NL1020371C2 - Elektrisch aangedreven vorkheftruck. - Google Patents

Description

\

Elektrisch aangedreven vorkheftruck

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een elektrisch aangedreven vorkheftruck omvattende een vorkhefplatform voor het dragen van lasten en vorkhefmiddelen 5 voor het aanpassen van de hoogte van het vorkhefplatform.

In bekende vorkheftrucks, zoals bijvoorbeeld beschreven in PCT octrooiaanvrage W099/03770, worden de vorkhefmiddelen aangedreven door een elektrische motor die een hydraulische pomp aandrijft. De onder druk gezette hydraulische vloeistof wordt gebruikt om de hydraulische vorkhefcilinders te bekrachtigen. Duitse octrooiaanvrage 10 DE-A-199 34 994 beschrijft een elektrisch aangedreven vorkheftruck waarbij het hef- platform wordt aangedreven met gebruik van een hydraulische cilinder die voorzien wordt van hydraulische vloeistof uit een pomp die aangedreven wordt door een elektrische motor. In andere bekende vorkheftrucks kan de hydraulische pomp tevens worden aangedreven door een verbrandingsmotor.

15 De hydraulische actuators zoals gebruikt in huidige elektrisch aangedreven vorkheftrucks hebben het nadeel dat efficiëntie van de actuators minder dan 50% is. Hierdoor is de elektrische capaciteit die vereist is voor het aandrijven van de elektrische motor voor de hydraulische pomp groot hetgeen grote batterijen en veelvuldig opladen of vervangen van de batterijen vereist.

20 De onderhavige uitvinding tracht een verbeterde vorkheftruck te verschaffen die een betere efficiëntie heeft dan huidige vorkheftrucks.

Dit wordt bereikt door een vorkheftruck volgens de hierboven gedefinieerde aanhef waarin de vorkhefmiddelen een elektromechanische actuator omvatten die verbonden is met het vorkhefplatform voor het direct aandrijven van het vorkhefplatform.

25 Vergeleken met algemeen gebruikte hydraulische actuatoren die een efficiëntie hebben van slechts ongeveer 50% heeft de elektromechanische actuator een efficiëntie van meer dan 80%. Dit maakt het mogelijk dat een elektrisch aangedreven vorkheftruck langer loopt op een batterij zonder de noodzaak de batterij te vervangen of te herladen.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding omvat de elektro- 30 mechanische actuator een samenstel van een elektrische motor en een schroef-/moersamenstel voor het omzetten van de draaiende beweging van een motor in een lineaire beweging. Het schroef-/moersamenstel kan een kogelschroef of rolschroef omvatten teneinde efficiënte en wrijvingsvrije translatie van de roterende beweging in een 10203711 2 lineaire beweging mogelijk te maken. Tevens kan de kogel- of rolschroef geïmplementeerd worden als een planetair tandwielstel waarin de draad is ingericht om kogel- of rolrecirculatie te elimineren en een werkelijke planetaire beweging van de kogels of rollers mogelijk te maken (geen axiale beweging).

5 In een verdere uitvoeringsvorm omvat de vorkheftruck verder vorkkantel- middelen voor het kantelen van het vorkhefplatform, waarbij de vorkkantelmiddelen een elektromechanische actuator omvatten. De specificaties van deze elektro-mechanische actuator kunnen minder strikt zijn als degene voor de heffunctie aangezien kleinere krachten vereist zijn.

10 Tevens kunnen vorkzijschuifmiddelen aanwezig zijn voor het naar de zijkant ver schuiven van de vorkhefplatform, waarbij de vorkzijschuifmiddelen een elektromechanische actuator omvatten. In dit geval kunnen de specificaties van de elektromechanische actuator nog minder stringent zijn hetgeen het mogelijk maakt om een eenvoudige DC elektrische motor te gebruiken.

