[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Hubmast, insbesondere für einen Hochregalstapler
nach dem Patentanspruch 1.
[0002] Höhenverstellbare Hubgerüste sind z.B. als Bestandteil von Flurförderzeugen mit Hochhubeinrichtungen
in den unterschiedlichsten Konstruktionsformen bekannt. Mit Hilfe der Hubgerüste sollen
zu transportierende Lasten in unterschiedlichen Höhenlagen aufgenommen und abgelegt
werden, wobei die Hublast im Wesentlichen vertikal bewegt wird.
[0003] Ein derartiges Hubgerüst besteht im Prinzip aus einem äußeren Standrahmen, in dem
sich unmittelbar ein Lastaufnahmemittel bewegt. Eine derartige Konstruktion ist relativ
selten. In den meisten Fällen bewegen sich im Standmast ein oder mehrere Fahrmaste.
Bei einem Einfach- und Zweifach-Teleskop-Hubgerüst ist das ein innerer Fahrmast. Bei
einem Dreifach-Teleskop-Hubgerüst sind das zwei, und beim Vierfach-Teleskop-Hubgerüst
drei innere Fahrmaste.
[0004] Die einzelnen Mastrahmen bestehen aus zwei seitlichen Tragprofilen, die oben und
unten durch Querstreben verbunden sind. Die Übertragung des aus der Hublast resultierenden
Biegemoments erfolgt zwischen den ineinander verschachtelten Mastrahmen normalerweise
über Laufrollen, die am oberen und unteren Ende der Rahmenprofile angeordnet sind.
Der Antrieb für die Höhenverstellung erfolgt zumeist mittels hydraulischer Hubzylinder
und Ketten, die eine Relativbewegung zwischen den einzelnen Mastrahmen erzeugen.
[0005] Die Konstruktion der Mastrahmen ist so geschaffen, dass das ausgefahrene Hubgerüst
in seiner Hauptbelastungsrichtung biegesteif ist, damit es sich durch das Biegemoment
einer in größerer Höhe befindlichen Last möglichst wenig verformt. Eine zu große Verformung
führt zu einer Verschiebung des Lastschwerpunkts und damit zur Vergrößerung des auf
das Flurförderzeug wirkende Kippmoments. Dadurch wird die Standsicherheit des Fahrzeugs
negativ beeinflußt. Die notwendige Biegesteifigkeit wird durch die Auswahl von Hubrahmenprofilen
mit angemessen großen Flächenträgheitsmomenten erreicht.
[0006] Neben der Hauptbiegebelastung kann auch eine seitliche Biegung auftreten, die durch
eine exzentrische Schwerpunktlage der Hublast oder durch dynamische seitliche Massenkräfte
hervorgerufen wird. Durch die resultierende seitliche Verbiegung des Hubmastes wird
der seitliche Hublasthebelarm vergrößert und damit auch das seitliche Kippmoment erhöht.
Die Steifigkeit der Hubmastrahmen gegenüber seitlicher Verbiegung wird üblicherweise
dadurch erreicht, dass die beiden seitlichen Tragprofile des Hubmastrahmens durch
massive Querversteifungen (leiterförmig) verbunden werden. Diese Querversteifungen
behindern die Sicht durch den Hubmastrahmen und vergrößern sein Gewicht.
[0007] Aus
DE 4 038 730 ist eine Vorrichtung bekannt geworden, welche die aus der Verformung des Mastes durch
das Lastmoment resultierende Verlagerung des Lastschwerpunktes durch Neigen des Mastes
kompensiert. Eine seitliche Verbiegung wird nicht beeinflußt.
[0008] Aus
DE 101 33 585 A1 ist eine Vorrichtung zur Kompensation von Biegungen in der Hauptbiegerichtung beschrieben.
[0009] In
DE 3 016 156 und
DE 3 101 953 sind Hubgerüste beschrieben, bei denen Längs- und Seitenverformungen durch Gegenmomente
kompensiert werden, die über Zugmittel auf das Hubgerüst aufgebracht werden. Die Hubgerüste
müssen hierzu mit aufwendigen Zusatzmechanismen ausgerüstet werden.
