolli-sesti suorakulmiona esitetyn trukin 1, jonka massa on merkitty kirjaimella Op painopisteeseen PP^ vaikuttaa hidastuvuudesta a johtuvan voiman Fj * m^a ja painovoiman = m^g resultanttina muodostuvan ko-25 konaisvoima Fj . Ylhäällä olevan kuorman 2, jonka massa on n^, painopisteeseen PP2 vaikuttaa vastaavasti kokonaisvolma F2tot' ^uten ku-viosta ilmenee, trukki alkaa kallistua, kun momenttiehto F„ - 1, > F,_ ' 1, toteutuu. Suurin turvallinen hidastuvuus 2tot 1 ltot 1 riippuu siten lineaarisesti kuorman massasta m2 ja sen painopisteen 30 PP2 sijainnista, johon kuorman ominaisuuksien lisäksi vaikuttaa ennenkaikkea haarukoiden korkeusasema.The overturning situation is illustrated in Figure 1, which shows the forces applied to the truck and the load during braking. The center of gravity PP 1 of a truck 1 shown schematically as a rectangle, the mass of which is denoted by Op, is affected by the force Fj * m ^ a due to deceleration a and the total force Fj resulting from gravity = m ^ g. Correspondingly, the center of gravity PP2 of the upper load 2, with a mass of n 1, is affected by the total volume F2tot '^ as the pattern shows, the truck starts to tilt when the torque condition F „- 1,> F, _' 1 is fulfilled. The maximum safe deceleration 2tot 1 ltot 1 thus depends linearly on the mass of the load m2 and the position of its center of gravity 30 PP2, which, in addition to the characteristics of the load, is primarily affected by the height position of the forks.

..... . . ___ - ir --------- 2 69429...... . ___ - and --------- 2 69429

Jotta trukkien kaatumisonnettomuudet jarrutuksen yhteydessä voitaisiin välttää, on ajateltavissa, että hidastuvuus eli jarrutuksen voimakkuus rajoitettaisiin turvallisen, kuorman massasta ja korkeusasemasta riippuvan maksimiarvon alapuolelle. Vaikka ratkaisu sinänsä olisikin 5 käyttökelpoinen, tämän kaltainen jarrutustehon rajoittaminen merkitsisi kuitenkin, etenkin suurilla nopeuksilla, huomattavaa jarrutusmatkan kasvua ja siten vaarallista turvallisuuden huonontumista.In order to avoid forklift accidents during braking, it is conceivable that the deceleration, i.e. the intensity of the braking, should be limited to a safe maximum value depending on the mass of the load and the height. However, even if the solution itself were useful, such a limitation of the braking power would mean, especially at high speeds, a considerable increase in the braking distance and thus a dangerous deterioration in safety.

Eräs ratkaisu tämän ongelman ratkaisemiseksi on se, että siirtokone 10 on varustettu nopeudenvalvontalaitteella, joka määrää koneen maksimi-ajonopeuden kuorman korkeusaseman mukaan. Tällainen ratkaisu on esitetty esimerkiksi saksalaisessa hakemusjulkaisussa 3 025 975 ja US-patenttijulkaisussa 2 790 513.One solution to solve this problem is that the transfer machine 10 is equipped with a speed monitoring device which determines the maximum travel speed of the machine according to the height position of the load. Such a solution is disclosed, for example, in German Patent Application 3,025,975 and U.S. Patent No. 2,790,513.

15 Keksinnön tarkoituksena on välttää edellä käsitelty trukkeihin tai muihin nostolaitteella varustettuihin siirtokoneisiin liittyvä turvallisuusongelma sekä saada aikaan tunnettuja järjestelmiä parempi järjestelmä, joka mahdollistaa trukin tai muun siirtokoneen turvallisen ja samalla mahdollisimman tehokkaan käytön.The object of the invention is to avoid the safety problem associated with forklifts or other transfer machines with a lifting device discussed above and to provide a better system than known systems which enables the safe and at the same time as efficient use of a forklift or other transfer machine as possible.

20 Tämä saavutetaan keksinnön mukaan siten, että siirtokoneen nopeudenval-vontalaitteeseen on kytketty sekä kuorman massan tunteva anturi että kuorman korkeusaseman ilmaiseva anturi, niin että nopeudenvalvontalaite rajoittaa siirtokoneen ajonopeutta näiden anturien määrittämän siirto-25 koneen kuormitustilan funktiona. Kuorman massan tunteva anturi voi olla järjestetty toimimaan sinänsä tunnetulla tavalla, kuten on esitetty esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 4 093 092.According to the invention, this is achieved in that both a load sensing sensor and a load height position sensor are connected to the speed monitor of the transfer machine, so that the speed control device limits the speed of the transfer machine as a function of the load condition of the transfer machine. The sensor for sensing the mass of the load may be arranged to operate in a manner known per se, as disclosed, for example, in U.S. Patent 4,093,092.