15 De vorkheftruck kan in een nog verdere uitvoeringsvorm aandrijfmiddelen om vatten voor het aandrijven van ten minste een wiel van de vorkheftruck, waarbij de aandrijfmiddelen ten minste een elektromechanische actuator, bijvoorbeeld een elektrische motor, omvatten. Tevens kan de vorkheftruck verder stuurmiddelen omvatten voor het sturen van stuurbare wielen van de vorkheftruck, waarbij de stuurmiddelen een 20 elektromechanische actuator omvatten voor het direct aandrijven van de stuurhoek van de stuurbare wielen van de vorkheftruck. Tevens kan de vorkheftruck remmiddelen omvatten voor het afremmen van de vorkheftruck, waarbij de remmiddelen een elektromechanische actuator omvatten voor het direct toepassen van een remkracht op een of meer wielen van de vorkheftruck. Door alle door een bediener te besturen functies 25 van een vorkheftruck te implementeren met gebruik van elektromechanische actuators wordt een zeer efficiënte en betrouwbare vorkheftruck verschaft. De efficiëntie-verbetering kan zo hoog zijn als 30% vergeleken met huidige vorkheftruckontwerpen. Verder is onderhoud en installatie van elektromechanische actuators eenvoudig vergeleken met hydraulische of pneumatische actuators. Tevens is positiebesturing eenvou-30 dig te implementeren voor elektromechanische actuators en is tevens de positienauw-keurigheid beter.

In een nog verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding omvat de vorkheftruck een batterijpakket met ten minste een batterij voor het aandrijven van de 3 elektromechanische actuators. Het batterijpakket kan verwijderbaar zijn om eenvoudige vervanging van de batterij mogelijk te maken, bijvoorbeeld wanneer deze leeg is. Verder kan de vorkheftruck een verbrandingsmotor en een generator omvatten voor het verschaffen van elektrisch vermogen aan de elektromechanische actuators en voor het 5 opladen van de ten minste ene batterij. Deze hybride uitvoeringsvorm zal het bijvoorbeeld mogelijk maken om de vorkheftruck binnen een gebouw te bedrijven met gebruik van alleen de batterij voor de aanvoer van energie terwijl buiten de verbrandingsmotor gebruikt kan worden voor bedrijf van de vorkheftruck en het opladen van de batterij.

In verdere uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding worden verdere 10 functies met betrekking tot comfort en veiligheid tevens geïmplementeerd met gebruik van elektromechanische actuators. De vorkheftruck kan een kantelbare cabine omvatten voor het verschaffen van toegang voor onderhouds, en cabinekantelmiddelen voor het kantelen van de kantelbare cabine, waarbij de cabinekantelmiddelen een elektromechanische actuator omvatten. Verder kan de vorkheftruck een roteerbare zitopstel-15 ling omvatten of een roteerbare cabine en zetelrotatiemiddelen voor het roteren van de zitopstelling of roteerbare cabine ten opzichte van de vorkheftruck, waarbij de zetelrotatiemiddelen een elektromechanische actuator omvatten. In deze uitvoeringsvorm kan de kijkrichting van de bediener geroteerd worden over bijvoorbeeld 90 of 180°.

De onderhavige uitvinding zal nu in meer detail beschreven worden met gebruik 20 van een aantal voorbeelduitvoeringsvormen met verwijzing naar de tekeningen waarin

Figuur 1 een schematisch aanzicht toont van een elektrisch aangedreven vorkheftruck;

Figuur 2 een schematisch aanzicht toont van een elektromechanische actuator zoals gebruikt in de onderhavige uitvinding; 25 Figuur 3 een schematisch elektrisch blokschema toont van de elektrisch aan gedreven vorkheftruck.

In figuur 1 wordt een elektrisch aangedreven vorkheftruck 10 volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding getoond. Het omvat een vorkhef-trucklichaam 4 met twee stuurbare achterwielen 2 en twee vaste wielen 3. Verder om-30 vat de vorkheftruck 10 een vorkhefplatform 1 voor het dragen van lasten, welke in drie richtingen bestuurd kunnen worden: naar boven en beneden (aangegeven door pijl A), voorwaarts en achterwaarts kantelen (aangegeven door pijl B) en het bewegen naar links en rechts (aangegeven door pijl C). In figuur 1 is tevens de mogelijke draai- 4 richting van de vorkheftruck 10 aangegeven door pijl D en de rijrichting is aangegeven door pijl E. De vorkheftruck 10 wordt bediend met gebruik van een aantal besturingen waarvan een stuurwiel 5 voor sturen, joystick 6 voor het bedienen van de vork 1, gaspedaal 7 en rempedaal 8 schematisch zijn aangegeven in figuur 1.

