EP1440032A1 - Sensoranordnung für eine messung der auslenkung eines bewegten teils einer mechanischen vorrichtung - Google Patents

Sensoranordnung für eine messung der auslenkung eines bewegten teils einer mechanischen vorrichtung

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EP1440032A1
EP1440032A1 EP02802270A EP02802270A EP1440032A1 EP 1440032 A1 EP1440032 A1 EP 1440032A1 EP 02802270 A EP02802270 A EP 02802270A EP 02802270 A EP02802270 A EP 02802270A EP 1440032 A1 EP1440032 A1 EP 1440032A1
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sensor arrangement
radar
lifting
moving part
sensor
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EP02802270A
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Gerold Müller
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications

Definitions

  • the invention relates to a sensor arrangement for measuring the deflection of a moving part of a mechanical device, in particular the measurement of a lifting height of a cylinder for lifting and lowering the fork of an industrial truck, according to the preamble of the main claim.
  • a radar sensor and a radar receiver and a radar receiver are attached as sensors to detect the distance and the relative speed of a vehicle traveling ahead in order to evaluate a reflected radar signal in the microwave range on the bumper of a motor vehicle.
  • a radar transmitter and a radar sensor are advantageously at the reference point of the device attached and on the moving part there is a reflection device, for example a so-called triple mirror, for the retroreflection of the radar beams from the radar transmitter to the radar sensor, the path of the deflection of the moving part of the mechanical device being ascertainable from the running time of the radar beams. It is also possible here for a radar transmitter and a radar sensor to be attached to the moving part of the device and for a reflection device for the reflection of the radar beams from the radar transmitter to the radar sensor to be present at the reference point.
  • the mechanical device can preferably be a lifting device with a mast and a cylinder which can be largely vertically moved therein or thereon and whose lifting height can be determined.
  • the fork of an industrial truck can be held on the movable cylinder.
  • the driving speed of the industrial truck can be controlled using a control circuit, taking into account the lifting height, so that, for example, the speed of the vehicle can be reduced at a specific fork height of a forklift. Automatic starting of the vehicle with a preselected lifting height can also be carried out easily.
  • the pressure of the hydraulic fluid can be recorded and evaluated. It can thus, for example, with a control circuit taking into account the pressure measurement and the lifting height measurement • the inclination of the lifting device is included and thus the lifting acceleration and / or the tilting stability of the lifting device can be regulated in a simple manner.
  • the weight of the load is recorded here via the pressure in the lifting cylinder, and the mast's tilting acceleration can then be calculated depending on the height and weight of the fork.
  • the lifting device for the masts of a forklift truck to limit the acceleration when the cylinder of the lifting device is extended when a predetermined inclination angle is exceeded.
  • An improvement in the tilting stability of the forklift can also be achieved by limiting the permitted torque around the pivot point of the mast, which can also be achieved by measuring the lifting height and measuring the load via the pressure in the lifting cylinder.
  • a control circuit can dampen vibrations of the industrial truck by evaluating the pressure measurement and the lift height measurement.
  • the permissible torque of the lifting device may be exceeded dynamically on an uneven route and a relatively large load, which can lead to the lifting of the rear wheel of the forklift truck. Due to the usual rear axle steering of the vehicle, this can lead to an impairment of the steerability. If the pressure peaks in the lifting cylinder of the lifting device can now be lowered in a targeted manner, this behavior can be improved. However, so that the fork of the vehicle is not lowered to the ground to an unacceptable extent, detection and evaluation of the actual lifting height or of the fork height, for example by means of a superimposed position control loop, can advantageously be avoided with the arrangement according to the invention.
  • a mast 1 of a lifting device 2 for a forklift shown here only symbolically by a coordinate system 3 of its body is shown as an industrial truck.
  • a cylinder 4 can be extended hydraulically from the mast 1 of the lifting device 2, a crossbeam 5 being present at the end of the mast 1 and also a fork 6 which can be actuated by the lifting device 2 via a chain 14.
  • the lifting device 2 is shown in a further coordinate system 7 with a fulcrum 8, which can execute the tilting movements shown by arrows 9 and 10.
  • the body of the vehicle is indicated on the basis of the first coordinate system 3 by bearing points 11.
  • a sensor arrangement for measuring the lifting height of the extendable cylinder 4 is formed with an integrated radar transmitter and sensor 12 on the mast 1 and with a triple mirror 13 on the cross member 5 of the extendable cylinder 4.
  • the radar transmitter 12 emits, for example a microwave radar beam, upwards and is mirror 13 reflected and sent back to radar sensor 12 on mast 1.
  • the distance measurement by means of radar beams which is carried out with the exemplary embodiment according to the invention in a manner known per se, thus reflects the lifting height of the cylinder 4 and thus also the height of the fork 6 due to the attachment of the parts 12 and 13, the parts 12 and 13 also in opposite directions Arrangement can be mounted. Since the radar sensor 12 is permanently mounted on the mast 1 according to the figure, it follows the mast 1 at an inclination.
  • the radar sensor 12 is attached to the body of the vehicle, this requires a wide beam angle of the radar transmitter, so that the reflecting target is still detected even when the mast 1 is tilted.