[0010] Aus
DE 103 49 123 A1 ist ein Hubwerk bekannt geworden, bei dem zwei seitlich angeordnete Hubzylinder eines
konventionellen Hubmastes mit unterschiedlichem Hydraulikdruck beaufschlagbar sind
oder durch dynamisches Verändern der Drücke mittels einer zusätzlichen Pumpe zwischen
den Zylindern.
[0011] Aus
EP 1 528 035 A2 ist bekannt, die Neigung eines Mastes von einem Positionsgeber zu überwachen und
den Druck in den Hydraulikzylindern so zu steuern, daß die Neigung kompensiert wird.
Aus
DD 30489 ist bekannt geworden, die Strömungsmittelmenge zu den Hubzylindern eines Hubmastes
lastabhängig zu steuern.
[0012] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hubmast, insbesondere für einen Hochregalstapler,
zu schaffen, bei dem eine seitliche Verbiegung von vornherein verhindert wird.
[0013] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
[0014] Bei dem erfindungsgemäßen Hubmast ist eine Regelvorrichtung für die beiden Hubantriebe
vorgesehen, bei der eine Wegdifferenz der Hubwege der Hubantriebe gemessen wird und
die Hubantriebe so gesteuert werden, dass die Wegdifferenz null bleibt.
[0015] Die Hubantriebe können zwei Motoren aufweisen, die jeweils über einen Spindelantrieb
auf einen Mastträger wirken. Eine Wegdifferenz kann durch Messung der Drehwinkel der
Spindelantriebe ermittelt werden. Eine Wegdifferenz - wie schon angedeutet - wird
ausgeregelt. Alternativ sind zwei Hydraulikantriebe, d.h. Hydraulikzylinder, vorgesehen,
die an eine Hydraulikquelle anschließbar sind. Zur Erzielung des jeweils gleichen
Weges auf jeder Seite des Mastes wird die Zufuhr des Fördervolumens zu den Hydraulikzylindern
gesteuert. Dabei ist sicherzustellen, dass den Hydraulikzylindern gleiche Druckmittel-Volumina
zugeleitet werden, die dementsprechend gleiche Hubwege zur Folge haben.
[0016] Die Regelgröße für das den Hydraulikzylindern zugeführte Druckmittel-Volumen kann
statt des Hubweges der Hydraulikzylinder auch die seitliche Neigung des Hubmastrahmens
sein.
[0017] Alternativ zu einer Regelvorrichtung, mit der die Zufuhr gleicher Druckmittel-Volumina
gewährleistet ist, kann in einer weiteren Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe zwischen
der Hydraulikdruckquelle und den Hydraulikzylindern ein Mengenteiler angeordnet werden,
über den die Hydraulikzylinder jeweils mit gleichen Druckmittelvolumen versorgt werden.
Hydraulische Stromteiler arbeiten in der Praxis nicht ideal, sodass der gleiche Hubweg
an den hydraulischen Zylindern nicht vollständig sicher gewährleistet werden kann.
Denn das Druckmittel ist in gewissem Maße kompressibel, und im Leitungssystem sind
Nachgiebigkeiten der druckmittelführenden Teile vorhanden, etwa in Rohren und Schläuchen.
Für praktische Anwendungen können derartige Mengenteiler zufriedenstellend arbeiten.
[0018] Eine alternative Lösung sieht nach einer Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der
eine Hydraulikzylinder doppelt wirkend ist und sein Ringraum mit dem Bodenraum des
anderen Hubzylinders verbunden ist, wobei der wirksame Querschnitt des Ringraums gleich
dem Querschnitt des Kolbenraums des anderen Hydraulikzylinders ist. Mit Hilfe einer
derartigen hydraulischen Schaltung läßt sich ein gleicher Hubweg an beiden Hydraulikzylindern
erzwingen.
[0019] In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leitungen zu
den Hydraulikzylindern abströmseitig vom Mengenteiler über eine in der Drehzahl regelbare
Pumpe verbunden sind und die Pumpe bei einer Wegdifferenz der Hydraulikzylinder oder
einem Neigungswinkel des Hubmastes von einem Motor angetrieben wird, wobei die Drehrichtung
des Motors vom Vorzeichen der Wegdifferenz bzw. des Neigungswinkels abhängig ist.
