DE102016124504A1

DE102016124504A1 - Hubvorrichtung für ein Flurförderzeug sowie ein solches Flurförderzeug

Info

Publication number: DE102016124504A1
Application number: DE102016124504.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Stolten
Original assignee: Jungheinrich AG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2018-06-21
Also published as: EP3336051B1; EP3336051A1; US20180170732A1; US10941027B2

Abstract

Hubvorrichtung für ein Flurförderzeug umfassend
- ein Hubgerüst mit einem beweglich geführten Lastteil und mindestens einer beweglich geführten Maststufe,
- einen auf den Lastteil wirkenden Freihubzylinder,
- mindestens einen auf die mindestens eine Maststufe wirkenden Masthubzylinder,
- ein Hydraulikaggregat zur Versorgung des Freihubzylinders sowie des mindestens einen Masthubzylinders mit Hydraulikflüssigkeit, gekennzeichnet durch
- mindestens ein Zuführventil, das mit dem Hydraulikaggregat und mit dem Freihubzylinder und/oder dem mindestens einen Masthubzylinder verbunden ist und lediglich zur Zuführung von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydrauliktank zu dem Freihubzylinder und/oder dem Masthubzylinder vorgesehen ist und
- mindestens ein Rückführventil, das mit dem Hydraulikaggregat und mit dem Freihubzylinder und/oder dem mindestens einen Masthubzylinder verbunden ist und das lediglich zur Rückführung von Hydraulikflüssigkeit von dem Freihubzylinder und/oder dem Masthubzylinder zu dem Hydrauliktank vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubvorrichtung für ein Flurförderzeug sowie ein Flurförderzeug mit einer erfindungsgemäßen Hubvorrichtung.
Flurförderzeuge zum Ein- und Auslagern von Lasten weisen üblicherweise ein Hubgerüst mit einem Mast und einem Lastteil auf. Der Mast kann aus mehreren Maststufen bestehen, die beim Ausfahren des Mastes teleskopartig auseinanderfahren. Hierbei wird üblicherweise jede Maststufe durch einen Hydraulikzylinder bewegt. Das Ausfahren des Mastes wird auch Masthub genannt. Das Lastteil ist in der Regel mit der obersten Maststufe verbunden und dient der Aufnahme und dem Tragen von Lasten. Das Lastteil wird ebenso durch einen Hydraulikzylinder entlang des sogenannten Freihubs bewegt. Bei der Einleitung eines Hubvorgangs fährt in der Regel zunächst der Freihub aus. Dabei wird lediglich das Lastteil angehoben, ohne den Mast auszufahren. So kann das Lastteil und damit die Last angehoben werden, ohne die Bauhöhe des Hubgerüstes und somit die Durchfahrtshöhe des Flurförderzeugs zu erhöhen. Ist das Lastteil vollständig ausgefahren und hat der Freihub somit seine Endposition erreicht, so beginnt der Masthub und es werden die einzelnen Maststufen des Mastes ausgefahren.
Die Hubfolge von Freihub und Masthub wird zumeist über die Flächenverhältnisse der das Lastteil bzw. die Maststufen antreibenden Hydraulikzylinder gesteuert. Die Flächenverhältnisse der Hydraulikzylinder sind dabei so gestaltet, dass der zum Anheben des Freihubzylinders notwendige Hydraulikdruck geringer ist als der zum Anheben des Masthubzylinders notwendige Hydraulikdruck. Folglich fährt während eines Hubvorgangs immer zunächst das Lastteil entsprechend dem Freihub aus. Erst wenn der Freihub abgeschlossen ist, also der Freihubzylinder seine Endposition erreicht hat, beginnt der Masthub. Beim Senkvorgang ergibt sich dadurch der Nachteil, dass der Hydraulikdruck im Freihub bei geringer Last oder ohne Last so niedrig ist, dass das Lastteil lediglich mit geringer Geschwindigkeit gesenkt werden kann. Die Senkgeschwindigkeit des Lastteils ist dabei wesentlich geringer als die Senkgeschwindigkeit der Maststufen des Hubmastes. Zudem können bei zu geringem hydraulischen Druck erhöhte Strömungswiderstände in den Hydraulikleitungen sowie mechanische Reibungsverluste in den Zylindern auftreten. Dies führt zu einer weiteren Verringerung der Senkgeschwindigkeit und somit zu einer verringerten Umschlagleistung des Flurförderzeugs.
Zur Erhöhung der Senkgeschwindigkeit im Freihub bei geringer oder ohne Last kann beispielsweise die wirksame Kolbenfläche des Freihubzylinders reduziert werden. Dadurch wird der Hydraulikdruck gesteigert und die Senkgeschwindigkeit des Lastteils wird erhöht. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die Steuerung der Hubfolge und Senkfolge über die Flächenverhältnisse nicht mehr genutzt werden kann, da die Druckdifferenz zwischen den einzelnen Hubstufen zu gering wird oder sich sogar umkehrt.
Aus DE 10 2009 011 865 A1 und EP 1 593 645 A2 sind hydraulische Regelungen bekannt, die eine gezielte Versorgung der Masthubzylinder und Freihubzylinder eines Flurförderzeugs unabhängig von der Kolbenfläche der Zylinder ermöglicht. Hierzu wird die Versorgung der Hydraulikzylinder mit Hydraulikflüssigkeit über mehrere Hydraulikventile geregelt. Die EP 1 593 645 A2 sieht zur Versorgung des Freihubzylinders sowie des Masthubzylinders in aufwändiger Weise die Verwendung von zwei separaten 3/3-Wege-Proportionalventilen vor. Die DE 10 2009 011 865 A1 sieht zur Versorgung der Masthubzylinder und Freihubzylinder ein 3/3-Wege-Proportionalventil sowie zwei 2/2-Wege-Proportionalventil bzw. ein 2/3-Wege-Proportionalventil und ein 3/3-Wege-Proportionalventil vor. Die in den genannten Dokumenten beschriebenen Hubvorrichtungen sind aufwändig und weisen eine ungünstige Energiebilanz auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hubvorrichtung für ein Flurförderzeug zur Verfügung zu stellen, die einfacher und effizienter ist.
Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Hubvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Flurförderzeug mit einer erfindungsgemäßen Hubvorrichtung gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
Die erfindungsgemäße Hubvorrichtung für ein Flurförderzeug umfasst ein Hubgerüst mit einem beweglich geführten Lastteil und mindestens einer beweglich geführten Maststufe, einen auf den Lastteil wirkenden Freihubzylinder sowie mindestens einen auf die mindestens eine Maststufe wirkenden Masthubzylinder. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Hubvorrichtung ein Hydraulikaggregat zur Versorgung des Freihubzylinders sowie des mindestens einen Masthubzylinders mit Hydraulikflüssigkeit. Erfindungsgemäß umfasst die Hubvorrichtung zudem mindestens ein Zuführventil, das mit dem Hydraulikaggregat und mit dem Freihubzylinder und/oder dem mindestens einen Masthubzylinder verbunden ist und das lediglich zur Zuführung von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikaggregat zu dem Freihubzylinder und/oder dem Masthubzylinder vorgesehen ist. Weiterhin umfasst die Hubvorrichtung erfindungsgemäß ein Rückführventil, das mit dem Hydraulikaggregat und mit dem Freihubzylinder und/oder dem mindestens einen Masthubzylinder verbunden ist und das lediglich zur Rückführung von Hydraulikflüssigkeit von dem Freihubzylinder und/oder dem Masthubzylinder zu dem Hydraulikaggregat vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Hubvorrichtung weist also mindestens zwei separate Ventile auf, nämlich ein Zuführventil und ein Rückführventil. Bei dem Zuführventil und dem Rückführventil handelt es sich nicht um das gleiche Ventil. Das Zuführventil dient der Regelung der Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikaggregat zu dem Freihubzylinder bzw. zu dem Masthubzylinder. Durch die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikaggregat zu dem Freihubzylinder wird das Lastteil und somit eine auf dem Lastteil befindliche Last gehoben. Somit wird der Freihub durchfahren. Durch eine Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zu dem Masthubzylinder wird die mindestens eine Maststufe ausgefahren und somit der Masthub durchfahren. Durch Ausfahren der mindestens einen Maststufe wird ebenfalls das Lastteil mit der Last gehoben. Zum Senken des Lastteils und somit der auf dem Lastteil befindlichen Last werden der mindestens eine Masthubzylinder bzw. der Freihubzylinder eingefahren. Dafür wird Hydraulikflüssigkeit aus dem entsprechenden Zylinder zurück in das Hydraulikaggregat geführt. Diese Rückführung von Hydraulikflüssigkeit erfolgt nicht über das Zuführventil. Stattdessen fließt die rückzuführende Hydraulikflüssigkeit über das mindestens eine Rückführventil in das Hydraulikaggregat. Das Hydraulikaggregat weist mindestens einen Hydrauliktank und eine mit diesem verbundene Hydraulikpumpe auf. Die erfindungsgemäße Trennung der Zufuhr und der Rückführung von Hydraulikflüssigkeit in die Zylinder ermöglicht ein einfacheren Aufbau des hydraulischen Systems und eine flexiblere Wahl der verwendeten Ventile, was auch zu Kosteneinsparungen führt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das mindestens eine Zuführventil ein Proportionalventil. Dies ermöglicht nicht nur die wahlweise Zuführung von Hydraulikflüssigkeit zu dem Freihubzylinder oder dem Masthubzylinder, sondern auch die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zu beiden Zylindern gleichzeitig. Durch Proportionalventile kann der Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit flexibel eingestellt und auf Freihubzylinder und Masthubzylinder verteilt werden. Somit kann beim Heben der Last der Freihub und der Masthub je nach Ventilstellung unabhängig voneinander oder auch gemeinsam durchfahren werden. Insbesondere kann das Zuführventil ein 3/2-Wege-Proportionalventil umfassen. Dieses Ventil ermöglicht eine flexible Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zu dem Freihubzylinder oder zu dem Masthubzylinder oder simultan zu beiden Ventilen bei gleichzeitig einfachem Aufbau. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung kann zudem das mindestens eine Rückführventil ein Proportionalventil umfassen. Über das mindestens eine Rückführventil kann somit flexibel der Volumenstrom der aus den Zylindern in das Hydraulikaggregat zurückgeführten Hydraulikflüssigkeit eingestellt werden. Entsprechend kann beim Senkvorgang der Freihub bzw. der Masthub flexibel gesteuert werden. Auch kann beim Senken der Last der Freihub und der Masthub je nach Ventilstellung unabhängig voneinander oder auch gemeinsam durchfahren werden. In besonders einfacher Weise kann dies durch ein 2/2-Wege-Proportionalventil realisiert werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung verbindet das Zuführventil eine Zuleitung über eine erste Verbindungsleitung mit dem Freihubzylinder und/oder über eine zweite Verbindungsleitung mit dem mindestens einen Masthubzylinder. Die Zuleitung ist dabei mit dem Hydraulikaggregat verbunden. Das Zuführventil kann dabei die über die gemeinsame Zuleitung aus dem Hydraulikaggregat geführte Hydraulikflüssigkeit auf die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung aufteilen und somit den Freihubzylinder und den Masthubzylinder mit Hydraulikflüssigkeit versorgen. Je nach Ventilstellung kann aber auch nur der Freihubzylinder der nur der Masthubzylinder mit Hydraulikflüssigkeit versorgt werden. Dies vereinfacht den Aufbau der Vorrichtung. Das Zuführventil kann hierbei insbesondere ein 3/2-Wege-Proportionalventil sein. Dies ermöglicht eine besonders einfache und effiziente Ansteuerung des Freihubzylinders und des Masthubzylinders. Ein solches Ventil ist zudem kostengünstig.