DE102004018021A1 - Fork lift truck crane has radar distance measuring transmitter located at arm base directed towards a radar reflector at arm top - Google Patents

Fork lift truck crane has radar distance measuring transmitter located at arm base directed towards a radar reflector at arm top Download PDF

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Abstract

A telescopic fork lift truck crane has a lifting arm with a radar transceiver (22) at the base and a radar reflector dish (20) at the lift fork root. The radar operates in the frequency range 77GHz to 122 GHz and determines the extent to which the telescopic arm (8, 10) is extended or retracted.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lasthebevorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a load lifting device according to the preamble of claim 1

Lasthebevorrichtungen haben eine Lasttrageeinrichtung zum Bewegen von Lasten, die an einem Ausleger angeordnet oder entlang eines Auslegers verfahrbar ist. Aus Sicherheitsgründen muss die Entfernung der Lasttrageeinrichtung zu ihrer Grundposition bestimmt werden, um eine Überbeanspruchung und damit einen Bruch des Auslegers zu verhindern. Diese Entfernung entspricht z.B. bei Teleskophandlern und Mobilkränen der teleskopierten Länge des Teleskopauslegers. Die zulässige teleskopierte Länge richtet sich dabei nach der jeweiligen konstruktiven Ausführung des Teleskopauslegers und der jeweiligen aufgenommen Last.Lifting devices have a load carrying device for moving loads that on a Boom is arranged or movable along a boom. For safety reasons must the removal of the load carrying device to its basic position be determined to overuse and to prevent breakage of the boom. This distance corresponds e.g. for telescopic handlers and mobile cranes of the telescoped length of the Telescopic boom. The allowed telescoped length depends on the respective structural design of the Telescopic jib and the respective added load.

Bekannte Lasthebevorichtungen sehen zur Bestimmung der Entfernung Messsysteme mit Seilzügen vor. Nachteilig an diesen Systemen ist jedoch, dass der Seilzug sehr störanfällig ist und mechanisch aufwendig geführt werden muss, um eine zufriedenstellende Messung zu erhalten.Known Lifting devices see measuring systems for determining the distance with cables in front. A disadvantage of these systems, however, is that the cable is very prone to failure and performed mechanically consuming must be in order to obtain a satisfactory measurement.

Andere bekannte Lasthebevorichtungen haben zur Entfernungsbestimmung Messsysteme mit einem Laserentfernungsmesser. Diese haben jedoch den Nachteil, dass bei sich in Folge der Beanspruchung durchbiegenden Ausleger der gebündelte Laserstrahl an seinem Reflektionsspiegel vorbeigeführt wird und somit keine oder nur eine verfälschte Messung möglich ist.Other Known lifting devices have measuring systems for determining the distance with a laser rangefinder. However, these have the disadvantage that in itself as a result of the stress-bending boom the bundled Laser beam is guided past its reflection mirror and thus no or only a falsified measurement is possible.

Weitere bekannte Lasthebevorrichtungen weisen Messsysteme mit Ultraschall-Sensoranordnungen auf. Diese weisen den Nachteil auf, dass das Ultraschall-Nutzsignal durch Umgebungseinflüsse wie Windgeräusche und sonstige Nebengeräusche stark gestört wird. Bei Wind kann ausser dem Entstehen von Windgeräuschen auch noch der Effekt auftreten, dass der Wind das Ultraschallsignal "wegbläst", so dass am Empfänger kein Signal detektiert wird.Further Known lifting devices have measuring systems with ultrasonic sensor arrangements on. These have the disadvantage that the ultrasonic useful signal due to environmental influences such as wind noise and other background noise strong disturbed becomes. In wind, besides the generation of wind noise, too still the effect occur that the wind "blows" the ultrasonic signal, so that at the receiver no Signal is detected.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lasthebevorrichtung zu schaffen, bei der die Entfernung einer Lasttrageeinrichtung verlässlich bestimmbar ist.task the present invention is to provide a load lifting device, in which the removal of a load carrying device can be reliably determined is.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lasthebevorrichtung mit den Merkmalen nach dem Patentanspruch 1.These Task is solved by a load lifting device having the features according to the claim 1.

