DE2932899B1 - Vorrichtung zum beruehrungslosen Messen der Hoehe eines Lasttraegers an einem Lasttraegerfahrzeug ueber einem Bezugspunkt - Google Patents
Vorrichtung zum beruehrungslosen Messen der Hoehe eines Lasttraegers an einem Lasttraegerfahrzeug ueber einem BezugspunktInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungslosen Messen der Höhe eines Lastträgers an
einem Lastträgerfahrzeug über einem Bezugspunkt. Bei dem Lastträgerfahrzeug handelt es sich insbesondere
um einen Hochregalstapler. Solche Lastträgerfahrzeuge
oder Hochregalstapler haben einen Mast, an dem der
Lastträger hochgefahren werden kann. Dabei ergeben sich Probleme insbesondere bei einem Betrieb mit
automatischer Höhenvorwahl für eine genaue Messung der Höhe des Lastträgers über dem Fahrboden oder
dem Fahrzeug. In diesem Falle wird einbezogen, daß am Fahrzeug durch seine Ausführung eine Bezugsstelie
angeordnet ist, die in festem Bodenabstand verbleibt.
Die Feststellung der Lastträgerhöhe ist für Ein- und
ίο Ausstapelvorgänge von wesentlicher Bedeutung. Für
solche Vorgänge ist beispielsweise aus der US-PS 3319816 eine automatische Steuerung für einen
flurgängigen Regalstapler sowohl in der Hubhöhe als auch in einer Verschwenkung für den Schlitten bekannt.
H Zur Höhenmessung sind Istwerigeber in Form von
Potentiometern vorgesehen. Der Istwertgeber wird durch ein Reibrad angetrieben, so daß Unsicherheiten
auftreten, weil Reibradantriebe Schlupf aufweisen, der sich im übrigen auch von besondere Einflüssen ändern
kann. Eine Abnutzung führt zu weiteren Unsicherheiten. Im übrigen findet bei der bekannten Ausführung ein !stund
Sollwertvergleich statt und der Fahrer kann zur Vorwahl bestimmter Hubhöhen bestimmte Betätigungsknöpfe
drehen.
Aus der Zeitschrift »Deutsche Hebe- und Fördertechnik«, 1967, Heft8, S. 25 —31, ist eine automatische
Steuerung für Krananlagen oder Regalstapelgeräte bekannt. Dabei ist ein Soll- und Istwertvergleich
vorgesehen, um einen Auswerter zu betätigen. Es werden Impulsgeneratoren benutzt, die Zählimpulse
liefern, hervorgerufen durch Markierungen an der Kranbahn oder am Hubmast, wobei die Markierungen
entweder reflektierende Marken, die fotoelektrisch abgetastet werden, oder Metallplättchen sind, die durch
Initiatoren abgetastet werden.
Hierdurch wie auch bei anderen berührungslosen Abtastungen von Reflexionseinrichtungen an Regalfächern
wird nicht die absolute Höhe des Lastträgers über dem Boden oder zu einem an der Lastträgerführung
angeordneten Bezugspunkt festgestellt, sondern die Stapeleinrichtungen oder Regale müssen mit Reflektoren
ausgestattet werden, wobei Abtastflächen an jedem Regalfach angeordnet sind.
Solche Ausführungen sind beispielsweise auch für eine mechanische Ausführung aus der DE-OS 19 46 545 bekannt.
Solche Ausführungen sind beispielsweise auch für eine mechanische Ausführung aus der DE-OS 19 46 545 bekannt.
Sie sind berührungslos oder mechanisch sehr aufwendig, weil ein Lagerregal viele Regalfächer hat,
die im übrigen nicht immer gleiche Größe zu haben brauchen.
Dabei ergibt sich ein großer Aufwand nicht nur an Einrichtungen, sondern auch für die Wartung schwer
zugänglicher Elemente.