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung verbindet das mindestens eine Rückführventil eine erste Rückleitung, die von der ersten Verbindungsleitung abzweigt und/oder eine zweite Rückleitung, die von der zweiten Verbindungsleitung abzweigt, unabhängig von dem Zuführventil mit dem Hydraulikaggregat. Gemäß dieser Ausgestaltung können also insbesondere zwei Rückleitungen vorgesehen sein, welche der Rückführung von Hydraulikflüssigkeit aus den Zylindern dienen. Die erste Rückleitung zweigt dabei von der ersten Verbindungsleitung ab und ist somit über die erste Verbindungsleitung mit dem Freihubzylinder verbunden. Die zweite Rückleitung zweigt von der zweiten Verbindungsleitung ab und ist somit über die zweite Verbindungsleitung mit dem mindestens einen Masthubzylinder verbunden. Über die getrennten Rückleitungen können Freihubzylinder und Masthubzylinder getrennt voneinander eingefahren werden und somit der Freihub bzw. der Masthub getrennt voneinander durchfahren werden. Es können dabei mindestens zwei Rückführventile vorgesehen sein, wobei die erste Rückleitung ein erstes Rückführventil und die zweite Rückleitung ein zweites Rückführventil aufweisen kann. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Verwendung von 2/2-Wege-Proportionalventilen als erstes und zweites Rückführventil zur Rückführung der Hydraulikflüssigkeit aus den Zylindern in das Hydraulikaggregat.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung werden die erste Rückleitung und die zweite Rückleitung zu einer gemeinsamen dritten Rückleitung zusammengeführt. Insbesondere können die erste Rückleitung und die zweite Rückleitung über das mindestens eine Rückführventil zu einer gemeinsamen dritten Rückleitung zusammengeführt werden. Dies vereinfacht den Aufbau weiter. Nach einer weiteren Ausgestaltung kann das mindestens eine Rückführventil ein rückführendes 3/2-Wege-Proportionalventil sein, über das die erste Rückleitung und die zweite Rückleitung zu einer gemeinsamen dritten Rückleitung zusammengeführt werden. Über das 3/2-Wege-Proportionalventil kann die Hydraulikflüssigkeit entweder aus dem Freihubzylinder oder aus dem mindestens einen Masthubzylinder oder aus beiden Zylindern gleichzeitig zurück in das Hydraulikaggregat zurückgeführt werden. Es kann dann weiterhin ein 4/2-Wege-Proportionalventil vorgesehen sein, das die erste Rückleitung und die zweite Rückleitung wahlweise von dem rückführenden 3/2-Wege-Proportionalventil trennt oder mit dem rückführenden 3/2-Wege-Proportionalventil verbindet. Durch das 4/2-Wege-Proportionalventil kann somit ein Rückfluss von Hydraulikflüssigkeit in das Hydraulikaggregat verhindert werden, falls ein Absenken der Hydraulikzylinder nicht gewünscht ist. Sollen die Zylinder abgesenkt werden, so wird zunächst das 4/2-Wege-Proportionalventil in seine Durchflussstellung geschaltet, sodass die Hydraulikflüssigkeit zu dem 3/2-Wege-Proportionalventil gelangen kann. Diese Ausgestaltung kann alternativ zu der Verwendung zweier 2/2-Wege-Proportionalventile als Rückführventile vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die erste Verbindungsleitung zwischen dem Zuführventil und der Abzweigung der ersten Rückleitung von der ersten Verbindungsleitung ein Rückschlagventil auf. Auch kann die zweite Verbindungsleitung zwischen dem Zuführventil und der Abzweigung der zweiten Rückleitung von der zweiten Verbindungsleitung ein Rückschlagventil aufweisen. Insbesondere können sowohl die erste als auch die zweite Verbindungsleitung ein solches Rückschlagventil aufweisen. Durch die Rückschlagventile wird gewährleistet, dass keine Hydraulikflüssigkeit aus den Zylindern über das Zuführventil zurückfließen kann. Stattdessen verbleibt der zurückfließenden Hydraulikflüssigkeit lediglich der Weg über die erste bzw. zweite Rückleitung und somit über das mindestens eine Rückführventil.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Hydraulikaggregat eine Hydraulikpumpe und einen Hydrauliktank, wobei die Hydraulikpumpe Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydrauliktank durch die Zuleitung und über das Zuführventil zu dem Freihubzylinder und/oder dem Masthubzylinder fördert. Über die Hydraulikpumpe kann eine gewünschte Hubgeschwindigkeit der Last erreicht werden indem der Freihub und/oder der Masthub mit der entsprechenden Geschwindigkeit durchfahren werden. Hierfür kann insbesondere die Pumpendrehzahl der Hydraulikpumpe geregelt werden. Auch kann die Hubgeschwindigkeit durch eine entsprechende Ventilstellung des Zuführventils, das die durch die Hydraulikpumpe zugeführte Hydraulikflüssigkeit auf den Freihubzylinder sowie den mindestens einen Masthubzylinder verteilt, geregelt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die Zuleitung ein Trennventil auf, um den Hydraulikfluss von dem Hydraulikaggregat zu dem Zuführventil zu trennen. Auch kann der Hydraulikfluss durch das Trennventil zumindest gedrosselt werden. Weiterhin kann eine von der Zuleitung abgehende Funktionsleitung vorgesehen sein, zur Versorgung weiterer hydraulischer Elemente mit Hydraulikflüssigkeit. Über das Trennventil kann so der Hydraulikfluss zu den Hubzylindern unterbrochen oder gedrosselt werden, um weiteren hydraulischen Elementen ausreichend Hydraulikflüssigkeit zur Verfügung stellen zu können. Das Trennventil kann beispielsweise als Proportionalventil oder als Schaltventil ausgebildet sein.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Steuereinheit vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, das mindestens eine Zuführventil und/oder das mindestens eine Rückführventil zu betätigen. Insbesondere kann die Steuereinheit das Zuführventil und/oder das mindestens eine Rückführventil elektrisch betätigen. Bei dem Zuführventil und dem mindestens einen Rückführventil kann es sich dann um elektrisch betätigbare Ventile handeln.
