LASTMOMENTEN-MESSUNG FÜR FLURFÖRDERZEUGE

Abstract

 Ein Verfahren zur Überwachung der Einhaltung eines vorgegebenen Traglastdiagramms beim Betrieb eines Flurförderzeugs mit wechselnder Last, soll so weitergebildet werden, dass dem Führer eines Flurförderzeuges die Last über den Schwerpunktabstand so dargelegt wird, dass er das Flurförderzeug stets ordnungsgemäß führen und eine Überlastung des Flurförderzeuges ausschließen kann. Dazu werden die kennzeichnenden Schritte des Anspruchs 1 vorgeschlagen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Einhaltung eines vorgegebenen Traglastdiagramms beim Betrieb eines mit einer aus mindestens einer einen Gabelrücken und ein Gabelblatt aufweisenden Zinke bestehenden Gabel bestückten Flurförderzeuges mit wechselnder Last sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Beim Betrieb eines Flurförderzeuges, insbesondere mit wechselnden Lasten besteht ein grundsätzliches Problem darin, dass das für ein Flurförderzeug mit entsprechender Gabel vorgegebene Traglastdiagramm eingehalten und das Flurförderzeug nicht überlastet wird. Dazu müsste der Flurförder-Fahrzeugführer einerseits das Gewicht der Last sowie den Lastschwerpunkt der auf der Gabel aufgenommenen Last kennen. Diese Angaben sind jedoch insbesondere bei dem Betrieb mit wechselnder Last in der Regel nicht verfügbar, so dass der Führer des Flurförderzeuges keine Möglichkeiten hat, sein Arbeitsgerät ordnungsgemäß zu führen.

[0003] Durch die DE 10 2015 121 151 A1 ist bereits eine Lastwiegevorrichtung für Flurförderzeuge bekannt geworden, bei der mindestens eine Kraftmesszelle verhältnismäßig aufwendig zwischen Gabelzinke und einem Gabelschub in einem Tragelement angeordnet sind. Durch das Vorsehen mehrerer Kraftmesszellen lässt sich neben dem Gewicht der Last auch die Lage des Schwerpunkts der angehobenen Last sowohl in Fahrzeug-Längsrichtung wie auch in Fahrzeug-Querrichtung bestimmen. Das Lastmoment sowie eventuelle Kippgefährdungen lassen sich auf Anzeigevorrichtungen im Bereich des Fahrerarbeitsplatzes anzeigen. Ein Vergleich mit einem für das Flurförderzeuge einzuhaltenden Traglastdiagramm sowie die Anzeige der Last im Traglastdiagramm ist nicht vorgesehen. Die einzeln angezeigten Werte können z. B. nur geringfügig vor einer Überlastung des Flurförderzeuges liegen, und z. B. ein langsameres Betreiben des Flurförderzeuges angebracht erscheinen lassen, da dem Führer des Flurförderzeuges nur angezeigt wird, ob die Maximallast überschritten ist oder nicht kann der Fahrzeugführer selbst kaum einschätzen, in welchem Bereich eines Traglastdiagramms die aufgenommene Last einzuordnen ist, und er sein Flurförderzeug bewegt.

[0004] Auch die EP 2 470 465 B1 schlägt bereits Sensoren vor, die dem Zweck des Anzeigens des Gewichts der Last sowie eines Lastmomentes dienen.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Führer eines Flurförderzeuges die Last über den Schwerpunktabstand so darzulegen, dass er das Flurförderzeug stets ordnungsgemäß führen und eine Überlastung des Flurförderzeuges ausschließen kann.

[0006] Zur Lösung der Aufgabe werden verfahrensmäßig folgende Schritte vorgeschlagen:

a) Messen der Masse m der Last an mindestens zwei Positionen jeder Gabelzinke,

b) Addieren der einzelnen Massen m zu einer Gesamtmasse m_ges je Gabelzinke,

c) Bestimmen jeder einzelnen Gewichtskraft F durch Multiplikation der einzelnen Massen m mit der Erdbeschleunigung,

d) Bestimmung der einzelnen Lastmomente durch Multiplikation der einzelnen Gewichtskräfte F mit den bekannten Abständen der Messzellen zu definierten Bezugspunkten, wie dem Gabelrücken,

e) Addition der einzelnen Lastmomente jeder Gabelzinke zu einer Gesamtmoment Mg_es,

f) Bestimmung des Lastschwerpunkts jeder Gabelzinke durch Dividieren des Gesamtmoments M_ges jeder Zinke durch die Addition der Gewichtskräfte F jeder Gabelzinke,

g) Untersuchung und/oder Anzeigen, ob die Gesamtmassen m_ges jeder Gabelzinke und der Lastschwerpunkt der Gabelzinke sich innerhalb des sicheren Bereichs des für das Flurförderzeug mit angebrachter Gabel vorgegebenen Traglastdiagramms, in dem der Schwerpunktabstand über der Masse eingetragen ist, liegt.