Erfindungsgemäß hat die Lasthebevorrichtung ein Messsystem, das mittels der Laufzeit von Radarstrahlen die Entfernung einer Lasttrageeinrichtung zu ihrer Grundposition bestimmt. Entsprechend ist ein Sender zum Senden der Radarstrahlen, ein Reflektor zum Zurückstrahlen der gesendeten Radarstrahlen und ein Empfänger zum Empfangen der zurückgestrahlten Radarstrahlen vorgesehen. Die Radarstrahlen sind gegenüber üblichen Umgebungseinflüssen weitgehend unempfindlich. Das Messsystem selber ist kostengünstig und einfach nachrüstbar.According to the invention Lifting device is a measuring system that uses the transit time of radar beams the removal of a load carrying device to its basic position certainly. Accordingly, a transmitter for transmitting the radar beams, a reflector to return the transmitted radar beams and a receiver for receiving the reflected back Radar beams provided. The radar beams are opposite usual environmental influences largely insensitive. The measuring system itself is inexpensive and easy to retrofit.

Der Sender und der Empfänger können ortsfest am Bezugspunkt der Lasthebevorrichtung und der Reflektor, z.B. ein Triplespiegel, kann an der Lasttrageeinrichtung angeordnet sein. Jedoch ist es auch vorstellbar, den Sender und den Empfänger an der Lasttrageeinrichtung und den Reflektor am Bezugspunkt der Lasthebevorrichtung anzuordnen.Of the Transmitter and the receiver can stationary at the reference point of the lifting device and the reflector, e.g. a triples mirror, can be arranged on the load carrying device be. However, it is also conceivable to connect the transmitter and the receiver the load bearing device and the reflector at the reference point of the lifting device to arrange.

Um auch bei einer Durchbiegung eines die Lasttrageeinrichtung tragenden Auslegers die Entfernung sicher bestimmen zu können, hat der Sender vorteilhafterweise einen einstellbaren Öffnungswinkel zum Auffächern der Radarstrahlen.Around even with a deflection of the load carrying device bearing Jib to determine the distance safely, the transmitter has advantageously an adjustable opening angle to fanning the radar beams.

Zur Realisierung einer kleinen Baugröße und einer hohen Strahlenbündelung weisen die Radarstrahlen eine Arbeitsfrequenz von etwa 77GHz bis etwa 122GHz auf.to Realization of a small size and one high beamforming The radar beams have an operating frequency of about 77GHz to about 122GHz.

Bevorzugte Lasthebevorrichtungen sind Teleskophandler und Mobilkräne mit jeweils einem Teleskopausleger, dessen teleskopierte Länge mit dem Messsystem ermittelbar ist.preferred Lifting devices are telescopic handlers and mobile cranes with each a telescopic boom whose telescoped length can be determined with the measuring system is.

Andere bevorzugte Lasthebevorrichtung sind Kräne mit einer Laufkatze, deren horizontale Entfernung von ihrer Grundposition messbar ist.Other preferred lifting device are cranes with a trolley whose horizontal distance from their home position is measurable.

Sonstige vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.other advantageous embodiments are Subject of further subclaims.

Im Folgenden erfolgt eine ausführliche Erläuterung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand schematischer Darstellungen. Es zeigenin the Following is a detailed explanation preferred embodiments the invention with reference to schematic representations. Show it

1 einen Teleskophandler und 1 a telescope handler and

2 eine Auffächerung von Radarstrahlen. 2 a fanning out of radar beams.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Lasthebevorrichtung 2 in Form eines Teleskophandlers mit einem Messsystem 4 zur Bestimmung der Entfernung einer Lasttrageeinrichtung 14 zu ihrer Grundposition. 1 shows a load lifting device according to the invention 2 in the form of a telescopic handler with a measuring system 4 for determining the distance of a load carrying device 14 to their basic position.

