Gabelstapler mit einer Vorrichtung zur Erfassung einer Gewichtsbelastung

Abstract

 Ein Gabelstapler mit einer Vorrichtung zur Erfassung einer Gewichtsbelastung, weist eine in ein Fahrwerksbauteil eingearbeitete Öffnung, nämlich eine Ausnehmung oder ein Durchbruch, auf, in die ein Messelement eingefügt ist, das Veränderungen der geometrischen Form und/oder Größe der Öffnung erfasst und das diese in vom Ausmaß der Veränderungen abhängige elektrische Messsignale übersetzt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Gabelstapler mit einer Vorrichtung zur Erfassung einer Gewichtsbelastung.

[0002] Gabelstapler können bei unsachgemäßer Bedienung umkippen, insbesondere bei angehobener Last. Es ist beispielsweise bekannt, die Belastung der hinteren Achse, also die Achslast, durch Kraftmessung zu erfassen, um die Kippgefährdung zu ermitteln; bei Beginn des Kippvorganges ist die Achslast gleich Null.

[0003] Aus DE 34 22 837 A1 ist ein Frontgabelstapler mit einer Einrichtung zum Messen der Belastung einer Achse bekannt. Zur Messung der Achslast sind in einer Ausführungsform an den Lagerstellen der Achse Druckkraftsensoren vorgesehen. Diese Ausführung hat den Nachteil, dass insbesondere im Fahrbetrieb an den Lagerstellen der Achse auftretende Querkräfte das Messergebnis stark verfälschen. Bei einer anderen Variante werden elastische Verformungen des Achskörpers mittels eines Dehnungsmessstreifens gemessen. Diese Ausführung weist dieselben Probleme auf und liefert zudem wegen des meist für die Achsenherstellung verwendeten Graugussmaterials besonders ungenaue Messergebnisse.

[0004] Aus DE 10 2006 028 551 A1 ist ein Gabelstapler mit einer heckseitigen Achse, die mit einer Messeinrichtung zur Erfassung der Achslast versehen ist. Ein Achsbauteil ist derart ausgebildet, dass es neben seiner Tragfunktion innerhalb der Achse gleichzeitig auch als Scherkraftaufnehmer oder als Normmalkraftaufnehmer wirksam ist. Nachteilig an dieser Ausführung ist, dass nur bei sehr präziser Fertigung ausreichend genaue Messungen bei akzeptabler Reproduzierbarkeit möglich sind. Insbesondere der Scherkraftaufnehmer hat den Nachteil, dass er empfindlich auf Krafteinleitungsvertagerungen ist und es daher insbesondere im Fahrbetrieb zu erheblichen Abweichungen zwischen Messergebnis und wirklicher Achsbelastung kommt. Darüber hinaus ist nachtelliger Weise bei einem Defekt der Messeinrichtung zur eine Reparatur des Gabelstaplers äußerst aufwendig, weil zwangsläufig ein Ausbau des gesamten Achsbauteils erforderlich ist.

[0005] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gabelstapler anzugeben, der eine genauere und zuverlässigere Ermittlung der Gewichtsbelastung ermöglicht und der einfacher zu warten ist.

[0006] Die Aufgabe wird durch einen Gabelstapler gelöst der dadurch gekennzeichnet ist, dass in ein Fahrwerksbauteil eine Öffnung, nämlich eine Ausnehmung oder ein Durchbruch, eingearbeitet ist, in die ein Messelement eingefügt ist, das Veränderungen der geometrischen Form und/oder Größe der Öffnung erfasst und das diese in vom Ausmaß der Veränderungen abhängige elektrische Messsignale übersetzt.

[0007] Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass - anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Gabelstaplern - eine besonders genaue und reproduzierbare Messung einer Gewichtsbelastung durch Messung der räumlichen, durch mechanische Belastung des Fahrwerksbauteils verursachte Verformung einer in ein Fahrwerksbauteil eingearbeiteten Öffnung erzielbar ist. Das Fahrwerksbauteil kann beispielsweise eine Achse oder eine Pendelachse oder ein Achsschenkel ein Achsträger oder eine Achsbefestigung sein. Eine besonders genaue Messung ist ermöglicht, wenn in dem Fahrwerksbauteil mehrere Öffnungen vorgesehen sind, deren geometrische Formen und/oder Größen mit je zumindest einem Messelement überwacht werden. Die Öffnung bzw. die Öffnungen sind vorzugsweise in solchen Fahrwerksbauteilen angeordnet und an Stellen positioniert, an denen eine Änderung der Gewichtsbelastung des Gabelstaplers ausreichend große Änderungen der geometrischen Form und/oder Größe der Öffnung bzw. der Öffnungen verursacht.

[0008] Ein ganz besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass bei einer Störung der Messvorrichtung in der Regel lediglich das Messelement - und nicht ganze Fahrwerksbauteile - ausgebaut und/oder ausgewechselt werden müssen.

[0009] Ganz besonders direkt und zuverlässig arbeitet eine Ausführung des erfindungsgemäßen Gabelstaplers, bei dem das Fahrwerksbauteil als T-Träger oder als Doppel-T-Träger ausgebildet ist, wobei die Öffnung - im Steg des T-Trägers bzw. des Doppel-T-Trägers angeordnet ist. Vorteilhafter Weise können mehrere Öffnungen symmetrisch zueinander im Steg angeordnet sein.

[0010] Das Messelement, das Veränderungen der geometrischen Form und/oder Größe der Öffnung erfasst und das diese in vom Ausmaß der Veränderungen abhängige elektrische Messsignale übersetzt, ist bei einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gabelstaplers als Längenmesselement und/oder als Abstandsmesselement ausgebildet.

[0011] Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Messelement optisch, insbesondere interferometrisch, arbeitet.

[0012] Es kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass das das Messelement kapazitiv arbeitet, wobei beispielsweise die Entfernung zwischen zwei leitfähigen Teilen anhand der zwischen ihnen bestehenden Kapazität bestimmt wird indem die voneinander isolierten Teile zur Kapazitätsmessung in einen elektrischen Schwingkreis oder einen astabilen Multivibrator einbezogen werden, dessen Frequenz umgekehrt proportional zur Kapazität und damit zum Abstand ist

[0013] Es kann alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, dass das Messelement induktiv arbeitet. Hierbei kann vorgesehen sein, dass das elektrische Spannungssignal zur Längen- bzw. Abstandsmessung ausgewertet wird, das ein auf Grund einer Abstandsänderung innerhalb der Öffnung in eine Spule eintauchender oder aus der Spule austretender Kern zwischen den Spulanleiterenden erzeugt.

[0014] Bei einer besonders robusten Ausführung ist vorgesehen, dass das Messelement Dehnungsmessstreifen aufweist. Insbesondere kann das Messelement einen verformbaren Messkörper aufweisen, der derart in die Öffnung eingesetzt ist, dass sich die Verformungen der Öffnung in Verformungen des Messkörpers übersetzen. Die Verformungen des Messkörpers können beispielsweise mit an dem Messkörper angeordneten Dehnungsmessstreifen erfasst werden. Eine besonders genaue Messung ist mit einer Ausführungsform erzielbar, bei der der Messkörper einen Biegebalken oder einen Doppelbiegebalken aufweist. Ein solcher Messkörper ist idealer Weise derart innerhalb der Öffnung positioniert, dass sich eine Verformung der Öffnung in eine Biegung des Biegebalkens bzw. des Doppelbiegebalkens - spielfrei - übersetzt. Die Biegung kann beispielsweise mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen gemessen werden.

[0015] Bei einer besonderen Ausführung des erfindungsgemäßen Gabelstaplers ist vorgesehen, dass das Messelement derart ausgelegt ist, das es - ausgehend vom einem unbeladenen, gerade stehendem Gabelstapler als Referenzpunkt - sowohl Abstandsverkürzungen, als auch Abstandvergrößerungen erfassen kann. Wird beispielsweise eine Wägezelle in erfindungsgemäßer Weise als Längenmesselement eingesetzt, muss diese in dieser Ausführung derart ausgelegt sein, dass sie sowohl Druck-, als auch Zugkräfte erfassen kann. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die Messvorrichtung auch dann zuverlässig arbeitet, wenn das Fahrwerksbauteil entlastet wird; etwa weil ein Rad des Gabelstaplers auf unebenen Boden vorübergehend den Bodenkontakt verliert oder weil die Hinterachse durch hohe Belastung der Gabel entlastet wird. Insbesondere hierbei (aber auch bei den anderen erfindungsgemäßen Ausführungen) ist es besonders wichtig, dass das Messelement spielfrei in die Öffnung eingesetzt ist, um Messfehler beim Übergang von Belastung zu Entlastung zu vermeiden. Beispielsweise können - vorzugsweise einander gegenüberliegende - Aufnahmen, wie beispielsweise Schwalbenschanzführungen, in der Öffnung vorgesehen sein, in die das Messelement passgenau eingesetzt ist.

[0016] Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Messelement und/oder der Messkörper vorgespannt sind. Die Vorspannung Ist erfindungsgemäß derart gewählt, dass das Messelement bzw. der Messkörper auch bei vollständiger Entlastung des Fahrwerksbauteils stets unter Spannung steht. Hierdurch ist erreicht, dass das Messelement - ausgehend vom einem unbeladenen, gerade stehendem Gabelstapler als Referenzpunkt - nicht zur Messung von Abstandänderungen entgegengesetzter Richtungen ausgelegt sein muss. Wird beispielsweise eine Wägezelle in erfindungsgemäßer Weise als Längenmessetement eingesetzt, muss diese in dieser Ausführung lediglich zur Erfassung von Druckkräften oder zur Erfassung von Zugkräften ausgelegt sein. Zur Erzeugung der Vorspannung kann beispielsweise eine Gewindespindel mit einer Einstellmutter vorgesehen sein. In erfindungsgemäßer Weise Wird der korrekte Vorspannungswert beim Einbau des Messelements mit dem Messelement selbst überprüft.

[0017] Je nach Ausgestaltung der Fahrwerkskonstruktion des Gabelstaplers kann die Öffnung bzw. können die Öffnungen unterschiedliche Grundformen aufweisen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Öffnung im Querschnitt rund oder rechteckig oder quadratisch oder dreieckig ausgebildet ist.

[0018] Das Messelement kann vorzugsweise angepasst an die zu erwartenden Verformungen der Öffnung positioniert sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Messelement in einer Richtung innerhalb der Öffnung eingesetzt ist, in der bei Belastung des Fahrwerksbauteils besonders große Veränderungen der geometrischen Form und/oder besonders große Längen-oder Abstandsänderungen zu erwarten sind. Insoweit ist erfindungsgemäß keine Orientierung des Messelements ausgeschlossen, insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Messelement horizontal oder vertikal oder diagonal In die Öffnung eingesetzt ist.

[0019] Bei einer Ausführungsform, die besonders viel Raum für Zuleitungen und elektronische Bauteile innerhalb der Öffnung bereitstellt, ragen zwei Konsolen von gegenüberliegenden Seiten der Öffnung in den Öffnungsraum hinein, wobei das Messelement zwischen den Konsolen angeordnet und/oder eingespannt ist. Es ist auch möglich, das Messelement zwischen einer einzigen Konsole und der Wandung der Öffnung anzuordnen oder das Messelement ausschlfeßlich zwischen Ecken und/oder Wandungen der Öffnung anzuordnen und/oder einzuspannen.

[0020] Bei einer auch bei sich ändernden Umgebungstemperaturen zuverlässig funktionierenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gabelstaplers ist ein Mittel zur Kompensation von temperaturbedingten Veränderungen der geometrischen Form und/oder Größe der Öffnung vorgesehen. Dies kann dergestalt ausgeführt sein, dass das Messelement und/oder der Messkörper denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, wie das Fahrwerksbauteil. Zusätzlich kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Messelement und/oder der Messkörper dasselbe zeitliche thermische Anpassungsverhalten aufweisen, wie das Fahrwerksbaukeil. Die kann beispielsweise durch Anbringen lokaler Isolierstoffe realisiert werden.

[0021] Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Umgebungstemperatur und/oder die Temperatur des Fahrwerksbauteils und/oder die Temperatur des Messelements vorzugsweise kontinuierlich gemessen wird und dass eine Korrektur der mit dem Messelement ermittelten Messwerte durch temperaturabhängige Verrechnung mit Korrekturwerten erfolgt. Die Korrekturwerte können beispielsweise im Speicher des Computers abgelegt sein, der die Verrechnung vornimmt.

[0022] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleich wirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:

Fig.1 eine Detailansicht des Fahrwerks eines erfindungsgemäßen Gabelstaplers,

Fig. 2 eine besondere Ausführung der Öffnung und der Anordnung des in die Öffnung eingesetzten Messelements,

Fig.3 eine andere Ausführung der Öffnung und der Anordnung des in die Öffnung eingesetzten Messelements und

Fig. 4 eine weitere Ausführung der Öffnung und der Anordnung des in die Öffnung eingesetzten Messelements.

[0023] Fig. 1 zeigt einen Detailausschnitt des Fahrwerks 1 eines erfindungsgemäßen Gabelstaplers. Der Gabelstapler weist eine als Doppel-T-Träger 2 ausgebildete Achse 3 auf, an der zwei Räder 8 angeordnet sind. In den Steg 4 des Doppel-T-Trägers 2 sind zwel rechteckige Öffnungen 5, nämlich zwei Durchbrüche, eingearbeitet In jede der Öffnungen 5 ist ein Messelement 6 eingefügt, das Veränderungen der geometrischen Form und/oder Größe der Öffnung 5 erfasst und das diese in vom Ausmaß der Veränderungen abhängige elektrische Messsignale übersetzt. Eine detaillierte Darstellung einer Öffnung 5 samt Messelement 6 ist in Fig. 2 gezeigt Die elektrischen Messsignale werden an eine als Computer ausgeführte Auswertevorrichtung 7 übermittelt, in dessen Speicher Korrekturwerte zur Temperaturkompensation abgelegt sind. Parallel wird die Umgebungstemperatur mit nicht dargestellten Sensoren gemessen und in Abhängigkeit von der Temperatur Korrekturwerte ausgewählt, die zur Ermittlung von temperaturkorrigierten Messwerten mit den aus den Messsignalen ermittelten den Messwerten verrechnet werden.

[0024] Fig. 2 zeigt in einer Detaildarstellung eine der Öffnungen 5 des Doppel-T-Trägers 2. In die seitlichen Wandungen 9 der Öffnung 5 sind einander gegenüberliegend schwalbenschwanzförmige Aufnahmen 10 eingearbeitet, in die die Enden des Messelements 6 spielfrei eingesetzt sind. Das Messelement 6 weist einen länglichen Messkörper 11 mit brillenartig angeordneten Bohrungen 12 im Mittelbereich auf. Oberhalb und unterhalb der Bohrungen 12 sind Biegebalken 13 ausgebildet, auf die Dehnungsmessstreifen 14 aufgeklebt sind. Eine Verformung der Öffnung zu einem Trapez führt zu einer Verbiegung Paralleiverformung der beiden Biegebalken 13 und zu einer messbaren Änderung des elektrischen Widerstandes der aufgeklebten Dehnungsmessstreifen 14.

[0025] Fig. 3 zeigt eine andere Ausführung der Öffnung 5 mit einer anderen Anordnung des in die Öffnung 5 eingesetzten Messelements 6. Bei dieser Ausführung ragen zwei Konsolen 15 in die Öffnung, zwischen denen das s-förmig ausgebildete Messelement 6 mit einer vorbestimmten Kraft fest eingespannt ist. Die vorbestimmte Kraft ist derart gewählt, dass das Messelement 6 stets - auch bei vollständiger Entlastung des Fahrwerksbauteils - auf Druck belastet ist. Der s-förmige Messkörper 11 weist Biegebalken 13 auf, die einen Doppelbiegebalken bilden. Auf den Messkörper 11 sind oberhalb und unterhalb des Doppelbiegebalkens Dehnungsmessstreifen aufgeklebt.

[0026] Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführung der Öffnung 5 mit einer weiteren, anderen Anordnung des in die Öffnung 5 eingesetzten Messelements 6. Das Messelement 6 weist an seinen Enden spritze Anlagekörper 16 auf und ist diagonal in die Öffnung 5 eingespannt. Die Vorspannung wird mit Hilfe einer Gewindespindel 18 und einer Gewindemutter 17 erzeugt und an Hand der vom Messelement 6 ausgehenden Messsignale überprüft.

[0027] Die Erfindung wurde in Bezug auf eine besondere Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.

Bezugszeichenliste:

[0028] 

1

Fahrwerk

2

Doppel-T-Träger

3

Achse

4

Steg

5

Öffnung

6

Messelement

7

Auswertevorrichtung

8

Räder

9

seitliche Wandungen der Öffnung 5

10

Aufnahmen

11

Messkörper

12

Bohrungen

13

Biegebalken

14

Dehnungsmessstreifen

15

Konsolen

16

Anlagekörper

17

Gewindemutter

18

Gewindespindel

Ansprüche

1. Gabelstapler mit einer Vorrichtung zur Erfassung einer Gewichtsbelastung, dadurch gekennzeichnet, dass in ein Fahrwerksbauteil eine Öffnung, nämlich eine Ausnehmung oder ein Durchbruch, eingearbeitet ist, in die ein Messelement eingefügt ist, das Veränderungen der geometrischen Form und/oder Größe der Öffnung erfasst und das diese in vom Ausmaß der Veränderungen abhängige elektrische Messsignale übersetzt.

2. Gabelstapler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerksbauteil als Achse und/der als Pendelachse und/oder als Achsschenkel und/oder als Achsträger und/oder als Achsbefestigung ausgebildet ist.

3. Gabelstapler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerksbauteil als T-Träger oder als Doppel-T-Träger ausgebildet ist und dass die Öffnung im Steg des T-Trägers bzw. des Doppel-T-Trägers angeordnet ist.

4. Gabelstapler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement als Längenmesselement und/oder als Abstandsmesselement ausgebildet ist.

5. Gabelstapler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement optisch arbeitet und/oder dass das Messelement kapazitiv arbeitet und/oder dass das Messelement induktiv arbeitet und/oder dass das Messelement Dehnungsmessstreifen aufweist.

6. Gabelstapler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement einen verformbaren Messkörper aufweist, der derart in die Öffnung eingesetzt ist, dass sich die Verformungen der Öffnung in Verformungen des Messkörpers übersetzen, oder dass das Messelement einen verformbaren Messkörper aufweist, der derart in die Öffnung eingesetzt ist, dass sich die Verformungen der Öffnung in Verformungen des Messkörpers übersetzen und diese mit an dem Messkörper angeordneten Dehnungsmessstreifen erfassbar sind.

7. Gabelstapler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkörper einen Biegebalken oder einen Doppelbiegebalken aufweist.

8. Gabelstapler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement und/oder der Messkörper vorgespannt sind und/oder das Messelement und/oder der Messkörper mit einer vorgegebenen Kraft vorgespannt sind.

9. Gabelstapler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung im Querschnitt rund oder rechteckig oder quadratisch oder dreieckig ausgebildet ist und/oder dass das Messelement horizontal oder vertikal oder diagonal in die Öffnung eingesetzt ist.

10. Gabelstapler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zur Kompensation von temperaturbedingten Veränderungen der geometrischen Form und/oder Größe der Öffnung vorgesehen ist.

Zeichnung