5 Volgens de onderhavige uitvinding wordt de hefbewerking van de vork 1 uit gevoerd met gebruik van een elektromechanische actuator 20 waarvan een uitvoeringsvorm schematisch getoond is in figuur 2. De elektromechanische actuator 20 omvat een elektrische motor 21, een aandrijfas 22, een sensor 23, externe buis 24 en aandrijfstang 25 met een bevestigingsgat 26. De externe buis 24 omhult een planetaire rolschroef 10 welke direct wordt aangedreven door de aandrijfas 22 welke gekoppeld is op de elektrische motor 21, bijvoorbeeld een borstelloze motor. De rolschroef zet de roterende beweging van de aandrijfas 22 om in een lineaire beweging van de aandrijfstang 25. Wanneer de rolschroef roteert zorgt een moer voor het uitstrekken en terugtrekken van de aandrijfstang 25. De rolschroef wordt vastgehouden door een combinatie van hoek-15 contactkogellagers welke een hoge snelheid en hoge stijfheid mogelijk maken. Als alternatief wordt een kogelschroef gebruikt in de elektromechanische actuator 20. De aandrijfstang 25 kan binnen de externe buis 24 bevestigd zijn met gebruik van lagers hetgeen voordeel heeft wanneer een lange slag wordt gebruikt voor de aandrijfstang 25. De sensor 23 kan gebruikt worden in een terugkoppelopstelling voor het implementeren 20 van een terugkoppelbesturingslus van de elektromechanische actuator 20. Elektromechanische actuator 20 heeft in het algemeen een vermogensgebruikefficiëntie van meer dan 80% vergeleken met 50% van hydraulische actuators.

In figuur 3 is een schematisch aanzicht getoond van een elektrisch systeem van een vorkheftruck 10. Aan de linkerzijde zijn de bedienerinvoeren 5-8 getoond, en aan 25 de rechterzijde de respectieve elektromechanische actuatorinvoeren 12-17 voor de verschillende functies van de vorkheftruck 10. De, bij voorkeur elektrische, signalen van de bedienerinvoeren 5-8 worden ingevoerd in een besturingseenheid 11. Terugkoppel-signalen kunnen ontvangen worden van de elektromechanische actuator 20 om een te-rugkoppelbesturingslusimplementatie mogelijk te maken in de besturingseenheid 11. 30 Zoals aangegeven kan de besturingseenheid 11 afzonderlijke besturingssubeenheden 1 la-d omvatten die behoren bij de bedienerinvoeren 5-8.

In de elektrisch aangedreven vorkheftruck 10 van figuur 1 wordt de vork 1 naar boven en beneden aangedreven (richting A) met gebruik van een maar bij voorkeur ' ;!'> % ( i Ά 5 twee elektromechanische actuators 20 (via invoeren 13). De specificaties van de kogel-schroef type actuators 20 kunnen een dynamische draagcapaciteit mogelijk maken van 66 kN en een statische draagcapaciteit van 189 kN met gebruik van een slag van 1500 mm. De elektrische motor 21 is berekend op ongeveer 10 kW. Deze opstelling maakt 5 het mogelijk een last te heffen van 2000 kg met 0,5 m/s.

Het kantelen van de vork 1 (met gebruik van actuatorinvoer 14) kan worden aangedreven met gebruik van de elektromechanische actuator 20 van het rolschroeftype (bij voorkeur worden twee actuators 20 gebruikt om symmetrische belasting mogelijk te maken) hetgeen een dynamische draagcapaciteit van 51 kN en een statische draag-10 capaciteit van 80 kN en een slag van 200 mm mogelijk maakt.