Der Teleskophandler 2 hat einen Teleskopausleger 6 mit einem Zylinder 8 und einer ausfahrbaren Kolbenstange 10. Der Zylinder 8 ist mit einem Endabschnitt auf dem Fahrgestell 12 des Teleskophandlers 2 gelenkig gelagert. In den freien Endabschnitt des Zylinders 8 taucht die ausfahrbare Kolbenstange 10 ein. Am Kopfabschnitt der Kolbenstange 10 ist die Lasttrageeinrichtung 14 zum Tragen von Lasten 16 angeordnet. Über eine axiale Bewegung der Kolbenstange 10 kann die Lasttrageeinrichtung 14 gehoben bzw. gesenkt und horizontal bewegt werden. Als Grundposition der Lasttrageeinrichtung 14 ist die Position definiert, in der die Kolbenstange 10 so weit wie möglich eingefahren ist. Zur Veränderung eines Anstellwinkels α des Zylinders 8 zum Fahrgestell 12 ist eine Zylinderanordnung 18 vorgesehen, die sich auf dem Fahrgestell 12 abstützt und an einem Mittenabschnitt des Zylinders 8 angelenkt ist.The telescope handler 2 has a teles kopausleger 6 with a cylinder 8th and an extendable piston rod 10 , The cylinder 8th is with an end section on the chassis 12 of the telescope handler 2 articulated. In the free end section of the cylinder 8th dives the extendable piston rod 10 one. At the head section of the piston rod 10 is the load carrying device 14 for carrying loads 16 arranged. About an axial movement of the piston rod 10 can the load carrying device 14 raised or lowered and moved horizontally. As a basic position of the load carrying device 14 is defined the position in which the piston rod 10 as far as possible is retracted. To change an angle of attack α of the cylinder 8th to the chassis 12 is a cylinder arrangement 18 provided on the chassis 12 supports and at a center portion of the cylinder 8th is articulated.

Das Messsystem 4 umfasst einen Sender zum Senden von Radarstrahlen, einen Reflektor 20 zum Zurückstrahlen der gesendeten Radarstrahlen und einen Empfänger zum Empfangen der zurückgestrahlten Radarstrahlen. Der Sender und der Empfänger sind in einer Sende- und Empfangseinheit 22 zusammengefasst und auf dem Zylinder 8 im Bereich des Fahrgestells 12 angeordnet. Der Reflektor 20 ist an der Kolbenstange 10 im Bereich der Lasttrageeinrichtung 14 angeordnet.The measuring system 4 includes a transmitter for transmitting radar beams, a reflector 20 for returning the transmitted radar beams and a receiver for receiving the returned radar beams. The transmitter and the receiver are in a transmitting and receiving unit 22 summarized and on the cylinder 8th in the area of the chassis 12 arranged. The reflector 20 is on the piston rod 10 in the area of the load carrying device 14 arranged.

Die Entfernungsmessung der Lasttrageeinrichtung 14 zur Grundposition erfolgt mittels Radarstrahlen. Dabei berechnet sich aus der Laufzeit der Radarstrahlen zwischen der Sende- und Empfangseinheit 22 und dem Reflektor 20 der Ausfahrweg der Kolbenstange 10 und somit die Entfernung bzw. Betriebsposition der Lasttrageeinrichtung 14.The distance measurement of the load carrying device 14 to the basic position by means of radar beams. It is calculated from the duration of the radar beams between the transmitting and receiving unit 22 and the reflector 20 the extension path of the piston rod 10 and thus the removal or operating position of the load carrying device 14 ,

Als Modulationsverfahren sind sämtliche bekannten Verfahren, wie zB Mehrwegfrequenz CW, FMCW, Puls, vorstellbar. Die Radarstrahlen bewegen sich vorteilhafterweise im hochfrequenten Bereich von etwa 77GHz bis 122GHz, in dem eine hohe Strahlbündelung erreichbar ist. Dabei wird der Reflektor, bspw. ein Triplespiegel, in Abhängigkeit von dem Frequenzbereich gewählt.When Modulation methods are all known methods, such as multipath frequency CW, FMCW, pulse, conceivable. The radar beams move advantageously in the high-frequency Range of about 77GHz to 122GHz, in which a high beam focusing is reachable. In this case, the reflector, for example. A triples mirror, dependent on chosen from the frequency range.