Die Drehzahl und Förderrichtung der Pumpe werden von einer elektronischen Steuerung
vorgegeben, die mit einer Sensoreinrichtung den Weg jedes Hubzylinders bzw. den Neigungswinkel
des Mastes mißt. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann parallel zur Ausgleichspumpe
eine Drossel geschaltet werden, die gewährleistet, dass die Pumpe nicht mit unzulässig
niedrigen Drehzahlen betrieben wird.
[0020] Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann in Reihe mit der Ausgleichspumpe
ein Abschaltventil vorgesehen werden, das nur bei Betrieb der Ausgleichspumpe geöffnet
wird. Bei Ausfall der Ausgleichspumpe wird dieses Ventil geschlossen, sodass ein Druckausgleich
und damit ein Verlust der stabilisierenden Wirkung vermieden wird. Bei einer Wegdifferenz
bzw. einem Neigungswinkel vom Hubmast wird die Ausgleichspumpe dann so angesteuert,
dass die Wegdifferenz bzw. der Neigungswinkel minimiert wird. Mit Hilfe einer derartigen
Anordnung ist es auch möglich, dynamische Verformungen, wie sie z.B. bei Kurvenfahrten
des Flurförderzeugs auftreten, in gewissen Grenzen zu reduzieren.
[0021] Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass parallel zum
Mengenteiler ein steuerbares Drei/Dreiwege-Ventil mit zwei Eingangsanschlüssen an
dem Hauptzylinder liegt, während ein Ausgangsanschluß an den Tank angeschlossen ist.
Die Regelvorrichtung steuert nach Maßgabe der Wegdifferenz bzw. des Neigungswinkels
das Ventil so an, dass einer der beiden Hydraulikzylinder mit dem Tank verbunden wird.
Ein eventueller Unterschied im Hubweg der Hydraulikzylinder wird dadurch ausgeglichen,
dass über das Ventil so lange Fluid in den Tank gelassen wird, bis der Hubweg beider
Zylinder wieder gleich ist.
[0022] Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht schließlich vor, dass jedem Hubzylinder
ein steuerbares Hub-/Senkventil zugeordnet ist, die am Ausgang einer Hydraulikpumpe
liegen und die Regelvorrichtung nach Maßgabe der Wegdifferenz oder des Neigungswinkels
eines der beiden Hub-/Senkventile so ansteuert, dass die Wegdifferenz oder der Neigungswinkel
jeweils zu null wird.
[0023] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert:
- Fig. 1
- zeigt einen Hubmast, wie er mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet werden
kann.
- Fig. 2
- zeigt eine erste Ausführungsform nach der Erfindung.
- Fig. 3
- zeigt eine zweite Ausführungsform nach der Erfindung.
- Fig. 4
- zeigt eine dritte Ausführungsform nach der Erfindung.
- Fig. 5
- zeigt eine vierte Ausführungsform nach der Erfindung.
- Fig. 6
- zeigt eine fünfte Ausführungsform nach der Erfindung.
[0024] In Fig. 1 ist schematisch ein Hubmast gezeigt, mit einem Standmastrahmen 10, der
etwa an einem Hochregalstapler angebracht werden kann. An einer unteren Querstrebe
12 des Standmastrahmens stützen sich zwei Hydraulikzylinder 14, 16 ab, die mit einer
oberen Querstrebe 18 eines Fahrmastrahmens 20 verbunden sind. Durch die Pfeile 22
und 24 sollen unterschiedliche Hubkräfte angedeutet werden, die zu einem seitlichen
Biegemoment 26 führen. In den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen soll eine
Verbiegung trotz eines von der Last erzeugten Biegemoments verhindert werden.
[0025] In Fig. 2 ist zu erkennen, dass die Hydraulikzylinder 14, 16 über einen sogenannten
Strom- oder Mengenteiler 30 mit Druckmittel versorgt werden. Der Mengenteiler sorgt
dafür, dass beiden Hydraulikzylindern 14, 16 unabhängig von deren Belastung jeweils
gleiches Druckmittelvolumen zugeführt wird, sodass die Hydraulikzylinder 14, 16 gleiche
Hubwege ausführen.
