EP2605995B1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer hubhöhe einer arbeitsmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer hubhöhe einer arbeitsmaschine Download PDF

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EP2605995B1
EP2605995B1 EP20110739048 EP11739048A EP2605995B1 EP 2605995 B1 EP2605995 B1 EP 2605995B1 EP 20110739048 EP20110739048 EP 20110739048 EP 11739048 A EP11739048 A EP 11739048A EP 2605995 B1 EP2605995 B1 EP 2605995B1
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lifting height
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lifting
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B66F9/0755—Position control; Position detectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
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    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B66F9/20—Means for actuating or controlling masts, platforms, or forks
    • B66F9/24—Electrical devices or systems

Definitions

  • the distance of the reference point to the ground is considered as a fixed size, it may be due to inhomogeneous soil conditions, eg. As by cracks in the ground, it happens that the lifting height is not correct at the position of Hubeschehens and the lifting element of Hochregalbe Anlageners the required lifting height to reach a certain portion of the high bay, not occupies. The operating personnel then have to readjust the lifting height manually, which is very time-consuming.
  • the averaging is applied to the measurement signals for determining the second partial lift height, and to determine the lift height of the lift element above the floor, the second partial lift height determined over the mean value is added to the first partial lift height determined without a mean value.
  • the measurement signals are averaged over a longer period, so that the bumps are reliably eliminated from the measured value.
  • the fact that the averaging is used only to determine the second Operahub Escape from the second fixed point to the ground, it is ensured that Locally limited bumps do not distort the height measurement.
  • the soil is low-frequency, in particular continuously, scanned to determine the second partial lift. Due to the continuous scanning, it is ensured during the driving movement of the working machine that the lifting height is always output which corresponds to the current position of the working machine in which a lifting operation is carried out.
  • the two height measuring systems each comprise a sensor for the wireless determination of the first and the second partial lift height.
  • the lifting heights can be determined particularly advantageously, since the sensors comprise evaluation electronics, which is why no further parts are required for the height measurement, which reduces the costs for the lifting height measurement.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for the Hubtownnnem on a working machine shown.
  • the working machine 1 in this case, the example of a forklift is taken into account, which must assume different lifting heights, for example, to equip a high rack with several floors.
  • the working machine 1 in this case has a lifting element 2, which is adjustable perpendicular to the direction of movement of the working machine 1.
  • the work machine 1 is movable on the floor 3 arranged, wherein the bottom 3 has unevenness, which are illustrated by the example of a crack 4.
  • a Hubtownnmesssystem 5 is arranged, which consists of two height measuring systems.
  • the two height measuring systems 5 are arranged side by side at the same height on the working machine 1, which is why in the FIG.
  • the present invention can be used advantageously not only in conventional forklifts, but also in high-bay mooring or lift platforms.

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  • Transportation (AREA)
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Forklifts And Lifting Vehicles (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Hubhöhe einer Arbeitsmaschine, bei welcher eine Höhenmessung zwischen einer Position entlang einer annähernd senkrechten Bewegungsachse eines Hubelementes der Arbeitsmaschine und einem Referenzpunkt durchgeführt wird.
  • Bei Arbeitsmaschinen, wie z.B. einem Hochregalbestücker, wählt das Bedienpersonal per Knopfdruck die gewünschte Hubhöhe des Hubelementes der Arbeitsmaschine aus, wodurch das Hubelement die gewünschte Hubhöhe automatisch einnimmt. Dazu ist es notwendig, dass vorher in die Steuerung der Arbeitsmaschine die Höhen der einzelnen Hochregalabschnitte eingegeben werden.
  • An der Arbeitsmaschine sind Höhenmesssysteme angeordnet, die die Hubhöhe zwischen dem Hubelement und einem Referenzpunkt messen, wobei der Referenzpunkt üblicherweise ein Fixpunkt an dem Gehäuse der Arbeitsmaschine ist. Der Abstand des Fixpunktes zum Boden wird dabei als Festwert zu der gemessenen Hubhöhe von dem Referenzpunkt bis zum Hubelement hinzuaddiert.