Gemäß 2 hat die Sende- und Empfangseinheit 22 einen einstellbaren Öffnungswinkel zum Auffächern der Radarstrahlen entlang des Teleskopauslegers 6. Durch das Auffächern ergibt sich eine Radarkeule 24, so dass selbst bei einer Durchbiegung des Teleskopauslegers 6 in Folge von einer Beanspruchung stets genügend Radarstrahlen auf den Reflektor 20 auftreffen und von diesem zurückgestrahlt werden.According to 2 has the sending and receiving unit 22 an adjustable opening angle for fanning the radar beams along the telescopic boom 6 , By fanning results in a radar club 24 so that even with a deflection of the telescopic boom 6 as a result of a stress always enough radar beams on the reflector 20 hit and be reflected back from this.

Eine nicht dargestellte Ausführungsform einer Lasthebevorrichtung ist ein Baukran mit einer Laufkatze, deren Entfernung zu ihrer Grundposition über ein Messsystem bestimmbar ist. Der Baukran hat einen auf einem Fahrgestell aufgestellten starren Mast, an dessen Kopfabschnitt ein verschwenkbarer Ausleger angelenkt ist. Auf dem Ausleger ist eine in seine Längsrichtung bewegbare Lasttrageeinrichtung in Form einer Laufkatze zum Heben bzw. Senken und zum horizontalen Bewegen von Lasten angeordnet. Als Grundposition ist vorteilhafterweise die Position definiert, in der sich die Laufkatze auf dem Ausleger in Mastnähe befindet.A not shown embodiment a load lifting device is a construction crane with a trolley whose Distance to its basic position determined by a measuring system is. The construction crane has a rigid mast mounted on a chassis, at the head portion of a pivotable arm is articulated. On the boom is a movable in its longitudinal direction load bearing device in the form of a trolley for lifting or lowering and horizontal Moving loads arranged. As a basic position is advantageous Defines the position in which the trolley on the boom near the mast located.

Das Messsystem ist mit dem vorbeschriebenen Messsystem 4 im Aufbau und von der Funktionsweise identisch. Es ist mit einer Sende- und Empfangseinheit zum Senden und Empfangen von Radarstrahlen und einem Reflektor zum Zurückstrahlen der gesendeten Radarstrahlen ausgestattet. Die Sende- und Empfangseinheit ist ortsfest an dem Ausleger im Bereich des Mastes angeordnet und der Reflektor auf der Laufkatze angeordnet, so dass die Entfernung der Laufkatze zu ihrer Grundposition anhand der Laufzeit der Radarstrahlen bestimmt werden kann.The measuring system is with the measuring system described above 4 identical in structure and function. It is equipped with a transmitting and receiving unit for transmitting and receiving radar beams and a reflector for returning the transmitted radar beams. The transmitting and receiving unit is fixedly arranged on the boom in the region of the mast and the reflector arranged on the trolley, so that the distance of the trolley to its basic position can be determined based on the duration of the radar beams.

Bei einer anderen nicht dargestellten Ausführungsform einer Lasthebevorrichtung ist vorgesehen, anhand mehreren vorbeschriebenen Messsysteme die Position einer aufgenommen Last im Raum zu ermitteln. Dh es sind nicht nur horizontale Bewegung einer Lasttrageeinrichtung, sondern ebenfalls vertikale Position ermittelbar.at another embodiment, not shown, a lifting device is provided on the basis of several above-described measuring systems the To determine the position of a recorded load in the room. That is it not only horizontal movement of a load carrying device, but also vertical position can be determined.