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Abstract

Es wird eine Sensoranordnung für eine Messung der Auslenkung eines bewegten Teils einer mechanischen Vorrichtung, beispielsweise eine Hubvorrichtung für einen Gabelstapler, vorgeschlagen, bei der ein Teil (13) der berührungslosen Sensoranordnung an dem bewegten Teil (4) und ein anderer Teil (12) der Sensoranordnung an einem Bezugspunkt für die Vorrichtung (2) angebracht ist. Am Bezugspunkt der Vorrichtung ist ein Radarsender (12) mit einem integrierten Radarsensor angebracht und am bewegten Teil (4) ist eine Reflektionsvorrichtung (13) für die Rückstrahlung der Radarstrahlen des Radarsenders (12) zum Radarsensor (12) vorhanden, wobei aus der Laufzeit der Radarstrahlen der Weg der Auslenkung des bewegten Teils (4) der mechanischen Vorrichtung (2) ermittelbar ist.

Description

Sensoranordnung für eine Messung der Auslenkung eines bewegten Teils einer mechanischen Vorrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung für eine Messung der Auslenkung eines bewegten Teils einer mechanischen Vorrichtung, insbesondere der Messung einer Hubhöhe eines Zylinders zum Heben und Senken der Gabel eines Flurförderfahrzeuges, nach der Gattung des Hauptanspruchs .
Es ist beispielsweise aus der EP 1 079 118 A2 bekannt, dass bei einem hydraulisch bewegten Zylinder die Entfernung zwischen einem Punkt am bewegten Zylinder und einem festen Bezugspunkt mit einer Ultraschall-Sensoranordnung erfasst wird. Hierzu ist an einem Ende ein Ultraschallsender und am jeweils anderen Ende ein Ultraschallsensor angebracht, so dass aus der Laufzeit der Ultraschallwelle beispielsweise eine Hubhöhe gemessen werden kann. Das Messsignal wird zur Verbesserung des Messergebnisses noch mit detektierten Werten der Temperatur und des Drucks der Hydraulikflüssigkeit im Hubzylinder korrigiert. Nachteilig ist diese Sensoranordnung vor allem deshalb, da eine Anwendung für Fahrzeuge, wie z.B. Flurförderfahrzeuge (Gabelstapler) , in der Regel nicht in Betracht kommt, da das Ultraschall-Nutzsignal durch Windeinflüsse und durch laute Geräusche des Fahrzeuges stark gestört wird.
Weitere an sich bekannte Alternativen zur Messung einer Hubhöhe wären z.B. die Messung der Hubauslenkung mittels eines Seilzugpotentiometers oder mittels eins Laserentfernungsmessers, wobei diese Messmethoden entweder mechanisch sehr empfindlich oder ansonsten sehr störanfällig sind, beispielsweise durch Verschmutzung oder Überbeanspruchung. Auch eine ausschließliche Druckmessungen in einem Hydrauliksystem mit einem ausfahrbaren Zylinder, beispielsweise zur Hubmessung von Zylindern in einem Teleskopmast, sind oft nicht anwendbar, da hier in jedem Zylinder eines Duplex- oder Triplexmasten ein Sensor notwendig ist und ein aufwendiges Schleppkabel benötigt wird. Außerdem kann über die Druckmessung keine direkte Aussage über die Höhe gemacht werden.
Für sich gesehen ist beispielsweise aus der DE 42 42 700 AI bekannt, dass zur Erfassung des Abstandes und der Relativgeschwindigkeit eines voraus fahrenden Fahrzeuges ein Radarsensor zur Auswertung eines reflektierten Radarsignals im Mikrowellenbereich an der Stoßstange eines Kraftfahrzeuges ein Radarsender und ein Radarempfänger als Sensor angebracht ist.