Tässä keksinnössä löydetty uusi ratkaisu perustuu täten trukin ajono-30 peuden automaattiseen valvontaan niin, että kuormitustilasta eli haarukan korkeusasemasta ja sillä olevan kuorman massasta riippuvaa nopeutta ei voida ylittää. Ratkaisulla päästään turvallisuutta heikentämättä käytännössä lähes samaan päämäärään kuin jarrutustehon pienentämisellä eli hidastuvuuden rajoitukseen, koska automaattisesti turvalli-35 seksi rajoittuva ajonopeus vähentää tai kokonaan poistaa ajotilanteet, joissa kuljettajan on turvauduttava liian voimakkaisiin jarrutuksiin.The new solution found in the present invention is thus based on the automatic control of the driving speed of the truck so that the speed depending on the load condition, i.e. the height position of the fork and the mass of the load on it, cannot be exceeded. Without compromising safety, the solution achieves virtually the same goal as reducing braking power, ie limiting deceleration, as a speed that is automatically limited to safe speed reduces or eliminates driving situations in which the driver has to resort to excessive braking.

Järjestelmällä ei rajoiteta moottorin tehoa, koska järjestelmä ei vaikuta moottorin kierrosnopeuteen liikkeellelähdössä.The system does not limit engine power because the system does not affect engine speed at start-up.

3 694293 69429

Keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti seuraavassa erään suoritus-esimerkin avulla oheisen piirustuksen kuvioihin liittyen.The invention will be described in detail below with the aid of an exemplary embodiment in connection with the figures of the accompanying drawing.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaista järjestelmää haarukkatrukkiin asen-5 nettuna.Figure 2 shows a system according to the invention mounted on a forklift truck.

Kuvio 3 esittää järjestelmään sisältyvän nopeudenvalvontalaitteen erästä edullista toteutusmuotoa.Figure 3 shows a preferred embodiment of a speed monitoring device included in the system.

10 Kuviossa 2 on esitetty tunnetun tyyppinen sahatavarapakettien käsittelyyn soveltuva dieselkäyttöinen haarukkatrukki 1 sekä siihen asennetut keksinnön mukaisen järjestelmän yksiköt. Järjestelmään sisältyy keskeisenä yksikkönä maksimiajonopeuden määräävä, elektronisesti toteutettu nopeudenvalvontalaite 3, joka saa indikoinnin trukin nopeudesta esimer-15 kiksi magneettiselta pulssianturilta.Figure 2 shows a diesel-powered forklift truck 1 of a known type suitable for handling sawn timber packages and the units of the system according to the invention mounted thereon. The central unit of the system includes an electronically implemented speed monitoring device 3 for determining the maximum driving speed, which receives an indication of the truck's speed, for example from a magnetic pulse sensor.

Yksikkö 3 muodostaa negatiivisen nopeustakaisinkytkennän, joka vaikuttaa kaasupoljinpotentiometrin 4 asennosta riippuvaan dieselmoottorin ruiskutuspumpun sähkömagneetin 5 ohjaukseen siten, että maksiminopeut-20 ta ei ylitetä. Kuormitustilasta riippuvan nopeustakaisinkytkennän toteuttamiseksi nopeudenvalvontalaitteeseen 3 on kytketty lisäksi anturi 6, joka mittaa hydraulisen nostolaitteen nostosylinterin painetta ja jolta nopeudenvalvontalaite saa tiedon haarukoilla olevan kuorman 2 massasta, sekä haarukoiden korkeusaseman ilmaiseva anturi 7, jona voi 25 esimerkkitapauksessa olla nostolaitteistoon mekaanisesti kytketty kier-topotentiometri.Unit 3 generates a negative speed feedback which affects the position-dependent control of the diesel engine injection pump electromagnet 5 of the accelerator pedal potentiometer 4 so that the maximum speeds are not exceeded. In order to implement a load-dependent speed feedback, a speed sensor 6 is also connected to the speed monitor 3, which measures the pressure of the lifting cylinder of the hydraulic hoist and from which the speed monitor receives information about the mass of the load 2 on the forks.