Ein Beispiel ist eine Containerladebrücke mit drei vorbeschriebenen Messsystemen. Die Containerladebrücke hat eine Kranbrücke, die mit ihren Endabschnitten auf aufgeständerten horizontalen Führungsschienen geführt und in Längsrichtung der Führungsschienen bewegbar ist. Die Kranbrücke trägt eine Lasttrageeinrichtung in Form einer Laufkatze zum Heben bzw. Senken und zum Bewegen von Lasten in Querrichtung der Führungsschienen. Die Lasten werden über ein geeignetes Aufnahmeelemente, wie zB ein Greifer oder ein Haken, von der Lasttrageeinrichtung aufgenommen und in vertikaler Richtung bewegt.One Example is a container loading bridge with three previously described Measurement systems. The container loading bridge has a crane bridge, the with their end sections on elevated horizontal guide rails guided and in the longitudinal direction the guide rails is movable. The crane bridge wears a Load carrying device in the form of a trolley for lifting or lowering and for moving loads in the transverse direction of the guide rails. The loads be over a suitable receiving element, such as a hook or a hook, picked up by the load carrying device and moved in the vertical direction.

Über das erste Messsystem wird die Entfernung der Kranbrücke zu ihrer Grundposition in Längsrichtung der Führungsschienen ermittelt. Um den gesamten Weg in Längsrichtung der Führungsschienen erfassen zu können, ist die Sende- und Empfangseinheit entsprechend am Endbereich einer der Führungsschienen und der Reflektor auf der Kranbrücke angeordnet.About the first measuring system is the removal of the crane bridge to its basic position longitudinal the guide rails determined. To the entire way in the longitudinal direction of the guide rails to be able to capture is the transmitting and receiving unit corresponding to the end of one of guide rails and the reflector on the crane bridge arranged.

Über das zweite Messsystem wird die Entfernung der Laufkatze zu ihrer Grundposition in Querrichtung der Führungsschienen gemessen. Entsprechend ist die Sende und Empfangseinheit an einem Endbereich der Kranbrücke und der Reflektor auf der Laufkatze vorgesehen.The second measuring system measures the distance of the trolley to its basic position in the transverse direction of the guide rails. Accordingly, the transmitting and receiving unit at an end portion of the crane bridge and the reflector on the Trolley provided.

Über das dritte Messsystem wird die Entfernung des Aufnahmeelements zu seiner Grundposition und somit die Entfernung der Last zur Laufkatze in vertikaler Richtung ermittelt. Entsprechend ist die Sende- und Empfangseinheit an der Laufkatze und der Reflektor an dem Aufnahmeelement plaziert.About the third measuring system will be the removal of the receiving element to his Basic position and thus the removal of the load to the trolley in vertical Direction determined. Accordingly, the transmitting and receiving unit placed on the trolley and the reflector on the receiving element.

Als Folge der drei ermittelten Entfernungen lässt sich die Position der Last genau im Raum bestimmen.When As a result of the three distances determined, the position of the load can be determined determine exactly in the room.

Selbstverständlich kann die Containerladebrücke auch nur mit einem Messsystem bzw. zwei Messsystemem zur Messung der horizontalen Laufkatzenposition verwendet werden.Of course you can the container loading bridge also with only one measuring system or two measuring systems for the measurement horizontal trolley position.

Auch wenn bei sämtlichen beschriebenen Ausführungsformen die Sende- und Empfangseinheit 22 des jeweiligen Messsystems 4 ortsfest und der Reflektor 20 beweglich gelagert ist, so ist es ebenfalls vorstellbar, den Reflektor 20 ortsfest und die Sende- und Empfangseinheit 22 beweglich anzuordnen.Although in all the described embodiments, the transmitting and receiving unit 22 of the respective measuring system 4 stationary and the reflector 20 is movably mounted, so it is also conceivable, the reflector 20 stationary and the transmitting and receiving unit 22 movable to arrange.

