DE102008020595A1

DE102008020595A1 - Verfahren zur Schwingungsdämpfung bei Flurförderzeugen

Info

Publication number: DE102008020595A1
Application number: DE102008020595A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr. Wenzel; Frank Dr. Schröder; Yves-Jocelyn Francois
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2028-04-25
Also published as: JP5517481B2; JP2009263137A; DE102008020595B4

Abstract

Bei einem Verfahren zur aktiven Schwingungsdämpfung für ein Flurförderzeug, insbesondere einen Gegengewichtsgabelstapler, mit einem Hubgerüst (3), das mittels einem linken hydraulischen Neigezylinder (5) an der linken Fahrzeugseite, der an dem Hubgerüst (3) links angelenkt ist, und mittels einem rechten hydraulischen Neigezylinder (6) an der rechten Fahrzeugseite, der an dem Hubgerüst rechts angelenkt ist, um eine Querachse des Flurförderzeugs neigbar ist, und mit Steuerungsmitteln die den linken Neigezylinder (5) und rechten Neigezylinder (6) ansteuern können, werden in einem ersten Schritt Schwingungen durch zumindest einen Schwingungssensor erfasst. In einem zweiten Schritt wird ein Schwingungssignal an die Steuermittel geleitet und Schwingungen werden aktiv gedämpft, indem der linke Neigezylinder (6) und der rechte Neigezylinder (6) durch die Steuerungsmittel angesteuert werden, wobei die Ansteuerung des linken und des rechten Neigezylinders (5, 6) durch die Steuerungsmittel jeweils unabhängig erfolgt und Torsionsschwingungen um eine Fahrzeughochachse (H) aktiv gedämpft werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung der Schwingungen eines Flurförderzeugs mit einem Hubgerüst sowie ein Flurförderzeug mit einem Hubgerüst, bei dem dieses Verfahren zur Anwendung kommt. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung bei einem Gegengewichtgabelstapler mit einem neigbaren Hubgerüst.
Bei Flurförderzeugen führen Bewegungen am Hubgerüst wie z. B. Heben, Neigen, Senken sowie das Betätigen einer eventuellen Zusatzhydraulik ab einer gewissen Hubhöhe fast immer zu unerwünschten Schwingungen des Hubgerüstes und des mit dem Hubgerüst verbundenen Fahrzeugs. insbesondere bei großen Hubhöhen und schweren Lasten können diese Schwingungen die Tätigkeit des Fahrers stören. Vor allem kann es bei einem neigbaren Hubgerüst, das an seinem unteren Ende an einer Querachse drehbar befestigt ist und durch hydraulische Zylinder geneigt werden kann, zu Verdrehungen in der Höhenerstreckung des Hubgerüstes und Torsionsschwingungen um die Hochachse des Flurförderzeugs kommen. Bekannt ist, solche Schwingungen durch eine möglichst steife Gestaltung des Hubgerüstes zu vermeiden, bzw. die Eigenfrequenz des Systems aus Hubgerüst und Flurförderzeug dadurch in einen Bereich zu verschieben, dass es zu keinen Anregungen kommt. Nachteilig ist jedoch daran, dass das Hubgerüst dann ein unnötig hohes Gewicht hat und erhöhte Herstellungskosten anfallen.
Aus der DE 101 63 066 A1 ist ein Verfahren zur aktiven Schwingungsdämpfung für eine mobile Arbeitsmaschine mit einem durch mindestens einen hydraulischen Zylinder betätigbaren front- oder heckseitigen Hubgerüst, an dem eine auskragende Masse, insbesondere die Schaufel eines Radladers, gehalten ist, bekannt. Der Druck in dem Zylinder wird für die aktive Schwingungsdämpfung so gesteuert, dass der von einem Lastsensor erfasste Last-Istwert gleich einem vorgebbaren Last-Sollwert ist. Zusätzlich ist aus der Druckschrift eine Positionsregelung für die Auslenkung des Hubgerüstes bekannt, die das Ausgangssignal des Lastsensors von einem Tiefpass geglättet einer Positionsregelung als Positions-Istwert zuzuführen.
Dieser Stand der Technik ist jedoch auf ein vor allem waagerecht ausladendes Hubgerüst z. B. eines Radladers gerichtet. Er bietet keine Lösung an, die Schwingungen des Hubgerüsts von Flurförderzeugen um die Hochachse zu dämpfen.
Aus der DE 196 41 192 A1 ist ein Verfahren zur aktiven Schwingungsdämpfung der Mastschwingungen eines Handhabungsgerätes und ein Handhabungsgerät, insbesondere Regalbediengerät, bekannt, das eine Fahreinheit, mit einem hieran biegesteif befestigten und sich quer zur Bewegungsrichtung der Fahreinheit erstreckenden Mast und eine Positionsregelungseinrichtung mit einem Sensor zur Ermittlung der jeweiligen Geschwindigkeit der Fahreinheit umfasst. Eine vorgebbare Sollposition ist über eine Steuerung der Geschwindigkeit der Fahreinheit mittels einer Sollgeschwindigkeitsvorgabe anfahrbar. Um Mastschwingungen wirkungsvoll zu verhindern oder zumindest stark zu dämpfen, ist im Bereich des freien Mastendes ein Messwertaufnehmer zur Erfassung der jeweiligen Mastgeschwindigkeit des freien Mastendes angeordnet, wobei der Messwertaufnehmer als Istwertgeber für die jeweilige Mastgeschwindigkeit schaltungstechnisch mit der Positionsregelungseinrichtung verbunden ist, so dass die jeweilige Sollgeschwindigkeitsvorgabe der Positionsregelungseinrichtung jeweils mit einem Geschwindigkeitskorrekturwert beaufschlagt wird, der aus der Differenz der jeweiligen Mastgeschwindigkeit des freien Mastendes und der jeweiligen Geschwindigkeit der Fahreinheit gebildet ist.