  • Da der Abstand des Referenzpunktes zum Boden als feste Größe berücksichtigt wird, kann es infolge von inhomogenen Bodenbeschaffenheiten, z. B. durch Risse im Boden, dazu kommen, dass die Hubhöhe an der Position des Hubgeschehens nicht korrekt ist und das Hubelement des Hochregalbestückers die erforderliche Hubhöhe, um einen bestimmten Abschnitt des Hochregales zu erreichen, nicht einnimmt. Das Bedienpersonal muss dann die Hubhöhe manuell nachjustieren, was sehr zeitaufwendig ist.
  • Die Schriften DE 10 2007 020 182 A1 , EP 1 886 966 A2 , EP 1 834 922 A2 und DE 102 34 730 A1 offenbaren entweder ein Verfahren nach Anspruch 1 und/oder eine Vorrichtung nach Anspruch 7.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Hubhöhe anzugeben, bei welchem trotz lokaler Bodenunebenheiten immer die korrekte ausgegeben wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass als Referenzpunkt der Boden dient, auf welchem sich die Arbeitsmaschine befindet, und zur Höhenmessung mehrere Messsignale ermittelt werden, welche einer Mittelwertbildung zugeführt werden, wobei der Mittelwert zur Bestimmung der Hubhöhe herangezogen wird. Dies hat den Vorteil, dass durch die Mittelwertbildung die inhomogene Bodenbeschaffenheit egalisiert wird. Somit wird bei jeder Position des Hubgeschehens die korrekte Hubhöhe ausgegeben, ohne dass das Bedienpersonal manuell nachjustieren muss. Gleichzeitig hat die Mittelwertbildung den weiteren Vorteil, das Fehlreflexionen bei einer Messung oder Sensorfehler ausgeglichen werden können.
  • Vorteilhafterweise wird die Hubhöhe durch zwei gegeneinander messende Höhenmesssysteme bestimmt, wobei eine erste Teilhubhöhe von einem ersten Fixpunkt an der Arbeitsmaschine bis zum Hubelement bestimmt wird und eine zweite Teilhubhöhe von einem zweiten Fixpunkt an der Arbeitsmaschine bis zum Boden ermittelt wird. Durch die Teilung der Messung der Hubhöhe wird die Auswertung vereinfacht.
  • In einer Ausgestaltung wird die Mittelwertbildung auf die Messsignale zur Bestimmung der zweiten Teilhubhöhe angewandt und zur Bestimmung der Hubhöhe des Hubelementes über dem Boden die über den Mittelwert bestimmte zweite Teilhubhöhe zu der ersten, mittelwertfrei ermittelten Teilhubhöhe addiert. Die Messsignale werden dabei über einen längeren Zeitraum gemittelt, damit die Bodenunebenheiten auch zuverlässig aus dem Messwert eliminiert werden. Dadurch, dass die Mittelwertbildung nur auf die Bestimmung der zweiten Teilhubhöhe vom zweiten Fixpunkt bis zum Boden benutzt wird, wird sichergestellt, dass lokal beschränkte Bodenunebenheiten die Messung der Hubhöhe nicht verfälschen.
  • In einer Weiterbildung sind der erste Fixpunkt an der Arbeitsmaschine und der zweite Fixpunkt an der Arbeitsmaschine annähernd in gleicher Höhe angeordnet, wobei die erste und die zweite Teilhubhöhe zur Hubhöhe addiert werden. Durch die Übereinstimmung in der Lage der beiden Fixpunkte sind keine Korrekturen bei der Bestimmung der Hubhöhe notwendig.
  • Alternativ sind der erste Fixpunkt und der zweite Fixpunkt an der Arbeitsmaschine durch einen annähernd senkrechten Abstand voneinander getrennt und zur Bestimmung der Hubhöhe des Hubelementes über dem Boden wird der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Fixpunkt zu der ersten und der zweiten Teilhubhöhe hinzuaddiert. Durch diese Korrekturmaßnahme wird sichergestellt, dass die Hubhöhe immer korrekt bestimmt wird.