[0007] Durch dieses Verfahren wird dem Führer des Flurförderzeuges sicher signalisiert, dass und wo er sich im Traglastdiagramm bewegt und beim Überschreiten des sicheren Bereichs des Traglastdiagramms, d. h. bei Überlastung werden entsprechende Signale gegeben, wobei die Belastung im Wesentlichen in X-Richtung berücksichtigt wird.

[0008] Es hat sich bewährt, dass bei der Verwendung einer Gabel mit zwei Gabelzinken nicht nur der Lastschwerpunkt jeder Gabelzinke, sondern der Gesamtlastschwerpunkt ermittelt wird.

[0009] Dadurch kann der Fahrer auch in Y-Richtung noch besser beurteilen, in welchem Bereich des Traglastdiagramms gearbeitet wird.

[0010] Vorteile ergeben sich bei der Anwendung folgender Schritte:

i) Ermittlung der Hubhöhe der Last,

j) Verrechnung der Hubhöhe mit dem Lastmoment und Erzeugung eines Signals bezüglich des aktuellen Belastungszustands in Abhängigkeit zum Traglastdiagramm.

[0011] Damit lässt sich die Beurteilung der Belastung bezüglich der aufgenommenen Last auch in Z-Richtung optimal vornehmen.

[0012] Zweckmäßig ist, dass das Signal als akustisches Signal, als optisches Signal, als haptisches Signal oder als Unterbrechungssignal für die Hubanlage des Flurförderzeugs ausgelegt ist. Damit ist sichergestellt, dass der Fahrer des Flurförderzeuges vor einer Überlastung sicher gewarnt wird.

[0013] Vorrichtungsmäßig wird die obige Aufgabe dadurch gelöst, dass in dem Gabelblatt mindestens zwei mit einem unterschiedlichen Abstand zum Gabelrücken befestigte Wiegezellen angeordnet sind, dass die Wiegezellen mit einem Messwandler verbunden sind, welcher auf eine Auswerteinheit arbeitet, welche alle Messwerte der Wiegezellen auszuwerten vermag, dass Wiegezellen, Messwandler und Auswerteeinheit in Ausfräsungen des Gabelblatts angeordnet sind und mit einer Spannungsversorgung sowie einer Ausgabeeinheit, die vorzugsweise im Flurförderzeug angeordnet ist, verbunden sind.

[0014] Dadurch ist gewährleistet, dass die Sensoren fest und unverrückbar in der Gabel angeordnet sind, so dass es nicht durch ungewolltes Verschieben der Messzellen zu Unregelmäßigkeiten bei den Messwerten kommen kann.

[0015] Vorteilhaft ist, wenn der Messwandler mindestens einen Neigungssensor aufweist. Dadurch erübrigt sich der zusätzliche Einbau von Neigungssensoren in der Gabel. Es müssen damit weniger Ausfräsungen in der Gabel vorgenommen werden.

[0016] Zweckmäßig sind zur Messung der Hubhöhe im Gabelblatt Sensoren, wie Druckluftsensoren, Schallsensoren, Lichttaster, Radar etc. befestigt. Die üblicherweise eingesetzten, ungenauen, indirekten Hubhöhenmessungen sind durch direkt messende Sensoren ersetzt. Damit lässt sich die Hubhöhe exakt bestimmen.

[0017] Es empfiehlt sich, dass es sich bei den Wiegezellen, Messwandlern und der Auswerteeinheit um Bauteile handelt, die sich im Verbund kalibrieren und bei Bedarf auch eichen lassen. Damit wird erreicht, dass stets genaue Werte im Traglastdiagramm angezeigt werden. Bei dem festen Verbau der Bauteile in der Gabel, wobei diese Messelemente z. B. lediglich durch ein Spezialwerkzeug von der Gabel entfernt werden können, werden Messungenauigkeiten weitestgehend ausgeschlossen.

[0018] Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

Figur 1

ein Flurförderzeug,

Figur 2

eine Gabel des Flurförderzeuges,

Figur 3

ein Traglastdiagramm, und

Figur 4

zwei mit einer Last versehene Zinken einer Gabel.