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass er nur eine Lösung für während des Fahrens auftretende Schwingungen anbietet, aber nicht die Schwingungsanregungen durch das Anheben und Ablassen einer Last berücksichtigt. Auch ist dieser Stand der Technik nicht auf einen Gegengewichtsgabelstapler gerichtet und bietet keine Lösung für die Dämpfung von Torsionsschwingungen um die Hochachse.
Aus der nachveröffentlichten DE 10 2007 024 817 ist ein Flurförderzeug, insbesondere Schubmaststapler, mit einem Hubgerüst und einem Stellglied zum Bewegen des Hubgerüsts relativ zu einem Fahrzeugrahmen des Flurförderzeugs bekannt. Ein von einer Bedienperson betätigbares Bedienelement zur Steuerung der Bewegung des Hubgerüsts ist mit einer elektronischen Steuervorrichtung verbunden. Das Stellglied ist von der elektronischen Steuervorrichtung ansteuerbar. Die Steuervorrichtung ist derart ausgeführt, dass nach einer Betätigung des Bedienelements der Verlauf der Bewegungsgeschwindigkeit des Stellglieds derart gesteuert wird, dass ein Schwingen des Hubgerüsts weitgehend vermieden wird. In einer Ausführungsform wird die Verformung des Hubgerüstes vor der Bewegung berücksichtigt. In einer weiteren Ausführungsform werden die Schwingungen des Hubgerüstes durch einen Sensor, z. B. einen Beschleunigungssensor erfasst und das Stellglied so angesteuert, dass diesen Schwingungen entgegen gewirkt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur verbesserten aktiven Schwingungsdämpfung bei einem Flurförderzeug mit Hubgerüst, insbesondere zur Dämpfung von Torsionsschwingungen um die Hochachse, zur Verfügung zu stellen sowie ein entsprechendes Flurförderzeug.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Flurförderzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Vorteilhaft werden bei einem Verfahren zur aktiven Schwingungsdämpfung für ein Flurförderzeug, insbesondere einen Gegengewichtsgabelstapler, mit einem Hubgerüst, das mittels einem linken hydraulischen Neigezylinder an der linken Fahrzeugseite, der an dem Hubgerüst links angelenkt ist, und mittels einem rechten hydraulischen Neigezylinder an der rechten Fahrzeugseite, der an dem Hubgerüst rechts angelenkt ist, um eine Querachse des Flurförderzeugs neigbar ist und mit Steuerungsmitteln die den linken Neigezylinder und rechten Neigezylinder ansteuern können, in einem ersten Schritt Schwingungen durch zumindest einen Schwingungssensor erfasst. Ein Schwingungssignal wird an die Steuermittel geleitet und in einem zweiten Schritt werden Schwingungen aktiv gedämpft, indem der linke Neigezylinder und rechte Neigezylinder durch die Steuerungsmittel angesteuert werden, wobei die Ansteuerung des linken und des rechten Neigezylinders durch die Steuerungsmittel jeweils unabhängig erfolgt und Torsionsschwingungen um eine Fahrzeughochachse aktiv gedämpft werden.
Dadurch können die für die Bedienung des Flurförderzeugs ungünstigen Torsionsschwingungen des Hubgerüstes, wie auch des Gesamtsystems aus Flurförderzeug und Hubgerüsts um eine Fahrzeughochachse in sehr weitgehendem Maße und kostengünstig unterdrückt werden, indem die bereits im Flurförderzeug vorhandenen beiden Neigezylinder, die jeweils an einer Seite des Hubgerüstes angelenkt sind, sowie Sensoren ausgenutzt werden und nach Erfassen der Schwingungen eine aktive Dämpfung der Schwingungen erfolgt, indem der linke Neigezylinder und rechte Neigezylinder getrennt angesteuert werden. Der aktiven Schwingungsdämpfung liegt dabei die Idee zugrunde, dem schwingenden System durch gezielte Ansteuerung der Neigezylinder Energie zu entziehen. Als Sensor oder Sensoren können ein- oder mehrdimensionale Beschleunigungssensoren oder auch vorhandene Neigewinkelsensoren des Hubgerüsts verwendet werden, soweit diese eine Torsion des Hubgerüstes erfassen können, etwa, wenn ein rechter Neigesensor und ein linker Neigesensor unterschiedliche Werte anzeigt Vorteilhaft sind der der linke Neigezylinder und rechte Neigezylinder oberhalb einer Fahrerkabine des Flurförderzeugs an dem Hubgerüst angelenkt.