  • Vorteilhafterweise wird zur Bestimmung der zweiten Teilhubhöhe der Boden niederfrequent, insbesondere kontinuierlich, abgetastet. Durch die kontinuierliche Abtastung wird bei der Fahrbewegung der Arbeitsmaschine sichergestellt, dass immer die Hubhöhe ausgegeben wird, die der aktuellen Position der Arbeitsmaschine, bei welcher ein Hubvorgang ausgeführt wird, entspricht.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Hubhöhe einer Arbeitsmaschine, welche durch ein Höhenmesssystem zwischen der annähernd senkrechten Messung des Hubelementes der Arbeitsmaschine und einem Referenzpunkt bestimmt wird. Um trotz inhomogener Bodenbeschaffenheiten eine korrekte Hubhöhe anzugeben, dient als Referenzpunkt der Boden, auf welchem sich die Arbeitsmaschine befindet und es sind Mittel vorhanden, welche zur Bestimmung der Hubhöhe mehrere Messsignale ermitteln, die zur Eliminierung von Bodenunebenheiten einer Mittelwertbildung zugeführt werden, wobei der Mittelwert die Hubhöhe charakterisiert. Dadurch wird sichergestellt, dass an jeder Position der Arbeitsmaschine während des Hubgeschehens immer die korrekte Hubhöhe automatisch ausgegeben wird und das Hubelement automatisch immer die entsprechende Etage der Hochregalanlage erreicht. Vorteilhafterweise werden zwei gegeneinander messende Höhenmesssysteme verwendet, wobei ein erstes Höhenmesssystem eine erste Teilhubhöhe von einem ersten Fixpunkt an der Arbeitsmaschine bis zum Hubelement bestimmt, und ein zweites Höhenmesssystem eine zweite Teilhubhöhe von einem zweiten Fixpunkt an der Arbeitsmaschine bis zum Boden ermittelt, wobei die Messsignale zur Bestimmung der zweiten Teilhubhöhe über die Mittelwertbildung ausgewertet werden. Durch diese Unterteilung in zwei Teilhubhöhen lassen sich die beiden Höhenmesssysteme an einer Position der Arbeitsmaschine anordnen, wo ein direkter Zugriff auf die Energieversorgung und Kommunikationseinrichtungen vorhanden ist.
  • In einer Variante umfassen die beiden Höhenmesssysteme jeweils einen Sensor zur drahtlosen Bestimmung der ersten und der zweiten Teilhubhöhe. Dadurch lassen sich die Hubhöhen besonders vorteilhaft ermitteln, da die Sensoren eine Auswerteelektronik umfassen, weshalb keine weiteren Teile für die Höhenmessung notwendig sind, was die Kosten für die Hubhöhenmessung reduziert.
  • In einer Weiterbildung ist mindestens ein Sensor als Lasersensor oder als Ultraschallsensor ausgebildet. Bei einem Laser- oder Ultraschallsensor handelt es sich um kommerziell zu erwerbende Höhenmesssysteme, weshalb keine Forschungs- und Entwicklungskosten bei dem Einsatz eines solchen Höhenmesssystems entstehen.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
  • Es zeigt:
    • Figur 1: Prinzipdarstellung der Hubhöhenmessung einer Arbeitsmaschine
  • In Figur 1 ist eine Prinzipdarstellung für die Hubhöhenmessung an einer Arbeitsmaschine dargestellt. Dabei wird das Beispiel eines Gabelstaplers berücksichtigt, welcher unterschiedliche Hubhöhen einnehmen muss, um beispielsweise ein Hochregal mit mehreren Etagen zu bestücken. Die Arbeitsmaschine 1 weist dabei ein Hubelement 2 auf, welches senkrecht zur Fortbewegungsrichtung der Arbeitsmaschine 1 verstellbar ist. Die Arbeitsmaschine 1 ist auf dem Boden 3 beweglich angeordnet, wobei der Boden 3 Unebenheiten aufweist, die durch das Beispiel eines Risses 4 verdeutlicht sind. An der Stoßstange der Arbeitsmaschine 1 ist ein Hubhöhenmesssystem 5 angeordnet, welches aus zwei Höhenmesssystemen besteht. Die beiden Höhenmesssysteme 5 sind nebeneinander auf gleicher Höhe an der Arbeitsmaschine 1 angeordnet, weshalb in der Figur 1 nur ein Hubhöhenmesssystem 5 zu sehen ist. Das erste Hubhöhenmesssystem misst dabei ausgehend von der Position an der Stoßstange bis zum Hubelement 2, während das zweite Hubhöhenmesssystem ausgehend von dem Punkt an der Stoßstange der Arbeitsmaschine 1 senkrecht zum Boden 3 misst. Die Anordnung von zwei verschiedenen Hubhöhenmesssystemen 5 an der Stoßstange des Gabelstaplers bringt die Erleichterung, dass die Energieversorgung der Hubhöhenmesssysteme und die Kommunikation der Hubhöhenmesssysteme ohne große Komplikationen direkt aus der Arbeitsmaschine 1 an die Hubhöhenmesssysteme 5 angeschlossen werden können.
  • Jedes Hubhöhenmesssystem 5 ist dabei als ein, eine Auswertelektronik umfassender Sensor ausgebildet, der einen Messstrahl aussendet, wie beispielsweise ein Lasersensor oder ein Ultraschallsensor. Das erste Hubhöhenmesssystem sendet einen Messstrahl gegen das Hubelement 2, welches diesen Messstrahl reflektiert. Das zweite Hubhöhenmesssystem sendet den Messstrahl gegen die Bodenfläche 3, wo dieser ebenfalls reflektiert wird. Der jeweils reflektierte Strahl wird dabei von dem ersten bzw. den zweiten Hubhöhenmesssystem wieder empfangen und ausgewertet. Beide Sensorsysteme arbeiten dabei nach demselben Prinzip, in dem die Zeit zwischen der Aussendung des Messstrahles und dem Empfang des reflektierten Strahles bestimmt wird. Daraus wird von dem ersten Hubhöhenmesssystem eine erste Teilhubhöhe I ermittelt, während von dem zweiten Hubhöhenmesssystem eine zweite Teilhubhöhe II bestimmt wird.
  • Da lokale Bodenunebenheiten, wie der Riss 4, den Messwert der zweiten Teilhubhöhe I verfälschen, werden für die Bestimmung der zweiten Teilhubhöhe II über einen längeren Zeitraum mehrere Messsignale nacheinander ermittelt, welche einer Mittelwertbildung zugeführt werden. Der ausgegebene Mittelwert wird als Messwert für die zweite Teilhubhöhe II verwendet. Somit wird sichergestellt, dass lokal beschränkte Bodenunebenheiten die Messung der Hubhöhe nicht verfälschen. Nach Ausgabe des Mittelwertes wird dieser zu der ersten Teilhubhöhe I hinzuaddiert, welcher durch das erste Höhenmesssystem in Richtung Hubelement 2 ermittelt wurde. Diese Messung erfolgte mittelwertfrei.
  • Durch die Mittelwertbildung haben lokale Bodenunebenheiten einen vernachlässigbaren Einfluss auf den Messwert der zweiten Teilhubhöhe II.
  • Alternativ bleiben einzelne Messsignale, die sehr stark von den üblichen Messsignalen abweichen, bei der Mittelwertbildung unberücksichtigt. Dadurch wird verhindert, dass offensichtliche Fehlmessungen oder auftretende starke Bodenunebenheiten den Mittelwert nicht verfälschen.
  • Durch die kontinuierliche Bestimmung der zweiten Teilhubhöhe II wird gewährleistet, dass bei der Auswahl einer Hubhöhe durch das Bedienpersonal per Knopfdruck sich automatisch immer die den örtlichen Bedingungen entsprechende Hubhöhe einstellt, ohne dass eine manuelle Nachjustierung durch das Bedienpersonal notwendig wird.