[0019] Die Figur 1 zeigt ein als Gabelstapler ausgebildetes Flurförderzeug 1 mit einer Hubeinheit 2, welche aus einem Hubmast 3 und heb- und senkbaren Gabelträgern 4 besteht. An den Gabelträgern 4 sind üblicherweise zwei als Lastaufnahmemittel ausgebildete Gabelzinken 5 eingehängt, die eine Gabel 6 bilden. Auf den Gabelzinken 5 sind Gabelschuhe 7 angeordnet.

[0020] Figur 2 zeigt die Gabel 6 bestehend aus zwei Gabelzinken 5 und getrennt von diesen dargestellt die Gabelschuhe 7 der Gabel 6, auf denen eine Last 8 angeordnet ist. Die Gabelzinken 5 weisen in ihrer Gabelspitze zwei Wägezellen 9, 9' und im Bereich des Gabelrückens 10 eine Wägezelle 11 als Messzellen auf. Weiterhin ist in den Gabelzinken 5 eine Auswerteeinheit 12 zu erkennen, die jeweils einen nicht dargestellten Neigungssensor aufweisen.

[0021] Durch die unterschiedlichen Abstände der Wägezellen 9 und der Wägezelle 11 zum Gabelrücken 10, d.h. in X-Richtung betrachtet, lassen sich die Massen der Last an unterschiedlichen Stellen der Gabelzinken 5 und damit die entsprechende Gewichtskraft messen. Da der Abstand der Wägezellen 9 und 11 zu einem definierten Bezugspunkt, wie z. B. dem Gabelrücken 10 bekannt ist, können die einzelnen Lastmomente durch Multiplikation der einzelnen Gewichtskräfte mit den bekannten Abständen, z. B. zum Gabelrücken, in der Auswerteeinheit 12 bestimmt werden. Anhand dieser Werte kann in der Auswerteeinheit 12 der Lastschwerpunkt jeder Gabelzinke durch Dividieren des Gesamtmoments, welches aus der Adition der einzelnen Lastmomente jeder Zinke resultiert, durch die Addition der Gewichtskräfte jeder Gabelzinke ermittelt werden. Damit ergibt sich ein Lastschwerpunkt in X-Richtung jeder Gabelzinke 5.

[0022] Die Wiegezellen 9, 9' und 11 sind über nicht dargestellte Messwandler mit der Auswerteeinheit 12 verbunden. Von dieser geht eine elektrische Leitung bis in den Gabelrücken 10. Die Leitung kann mit einer Leitung im Flurförderzeug, welche zu einer nicht dargestellten Anzeigeeinheit, z. B. einem Bildschirm im Flurförderzeug 1 führt, verbunden sein, oder die Messwerte werden direkt über Funk, Bluetooth oder dergleichen an die Anzeigeeinheit gegeben.

[0023] Der Auswerteeinheit 12 oder der nicht dargestellten Anzeigeeinheit im Flurförderzeug 1 ist ein speziell für das Flurförderzeug 1 mit der Gabel 6 bestimmtes Traglastdiagramm 13 gemäß Figur 3 vorgegeben. Figur 3 zeigt beispielhaft die Gabel 6 an der über dem Schwerpunktabstand das Maß der Last 8 dargestellt ist. Dabei ist der sichere Bereich 14 schraffiert dargestellt, während der ganze Überlastbereich 15 abgebrochen dargestellt ist. Mit den bekannten Gesamtmassen und dem ermittelten Lastschwerpunkt, kann eine Anzeige der aktuellen Last 8 im Traglastdiagramm 13 angezeigt werden.

[0024] Sofern bei der Untersuchung, ob die Masse und der Schwerpunkt noch in den sicheren Bereich 14 des Traglastdiagramms 13 fallen oder nicht, wird, sobald eine Überlastung festgestellt wird, ein entsprechendes Signal ausgegeben.

[0025] Figur 4 zeigt, dass nicht nur der Schwerpunkt in X-Richtung, sondern auch in Y-Richtung, d. h. zwischen den einzelnen Gabelzinken 5 ermittelt werden kann. In Figur 4 ist der Gesamtlastschwerpunkt 16 außerhalb der Mitte zwischen den beiden Gabelzinken 5 dargestellt.

[0026] An den Gabelzinken 5 sind Sensoren 17 zur Messung der Hubhöhe, d. h. der Bewegung der Gabel in Z-Richtung vorgesehen. Auch diese Sensoren 17 sind über entsprechende Messwandler mit der Auswerteeinheit 12 verbunden.