Man hat daher bereits versucht, die Höhe des Lastträgers über einem Bezugspunkt am Fahrzeug oder über dem Boden unmittelbar mit einem ausfahrbaren Meßelement zu messen und dafür unter Voraussetzung eines genau arbeitenden Proportionalmastes die Länge eines vom Lastträger ausgezogenen Stahlbandes an sich
Man hat daher bereits versucht, die Höhe des Lastträgers über einem Bezugspunkt am Fahrzeug oder über dem Boden unmittelbar mit einem ausfahrbaren Meßelement zu messen und dafür unter Voraussetzung eines genau arbeitenden Proportionalmastes die Länge eines vom Lastträger ausgezogenen Stahlbandes an sich
so gemessen oder an einem solchen Stahlband kodierte Informationen abgetastet. Dabei liegt ein Nachteil darin,
daß ein solches Meßsystem infolge Verschmutzung oder Durchbiegung des Bandes bei Windbelastung im Stand
oder während der Fahrt ungenau arbeitet und außerdem Abtastkontakte durch Abnutzung nicht mehr genau
arbeiten. Hierbei ergeben sich ferner Einflüsse durch Defekte an einem Federmotor für das Band, das im
übrigen für in der Nähe befindliche Personen eine große
Unfallgefahr darstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art an einem
Lastträgerfahrzeug, insbesondere an einem Hochregalstapler, zu schaffen, die ohne mechanische Einflüsse r>
jeweils die absolute Höhe zu einem Bezugspunkt mit Sicherheit feststellt, wobei Toleranzen in der mechanischen
Ausführung eines Hubmastes in ihren Einflüssen eliminiert werden, wodurch mit automatischer Höhenvorwahl
auch ein Ausfahren des Lastträgers noch vor einer Fachsäule eines Regals erfolgen kann, wenn das
Fahrzeug sich noch im Schleichgang befindet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine berührungslose Entfernungsmessung durch
einen auf dem Fahrzeug angeordneten opto-elektronisehen
Entfernungsmesser angewendet wird, dem am Lastträger ein Reflektor zugeordnet ist.
Für Filmkameras ist aus Texas Instruments European Applications Laboratory, Entwicklungsbericht 23, ein
opto-elektronisches, berührungsloses Entfernungsmeßverfahren
mit Infrarotstrahlung bekannt. Regalstapelfahrzeuge arbeiten jedoch, wenn nicht Marken oder
Reflektoren abgetastet werden, mit mechanischen Mitteln, die keine absolute Genauigkeit aufgrund der
mechanischen Mittel eigenen Toleranzwerte zulassen. Die Erfindung schafft daher durch die berührungslose
Entfernungsmessung, die im übrigen keinen Raum am Hubmast beansprucht, eine sehr genaue Höhenmessungs-Vorrichtung,
die die Vorteile der Automatisierung von industriellen Lagerbetrieben maßgeblich ω
verbessert, weil ein Signal in analoger Form mit Sicherheit zur Verfügung gestellt wird.
Dabei kann zunächst von einem Bezugspunkt am Lastträgerfahrzeug ausgegangen werden, der eine
bestimmte Bezugsgröße zum Fahrboden darstel.t. ">
Sofern sich aufgrund der Ausführung des Lastträgerfahrzeugs dabei in Abhängigkeit von der Last
Unterschiede ergeben können, lassen sich diese leicht durch besondere zusätzliche Maßnahmen ausgleichen.
Vorteilhaft ist ein Infrarotsender auf dem Fahrzeug vorgesehen, der Signale einer bestimmten Frequenz
sendet und ein Referenzsignal zum Vergleich mit dem reflektierten ersten Signal erzeugt und eine Vergleichseinrichtung für die Phasen der beiden Frequenzsignale
aufweist. Hierbei erfolgt eine Anwendung des an sich bekannten Entfernungsmessers, der aber im Einsatz an
einem Lastträgerfahrzeug, insbesondere an einem Hochregalstapler, überraschende Vorteile mit sich
bringt.
Vorzugsweise wird in dem Sender in der Vergleichseinrichtung eine Istwertspannung erzeugt, die der
Lastträgerhöhe proportional ist, und in dem Sender ist eine Anzeigevorrichtung vorgesehen, die mit einem
Differenzverstärker verbunden ist, der von dieser Istwertspannung und einer Sollwertspannung gespeist 5·>
ist, wobei der Ausgang dieses Differenzverstärkers mit einer Stelleinrichtung verbunden ist, die in dem
Antriebskreis für den Lastträger angeordnet ist. Dazu wird bemerke, daß der Differenzverstärker nicht
zwangsläufig in den Sender integriert sein muß, er kann auch außerhalb angeordnet sein. Durch diese Ausführung
läßt sich die Höhenbewegung des Lastträgers steuern. Natürlich ist es möglich, anhand einer
Istwertspannung eine Handsteuerung vorzusehen. Der Vergleich mit einer Sollwertspannung fördert aber die t>5
Automatisierung.
Die Stelleinrichtung ist auf die Antriebsart des Lastträgers abgestimmt. Hierbei kann es sich um eine
elektrische oder elektronische Einrichtung handein. In
einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Stelleinrichtung als Proportionalventil in einer hydraulischen
Antriebsanlage für den Lastträger angeordnet
Mit besonderem Vorteil ist ein Eingang des Differenzverstärkers für die Sollwertspannung auf
verschiedene Sollwertspannungen umschaltbar. Dabei läßt sich eine besondere Hubhöhe vorwählen. Hierbei
wird sehr gute Genauigkeit dadurch erreicht, daß Zwischeneinflüsse aufgrund von Toleranzen im mecha
nischen Aufbau und Betrieb des Hubgerüstes überbrückt werdea
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist an dem einen Eingang ein Potentiometer angeordnet, das auf
verschiedene Sollwertspannungen einstellbar ist. Dadurch lassen sich alle Zwischengrößen hinsichtlich der
Hubhöhe programmieren. Das ist ein wesentlicher Vorteil, weil Stufenabstände vermieden werden, die
immer auf eine bestimmte Anlage abgestellt sind.
In der bevorzugten Ausführungsform ist jedoch an dem einen Eingang ein Stufenschalter angeordnet, der
auf verschiedene Sollspannungswerte aus verschiedenen Quellen umschaltbar ist Dies gibt eine günstige
Lösung in einer praktischen Anwendung.
Sofern der Bezugspunkt am Fahrzeug in Abhängig keit von der Last in bezug zum Fahrboden veränderbar
ist, sei es dadurch, daß die Räder federnd abgestützt sind oder Luftreifen aufweisen, welche sich in Abhängigkeit
von der Last verformen können, sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor, daß an dem Fahrzeug ein
Bodenabtaster, insbesondere in Form einer zum Boden ausfahrbaren Tastrolle, vorgesehen ist und die Stellung
der Tastrolle in bezug zum Sender eine Einstelleinrich tung für die Sollwertspannung betätigt Es wird nicht
ausgeschlossen, daß von dem Sender auch eine berührungslose Bodenabtastung erfolgt Die mechanische
Abtastung mit einer Abtastrolle hat jedoch den Vorteil, daß Verschmutzungen oder Verunreinigungen
ohne Einfluß bleiben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung
dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines Lastträgerfahrzeugs,
F i g. 2 ein schematisches Diagramm für die Abhängigkeiten der Steuergrößen,
F i g. 3 eine Einzelheit aus der Senderanordnung,
F i g. 4 eine Abwandlung gegenüber F i g. 3, F i g. 5 eine weitere Abwandlung gegenüber F i g. 3, F i g. 6 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung, jedoch zur Erläuterung einer weiteren Ausgestaltung.