De zijverschuivingbekrachting van de vork 1 vereist niet zeer hoge grote krachten die verschaft worden door de elektromechanische actuator 20 via actuatorinvoer 15 en kan bijvoorbeeld worden geïmplementeerd met gebruik van een DC-motor die ongeveer 9 kN verschaft over een slag van 200 mm.

15 De stuurfunctie van de vorkheftruck 10 kan tevens worden geïmplementeerd met gebruik van elektromechanische actuatie, mogelijk met gebruik van draadbestuurde technieken via stuuractuatorinvoer 12. De stuurfunctie kan bijvoorbeeld geïmplementeerd worden met gebruik van twee elektromechanische actuators 20 die direct de twee gestuurde wielen 2 aandrijven. De gestuurde wielen 2 kunnen gesynchroniseerd worden 20 met gebruik van softwarebesturing, bijvoorbeeld met gebruik van een Ackermann-algo-ritme.

Tevens kan de aandrijving van de vorkheftruck 10 worden geïmplementeerd met gebruik van elektrische actuatormiddelen, zoals elektrische motors die elk van de voorwielen 3 direct via actuatorinvoer 16 aandrijven.

25 De remfunctie van de vorkheftruck 10 kan tevens worden geïmplementeerd met gebruik van elektromechanische actuators die samenwerking met wrijvingsschijven die bevestigd zijn aan de wielen 2, 3 van de vorkheftruck 10 en invoeren ontvangen vanuit de besturingseenheid 11 via actuatorinvoer 17. Deze actuators kunnen van het draad-gestuurde remtype zijn, waarbij elektrische signalen worden gestuurd vanuit het rem-30 pedaal 8 naar de remactuators 28.

De elektromechanische actuators 20 worden gevoed door een batterij 30 welke een batterij is van het relatief hoog spanningstype, bijvoorbeeld 48 V, teneinde het mogelijk maken alle elektromechanische actuators 20 aan te drijven. De batterij 30 kan 6 een verwijderbare batterij zijn hetgeen mogelijk maakt een lege batterij te vervangen door een geheel opgeladen of opnieuw geladen batterij.

In een voordelige uitvoeringsvorm omvat de vorkheftruck 10 verder een motor 32 zoals een verbrandingsmotor, en een generator 31 die mechanisch gekoppeld is met de 5 motor 32. De generator 31 verschaft direct of via het opladen van de batterij 30 elektrische energie aan de elektromechanische actuators 20. Deze hybride opstelling maakt het mogelijk om bijvoorbeeld de verbrandingsmotor 32 buiten en alleen de batterij 30 binnen te gebruiken om de vorkheftruck 10 aan te drijven.

Verdere uitvoeringsvormen van een elektrisch aangedreven vorkheftruck kunnen 10 worden voorzien door aandacht te geven aan zaken met betrekking tot comfort en veiligheid. De cabine van de vorkheftruck 10 kan kantelbaar zijn om toegang te verschaffen tot het batterijpakket 30 of de motor 32 en generator 31, bijvoorbeeld voor onderhoud. De cabinekantelfunctie kan verschaft worden met gebruik van een elektromechanische actuator 20. Tevens kan de cabine van de vorkheftruck, of ten minste een 15 zitopstelling voor de bediener van de vorkheftruck 10, roteerbaar zijn rond de verticale as zodat de bediener zijn kijkrichting kan veranderen afhankelijk van de bedrijfs- en/of rijrichting van de vorkheftruck 10 (bijvoorbeeld 90° rotatie of 180° rotatie). Hiervoor kan de zitopstelling of de complete cabine in de vorkheftruck 10 bevestigd zijn met gebruik van een glij lager, en de rotatiefimctie kan worden geïmplementeerd met ge-20 bruik van elektromechanische actuator 20, bijvoorbeeld in de vorm van een wormwiel dat bevestigd is aan het glij lager en een van draad voorziene as die aangedreven wordt door een elektrische motor.