[0026] In Fig. 3 ist statt des einfach wirkenden Zylinders 14 nach Fig. 1 oder 2 ein doppelt
wirkender Hydraulikzylinder 14a vorgesehen, dessen Ringraum mit dem Kolbenbodenraum
des Hydraulikzylinders 16 verbunden ist. Die Hydraulikpumpe ist mit dem Kolbenbodenraum
des Hydraulikzylinders 14a verbunden. Auch diese Schaltung stellt sicher, dass die
Verstellung des Fahrmastrahmens auf beiden Seiten mit dem gleichen Hubweg erfolgt.
[0027] In Fig. 4 sind die Hyraulikzylinder 14, 16 über den Stromteiler 30 mit einer Hydraulikpumpe
verbunden. Außerdem ist eine Parallelverbindung 32 zwischen den Zuleitungen zu den
Hydraulikzylindern 14, 16 vorgesehen, in der eine kleine regelbare Pumpe 34 angeordnet
ist, die von einem Elektromotor 36 angetrieben wird. Parallel zur Pumpe 34 liegt eine
Drossel 38. Außerdem befindet sich in der Querverbindung ein Schaltventil 40. Die
gezeigte Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt.
[0028] An sich soll der Stromteiler 30 dafür sorgen, dass den Hydraulikzylindern 14, 16
jeweils gleiche Volumina zugeführt werden. Aus verschiedenen Gründen ist dies aber
nicht immer gewährleistet. Eine nicht gezeigte Sensorvorrichtung mißt die Hubwege
der Hydraulikzylinder 14, 16. Bei einer Differenz zwischen den gemessenen Hubwegen
wird der Elektromotor 36 angesteuert und treibt die Pumpe 34 in einer Richtung so
an, dass die gemessene Wegdifferenz zu null gemacht wird. Sobald die Wegdifferenz
null ist, wird der Motor 36 ausgeschaltet. Während dieses Vorgangs ist das Ventil
40 geöffnet, das ansonsten bei Nichtbetrieb der Pumpe 34 geschlossen ist, um bei einem
Ausfall der Pumpe 34 nicht die gleichmäßige Versorgung der Hydraulikzylinder 14, 16
über den Stromteiler 30 zu gefährden. Die Drossel 38 gewährleistet, dass die Pumpe
nicht mit unzulässig niedrigen Drehzahlen betrieben wird.
[0029] Statt einer Messung der Wegdifferenz der Hubwege der Hydraulikzylinder 14, 16 kann
auch der Neigungswinkel gemessen werden, der mit Hilfe der beschriebenen Maßnahme
bei einem Wert ungleich null wieder minimiert oder zu null gemacht wird.
[0030] Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 kann ein Fehler des Stromteilers 30 mit Hilfe
eines Drei/Dreiwegeventils 42 ausgeglichen werden, dessen beide Eingänge jeweils mit
den Hydraulikzylindern 14, 16 verbunden sind und dessen Ausgang mit einem Tank 44
verbunden ist. Bei einer Hubwegdifferenz wird das Ventil 42 geöffnet, sodass aus einem
der beiden Hydraulikzylinder 14, 16 so lange Druckmittel in den Tank 44 abgelassen
wird, bis der Hubweg beider Zylinder wieder gleich ist. Die hierzu erforderliche Regelung
entspricht derjenigen nach Fig. 4.
[0031] Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist jedem Hydraulikzylinder 14, 16 ein Hub- und
Senkventil 46, 48 zugeordnet, die von einer nicht dargestellten Elektronik angesteuert
werden. Mit Hilfe einer Sensorik, die nicht dargestellt ist, werden die Hubwege der
Hydraulikzylinder 14, 16 gemessen. Die Ansteuerung der Ventile 46, 48 über die Regelvorrichtung
ist derart, dass die Zufuhr von Druckmittel von einer Pumpe 50 so lange unterschiedlich
ist, bis die Hubwegdifferenz wieder zu null geworden ist.
1. Hubmast, insbesondere für einen Hochregalstapler, mit einem Standmast und mindestens
einem ausfahrbaren Mastschuss und mit zwei parallel seitlich am Mast angeordneten
Hubantrieben zum Ausfahren des Mastschusses aus dem Standmast, und einer Steuerung
für die Hubantriebe, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelvorrichtung für die beiden Hubantriebe vorgesehen ist, mit der eine Wegdifferenz
der Hubwege der Hubantriebe gemessen wird und die Hubantriebe so gesteuert werden,
dass die Wegdifferenz null bleibt.
2. Hubmast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubantriebe zwei Motoren aufweisen, die jeweils einen Spindelantrieb antreiben
und die Wegdifferenz durch Messung der Drehwinkel der Spindelantriebe ermittelt wird.
3. Hubmast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubantriebe an einer Hydraulikquelle anschließbare Hydraulikzylinder (14, 16)
sind und die Zufuhr des Fördervolumens zu den Hydraulikzylindern (14, 16) so gesteuert
wird, dass die Hubwege der Hydraulikzylinder (14, 16) gleich sind.
4. Hubmast, insbesondere für einen Hochregalstapler mit einem Standmast und mindestens
einem ausfahrbaren Mastschuss und mit zwei parallel seitlich angeordneten Hydraulikzylindern
zum Ausfahren des Mastschusses aus dem Standmast und einer Steuerung für die Hydraulikzylinder,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hydraulikdruckquelle und den Hydraulikzylindern (14, 16) ein Mengen-
oder Stromteiler (30) angeordnet ist, über den die Hydraulikzylinder (14, 16) mit
gleichem Druckmittelvolumen versorgt werden.
5. Hubmast, insbesondere für einen Hochregalstapler mit einem Standmast und mindestens
einem ausfahrbaren Mastschuß und mit zwei parallel seitlich angeordneten Hydraulikzylindern
zum Ausfahren des Mastschusses aus dem Standmast und einer Steuerung für die Hydraulikzylinder,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Hydraulikzylinder (14a) doppelt wirkend ist und sein Ringraum mit dem Bodenraum
des anderen Hydraulikzylinders (16) verbunden ist, wobei der wirksame Querschnitt
des Ringraums gleich dem Querschnitt des Kolbenbodenraums des Hydraulikzylinders (16)
ist.
6. Hubmast nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen zu den Hydraulikzylindern (14, 16) abströmseitig von einem Mengen-
oder Stromteiler (30) über eine in der Drehzahl regelbare Pumpe (34) verbunden sind
und die Pumpe (34) bei einer Wegdifferenz der Hydraulikzylinder (14, 16) oder einem
Neigungswinkel des Hubmastes von einem Motor (36) angetrieben wird, wobei die Drehrichtung
des Motors (36) vom Vorzeichen der Wegdifferenz bzw. des Neigungswinkels abhängig
ist.
7. Hubmast nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpe (34) eine Drossel (38) parallel geschaltet ist.
8. Hubmast nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltventil (40) in der Verbindungsleitung zwischen den Leitungen angeordnet
ist, das normalerweise geschlossen ist, bei Betrieb der Pumpe (34) jedoch geöffnet
wird.
9. Hubmast nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Mengen- oder Stromteiler (30) ein steuerbares Drei/Dreiwegeventil mit
zwei Eingangsanschlüssen an den Hydraulikzylindern (14, 16) liegt, während ein Ausgangsanschluß
an den Tank (44) angeschlossen ist und die Regelvorrichtung nach Maßgabe der Wegdifferenz
oder des Neigungswinkels das Ventil (42) so ansteuert, dass einer der beiden Hydraulikzylinder
(14, 16) mit dem Tank (44) verbunden wird.
10. Hubmast nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Hydraulikzylinder (14, 16) ein steuerbares Hub-/Senkventil (46, 48) zugeordnet
ist, die am Ausgang einer Hydraulikpumpe (50) liegen und die Regelvorrichtung nach
Maßgabe der Wegdifferenz eines der beiden Hub-/Senkventile (46, 48) so ansteuert,
dass die Wegdifferenz null wird.