Weiterhin kann in bevorzugter Weise der Freihubzylinder oder der mindestens eine Masthubzylinder einen mit der Steuereinheit kommunizierenden Sensor zur Bestimmung der Hubhöhe des Lastteils aufweisen. Insbesondere können sowohl der Freihubzylinder wie auch der mindestens eine Masthubzylinder jeweils einen Hubhöhensensor aufweisen. Der Hubhöhensensor kann insbesondere ein Positionssensor sein, der beispielsweise die Position einer Kolbenstange des Freihubzylinders bzw. des Masthubzylinders misst. Je weiter die Kolbenstange aus dem jeweiligen Zylinder ausgefahren ist, desto weiter wurde der Freihub bzw. der Masthub durchfahren und desto höher ist die Hubhöhe des Lastteils. Aus der Hubhöhe des Lastteils kann die Hubhöhe einer auf dem Lastteil transportieren Last bestimmt werden. Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Freihubzylinder und/oder der Masthubzylinder einen mit der Steuereinheit kommunizierenden Sensor zur Bestimmung der Hubgeschwindigkeit und/oder der Senkgeschwindigkeit des Lastteils auf. Es kann sich hierbei um den gleichen Sensor handeln, der die Hubhöhe bestimmt. Insbesondere können sowohl der Freihubzylinder wie auch der mindestens eine Masthubzylinder jeweils einen Geschwindigkeitssensor aufweisen. Der Geschwindigkeitssensor kann beispielsweise die Bewegungsgeschwindigkeit einer Kolbenstange des Freihubzylinders bzw. des Masthubzylinders gegenüber dem Zylindergehäuse messen. Aus der Bewegungsgeschwindigkeit der Kolbenstangen kann auf die Hubgeschwindigkeit des durch die Kolbenstangen der beiden Zylinder bewegten Lastteils geschlossen werden.
Bevorzugt ist die Steuereinheit dann dazu ausgebildet, das Zuführventil und/oder das Rückführventil abhängig von der durch den Sensor bestimmten Hubhöhe des Lastteils anzusteuern, um die Hubgeschwindigkeit und/oder die Senkgeschwindigkeit des Lastteils zu steuern. Der Hubhöhensensor des Freihubzylinders bzw. des Masthubzylinders misst beispielsweise eine aktuelle Position der Kolbenstange des jeweiligen Zylinders. Die ermittelten Messwerte werden an die Steuereinheit übermittelt, welche daraufhin die Hub- oder Senkgeschwindigkeit des jeweiligen Ventils steuert. Abhängig von der Hubhöhe des Lastteils wird somit die Hub- und Senkgeschwindigkeit des Lastteils gesteuert. So können bestimmte Bereiche der Hubhöhe definiert werden, innerhalb derer unterschiedliche Hub- oder Senkgeschwindigkeiten angewendet werden sollen. Beispielsweise kann die Hubgeschwindigkeit oder die Senkgeschwindigkeit des Lastteils in der Nähe der Endbereiche des Freihubzylinders bzw. des Masthubzylinder, also kurz bevor die jeweilige Kolbenstange des jeweiligen Zylinders voll ausgefahren oder eingefahren ist, verringert werden. Es wird somit ein sanfter Anschlag der Kolbenstangen an das Zylindergehäuse und somit unter anderem ein weicherer Übergang zwischen Freihub und Masthub gewährleistet.
Weiter bevorzugt ist die Steuereinheit dann dazu ausgebildet, das Zuführventil zum Einstellen einer Soll-Hubgeschwindigkeit und/oder das Rückführventil zum Einstellen einer Soll-Senkgeschwindigkeit des Lastteils anzusteuern, eine Regelabweichung zwischen der Soll-Hubgeschwindigkeit und der durch den Sensor bestimmten Ist-Hubgeschwindigkeit und/oder der Soll-Senkgeschwindigkeit und der durch den Sensor bestimmten Ist-Senkgeschwindigkeit zu ermitteln, und auf Grundlage der Regelabweichung das Zuführventil und/oder das Rückführventil zur Regelung der Versorgung des Freihubzylinders und/oder des Masthubzylinders mit Hydraulikflüssigkeit anzusteuern. Gemäß dieser Ausgestaltung wird also über die Steuereinheit durch eine bestimmte Einstellung des Zuführventils eine Soll-Hubgeschwindigkeit für das Lastteil und damit die Last vorgegeben. Entsprechend kann über die Steuereinheit das Rückführventil derart angesteuert werden, dass eine definierte Soll-Senkgeschwindigkeit des Lastteils und damit der Last eingestellt wird. Diese Soll-Geschwindigkeiten unterliegen jedoch einer Vielzahl von externen Störeinflüssen, wie beispielsweise unterschiedlichen Lasten, einer schwankenden Ölviskosität, dem Pumpenwirkungsgrad oder mechanischen Verlusten im System. Die Soll-Geschwindigkeit kann daher von der tatsächlich realisierten Ist-Geschwindigkeit abweichen. Um eine solche Abweichung auszugleichen, wird durch die genannten Sensoren an dem Freihubzylinder bzw. an dem mindestens einen Masthubzylinder die Ist-Hubgeschwindigkeit und/oder die Ist-Senkgeschwindigkeit des Lastteils zunächst bestimmt. Dies kann beispielsweise über die Messung der Bewegungsgeschwindigkeit der Kolbenstangen der jeweiligen Hydraulikzylinder relativ zu dem jeweiligen Zylindergehäuse erfolgen. Über die Steuereinheit wird dann die Abweichung zwischen den Ist-Geschwindigkeiten und den Soll-Geschwindigkeiten der Kolbenstangen der jeweiligen Zylinder bestimmt und die Stellung des Zuführventils bzw. des mindestens einen Rückführventils entsprechend nachgeregelt. Durch diese Rückkopplung kann eine vorgegebene Hub- oder Senkgeschwindigkeit des Lastteils und somit der Last wesentlich präziser und zuverlässiger eingehalten werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von fünf Figuren erläutert. Es zeigen

1 die erfindungsgemäße Hubvorrichtung in einer ersten Ausgestaltung,
2 die erfindungsgemäße Hubvorrichtung in einer zweiten Ausgestaltung,
3 die erfindungsgemäße Hubvorrichtung in einer dritten Ausgestaltung,
4 ein Regelungsschema zur Regelung der Hubgeschwindigkeit,
5 ein Regelungsschema zur Regelung der Senkgeschwindigkeit.

1 zeigt die erfindungsgemäße Hubvorrichtung in einer ersten Ausgestaltung. Die Hubvorrichtung weist ein schematisch dargestelltes Hubgerüst 10 mit einem beweglich geführten Lastteil 12 und einer beweglich geführten Maststufe 14 auf. Das Lastteil umfasst eine Lastgabel 12. Auf das Lastteil 12 wirkt der Freihubzylinder 13, während auf die Maststufe 14 der Masthubzylinder 15 wirkt. Durch Ansteuerung des Freihubzylinders 13 kann somit das Lastteil 12 im Freihub gehoben bzw. gesenkt werden und durch Ansteuerung des Masthubzylinders 15 kann das Lastteil 12 im Masthub gehoben bzw. gesenkt werden. Durch Betätigung des Masthubzylinders 15 wird dabei das Lastteil 12 gemeinsam mit dem Freihubzylinder 13 bewegt. Der Freihubzylinder 13 umfasst eine schematisch dargestellte Kolbenstange, wobei an der Kolbenstange oder in der Nähe der Kolbenstange ein Sensor 17 angeordnet ist. Auch der Masthubzylinder 15 weist eine entsprechende Kolbenstange auf, an der bzw. in deren Nähe ein Sensor 18 angeordnet ist.
Ein Hydrauliktank 16 sowie eine Hydraulikpumpe 28 bilden gemeinsam ein Hydraulikaggregat. Der Hydrauliktank 16 stellt Hydraulikflüssigkeit zur Versorgung des Freihubzylinders 13 und des Masthubzylinders 15 durch die Hydraulikpumpe 28 zur Verfügung. Ein Zuführventil 20 verbindet den Hydrauliktank 16 mit dem Freihubzylinder 13 und mit dem Masthubzylinder 15. Es handelt sich bei dem Zuführventil um ein 3/2-Wege-Proportionalventil mit 3 Leitungsanschlüssen und zwei Ventilstellungen. Über eine Zuleitung 24 ist der Hydrauliktank 16 mit einem Anschluss des Zufuhrventils 20 verbunden, während der Freihubzylinder 13 über eine erste Verbindungsleitung 25 und der Masthubzylinder 15 über eine zweite Verbindungsleitung 26 mit den restlichen Anschlüssen des Zufuhrventils 20 verbunden ist. Die beiden möglichen Ventilstellungen des Zufuhrventils 20 sind mit den Bezugszeichen 20a bzw. 20b gekennzeichnet, wobei die Ventilstellung 20a die Zuleitung 24 mit der Verbindungsleitung 26 und somit mit dem Masthubzylinder 15 verbindet während die Ventilstellung 20b die Zuleitung 24 mit der Verbindungsleitung 25 und darüber mit dem Freihubzylinder 13 verbindet. Da es sich bei dem Zuführventil 20 um ein Proportionalventil handelt, sind auch beliebige Zwischenstellungen zwischen den Ventilstellungen 20a und 20b möglich, sodass die Zuleitung 24 auch gleichzeitig mit den Verbindungsleitungen 25 und 26 verbunden werden kann. Das Zuführventil 20 wird über eine Steuereinheit 70 elektrisch betätigt. In der ersten bzw. zweiten Verbindungsleitung 25, 26 ist ein erstes bzw. zweites Rückschlagventil 40, 42 vorgesehen, welches einen Rückfluss von Hydraulikflüssigkeit aus den Zylindern 13, 15 zu dem Zuführventil 20 verhindert.
Weiterhin sind in 1 zwei Rückführventile 30, 30' ersichtlich, wobei das erste Rückführventil 30 über eine erste Rückleitung 31 mit dem Freihubzylinder 13 und mit dem Hydrauliktank 16 verbunden ist, während das zweite Rückführventil 30' über eine zweite Rückführleitung 32 mit dem Masthubzylinder 15 und mit dem Hydrauliktank 16 verbunden ist. Die erste Rückleitung 31 und die zweite Rückleitung 32 werden über eine gemeinsame Rückleitung 33 zusammengeführt. Die erste Rückleitung 31 zweigt von der ersten Verbindungsleitung 25 oberhalb des Rückschlagventils 40 ab, während die zweite Rückleitung 32 von der zweiten Verbindungsleitung 26 oberhalb des Rückschlagventils 42 abzweigt. Bei den beiden Rückführventilen 30, 30' handelt es sich um 2/2-Wege-Proportionalventile, welche zwei Anschlüsse und zwei Ventilstellungen haben. In einer ersten Ventilstellung 30a erlaubt das erste Rückführventil 30 den Rücklauf von Hydraulikflüssigkeit aus dem Freihubzylinder 13 in den Hydrauliktank 16. In der zweiten Ventilstellung 30b sperrt das erste Rückführventil 30 den Rücklauf von Hydraulikflüssigkeit aus dem Freihubzylinder 13. Das zweite Zuführventil 30' ist entsprechend aufgebaut und weist somit eine Durchflussstellung 30a' sowie eine Sperrstellung 30b' auf. Da es sich bei den Rückführventilen 30, 30' um Proportionalventile handelt, sind auch hier beliebige Zwischenstellungen möglich. Es kann somit über die Ventilstellung der Volumenstrom des Rückflusses aus dem Freihubzylinder 13 bzw. dem Masthubzylinder 15 geregelt werden. Auch die Rückführventile 30, 30' werden über die Steuereinrichtung 70 elektrisch betätigt.
Die in 2 dargestellte Hubvorrichtung unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Ausgestaltung lediglich durch ein weiterhin vorgesehenes Trennventil 60, welches den Hydraulikfluss von dem Hydrauliktank 16 zu dem Zuführventil 20 regeln, insbesondere trennen kann. Das Trennventil 60 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein 2/2-Wege-Proportionalventil mit einer Durchflussstellung und einer Sperrstellung. Jedoch kann das Trennventil 60 auch als Schaltventil ausgeführt sein. Auch dieses Proportionalventil kann zur Regelung des Durchflusses beliebige Zwischenstellungen einnehmen. Das Trennventil 60 kann somit den Zufluss von Hydraulikflüssigkeit zu dem Freihubzylinder 13 bzw. dem Masthubzylinder 15 drosseln oder unterbrechen, um über eine Abzweigleitung 62 einen Teil des Volumenstroms der Hydraulikflüssigkeit für weitere Funktionen des Flurförderzeugs zur Verfügung zu stellen.
3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Hubvorrichtung. Diese Ausgestaltung unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Ausgestaltung durch die Verwendung anderer Ventile als Rückführventile. Der Zweig zur Zuführung von Hydraulikflüssigkeit zu den Zylindern ist der gleiche wie in 1. In der Ausgestaltung in 3 ist ein 3/2-Wege-Proportionalventil als erstes Rückführventil 30" vorgesehen, über das die erste Rückleitung 31 und die zweite Rückleitung 32 zu einer gemeinsamen dritten Rückleitung 33 zusammengeführt werden. Zudem ist ein 4/2-Wege-Proportionalventil 50 als zweites Rückführventil vorgesehen, über welches die erste Rückleitung 31 und die zweite Rückleitung 32 von dem 3/2-Wege-Proportionalventil 30" getrennt oder mit diesem verbunden werden können.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Hubvorrichtung nach 1 unter Bezug auf die 4 und 5 erläutert. Zum Heben des Lastteils 12 wird über die Hydraulikpumpe 28 Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydrauliktank 16 durch die Zuleitung 24 und das in der Ventilstellung 20b befindliche Zuführventil 20 sowie über die erste Verbindungsleitung 25 in den Freihubzylinder 13 geführt. Es wird somit der Freihub durchfahren. Die Position der Kolbenstange der Freihubzylinders 13 wird dabei durch einen Positionssensor überwacht und an die Steuereinheit 70 übermittelt. Es wird somit die Mastposition überwacht. Kurz bevor der Freihubzylinder 13 seine Endstellung erreicht, wird das Zuführventil 20 durch die Steuereinheit 70 sukzessive in die Ventilstellung 20a geschaltet. Somit wird der Volumenstrom zum Freihubzylinder 13 reduziert und der Volumenstrom zum Masthubzylinder 15 eingeleitet. Die Kolbenstange des Freihubzylinders 13 erreicht so langsam und sanft ihren Anschlag. Hydraulikflüssigkeit wird nun aus dem Hydrauliktank 16 mittels der Hydraulikpumpe 28 über die Zuleitung 24 durch das Zuführventil 20 und auch in die zweite Verbindungsleitung 26 und somit in den Masthubzylinder 15 geführt. Dies führt zu einem Ausfahren der Kolbenstange des Masthubzylinders 15 und somit zum Beginn des Masthubs. Im Masthub wird das Lastteil 12 mitsamt dem Freihubzylinder 13 angehoben. Durch entsprechende Stellung des Zuführventils 20 ist es jedoch ebenso möglich, zuerst den Masthub und dann den Freihub zu durchfahren. Auch ist es möglich, beide gleichzeitig zu durchfahren.
Über das Zuführventil 20 kann eine durch die Steuereinheit 70 vorgegebene Soll-Geschwindigkeit für die Bewegung des Lastteils 12 (und damit der Last) übersetzt werden in einen Volumenstrom der hydraulischen Flüssigkeit zu dem Freihubzylinder bzw. dem Masthubzylinder. Mit Blick auf 4 kann beispielsweise eine Bedienperson der Steuereinheit 70 eine Geschwindigkeitsvorgabe ν machen. Entsprechend dieser vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit ν regelt die Steuereinheit 70 über einen Steuerstrom i₁ die Ventilstellung des Zuführventils 20. Das Zuführventil 20 teilt dann den von der Hydraulikpumpe 28 kommenden Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit in zwei Volumenströme q_m und q_f auf, wobei der Volumenstrom q_m den Masthubzylinder 15 und der Volumenstrom q_f den Freihubzylinder 13 bewegt. Die gewünschte Soll-Hubgeschwindigkeit ν wird hierbei über die Pumpendrehzahl der Hydraulikpumpe 28 geregelt, während das Zuführventil 20 die Hydraulikflüssigkeit auf die beiden Zylinder 13, 15 verteilt. Durch die an dem Freihubzylinder 13 bzw. dem Masthubzylinder 15 vorgesehenen Sensoren 17, 18 wird zudem die Ist-Hubgeschwindigkeit v_f des Lastteils bzw. die Ist-Hubgeschwindigkeit v_m der Maststufe 14 ermittelt. Dies kann bspw. über das Messen der Bewegungsgeschwindigkeit der Kolbenstange des jeweiligen Ventils relativ zu dem jeweiligen Kolbengehäuse erfolgen. Die Ist-Geschwindigkeiten v_f, v_m können von der vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit ν = v_f + v_m aufgrund von Störeinflüssen, wie bspw. unterschiedlichen Lasten, Ölviskositäten oder Pumpenwirkungsgraden sowie mechanischen Verlusten abweichen. Daher berechnet die Steuereinheit 70 diese Abweichung der Ist-Hubgeschwindigkeit v_f des Freihubs und der Ist-Hubgeschwindigkeit v_m des Masthubs zur Regelgröße ν und passt den Ventilstrom i₁ und somit die Ventilstellung des Zuführventils 20 an. Somit werden die Ist-Geschwindigkeiten kontinuierlich der Soll-Geschwindigkeit nachgeregelt. Dies führt zu einer wesentlich präziseren Steuerung der Bewegung der Last.
Zum Senken einer auf dem Lastteil 12 befindlichen Last kann über die Rückführventile 30, 30' Hydraulikflüssigkeit aus dem Freihubzylinder 13, aus dem Masthubzylinder 15 oder aus beiden zurück zum Hydrauliktank 16 geführt werden. Für ein Senken im Freihub wird lediglich das Rückführventil 30 betätigt, also in die Ventilstellung 30a gebracht. Zum Senken im Masthub wird zudem das Ventil 30a betätigt, also in seine Ventilstellung 30a' gebracht. Aus dem Freihubzylinder 13 strömende Hydraulikflüssigkeit fließt dabei über die Verbindungsleitung 25 durch die Abzweigung in die erste Rückleitung 31 und über das erste Rückführventil 30 in den Hydrauliktank 16. Aus dem Mastzylinder 15 zurückfließende Hydraulikflüssigkeit fließt über die Verbindungsleitung 26, die Abzweigung und über die zweite Rückleitung 32 durch das zweite Rückführventil 30' in den Hydrauliktank 16. Wie in 5 ersichtlich, gibt die Steuereinheit 70 eine Vorgabe-Senkgeschwindigkeit ν als elektrische Steuerströme i₄, i₅ an die beiden Rückführventile 30, 30'. Durch den elektrischen Steuerstrom i₄ wird die Ventilstellung des Rückführventils 30 gesteuert, sodass ein Volumenstrom hydraulischer Flüssigkeit q_m den Masthubzylinder 15 erreicht. Entsprechend wird durch den elektrischen Steuerstrom i₅ die Ventilstellung des zweiten Rückführventils 30' gesteuert, sodass ein Volumenstrom q_f an hydraulischer Flüssigkeit zu dem Freihubzylinder 13 gelangt. Über die Sensoren 17, 18 werden die Ist-Senkgeschwindigkeiten v_f des Freihubs und v_m des Masthubs ermittelt und an die Steuereinheit 70 übertragen. Die Steuereinheit 70 berechnet die Regelabweichung der Ist-Senkgeschwindigkeiten v_f, v_m zur Stellgröße ν und errechnet daraus die notwendige Anpassung der elektrischen Steuerströme i₄, i₅. Wie auch beim Hubvorgang können so Störeinflüsse beseitigt werden und die Steuerung des Senkvorgangs erfolgt präziser.
Weiterhin wird auch beim Senkvorgang die Hubhöhe, also die Mastposition des Lastteils 12 verwendet, um die Senkgeschwindigkeit in bestimmten Bereichen zu steuern. Wie auch beim Hubvorgang kann so in den Endbereichen des Freihubzylinders 13 bzw. des Masthubzylinders 15 die Senkgeschwindigkeit verringert werden, sodass der Senkanschlag in gedämpfter Weise erreicht wird. Über den in 5 gezeigten Regelkreis werden dabei die elektrischen Ströme i₄, i₅ derart berechnet, dass die Senkgeschwindigkeit der Last auch im Übergangsbereich zwischen Masthub und Freihub konstant bleibt. Sowohl beim Hubvorgang wie auch beim Senkvorgang fährt der Freihubzylinder dann mit einer Geschwindigkeit v_f << v_m in seinen Hubanschlag. Dies führt zu einem sehr sanften Übergang zwischen Freihub und Masthub. Die Hubhöhe des Lastteils bzw. der Maststufe geht wie in 4 und 5 dargestellt als Mastposition in die Steuereinheit ein. Eine entsprechende Regelung kann auch für den Masthubzylinder 15 erfolgen. Wird bspw. ein Senkvorgang aus dem Masthub heraus eingeleitet, so wird das Rückführventil 30' so weit in Richtung der Ventilstellung 30a' verfahren, bis die gewünschte Senkgeschwindigkeit erreicht ist. Kurz bevor der Masthubzylinder 15 vollständig eingefahren ist, wird der Volumenstrom des Masthubzylinders 15 sukzessive verringert, indem das Rückführventil 30' sukzessive in die Sperrstellung 30b' gebracht wird. Während das Rückführventil 30' geschlossen wird, wird das Rückführventil 30 geöffnet, also in die Ventilstellung 30a verfahren und somit der Senkvorgang durch den Freihub gewährleistet. Die Steuerung der beiden Rückführventile 30, 30' erfolgt dabei, wie oben erwähnt, derart, dass trotz der sich verändernden Ventilstellungen die Senkgeschwindigkeit konstant bleibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009011865 A1 [0005]
EP 1593645 A2 [0005]

Claims

Hubvorrichtung für ein Flurförderzeug umfassend - ein Hubgerüst (10) mit einem beweglich geführten Lastteil (12) und mindestens einer beweglich geführten Maststufe (14), - einen auf den Lastteil (12) wirkenden Freihubzylinder (13), - mindestens einen auf die mindestens eine Maststufe (14) wirkenden Masthubzylinder (15), - ein Hydraulikaggregat (16, 28) zur Versorgung des Freihubzylinders (13) sowie des mindestens einen Masthubzylinders (15) mit Hydraulikflüssigkeit, gekennzeichnet durch - mindestens ein Zuführventil (20), das mit dem Hydraulikaggregat (16, 28) und mit dem Freihubzylinder (13) und/oder dem mindestens einen Masthubzylinder (15) verbunden ist und lediglich zur Zuführung von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydrauliktank (16) zu dem Freihubzylinder (13) und/oder dem Masthubzylinder (15) vorgesehen ist und - mindestens ein Rückführventil (30, 30', 30"), das mit dem Hydraulikaggregat (16, 28) und mit dem Freihubzylinder (13) und/oder dem mindestens einen Masthubzylinder (15) verbunden ist und das lediglich zur Rückführung von Hydraulikflüssigkeit von dem Freihubzylinder (13) und/oder dem Masthubzylinder (15) zu dem Hydrauliktank (16) vorgesehen ist.
Hubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Zuführventil (20) ein Proportionalventil, insbesondere ein 3/2-Wege-Proportionalventil, umfasst und/oder dass das mindestens eine Rückführventil (30, 30') ein Proportionalventil, insbesondere ein 2/2-Wege-Proportionalventil, umfasst.
Hubvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführventil (20) eine Zuleitung (24) über eine erste Verbindungsleitung (25) mit dem Freihubzylinder (13) und/oder über eine zweite Verbindungsleitung (26) mit dem mindestens einen Masthubzylinder (15) verbindet, wobei die Zuleitung (24) mit dem Hydraulikaggregat (16, 28) verbunden ist.
Hubvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Rückführventil (30, 30', 30") eine erste Rückleitung (31), die von der ersten Verbindungsleitung (25) abzweigt, und/oder eine zweite Rückleitung (32), die von der zweiten Verbindungsleitung (26) abzweigt, unabhängig von dem Zuführventil (20) mit dem Hydraulikaggregat (16) verbindet.
Hubvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rückleitung (31) und die zweite Rückleitung (32) zu einer gemeinsamen dritten Rückleitung (33) zusammengeführt werden.
Hubvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Rückführventil (30") ein rückführendes 3/2-Wege-Proportionalventil (30") umfasst, über das die erste Rückleitung (31) und die zweite Rückleitung (32) zu einer gemeinsamen dritten Rückleitung (33) zusammengeführt werden.
Hubvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein 4/2-Wege-Proportionalventil (50), das die erste Rückleitung (31) und die zweite Rückleitung (32) wahlweise von dem rückführenden 3/2-Wege-Proportionalventil (30") trennt oder mit dem rückführenden 3/2-Wege-Proportionalventil (30") verbindet.
Hubvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindungsleitung (25) zwischen dem Zuführventil (20) und der Abzweigung der ersten Rückleitung (31) von der ersten Verbindungsleitung (25) ein Rückschlagventil (40) aufweist und/oder dass die zweite Verbindungsleitung (26) zwischen dem Zuführventil (20) und der Abzweigung der zweiten Rückleitung (32) von der zweiten Verbindungsleitung (26) ein Rückschlagventil (42) aufweist.
Hubvorrichtung nach einem Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikaggregat (16, 28) eine Hydraulikpumpe (28) aufweist, die Hydraulikflüssigkeit aus einem Hydrauliktank (16) über die Zuleitung (24) und das Zuführventil (20) zu dem Freihubzylinder (13) und/oder dem Masthubzylinder (15) fördert.
Hubvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (24) ein Trennventil (60) aufweist, um den Hydraulikfluss von dem Hydraulikaggregat (16, 28) zu dem Zuführventil (20) zu trennen.
Hubvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (70), die dazu ausgebildet ist, das mindestens eine Zuführventil (20) und/oder das mindestens eine Rückführventil (30, 30', 30") elektrisch zu betätigen.
Hubvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Freihubzylinder (13) und/oder der Masthubzylinder (15) einen mit der Steuereinheit (70) kommunizierenden Sensor (17, 18) zur Bestimmung der Hubhöhe und/oder der Hubgeschwindigkeit und/oder der Senkgeschwindigkeit des Lastteils (12) aufweist.
Hubvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (70) dazu ausgebildet ist, das Zuführventil (20) und/oder das Rückführventil (30, 30', 30") abhängig von der durch den Sensor (17, 18) bestimmten Hubhöhe des Lastteils (12) anzusteuern, um die Hubgeschwindigkeit und/oder die Senkgeschwindigkeit des Lastteils (12) zu steuern.
Hubvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (70) dazu ausgebildet ist, das Zuführventil (20) zum Einstellen einer Soll-Hubgeschwindigkeit und/oder das Rückführventil (30, 30', 30") zum Einstellen einer Soll-Senkgeschwindigkeit des Lastteils (12) und/oder der mindestens einen Maststufe (14) anzusteuern, eine Regelabweichung zwischen der Soll-Hubgeschwindigkeit und der durch den Sensor (17, 18) bestimmten Ist-Hubgeschwindigkeit und/oder der Soll-Senkgeschwindigkeit und der durch den Sensor (17, 18) bestimmten Ist-Senkgeschwindigkeit zu ermitteln, und auf Grundlage der Regelabweichung das Zuführventil (20) und/oder das Rückführventil (30, 30', 30") zur Regelung der Versorgung des Freihubzylinders (13) und/oder des Masthubzylinders (15) mit Hydraulikflüssigkeit anzusteuern.
Flurförderzeug umfassend eine Hubvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.