Bezugszeichenliste

[0027] 

1

Flurförderzeug

2

Hubeinheit

3

Hubmast

4

Gabelträger

5

Gabelzinke

6

Gabel

7

Gabeschuh

8

Last

9

Wägezelle

10

Gabelrücken

11

Wägezelle

12

Auswerteeinheit

13

Traglastdiagramm

14

Sicherer Bereich

15

Überlastbereich

16

Gesamtlastschwerpunkt

17

Sensoren

Ansprüche

1. Verfahren zur Überwachung der Einhaltung eines vorgegebenen Traglastdiagramms (13) beim Betrieb eines mit einer aus mindestens einer einen Gabelrücken (10) und ein Gabelblatt aufweisenden Gabelzinke (5) bestehenden Gabel (6) bestückten Flurförderzeugs (1) mit wechselnder Last,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Messen der Masse m der Last (8) an mindestens zwei Positionen jeder Gabelzinke (5),

b) Addieren der einzelnen Massen m zu einer Gesamtmasse m_ges je Gabelzinke (5),

c) Bestimmen jeder einzelnen Gewichtskraft F durch Multiplikation der einzelnen Massen m mit der Erdbeschleunigung,

d) Bestimmung der einzelnen Lastmomente durch Multiplikation der einzelnen Gewichtskräfte F mit den bekannten Abständen der Messzellen zu definierten Bezugspunkten, wie dem Gabelrücken (10),

e) Addition der einzelnen Lastmomente jeder Gabelzinke (5) zu einer Gesamtmoment M_ges,

f) Bestimmung des Lastschwerpunkts jeder Gabelzinke durch Dividieren des Gesamtmoments M_ges jeder Zinke durch die Addition der Gewichtskräfte F jeder Gabelzinke,

g) Untersuchung und/oder Anzeigen, ob die Gesamtmassen m_ges jeder Gabelzinke (5) und der Lastschwerpunkt der Gabelzinke (5) sich innerhalb des sicheren Bereichs (14) des für das Flurförderzeug (1) mit angebrachter Gabel (6) vorgegebenen Traglastdiagramms (13), in dem der Schwerpunktabstand über der Masse eingetragen ist, liegt,

h) Ausgabe eines Signals, sobald die Paarung Masse zu Lastschwerpunkt außerhalb des sicheren Bereichs (14) liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei Verwendung einer Gabel (6) mit zwei Gabelzinken (5) nicht nur der Lastschwerpunkt jeder Gabelzinke, sondern der Gesamtlastschwerpunkt (16) ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

i) Ermittlung der Hubhöhe der Last (8),

j) Verrechnung der Hubhöhe mit dem Lastmoment und Erzeugung eines Signals bezüglich des aktuellen Belastungszustandes in Abhängigkeit zum Traglastdiagramm.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Signal als akustisches Signal, als optisches Signal, als haptisches Signal oder als Unterbrechungssignal für die Hubanlage des Flurförderzeuges (1) ausgelegt ist.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Flurförderzeug (1), welches einen höhenverstellbaren Gabelträger (4) aufweist, an dem der Gabelrücken (10) mindestens einer einen Gabelrücken (10) und ein Gabelblatt aufweisenden Gabelzinken (5) festgelegt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Gabelblatt mindestens zwei mit einem unterschiedlichen Abstand zum Gabelrücken (10) befestigte Wägezellen (9, 9', 11) angeordnet sind, dass die Wägezellen (9, 9', 11) mit einem Messwandler verbunden sind, welcher auf eine Auswerteeinheit (12) arbeitet, welche alle Messwerte der Wägezellen (9, 9', 11) auszuwerten vermag,
dass Wägezellen (9, 9', 11), Messwandler und Auswerteeinheit (12) in Ausfräsungen des Gabelblattes angeordnet sind und mit einer Spannungsversorgung sowie einer Ausgabeeinheit, die vorzugsweise im Flurförderzeug (1) angeordnet ist, verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Messwandler mindestens einen Neigungssensor aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Messung der Hubhöhe im Gabelblatt Sensoren (17), wie Luftdrucksensoren, Schallsensoren, Lichttaster, Radar etc. befestigt sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei den Wägezellen (9, 9', 11), Messwandlern und der Auswerteeinheit (12) um im Verbund kalibrierte und/oder geeichte bzw. eichbare Bauteile handelt.

Zeichnung