F i g. 4 eine Abwandlung gegenüber F i g. 3, F i g. 5 eine weitere Abwandlung gegenüber F i g. 3, F i g. 6 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung, jedoch zur Erläuterung einer weiteren Ausgestaltung.
In allen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Das Lastträgerfahrzeug, insbesondere der Hochregalstapler, hat ein Fahrgestell 1 mit Rädern 2,3, einem
Fahrersitz 4, einer Antriebs- und Steuerbaugruppe 5 sowie einem Mast 6, der insbesondere auch als
Teleskopmast in an sich bekannter Weise ausgeführt sein kann, und an dem ein Lastträger 7 mittels eines
Hubschlittens 8 beispielsweise durch eine hydraulisch betriebene Zylinuerkolbeneinrichtung höhenbeweglich
ist. Der Lastträger hat Gabelarme 9, auf denen eine Last ruht. Es ist möglich, daß sich der Mast 6 aufgrund des
Drehmomentes, das eine Last auf den Gabelarmen 9 hervorruft, durchbiegt, bzw. kann eine solche Last auch
teleskopisch ausfahrbare Mastteile beeinflussen sowie sich auch in der Führung des Hubschlittens 8 an der
Mastführung auswirken. Um solche Einflüsse auszu-
schließen, ist unmittelbar am Lastträger 7, insbesondere unten an den Gabelarmen 9, ein Reflektor 10 für eine
Strahlung angeordnet, die von einem Sender 11 ausgesendet wird, der am Fahrgestell 1 angeordnet ist.
Insbesondere ist der Reflektor unter den Gabelspitzen angeordnet, was vorteilhaft ist, um die Höhe der
Gabelspitzen zu messen, wobei zugleich die Gabeldurchbiegung unter Last berücksichtigt wird.
Bei dem Sender 11 handelt es sich insbesondere um einen Infrarotsender, der Signale einer festen Frequenz
senkrecht nach oben mit kleinem öffnungswinkel imitiert, so daß der Reflektor 10 erreicht wird. Dieser
Reflektor kann, wenn ein Infrarotsender verwendet wird, ein Spiegel sein. Am Sender 11 ist als Empfänger
eine Anzeigevorrichtung 12 angeordnet, der konzentrisch umgebend oder benachbart vorgesehen sein kann
und die reflektierten Signale der festen Frequenz aufnimmt. Aufgrund der Laufzeit der vom Sender 11
ausgesendeten Signale zum Empfänger 12 ergibt sich eine Phasenverschiebung solcher Frequenzsignale zu
einer Referenzfrequenz, die im Sender mit unmittelbarem Durchgang zum Empfänger 12 gebildet wird. Diese
Phasenverschiebung ist daher dem Signallaufweg vom Sender 11 zum Reflektor 10 und zum Empfänger 12
proportional und stellt daher eine absolute Bezugsgröße zur Entfernung zwischen dem Sender 11 bzw. dem
Fahrgestell 1 und dem Lastträger 7 dar.
Hierdurch läßt sich die absolute Höhe des Lastträgers feststellen und im Fahrzeug auswerten.
Es wird bevorzugt, daß aus dem Vergleich der Frequenzen bzw. der Phasenverschiebung zwischen
diesen Frequenzen eine zur Höhe des Lastträgers proportionale Spannung erzeugt wird.
In F i g. 2 ist ein Diagramm gezeigt, dessen Ordinate 13 die Spannung und dessen Abszisse 14 die Hubhöhe
darstellt. Dabei ist erkennbar, daß der Hubhöhe H1 eine
Spannung Ui und einer Hubhöhe H2 eine Spannung
i/2 entspricht, weil die Schaltungselemente so ausgelegt
sind, daß die Kennlinie 15 als Gerade durch den Nullpunkt ausgebildet ist.
In der Sender-Empfänger-Anordnung 11, 12 ist
gemäß Fig.3 ein Differenzverstärker 16 mit zwei Eingängen 17,18 angeordnet. Der eine Eingang 18 ist an
eine Quelle 19 für eine Sollspannung angeschlossen, der andere Eingang 17 an eine Quelle 20, die sich aus der
Vergleichseinrichtung 21 ergibt, in der die beiden Frequenzsignale verglichen werden, und die ihrerseits
die beiden Eingänge 22, 23 für ein Referenzsignal und das reflektierte erste Signal besitzt.
Der Ausgang 24 des Differenzverstärkers 16 ist mit einer Stelleinrichtung 25 in einem Antriebskreis 26 für
den Lastträger 7 verbunden, so daß der Lastträger genau proportional zur Höhe einstellbar ist. Zweckmäßig
ist der Antriebskreis 26 Teil einer hydraulischen Antriebsanlage, und 25 ist ein Proportionalventil.
Gemäß Fig.4 ist der Differenzverstärker 16 an seinem einen Eingang 18, an welchen die Sollwertspannung angelegt wird, mit einem Potentiometer 27 verbunden, dessen Abgriff 28 durch einen Stellmotor 29 in Abhängigkeit von einer eingegebenen Sollwertgröße einstellbar ist. Dabei kann der Stellmotor eine Spindel 30 mit einer Mutter 31 antreiben, an der der Abgriff 28 angeordnet ist, der über eine Verbindung 33 mit dem Eingang 18 verbunden ist.
Gemäß Fig.4 ist der Differenzverstärker 16 an seinem einen Eingang 18, an welchen die Sollwertspannung angelegt wird, mit einem Potentiometer 27 verbunden, dessen Abgriff 28 durch einen Stellmotor 29 in Abhängigkeit von einer eingegebenen Sollwertgröße einstellbar ist. Dabei kann der Stellmotor eine Spindel 30 mit einer Mutter 31 antreiben, an der der Abgriff 28 angeordnet ist, der über eine Verbindung 33 mit dem Eingang 18 verbunden ist.
Nach F i g. 5 ist an dem einen Eingang 18 des Differenzverstärkers 16 ein Stufenschalter 34 mit
verschiedenen Gegenschaltkontakten 35—38 angeordnet, die jeweils an eine andere Quelle 39-42 für einen
Sollspannungswert angeschlossen sind. Auch damit läßt sich automatisch eine bestimmte Hubhöhe vorsteuern.
Der Bezugspunkt bei dieser bisher beschriebenen Ausführung ist der Sender 11 bzw. der Empfänger 12. Gemäß F i g. 6 ist im Sender eine Einstelleinrichtung 43 vorgesehen, welche mit den Erzeugerkreisen 44 für die Sollspannung, die an den Eingang 17 angelegt wird, verbunden ist. Dabei kann zwischen dieser Einstelleinrichtung 43 und einem Antriebsglied 45 ein Zwischenkupplungsübertragungsglied 46 angeordnet sein, das ein- und ausschaltbar ist, damit während einer Absenkoder Anhebebewegung keine Verstellung der Einstelleinrichtung 43 erfolgt, sondern diese erst in einem begrenzten Steuerbereich betätigt wird, in welchem das Zwischenübertragungsglied 46 geschlossen ist. Das Antriebsglied 45 steht mit dem Träger 47 einer Tastrolle 48 in Verbindung, die auf den Fahrboden absenkbar ist. Für diesen Zweck bzw. auch für das Abheben ist eine Hubeinrichtung 49 nach Art eines Elektromagneten angeordnet. Nach der Absenkung und bei Berührung der Tastrolle 48 mit dem Fahrboden ist es eingeschaltet, so daß dann die Sollspannung angepaßt wird.
Der Bezugspunkt bei dieser bisher beschriebenen Ausführung ist der Sender 11 bzw. der Empfänger 12. Gemäß F i g. 6 ist im Sender eine Einstelleinrichtung 43 vorgesehen, welche mit den Erzeugerkreisen 44 für die Sollspannung, die an den Eingang 17 angelegt wird, verbunden ist. Dabei kann zwischen dieser Einstelleinrichtung 43 und einem Antriebsglied 45 ein Zwischenkupplungsübertragungsglied 46 angeordnet sein, das ein- und ausschaltbar ist, damit während einer Absenkoder Anhebebewegung keine Verstellung der Einstelleinrichtung 43 erfolgt, sondern diese erst in einem begrenzten Steuerbereich betätigt wird, in welchem das Zwischenübertragungsglied 46 geschlossen ist. Das Antriebsglied 45 steht mit dem Träger 47 einer Tastrolle 48 in Verbindung, die auf den Fahrboden absenkbar ist. Für diesen Zweck bzw. auch für das Abheben ist eine Hubeinrichtung 49 nach Art eines Elektromagneten angeordnet. Nach der Absenkung und bei Berührung der Tastrolle 48 mit dem Fahrboden ist es eingeschaltet, so daß dann die Sollspannung angepaßt wird.
Auf dem Fahrzeug ist beispielsweise eine Auswertelektronik 50 angeordnet, die durch Kabel 51 angeschlossen
und mit der Antriebs- und Steuerbaugruppe 5 verbunden ist.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Vorrichtung zum berührungslosen Messen der Höhe eines Lastträgers an einem Lastträgerfahrzeug,
insbesondere einem Hochregalstapler, über einem Bezugspunkt, dadurch gekennzeichnet,
daß eine berührungslose Entfernungsmessung durch einen auf dem Fahrzeug (1, 2, 3, 5, 6)
angeordneten opto-elektronischen Entfernungsmesser (11,12) angewendet wird, dem am Lastträger (7)
ein Reflektor (10) zugeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Infrarotsender (11) auf dem
Fahrzeug vorgesehen ist, der Signale einer bestimmten Frequenz sendet und ein Referenzsignal zum
Vergleich mit dem reflektierten ersten Signal erzeugt und eine Vergleichseinrichtung (21) für die
Phasen der beiden Frequenzsignale aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Sender (11) in der Vergleichseinrichtung eine Istwertspannung erzeugt wird, die
der Lastträgerhöhe proportional ist, und in dem Sender eine Anzeigevorrichtung (12) vorgesehen ist,
die mit einem Differenzverstärker (16) verbunden ist, der von dieser Istwertspannung und einer
Sollwertspannung gespeist ist, und daß der Ausgang (24) dieses Differenzverstärkers (16) mit einer
Stelleinrichtung (25) verbunden ist, die in dem Antriebskreis (26) für den Lastträger (7) angeordnet
ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung als Proportionalventil
(25) in einer hydraulischen Antriebsanlage für den Lastträger (7) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingang (18) des
Differenzverstärkers (16) für die Sollwertspannung auf verschiedene Sollwertspannungen umschaltbar
ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Eingang (18) ein
Potentiometer (27) angeordnet ist, das auf verschiedene Sollwertspannungen einstellbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Eingang (18) ein
Stufenschalter (34) angeordnet ist, der auf verschiedene Sollspannungswerte aus verschiedenen Quellen
umschaltbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Fahrzeug ein
Bodenabtaster, insbesondere in Form einer zum Boden ausfahrbaren Tastrolle (48), vorgesehen ist
und die Stellung der Tastrolle (48) in bezug zum Sender (11) eine Einstelleinrichtung (43) für die
Sollwertspannung betätigt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (10)
unter Gabelspitzen des Lastträgers angeordnet ist.
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FR2463390A1 (fr) | 1981-02-20 |
DE2932899C2 (de) | 1981-09-24 |
FR2463390B1 (de) | 1984-12-14 |
GB2058508A (en) | 1981-04-08 |
GB2058508B (en) | 1983-12-07 |
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