Dadurch ergibt sich ein günstiger Hebelarm der Neigezylinder, der auch für eine aktive Dämpfung durch die Neigezylinder vorteilhaft ist. Die Neigezylinder können in einem Bereich größerer Auslenkung wirken, als bei einer Anordnung tiefer am Hubgerüst.
In günstiger Ausführungsform erfasst ein linker Neigeschwingungssensor die Druckschwankungen in dem linken Neigezylinder und ein rechter Neigeschwingungssensor die Druckschwankungen in dem rechten Neigezylinder.
Die Druckverläufe der Neigezylinder weichen auf den beiden Seiten voneinander ab, wenn das Hubgerüst durch Drehschwingungen in sich verdreht wird. Eine Torsionsschwingung um die Hochachse zeigt z. B. eine Phasenverschiebung zwischen den Druckverläufen der beiden Neigezylinder von 180°. Da Drucksensoren für die Hydraulik der Neigezylinder oftmals bereits vorhanden sind, kann so mit geringerem Aufwand der Sensor für die Erfassung der Drehschwingungen umgesetzt werden.
Vorteilhaft weist das Hubgerüst einen hydraulischen Seitenschubzylinder auf und die Steuerungsmittel steuern den Seitenschubzylinder zur aktiven Dämpfung von Torsionsschwingungen um die Hochachse an Ein Seitenschubschwingungssensor kann Druckschwankungen des Seitenschubzylinders erfasst.
Der Seitenschubzylinder eignet sich gut für die aktive Dämpfung der Torsionsschwingungen um die Hochachse, da durch diesen eine relativ große Masse mit einem Hebelarm zu der durch den Schwerpunkt laufenden Hochachse bzw. zu der Hochachse, um die sich das Hubgerüst verdreht, bewegt werden kann. Auch kann eine Erfassung dieser Schwingungen gut durch die Überwachung des Druckverlaufs in dem Seitenschubzylinder erfolgen.
Als Schwingungssensor kann ein Kraftsensor die auf einen Anlenkpunkt des hydraulischen Zylinders wirkende Kraft messen.
In günstiger Ausführungsform können die Steuerungsmittel abhängig von der Eigenfrequenz des Systems aus Hubgerüst und Flurförderzeug die Schwingungen aktiv dämpfen.
Die Aufgabe wird auch durch ein Flurförderzeug, insbesondere einen Gegengewichtsgabelstapler, mit einem Hubgerüst nach Anspruch 8 gelöst, dessen Steuerungsmittel ein zuvor beschriebenes Verfahren durchführen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt die 1 in Perspektivansicht einen Gabelstapler, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird.
Der Gabelstapler in der 1 ist als ein Gegengewichtsgabelstapler ausgeführt. An der Fahrzeugvorderseite sind an einem Lastschlitten 1 Lastgabeln 2 angeordnet. Der Lastschlitten 1 ist an einem Hubgerüst 3 höhenbeweglich angeordnet. Durch einen hydraulischen Hubzylinder 4 kann der Lastschlitten 1 an dem Hubgerüst 3 angehoben werden. Das Hubgerüst 3 ist um eine im unteren Bereich quer orientierte Horizontalachse mittels eines in Fahrtrichtung betrachtet linken hydraulischen Neigezylinder 5 und eines rechten hydraulischen Neigezylinders 6 neigbar, die an der Oberseite einer Fahrerkabine 7 angeordnet sind und oberhalb der Fahrerkabine 7 an dem Hubgerüst angelenkt sind. Der Lastschlitten 1 mit den Lastgabeln 2 kann durch einen hydraulischen Seitenschubzylinder 8 seitlich verschoben werden. Durch die drei Koordinatenachsen sind die Orientierung der Hochachse H, der Querachse Q und der Längsachse L angegeben.
Durch Schwingungsanregungen während des Betriebs des Gabelstaplers, etwa bei einem Hebevorgang einer Last, kann es zu Torsionsschwingungen des Hebegerüsts 3 und des Gabelstaplers um die Hochachse H kommen, wie durch den Pfeil im Koordinatenkreuz gezeigt, so dass die beiden seitlichen oberen Enden des Hubgerüstes 3 wie durch die Pfeile angedeutet schwingen. Diese Schwingungen werden durch hier nicht dargestellte Drucksensoren für den linken Neigezylinder 5 und den rechten Neigezylinder 6 getrennt erfasst. Die Steuermittel beaufschlagen den linken Neigezylinder 5 und den rechten Neigezylinder 6 dann jeweils einzeln so mit Druckmittel, dass diese die Torsionsschwingung des Hubgerüstes 3 um die Hochachse H aktiv dämpfen. Für die durch die Pfeile verdeutlichten Dämpfungsbewegungen des linken Neigezylinders 5 und des rechten Neigezylinders 6 berücksichtigen die Steuermittel dabei die Eigenfrequenz des Hubgerüstes, bzw. des Gesamtsystems aus Gabelstapler und Hubgerüst 3.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10163066 A1 [0003]
- DE 19641192 A1 [0005]
- DE 102007024817 [0007]