Vorteile der Erfindung
Die Sensoranordnung für eine Messung der Auslenkung eines bewegten Teils einer mechanischen Vorrichtung nach der eingangs angegebenen Art ist gemäß der Erfindung weitergebildet. In vorteilhafter Weise sind hierbei am Bezugspunkt der Vorrichtung ein Radarsender und ein Radarsensor angebracht und am bewegten Teil ist eine Reflektionsvorrichtung, beispielsweise ein sog. Tripelspiegel, für die Rückstrahlung der Radarstrahlen des Radarsenders zum Radarsensor vorhanden, wobei aus der Laufzeit der Radarstrahlen der Weg der Auslenkung des bewegten Teils der mechanischen Vorrichtung ermittelbar ist. Es ist hierbei auch möglich, dass am bewegten Teil der Vorrichtung ein Radarsender und ein Radarsensor angebracht sind und am Bezugspunkt eine Reflektionsvorrichtung für die Rückstrahlung der Radarstrahlen des Radarsenders zum Radar- sensor vorhanden ist.
Die mechanische Vorrichtung kann bevorzugt eine Hubvorrichtung mit einem Mast und einem darin oder daran weitgehend vertikal bewegbaren Zylinder sein, dessen Hubhöhe ermittelbar ist . Beispielsweise kann am bewegbaren Zylinder die Gabel eines Flurförderfahrzeugs gehalten sein. Mit dieser vorgeschlagenen Messanordnung mit einem Radarsystem ist somit in vorteilhafter Weise die Hubhöhe am Hubmast und damit die Höhe der Gabel eines Gabelstaplers als Flurförderf hrzeug messbar, wobei die Kenntnis der Hubhöhe zusätzliche Funktionen an diesen Fahrzeugen, wie z.B. Sicherheitsfunktionen oder die Automatisierung von bestimmten Abläufen, ermöglichen.
Auf einfache Weise kann hier mit einem Regelkreis eine Steuerung der Fahrgeschwindigkeit des Flurförderfahrzeuges unter Berücksichtigung der Hubhöhe vorgenommen werden, so dass beispielsweise bei einer bestimmten Höhe der Gabel eines Gabelstaplers die Geschwindigkeit des Fahrzeugs reduziert werden kann. Auch ist ein automatisches Anfahren des Fahrzeuges mit einer vorgewählten Hubhöhe einfach durchführbar.
Weiterhin ist es auch in vorteilhafter Weise möglich, dass bei einer hydraulischen Hubvorrichtung zusätzlich zur Hubhöhenmessung eine Erfassung und Auswertung des Drucks der Hydraulikflüssigkeit durchführbar ist. Es kann somit beispielsweise mit einem Regelkreis unter Berücksichtung der Druckmessung und der Hubhöhenmessung • die Neigung der Hubvorrichtung mit einbezogen werden und somit auf einfache Weise eine Regelung der Hubbeschleunigung und/oder der Kippstabilität der Hubvorrichtung vorgenommen werden. Über den Druck im Hebezylinder wird hier das Gewicht der Last erfasst und man kann dann in Abhängigkeit von der Höhe und dem Gewicht der Gabel die Neige- beschleunigung des Masts berechnen.
Mit der letztgenannten Ausführungsform ist es daher in vorteilhafter Weise möglich, dass die Hubvorrichtung für den Masten eines Gabelstaplers beim Überschreiten eines vorgegebenen Neigungswinkels die Beschleunigung beim Ausfahren des Zylinders der Hubvorrichtung begrenzt. Auch eine Verbesserung der Kippstabilität des Gabelstaplers ist dadurch erreichbar, dass das erlaubte Drehmoment um den Drehpunkt des Masts begrenzt wird, was ebenfalls mit einer Messung der Hubhöhe und der Messung der Last, über den Druck im Hebezylinders, erreichbar ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann mit einem Regelkreis eine Dämpfung von Schwingungen des Flurförderfahrzeuges unter Auswertung der Druckmessung und der Hubhöhenmessung durchgeführt werden. Bei einer Anwendung der Erfindung in einem Gabelstapler kann es vorkommen, dass auf unebener Strecke und relativ großer Last das zulässige Drehmoment der Hubvorrichtung dynamisch ü- berschritten wird, was zum Abheben des Hinterrades des Gabelstaplers führen kann. Durch die übliche Hinterachs - lenkung des Fahrzeugs kann dies zu einer Beeinträchtigung der Lenkbarkeit führen. Wenn nun die Druckspitzen im Hebezylinder der Hubvorrichtung gezielt abgesenkt werden können, kann dieses Verhalten verbessert werden. Damit jedoch die Gabel des Fahrzeugs nicht unzulässig weit auf den Boden abgesenkt wird, ist auch hier eine Erfassung und Auswertung der tatsächlichen Hubhöhe bzw. der Gabel- höhe, beispielsweise mittels eines überlagerten Lageregelkreises , mit der erfindungsgemäßen Anordnung vorteilhaft abwendbar .
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einem Radarsensor für die Messung der Hubhöhe einer Hubvorrichtung für die Gabel eines Gabelstaplers ist in der einzigen Figur der Zeichnung erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Figur ist ein Mast 1 einer Hubvorrichtung 2 für einen hier nur symbolisch durch ein Koordinatensystem 3 seiner Karosserie gezeigten Gabelstapler als Flurförderfahrzeug dargestellt . Aus dem Mast 1 der Hubvorrichtung 2 ist ein Zylinder 4 hydraulisch ausfahrbar, wobei am Ende des Masts 1 eine Traverse 5 und weiterhin eine durch die Hubvorrichtung 2 über eine Kette 14 betätigbare Gabel 6 vorhanden ist. Die Hubvorrichtung 2 ist in einem weiteren Koordinatensystem 7 mit einem Drehpunkt 8 dargestellt, welches die mit Pfeilen 9 und 10 gezeigten Kippbewegungen ausführen kann. Die Karosserie des Fahrzeugs ist anhand des ersten Koordinatensystems 3 durch Lagerpunkte 11 angedeutet .
Eine Sensoranordnung für die Messung der Hubhöhe des ausfahrbaren Zylinders 4 ist mit einem integrierten Radarsender und -sensor 12 am Mast 1 und mit einem Tripelspie- gel 13 an der Traverse 5 des ausfahrbaren Zylinders 4 gebildet. Der Radarsender 12 strahlt, beispielsweise einen Mikrowellenradarstrahl, nach oben ab und wird am Tripel- spiegel 13 reflektiert und zurück zum Radarsensor 12 am Mast 1 gesandt .
Die mit dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel in an sich bekannter Weise durchgeführte Entfernungsmessung mittels Radarstrahlen gibt somit aufgrund der Anbringung der Teile 12 und 13 der Radarsensoranordnung die Hubhöhe des Zylinders 4 und damit auch die Höhe der Gabel 6 wieder, wobei die Teile 12 und 13 auch in entgegengesetzter Anordnung montiert sein können. Da der Radarsensor 12 nach der Figur fest am Mast 1 montiert ist folgt er dem Mast 1 bei einer Neigung.
Wenn gemäß einer hier nicht gezeigten Alternative der Radarsensor 12 an der Karoserie des Fahrzeugs angebracht ist, erfordert dies einen breiten Anstrahlwinkel des Radarsenders, so dass das reflektierende Ziel auch bei einer Neigung des Masts 1 noch erfasst wird.

Claims

Patentansprüche
1) Sensoranordnung für eine Messung der Auslenkung eines bewegten Teils einer mechanischen Vorrichtung, bei der
- ein Teil (13) der berührungslosen Sensoranordnung an dem bewegten Teil (4) und ein anderer Teil (12) der Sensoranordnung an einem Bezugspunkt für die Vorrichtung (2) angebracht ist, dadurch, gekennzeichnet, dass
- am Bezugspunkt der Vorrichtung ein Radarsender (12) und ein Radarsensor (12) angebracht sind und am bewegten Teil (4) eine Reflektionsvorrichtung (13) für die Rückstrahlung der Radarstrahlen des Radarsenders
(12) zum Radarsensor (12) vorhanden sind, wobei aus der Laufzeit der Radarstrahlen der Weg der Auslenkung des bewegten Teils (4) der mechanischen Vorrichtung (2) ermittelbar ist.
2) Sensoranordnung für eine Messung der Auslenkung eines bewegten Teils einer mechanischen Vorrichtung, bei der
- ein Teil (13) der berührungslosen Sensoranordnung an dem bewegten Teil (4) und ein anderer Teil (12) der Sensoranordnung an einem Bezugspunkt für die Vorrichtung (2) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- am bewegten Teil (4) der Vorrichtung (2) ein Radarsender (12) und ein Radarsensor (12) angebracht sind und am Bezugspunkt eine Reflektionsvorrichtung (13) für die Rückstrahlung der Radarstrahlen des Radarsenders (12) zum Radarsensor (12) vorhanden sind, wobei aus der Laufzeit der Radarstrahlen der Weg der Auslenkung des bewegten Teils (4) der mechanischen' Vorrichtung (2) ermittelbar ist .
3) Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
- die mechanische Vorrichtung aus einer Hubvorrichtung (2) mit einem Mast (1) und einem darin oder daran weitgehend vertikal bewegbaren Zylinder (4) besteht, dessen Hubhöhe ermittelbar ist.
4) Sensoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
- am bewegbaren Zylinder (4) die Gabel (6) eines Flur- förderfahrzeugs gehalten ist.
5) Sensoranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass
- bei einer hydraulischen Hubvorrichtung (2) zusätzlich zur Hubhöhenmessung eine Erfassung und Auswertung des Drucks der Hydraulikflüssigkeit der Hubvorrichtung durchführbar ist . 6) Sensoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Regelkreis unter Berücksichtung der Druckmessung und der Hubhöhenmessung die Neigung der Hubvorrichtung (2) ermittelbar und eine Regelung der Hubbeschleunigung und/oder der Kippstabilität der Hubvorrichtung (2) durchführbar ist.
7) Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
- mit einem Regelkreis eine Steuerung der Fahrgeschwindigkeit des Flurförderfahrzeuges unter Berücksichtigung der Hubhöhe durchführbar ist.
8) Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
- mit einem Regelkreis eine Dämpfung von Schwingungen des Flurförderfahrzeuges unter Auswertung der Druckmessung und der Hubhöhenmessung durchführbar ist .
9) Verfahren zum Betrieb eines Regelkreise nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- zur Ermittlung der absoluten Höhe der Hubvorrichtung, insbesondere der Gabel eines Flurförderf hrzeuges, die Ergebnisse der Hubhöhenmessung, der Druckmessung, der Messung des Neigungswinkel der Hubvorrichtung und die Einflüsse der Fahrzeugkarosserie und/oder der Antriebsräder herangezogen werden und in einem Lageregelkreis zur Steuerung des Hubzylinders verarbeitet werden.
10) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagesollwert aus einer Kennlinie ermittelt wird, die aus den abgespeicherten Kenngrößen für die physikalischen Einflüsse errechnet wird.
EP02802270A 2001-10-30 2002-10-18 Sensoranordnung für eine messung der auslenkung eines bewegten teils einer mechanischen vorrichtung Withdrawn EP1440032A1 (de)

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