  • Die vorliegende Erfindung kann nicht nur bei üblichen Gabelstaplern, sondern auch bei Hochregalbestückern oder bei Hubbühnen vorteilhaft eingesetzt werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Bestimmung einer Hubhöhe einer Arbeitsmaschine, bei welcher eine Höhenmessung zwischen einer Position entlang einer annähernd senkrechten Bewegungsachse eines Hubelementes (2) der Arbeitsmaschine (1) und einem Referenzpunkt durchgeführt wird, wobei als Referenzpunkt der Boden (3) dient, auf welchem sich die Arbeitsmaschine (1) befindet, dadurch gekennzeichnet dass zur Höhenmessung mehrere esssignale ermittelt werden, welche einer Mittelwertbildung zugeführt werden, wobei der Mittelwert zur Bestimmung der Hubhöhe herangezogen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubhöhe durch zwei gegeneinander messende Höhenmesssysteme (5) bestimmt wird, wobei eine erste Teilhubhöhe (I) von einem ersten Fixpunkt an der Arbeitsmaschine (1) bis zum Hubelement (2) bestimmt wird und eine zweite Teilhubhöhe (II) von einem zweiten Fixpunkt an der Arbeitsmaschine (1) bis zum Boden (3) ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelwertbildung auf die Messsignale zur Bestimmung der zweiten Teilhubhöhe (II) angewandt wird und zur Bestimmung der Hubhöhe des Hubelementes (2) über dem Boden (3) die über den Mittelwert bestimmte zweite Teilhubhöhe (II) zu der ersten, mittelwertfrei ermittelten Teilhubhöhe (I) addiert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fixpunkt an der Arbeitsmaschine (1) und der zweite Fixpunkt an der Arbeitsmaschine (1) annähernd in gleicher Höhe angeordnet sind, wobei die erste (I) und die zweite Teilhubhöhe (II) zur Hubhöhe addiert werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fixpunkt und der zweite Fixpunkt an der Arbeitsmaschine (1) durch einen annähernd senkrechten Abstand voneinander getrennt sind und zur Bestimmung der Hubhöhe des Hubelementes über dem Boden (3) der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Fixpunkt zu der ersten (I) und der zweiten Teilhubhöhe (II) hinzuaddiert wird.
  6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der zweiten Teilhubhöhe (II) der Boden (3) niederfrequent, insbesondere kontinuierlich, abgetastet wird.
  7. Vorrichtung zur Bestimmung der Hubhöhe einer Arbeitsmaschine, welche durch ein Höhenmesssystem zwischen einer Position entlang einer annähernd senkrechten Bewegungsachse eines Hubelementes (2) der Arbeitsmaschine (1) und einem Referenzpunkt bestimmt wird, wobei als Referenzpunkt der Boden (3) dient, auf welchem sich die Arbeitsmaschine (1) befindet, dadurch gekennzeichnet dass Mittel vorhanden sind, welche zur Bestimmung der Hubhöhe mehrere Messsignale ermitteln, die zur Eliminierung von Bodenunebenheit (4) einer Mittelwertbildung zugeführt werden, wobei der Mittelwert der Hubhöhe entspricht.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gegeneinander messende Höhenmesssysteme (5) verwendet werden, wobei das erste Höhenmesssystem eine erste Teilhubhöhe (I) von einem ersten Fixpunkt an der Arbeitsmaschine (1) bis zum Hubelement (2) bestimmt und das zweite Höhenmesssystem eine zweite Teilhubhöhe (II) von einem zweiten Fixpunkt an der Arbeitsmaschine (1) bis zum Boden (3) ermittelt, wobei die Messsignale zur Bestimmung der zweiten Teilhubhöhe (II) über die Mittelwertbildung ausgewertet werden.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Höhenmesssysteme (5) jeweils einen Sensor zur drahtlosen Bestimmung der ersten (I) und der zweiten Teilhubhöhe (II) umfassen.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor als Laser oder als Ultraschallsensor ausgebildet ist.
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