Offenbart ist eine Lasthebevorrichtung mit einer Lasttrageeinrichtung zum Heben und horizontalen Bewegen von Lasten und ein Messsystem zur Bestimmung der Entfernung der Lasttrageeinrichtung zu ihrer Grundposition, wobei die Ermittlung der Entfernung anhand der Laufzeit von Radarstrahlen zwischen einer Sende- und Empfangseinheit und einem Reflektor erfolgt.Disclosed is a load lifting device with a load bearing device for Lifting and horizontal movement of loads and a measuring system for determination the removal of the load carrying device to its basic position, the determination of the distance based on the duration of radar beams between a transmitting and receiving unit and a reflector.

22
LasthebevorrichtungLoad lifting device
44
Messsystemmeasuring system
66
Teleskopauslegertelescopic boom
88th
Zylindercylinder
1010
Kolbenstangepiston rod
1212
Fahrgestellchassis
1414
LasttrageeinrichtungLoad carrying means
1616
Lastload
1818
Zylinderanordnungcylinder arrangement
2020
Reflektorreflector
2222
Sender- und EmpfangseinheitTransmitter- and receiving unit
2424
Radarkeuleradar lobe

Claims (8)

Lasthebevorrichtung mit einer Lasttrageeinrichtung (14) zum Heben und horizontalen Bewegen von Lasten aus einer Grundposition an der Lasthebevorichtung, und mit einem Messsystem zur Bestimmung der Entfernung der Lasttrageeinrichtung (14) zur Grundposition, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (4) einen Sender zum Senden von Radarstrahlen, einen Reflektor (20) zum Zurückstrahlen der gesendeten Radarstrahlen und einen Empfänger zum Empfangen der zurückgestrahlten Radarstrahlen hat zur Bestimmung der Entfernung anhand der Laufzeit der Radarstrahlen.Lifting device with a load carrying device ( 14 ) for lifting and horizontally moving loads from a home position on the lifting device, and with a measuring system for determining the distance of the load carrying device ( 14 ) to the basic position, characterized in that the measuring system ( 4 ) a transmitter for transmitting radar beams, a reflector ( 20 ) for returning the transmitted radar beams and a receiver for receiving the returned radar beams for determining the distance based on the transit time of the radar beams. Lasthebevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sender und der Empfänger ortsfest und der Reflektor (20) an der Lasttrageeinrichtung (14) angeordnet ist.Lifting device according to claim 1, wherein the transmitter and the receiver are stationary and the reflector ( 20 ) on the load carrying device ( 14 ) is arranged. Lasthebevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sender und der Empfänger an der Lasttrageeinrichtung (14) und der Reflektor (20) ortsfest angeordnet ist.Lifting device according to claim 1, wherein the transmitter and the receiver are attached to the load carrying device ( 14 ) and the reflector ( 20 ) is arranged stationary. Lasthebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Sender einen einstellbaren Öffnungswinkel zur Bildung einer Radarkeule (24) hat.Lifting device according to one of claims 1 to 3, wherein the transmitter has an adjustable opening angle for forming a radar lobe ( 24 ) Has. Lasthebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Radarstrahlen eine Arbeitsfrequenz im Bereich von etwa 77GHz bis 122GHz aufweisen.Lifting device according to one of the preceding Claims, wherein the radar beams have a working frequency in the range of about 77GHz to 122GHz. Lasthebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reflektor (20) ein Tripelspiegel ist.Lifting device according to one of the preceding claims, wherein the reflector ( 20 ) is a triple mirror. Lasthebevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lasttrageeinrichtung (14) eine Laufkatze eines Krans ist.Lifting device according to one of the preceding claims, wherein the load carrying device ( 14 ) is a trolley of a crane. Lasthebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lasttrageeinrichtung (14) an einem Teleskopausleger (6) eines Teleskophandlers (2) angeordnet ist.Lifting device according to one of claims 1 to 6, wherein the load carrying device ( 14 ) on a telescopic boom ( 6 ) of a telescopic handler ( 2 ) is arranged.
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