Door het gebruik van een elektromechanische actuators 20 in plaats van conventionele hydraulische actuators en de vereiste hydraulische vloeistofvoorraden wordt 25 een efficiëntiewinst van meer dan 30% bereikt. Met gebruik van directe elektrische aandrijving naar de voorwielen 3 in plaats van elektrische motor en een versnellingsbak kan een extra 5 tot 30% in efficiëntie gewonnen worden.

!·!$ : <

Claims (12)

1. Elektrisch aangedreven vorkheftruck omvattende een vorkhefplatform (1) voor het dragen van lasten en vorkheftniddelen voor het aanpassen van de hoogte van het 5 vorkhefplatform (1), met het kenmerk, dat de vorkheftniddelen een elektromechanische actuator (20) omvatten die verbonden is met het vorkhefplatform (1) voor het direct aandrijven van het vorkhefplatform (1).

2. Vorkheftruck volgens conclusie 1, waarbij de elektromechanische actuator (20) 10 een samenstel omvat van een elektrische motor (21) en een schroef/moersamenstel (24, 25. voor het omzetten van de roterende beweging van de motor in een lineaire beweging.

3. Vorkheftruck volgens conclusie 1 of 2, verder omvattende vorkkantelmiddelen 15 voor het kantelen van het vorkhekplatform (1), waarbij de vorkkantelmiddelen een elektromechanische actuator (20) omvatten.

4. Vorkheftruck volgens conclusie 1, 2 of 3, verder omvattende vorkzijschuif-middelen voor het naar de zijkant verschuiven van het vorkhefplatform (1), waarbij de 20 vorkhefzijschuifmiddelen een elektromechanische actuator (20) omvatten.

5. Vorkheftruck volgens een van de conclusies 1-4, verder omvattende aandrijf-middelen voor het aandrijven van ten minste een wiel (2, 3) van de vorkheftruck (10), waarbij de aandrijfmiddelen ten minste een elektromechanische actuator (20), bijvoor- 25 beeld een elektrische motor, omvatten.

6. Vorkheftruck volgens een van de conclusies 1-5, verder omvattende stuur-middelen voor het sturen van stuurbare wielen (2) van de vorkheftruck (10), waarbij de stuurmiddelen een elektromechanische actuator (20) omvatten die direct de stuurhoek 30 van de stuurbare wielen (2) van de vorkheftruck (10) aandrijven.

7. Vorkheftruck volgens een van de conclusies 1-6, verder omvattende rem-middelen voor het afremmen van de vorkheftruck (10), waarbij de remmiddelen een * H r* ·'> -? \ J r si elektromechanische actuator (20) omvatten voor het direct toepassen van een remkracht op een of meer wielen (2, 3) van de vorkheftruck (10).

8. Vorkheftruck volgens een van de conclusies 1-7, verder omvattende een bat-5 terijpakket met ten minste een batterij (30) voor het aandrijven van elektromechanische actuators (20).

9. Vorkheftruck volgens conclusie 8, waarbij het batterijpakket verwijderbaar is.

10. Vorkheftruck volgens conclusie 8 of 9, verder omvattende een verbrandings motor (32) en een generator (31) voor het verschaffen van elektrisch vermogen aan de elektromechanische actuator (20) en voor het opladen van het ten minste ene batterij (30).

11. Vorkheftruck volgens een van de conclusies 1-10, waarbij de vorkheftruck (10) een kantelbare cabine omvat voor het verschaffen van toegang voor onderhoud en cabinekantelmiddelen voor het kantelen van de kantelbare cabine, waarbij de cabine-kantelmiddelen een elektromechanische actuator (20) omvatten.

12. Vorkheftruck volgens een van de conclusies 1-11, waarbij de vorkheftruck (10) een roteerbare zitopstelling of roteerbare cabine omvat en zitroteermiddelen voor het roteren van de zitopstelling of roteerbare cabine ten opzichte van de vorkheftruck (10), waarbij de zitroteermiddelen een elektromechanische actuator (20) omvatten. 1 -.>· j ; ********