Kuviossa 3 on esitetty yksinkertaistettuna lohkokaaviona järjestelmään sisältyvän nopeudenvalvontalaitteen 3 eräs periaateratkaisu. Yksikköön 30 3 kytketty ajonopeuden indikoiva magneettinen pulssianturi kehittää kardaaniakseliin 8 kytketystä aukollisesta laipasta 9 magneettianturin tai induktiivisen kytkimen 10 avulla nopeuteen verrannollisen pulssi-taajuuden, joka syötetään kahdelle taajuusjännitemuuntimelle 11 ja 12. Muuntimien antamat jännitteet ovat suoraan verrannollisia tuodun 35 signaalin taajuuteen ja ohjaustulossa vaikuttavaan resistanssiin.Figure 3 shows a simplified block diagram of a basic solution of the speed monitoring device 3 included in the system. A speed-sensing magnetic pulse sensor connected to the unit 30 3 generates a pulse frequency proportional to the speed from the orifice flange 9 connected to the cardan shaft 8 by means of a magnetic sensor or inductive switch 10 supplied to two

Ensimmäistä taajuusjännitemuunninta 11 ohjaa sen ohjaustuloon kytketty kuorma-anturin 6 resistanssi ja toista muunninta 12 ohjaa korkeusantu- __ - Γ 4 69429 rin 7 resistanssi. Taajuusjännitemuuntimien 11,12 lähdöt on kytketty differentiaalivahvistimelle 13, jonka lähdöstä saatu jännite on johdettu negatiivisena nopeustakaisinkytkentänä potentiometrille 4, jonka liuku on kytketty mekaanisesti kaasupolkimeen tai vastaavaan voiman-5 lähteen tehoon vaikuttavaan hallintalaitteeseen. Takaisinkytkentäjännit-teestä ja kaasupolkimen asennosta riippuva potentiometrin 4 liu'un jännite ohjaa servoa tai sähkömagneettia S ja edelleen ruiskutuspumppua 14. Trukin voimanlähteenä voi luonnollisesti olla myös bensiini- tai sähkömoottori, jolloin järjestelmä ohjaa vastaavasti kaasutinta tai 10 jännitteensäädintä.The first frequency voltage converter 11 is controlled by the resistance of the load sensor 6 connected to its control input and the second converter 12 is controlled by the resistance of the height sensor __ - Γ 4 69429. The outputs of the frequency voltage converters 11,12 are connected to a differential amplifier 13, the voltage from the output of which is conducted as a negative speed feedback to a potentiometer 4, the slider of which is mechanically connected to a accelerator pedal or a similar power supply control. The slip voltage of potentiometer 4, which depends on the feedback voltage and the position of the accelerator pedal, controls the servo or electromagnet S and further the injection pump 14. The truck can of course also be powered by a petrol or electric motor, in which case the system controls the carburetor or voltage regulator 10.

Esitetty järjestelmä toimii seuraavalla tavalla. Siirtokoneen ollessa paikallaan taajuusjännitemuuntimien 11,12 lähtöjännitteet ovat antureiden 6,7 tilasta riippumatta nollia ja takaisinkytkentäjännitteellä on 15 vakioarvo +U, joka on asetettu vastaamaan kaasupolkimen täyttä säätö-aluetta. Ruiskutuspumppua 14 ohjaava jännite riippuu tällöin yksinomaan potentiometrin 4 asennosta siten, että kaasupolkimella voidaan liikkeellelähdössä nollanopeudella ohjata moottorin tehoa koko säätöalueel-la. Nopeuden kasvaessa taajuusjännitemuuntimien 11,12 jännitteet kas-20 vavat nopeuteen verrannollisesti siten, että verrannollisuuskertoimet riippuvat kuorman massasta ja korkeusasemasta massan vaikuttaessa anturin 6 välityksellä muuntlmen 11 jännitteeseen ja korkeusaseman muun-timen 12 jännitteeseen anturin 7 välityksellä. Differentiaalivahvistimen 13 lähdössä oleva takaisinkytkentäjännite ja sen seurauksena kaasu-25 polkimen tehoon vaikuttava säätöalue pienenevät nopeuden kasvaessa, mikä rajoittaa ajonopeuden automaattisesti kuormitustilasta riippuvaan maksimiarvoon.The presented system works as follows. When the transfer machine is stationary, the output voltages of the frequency voltage converters 11,12 are zero regardless of the state of the sensors 6.7 and the feedback voltage has a constant value of 15 + U set to correspond to the full control range of the accelerator pedal. The voltage controlling the injection pump 14 then depends exclusively on the position of the potentiometer 4, so that the accelerator pedal can be used to control the engine power over the entire control range at zero speed at start-up. As the speed increases, the voltages of the frequency voltage converters 11,12 increase proportionally to the speed, so that the proportionality factors depend on the mass of the load and the height position when the mass affects the voltage of the transducer 11 and the voltage of the altitude converter 12 via the sensor 7. The feedback voltage at the output of the differential amplifier 13 and, as a result, the control range affecting the power of the gas-25 pedal decrease as the speed increases, which automatically limits the driving speed to a maximum value depending on the load condition.

On korostettava, että edellä kuviossa 3 esitetty elektroniikkayksikkö 30 on vain eräs hyvin monista erilaisista tämän yksikön toteutusvaihtoehdoista. Mainittu elektroniikkayksikkö voidaan toteuttaa edullisesti esimerkiksi puolijohdemuistin käyttöön perustuvalla systeemillä.It should be emphasized that the electronic unit 30 shown in Figure 3 above is only one of a very wide variety of implementation options for this unit. Said electronic unit can advantageously be implemented, for example, with a system based on the use of a semiconductor memory.

Eräs toinen mahdollisuus toteuttaa ko. järjestelmän elektroniikkaosa 35 on puolijohdemuistin käyttöön perustuva ratkaisu, jossa korkeus-ja massatiedot A/D-muunnetaan ja viedään puolijohdemuistiin, jossa eri korkeus/massa-yhdistelmiä vastaa eri binäärilukuyhdistelmät.Another possibility to implement this. the electronics part 35 of the system is a solution based on the use of a semiconductor memory, in which the height and mass data are A / D converted and exported to a semiconductor memory, where different height / mass combinations correspond to different binary number combinations.

5 69429 Tämä binääriluku D/A- muunnetaan analogiseksi jännitteeksi, joka ohjaa edelleen ruiskutuspumppua kuten aiemmin esitetyssä täysin analogisessa taajuusmuuttajin toteutetussa versiossa. Koneen nopeutta vastaava pulssitaajuus ohjaa taajuus-jännite muunnettuna D/A- muunninta. Tämän 5 järjestelmän etuna on se, että puolijohdemuistiin voidaan ohjelmoida halutut arvot kokeellisesti kutakin kuormitustilannetta varten, eikä ohjaussysteemin tarvitse noudattaa mitään lineaarista tms. kaavaa.5 69429 This binary number D / A- is converted to an analog voltage, which further controls the injection pump as in the previously fully implemented version of the drive. The pulse frequency corresponding to the speed of the machine controls the frequency-voltage converted to a D / A converter. The advantage of this system 5 is that the desired values can be experimentally programmed into the semiconductor memory for each load situation, and the control system does not have to follow any linear or similar formula.

Vaikka keksintöä on edellä selitetty määrättyyn esimerkkiin viitaten, 10 järjestelmää voidaan muuttaa monin tavoin keksinnön puitteissa pysyen. Kuorman koosta esim. puutavarapakettien lukumäärästä riippuva painopisteen vaakasuuntainen asema on ajateltavissa ottaa huomioon massasta riippuvana korjaussuureena. Nopeuden rajoittamisen aikaansaavien laitteiden toiminta voi haluttaessa poiketa lineaarisesta ja laitteisto 15 voidaan toteuttaa parhaana pidetyn elektronisen toteutuksen sijasta myös esim. mekaanisesti tai hydraulisesti tai näiden yhdistelmänä. Ammattimiehelle on niinikään ilmeistä, että keksinnön sovellutusalue ei rajoitu esimerkkinä käytettyyn haarukkatrukkiin, vaan että jäljempänä esitetyissä patenttivaatimuksissa ilmenevää keksinnöllistä aja-20 tusta voidaan soveltaa yleisesti erilaisten nosto- ja siirtolaitteiden yhteydessä.Although the invention has been described above with reference to a particular example, the system can be modified in many ways while remaining within the scope of the invention. The horizontal position of the center of gravity depending on the size of the load, e.g. the number of timber packages, is conceivable as a weight-dependent correction variable. If desired, the operation of the devices providing speed limitation may deviate from the linear one, and instead of the preferred electronic implementation, the apparatus 15 can also be implemented e.g. mechanically or hydraulically or in a combination thereof. It will also be apparent to those skilled in the art that the scope of the invention is not limited to the forklift truck used as an example, but that the inventive concept set forth in the claims below can be applied generally to various lifting and transfer devices.

Claims

6 69429 Patent applications

A system for preventing a transfer machine with a lifting device, especially a forklift truck, from being overturned during driving when braking, which transfer device (1) is provided with a speed monitoring device (3) which determines the maximum speed of the machine, characterized in that the transfer device (1) a sensor (6) sensing the load mass and a sensor (7) detecting the position of the load are connected to the road (3) so that the speed monitoring device (3) limits the speed of the transfer machine as a function of the load condition of the transfer machine determined by these sensors. 10

A system according to claim 1, comprising a speed monitoring device (3) known per se, which, by means of a speed sensor (8, 9, 10) connected thereto, generates a negative speed feedback for limiting the driving speed, which reduces the power supply of the transfer machine (1). control with the accelerator pedal as the speed increases, characterized in that at zero speed of the transfer machine (1) the speed monitoring device (3) has a substantially full control range, and that the load sensor (6) and the altitude sensor (7) connected to the speed control device so that the maximum speed decreases as the load mass or height position increases.