Claims

Verfahren zur aktiven Schwingungsdämpfung für ein Flurförderzeug, insbesondere einen Gegengewichtsgabelstapler, mit einem Hubgerüst (3), das mittels einem linken hydraulischen Neigezylinders (5) an der linken Fahrzeugseite, der an dem Hubgerüst (3) links angelenkt ist, und mittels einem rechten hydraulischen Neigezylinder (6) an der rechten Fahrzeugseite, der an dem Hubgerüst rechts angelenkt ist, um eine Querachse des Flurförderzeugs neigbar ist, und mit Steuerungsmitteln die den linken Neigezylinder (5) und rechten Neigezylinder (6) ansteuern können, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt Schwingungen durch zumindest einen Schwingungssensor erfasst werden und ein Schwingungssignal an die Steuermittel geleitet wird und in einem zweiten Schritt Schwingungen aktiv gedämpft werden, indem der linke Neigezylinder (6) und rechte Neigezylinder (6) durch die Steuerungsmittel angesteuert werden, wobei die Ansteuerung des linken und des rechten Neigezylinders (5,6) durch die Steuerungsmittel jeweils unabhängig erfolgt und Torsionsschwingungen um eine Fahrzeughochachse (H) aktiv gedämpft werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der der linke Neigezylinder (5) und rechte Neigezylinder (6) oberhalb einer Fahrerkabine (7) des Flurförderzeugs an dem Hubgerüst angelenkt sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ein linker Neigeschwingungssensor die Druckschwankungen in dem linken Neigezylinder (5) und ein rechter Neigeschwingungssensor die Druckschwankungen in dem rechten Neigezylinder (6) erfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubgerüst (3) einen hydraulischen Seitenschubzylinder (8) aufweist und die Steuerungsmittel den Seitenschubzylinder (8) zur aktiven Dämpfung von Torsionsschwingungen um die Hochachse (H) ansteuern.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Seitenschubschwingungssensor Druckschwankungen des Seitenschubzylinders (8) erfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwingungssensor ein Kraftsensor die auf einen Anlenkpunkt des hydraulischen Zylinders wirkende Kraft misst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsmittel abhängig von der Eigenfrequenz des Systems aus Hubgerüst (3) und Flurförderzeug die Schwingungen aktiv dämpfen.
Flurförderzeug, insbesondere Gegengewichtsgabelstapler, mit einem Hubgerüst (3), das mittels einem linken hydraulischen Neigezylinder (5) an der linken Fahrzeugseite, der an dem Hubgerüst links angelenkt ist, und mittels einem rechten hydraulischen Neigezylinder (6) an der rechten Fahrzeugseite, der an dem Hubgerüst rechts angelenkt ist, um eine Querachse des Flurförderzeugs neigbar ist, und mit Steuerungsmitteln die den linken Neigezylinder (5) und rechten Neigezylinder (6) ansteuern können, wobei die Steuerungsmittel ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchführen.