DE102009042855A1

DE102009042855A1 - Portalhubwagen zum Einsatz in Containerterminals und für allgemeine Transportaufgaben

Info

Publication number: DE102009042855A1
Application number: DE102009042855A
Authority: DE
Inventors: Torsten Gayer; Wilhelm Pfenning
Original assignee: Pfenning Elektroanlagen GmbH
Current assignee: Pfenning Elektroanlagen GmbH
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2011-03-31
Also published as: ES2527825T3; PL2480486T3; EP2480486B1; CN102666356A; EP2480486A1; WO2011035892A1; CN102666356B

Abstract

Ein Portalhubwagen zum Einsatz in Containerterminals und für allgemeine Transportaufgaben hat ein Rahmengestell (2), ein Lastaufnahmemittel (4), vorzugsweise einen Spreader, das zwischen dem Rahmengestell (2) hängt und mit einer Last, vorzugsweise einem Container (7) verriegelbar ist, Hubwinden (8), mittels denen das Lastaufnahmemittel (4) vertikal bewegbar ist, Fahrträger (3), die am unteren Bereich des Rahmengestells (2) angeordnet sind und jeweils eine Vielzahl in einer Reihe angeordneter Räder (11) aufweisen, und eine Lenkvorrichtung, mittels der die Räder (11) lenkbar sind. Zur Verringerung des Verschleißes an den Rädern (11), des Energieaufwands zum Betreiben des Portalhubwagens (1) und des im Betrieb des Portalhubwagens (1) erzeugten Geräuschpegels wird vorgeschlagen, dass die Lenkvorrichtung für jedes Rad (11) des Portalhubwagens (1) eine separate Lenkeinheit (13) aufweist, mittels der die Lenkstellung jedes Rades (11) des Portalhubwagens (1) individuell einstellbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Portalhubwagen zum Einsatz in Containerterminals und für allgemeine Transportaufgaben, mit einem Rahmengestell, einem Lastaufnahmemittel, vorzugsweise einem Spreader, das zwischen dem Rahmengestell hängt und mit einer Last, vorzugsweise einem Container, verriegelbar ist, Hubwinden, mittels denen das Lastaufnahmemittel vertikal bewegbar ist, Fahrträgern, die am unteren Bereich des Rahmengestells angeordnet sind und jeweils eine Vielzahl in einer Reihe angeordneter Räder aufweisen, und einer Lenkvorrichtung, mittels der die Räder lenkbar sind.
Bei bekannten derartigen Portalhubwagen werden die an einem Fahrträger angeordneten Räder mittels eines Lenkantriebs, zu dem ein mehreren an einem Fahrträger angeordneten Rädern zugeordnetes Lenkgetriebe gehört, in die jeweils gewünschte Lenkposition verbracht. Die jeweils gewünschte Lenkstellung wird mittels eines Lenkglieds, bei dem es sich üblicherweise um ein Lenkrad od. dgl. handelt, vorgegeben. In einem zwischen dem Lenkrad und dem Lenkantrieb angeordneten Lenkrechner werden Soll-Werte für den Lenkantrieb ermittelt und an das üblicherweise als Hydraulikaggregat ausgestaltete Antriebsglied des Lenkantriebs bzw. an die Steuerung desselben weitergeleitet. Entsprechend werden die an der Ausgangsseite des Lenkantriebs angeordneten Räder des Portalhubwagens gemäß der Anforderung am Lenkrad desselben verstellt.
Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Portalhubwagen zum Einsatz in Containerterminals und für allgemeine Transportaufgaben zu schaffen, bei dem der Reifenverschleiß, der Energieaufwand zum Betrieb des Portalhubwagens und der beim Betrieb des Portalhubwagens erzeugte Geräuschpegel erheblich reduziert sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Lenkvorrichtung für jedes Rad des Portalhubwagens eine separate Lenkeinheit aufweist, mittels der die Lenkstellung jedes Rades des Portalhubwagens individuell einstellbar ist. Hierdurch wird eine querkraftfreie Lenkung des Portalhubwagens ermöglicht, wobei für jedes Rad des Portalhubwagens der physikalisch korrekte Lenkradius eingestellt werden kann. Abriebverluste an der Bereifung werden hierdurch erheblich reduziert. Aufgrund der exakter als beim Stand der Technik möglichen Positionierung der einzelnen Räder des Portalhubwagens entsprechend der jeweils angeforderten Lenkstellung ergibt sich darüber hinaus bei jedem Lenkvorgang eine Reduzierung des Energieaufwands für das Verfahren des Portalhubwagens, was angesichts der Vielzahl der im Betrieb des Portalhubwagens auftretenden Lenkvorgänge zu einer erheblichen Einsparung im Energieverbrauch führt. Der Geräuschpegel des erfindungsgemäß ausgestalteten Portalhubwagens wird wegen der möglichen exakten Positionierung der einzelnen Räder in den für jedes Rad einzeln ermittelten Lenkpositionen reduziert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist jede Lenkeinheit des erfindungsgemäßen Portalhubwagens einen Lenkmotor und ein Lenkgetriebe auf.
Der Lenkmotor jeder Lenkeinheit ist vorzugsweise als Elektromotor ausgebildet, so dass die Lenkvorrichtung insgesamt ausschließlich durch elektrische Energie betreibbar ist.
Angesichts des an die Lenkvorrichtung eines Portalhubwagens gestellten Anforderungsprofils ist es zweckmäßig, wenn das Lenkgetriebe jeder Lenkeinheit als Untersetzungsgetriebe ausgebildet ist, vorzugsweise mit einem Untersetzungsverhältnis von i = 50 bis 1000 und einer ausgangsseitigen Drehzahl von n_aus = 2 bis 5 U/min.
Eine exakte Einstellung des Rades ergibt sich, wenn das Ausgangsglied des Lenkgetriebes jeder Lenkeinheit drehfest mit einem Lenkzapfen des dieser Lenkeinheit zugeordneten Rades verbunden ist.
Ein Ausgleich von Geländeunebenheiten ud. dgl. wird ermöglicht, wenn das Ausgangsglied des Lenkgetriebes jeder Lenkeinheit eine Hohlwelle antreibt, die mittels einer drehfesten und in Vertikal- bzw. Längsrichtung beweglichen Formschlussverbindung mit dem Lenkzapfen des dieser Lenkeinheit zugeordneten Rades verbunden ist.
Hohe Traglasten, hohe Querkräfte und hohe Kippmomente, die insbesondere bei Bremsvorgängen und Kurvenfahrten an den Rädern des Portalhubwagens entstehen, können übertragen und abgeleitet werden, wenn das Lenkgetriebe jeder Lenkeinheit als Traglenkgetriebe ausgebildet ist, bei dem seine Ausgangswelle bzw. – mittelbar – der Lenkzapfen des der Lenkeinheit zugeordneten Rades in einem Wälzlager gelagert ist.
Vorteilhaft ist das Traglenkgetriebe jeder Lenkeinheit in den Aufbau des dem durch die Lenkeinheit gelenkten Rad zugeordneten Fahrträgers integriert, wobei das Ausgangsglied des Traglenkgetriebes drehfest mit einem Radträger des Rades verbunden ist. Hierdurch ist der Radträger des Rades dann lenkbar am Fahrträger gehaltert bzw. gelagert.
Die Integration der Lenkeinheit an den Fahrträger wird erleichtert, wenn eine Drehachse des Lenkmotors jeder Lenkeinheit und eine Lenkachse des dieser Lenkeinheit zugeordneten Rades senkrecht zueinander angeordnet sind.
Vorteilhaft ist das Lenkgetriebe jeder Lenkeinheit an seiner Ausgangsseite mit einem Drehgeber bzw. einem Hohlwellenwinkelsensor ausgerüstet.
Zur Erhöhung der Lenksicherheit ist es zweckmäßig, wenn zusätzlich der Lenkmotor jeder Lenkeinheit mit einer Positionssensorik ausgerüstet ist, mittels der über die Motorstellung die Stellung des der Lenkeinheit zugeordneten Rades erfassbar ist. Durch die Redundanz der je Lenkeinheit vorhandenen Drehgeber kann so die Lenksicherheit erhöht werden, wobei darüber hinaus in einem Lenkrechner des Portalhubwagens Plausibilitätsprüfungen hinsichtlich der von den beiden unterschiedlichen Drehgebern ermittelten Ist-Werte durchgeführt werden können.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Portalhubwagens weist dieser den vorstehend bereits erwähnten Lenkrechner auf, in den über ein Lenkelement, insbesondere ein Lenkrad, des Portalhubwagens ein Soll-Wert für die Lenkposition der Räder des Portalhubwagens eingebbar ist, in den an den Motorsensoriken und/oder an den ausgangsseitig der Lenkgetriebe angeordneten Drehgebern erfasste, der Ist-Position der Räder entsprechende Ist-Werte eingebbar sind, und mittels dem der Lenkmotor jeder Lenkeinheit entsprechend der Abweichung zwischen der Ist-Position und der Soll-Position des der jeweiligen Lenkeinheit zugeordneten Rades steuerbar ist. Aufgrund von im Lenkrechner durchführbaren Quervergleichen und – wie vorstehend bereits erwähnt – Plausibilitätsprüfungen sind Störungen im Lenkbetrieb besser als beim Stand der Technik feststellbar.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Portalhubwagens (Straddle Carrier); und
2 eine vergrößerte Darstellung zweier in einen Fahrträger integrierter Lenkeinheiten einer Ausführungsform des in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Portalhubwagens.
Eine anhand der 1 und 2 im Folgenden näher erläuterte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Portalhubwagens (Straddle Carrier) 1 hat ein Rahmengestell 2, welches nach Art eines Portals 2 am unteren Ende des Rahmengestells 2 angeordnete Fahrträger 3, von denen in 1 nur einer sichtbar ist, miteinander verbindet.
Zu dem Portalhubwagen 1 gehört ein Lastaufnahmemittel (Spreader, Toppspreader) 4, das zwischen den beiden Fahrträgern (3) zugeordneten Stützen 5 des Rahmengestells 2 angeordnet ist. Das Lastaufnahmemittel 4 ist durch geeignete Verbindungsmittel 6 mit einem Container 7 verbind- bzw. verriegelbar. Das Lastaufnahmemittel 4 ist mittels einer in der in 1 gezeigten Ausführungsform am Lastaufnahmemittel 4 angeordneten Hubwinde 8 zwischen den Stützen 5 des Rahmengestells 2 vertikal bewegbar.
An einem Oberrahmen 9 des Rahmengestells 2 ist eine Fahrerkabine 10 vorgesehen, aus der heraus eine Bedienungsperson des Portalhubwagens 1 diesen und sein Lastaufnahmemittel 4 fahren bzw. steuern kann.
Die beiden Fahrträger 3 des Portalhubwagens 1, von denen in 1, wie bereits erwähnt, nur einer sichtbar ist, haben in der dargestellten Ausführungsform des Portalhubwagens 1 jeweils vier Räder 11, denen jeweils ein am Fahrwerk 3 gehalterter Radträger 12 zugeordnet ist.
Zu einer Lenkvorrichtung des Portalhubwagens 1 gehören Lenkeinheiten 13, von denen jeweils eine einem Rad 11 bzw. einem Radträger 12 zugeordnet ist. In 2 sind zwei dieser Lenkeinheiten 13 mit demjenigen Teil des Fahrträgers 3, an dem sie angeordnet sind, und den ihnen zugeordneten beiden Rädern 11 und Radträgern 12 gezeigt. Mittels jeder Lenkeinheit 13 ist die Drehstellung des ihr zugeordneten Radträgers 12 bzw. 12 bzw. die Lenkstellung des ihr zugeordneten Rades 11 individuell einstellbar.
Hierzu weist jede Lenkeinheit 13 bei der in 2 gezeigten Ausführungsform derselben einen Lenkmotor 14 und ein Lenkgetriebe 15 auf.
Der Lenkmotor 14 ist vorzugsweise als Elektromotor ausgestaltet und treibt mittels seiner Ausgangswelle ein Eingangsteil des Lenkgetriebes 15 an. Ein Ausgangsglied 16 des Lenkgetriebes 15 ist in noch zu beschreibender Weise drehfest mit einem Lenkzapfen 17 verbunden, der seinerseits drehfest mit dem Radträger 12 des dieser Lenkeinheit 13 zugeordneten Rades 11 verbunden ist. Durch Drehung des Lenkzapfens 17 wird entsprechend dem Betrieb des Elektromotors 14 das Rad 11 hinsichtlich seiner Lenkposition verstellt.
Bei dem Lenkgetriebe 15 handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um ein Untersetzungsgetriebe, dessen Untersetzungsverhältnis zwischen i = 50 bis 1000 liegt, und das eine ausgangsseitige Drehzahl von n_aus zwischen 2 und 5 U/min aufweist.
Das Lenkgetriebe 15 ist des weiteren als Traglenkgetriebe ausgestaltet. Sein Ausgangsglied 16 treibt eine Hohlwelle 18 an, die ihrerseits in Rotationsrichtung drehfest und in Längs- bzw. Vertikalrichtung beweglich mittels einer geeigneten Formschlussverbindung mit dem Lenkzapfen 17 verbunden ist.
Das Ausgangsglied 16 des Traglenkgetriebes 15 und damit mittelbar die Hohlwelle 18 und der Lenkzapfen 17 sind in einem Wälzlager gelagert. Dieses Wälzlager ist so ausgestaltet, dass es die hohen Traglasten, die hohen Querkräfte und die hohen Kippmomente, die am Rad 11 bei Bremsvorgängen und Kurvenfahrten entstehen, übertragen kann.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform der Lenkeinheit 13 ist die Drehachse des Ausgangsglieds 16 des Traglenkgetriebes 15 und damit die Lenkachse des Rades 11 senkrecht zur Drehachse des Elektromotors 14 der Lenkeinheit 13 angeordnet. Der Elektromotor 14 der Lenkeinheit 13 ist an seiner dem Traglenkgetriebe 15 abgewandten Seite mit einer fahrträgerseitigen Stütze 19 verbunden.
An seinem drehfest mit dem Radträger 12 verbundenen Ausgangsglied 16 ist das Traglenkgetriebe 15 mit einem Hohlwellenwinkelsensor ausgerüstet. Der Elektromotor 14 der Lenkeinheit 13 hat eine Positionssensorik zur Erfassung der Lenkstellung des der Lenkeinheit 13 zugeordneten Rades 11.
Mittels der motorseitigen Lenksensorik und des getriebeseitigen Hohlwellendrehgebers wird die aktuelle Lenkstellung des der jeweiligen Lenkeinheit 13 zugeordneten Rades 11 erfasst und ein entsprechender Ist-Wert an einen in den Figuren nicht dargestellten Lenkrechner des Portalhubwagens 1 weitergeleitet. Im Lenkrechner des Portalhubwagens 1 liegen somit die Ist-Werte der Lenkstellungen sämtlicher Räder 11 des Portalhubwagens 1 vor. Des weiteren ist an den Lenkrechner ein in der Fahrerkabine 10 angeordnetes Lenkrad des Portalhubwagens 1 angeschlossen, mittels dem eine Bedienungsperson einen Soll-Wert für die Lenkstellungen der Räder 11 des Portalhubwagens eingeben kann. Mittels eines geeigneten Algorithmus wird im Lenkrechner aus dem vom Lenkrad eingegebenen Soll-Wert für jedes Rad 11 des Portalhubwagens 1 eine individuelle Lenkstellung und damit ein individueller Soll-Wert errechnet. Dieser Soll-Wert wird für jedes Rad 11 mit dem im Lenkrechner vorliegenden Ist-Wert verglichen. Entsprechend der im Lenkrechner errechneten Abweichung zwischen der Ist-Position und der Soll-Position des jeweiligen Rades 11 wird der Elektromotor 14 der dem jeweiligen Rad 11 zugeordneten Lenkeinheit 13 gesteuert, so dass jedes Rad 11 schnellstmöglich seine Soll-Position einnimmt. Hierdurch wird eine querkraftfreie Lenkung mit physikalisch korrektem Lenkradius für jedes Rad 11 des Portalhubwagens realisiert. Der Betrieb des Portalhubwagens 1 ist mit geringerem Verschleiß, geringerem Energieaufwand und bei reduziertem Geräuschpegel realisierbar. Die Lenksicherheit wird durch die Redundanz der unterschiedlichen Sensoriken bzw. Drehgeber sowie durch die im Lenkrechner durchführbaren Quervergleiche gewährleistet.

Claims

Portalhubwagen zum Einsatz in Containerterminals und für allgemeine Transportaufgaben, mit einem Rahmengestell (2), einem Lastaufnahmemittel (4), vorzugsweise einem Spreader, das zwischen dem Rahmengestell (2) hängt und mit einer Last, vorzugsweise einem Container (7) verriegelbar ist, Hubwinden (8), mittels denen das Lastaufnahmemittel (4) vertikal bewegbar ist, Fahrträgern (3), die am unteren Bereich des Rahmengestells (2) angeordnet sind und jeweils eine Vielzahl in einer Reihe angeordneter Räder (11) aufweisen, und einer Lenkvorrichtung, mittels der die Räder (11) lenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkvorrichtung für jedes Rad (11) des Portalhubwagens (1) eine separate Lenkeinheit (13) aufweist, mittels der die Lenkstellung jedes Rades (11) des Portalhubwagens (1) individuell einstellbar ist.
Portalhubwagen nach Anspruch 1, bei dem jede Lenkeinheit (13) der Lenkvorrichtung einen Lenkmotor (14) und ein Lenkgetriebe (15) aufweist.
Portalhubwagen nach Anspruch 2, bei dem der Lenkmotor (14) jeder Lenkeinheit (13) als Elektromotor (14) ausgebildet ist.
Portalhubwagen nach Anspruch 2 oder 3, bei dem das Lenkgetriebe (15) jeder Lenkeinheit (13) als Untersetzungsgetriebe (15), vorzugsweise mit einem Untersetzungsverhältnis von i = 50 bis 1000 und einer ausgangsseitigen Drehzahl von n_aus = 2 bis 5 U/min, ausgebildet ist.
Portalhubwagen nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem ein Ausgangsglied (16) des Lenkgetriebes (15) jeder Lenkeinheit (13) drehfest mit einem Lenkzapfen (17) des dieser Lenkeinheit (13) zugeordneten Rades (11) verbunden ist.
Portalhubwagen nach Anspruch 5, bei dem das Ausgangsglied (16) des Lenkgetriebes (15) jeder Lenkeinheit (13) eine Hohlwelle (18) antreibt, die mittels einer drehfesten und in Vertikal- bzw. Längsrichtung beweglichen Formschlussverbindung mit dem Lenkzapfen (17) des dieser Lenkeinheit (13) zugeordneten Rades (11) verbunden ist.
Portalhubwagen nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem das Lenkgetriebe (15) jeder Lenkeinheit (13) als Traglenkgetriebe (15) ausgebildet ist, bei dem seine Ausgangswelle bzw. – mittelbar – der Lagerzapfen (17) des der Lenkeinheit (13) zugeordneten Rades (11) in einem Wälzlager gelagert ist.
Portalhubwagen nach Anspruch 7, bei dem das Traglenkgetriebe (15) jeder Lenkeinheit (13) in den Aufbau des dem durch die Lenkeinheit (13) gelenkten Rad (11) zugeordneten Fahrträgers (3) integriert und das Ausgangsglied (16) des Traglenkgetriebes (15) drehfest mit einem Radträger (12) des Rades (11) verbunden ist.
Portalhubwagen nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei dem eine Drehachse des Lenkmotors (14) jeder Lenkeinheit (13) und eine Lenkachse des dieser Lenkeinheit (13) zugeordneten Rades (11) senkrecht zueinander angeordnet sind.
Portalhubwagen nach einem der Ansprüche 2 bis 9, bei dem das Lenkgetriebe (15) jeder Lenkeinheit (13) an seiner Ausgangsseite mit einem Drehgeber bzw. einem Hohlwellenwinkelsensor ausgerüstet ist.
Portalhubwagen nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei dem der Lenkmotor (14) jeder Lenkeinheit (13) mit einer Positionssensorik ausgerüstet ist, mittels der über die Motorstellung die Stellung des der Lenkeinheit (13) zugeordneten Rades (11) erfassbar ist.
Portalhubwagen nach Anspruch 11, mit einem Lenkrechner, in den über ein Lenkelement, insbesondere ein Lenkrad, des Portalhubwagens (1) ein Soll-Wert für die Lenkposition der Räder (11) des Portalhubwagens (1) eingebbar ist, in den an den Motorsensoriken und/oder an den ausgangsseitig der Lenkgetriebe (15) angeordneten Drehgebern erfasste, der Ist-Position der Räder (11) entsprechende Ist-Werte eingebbar sind, und mittels dem der Lenkmotor (14) jeder Lenkeinheit (13) entsprechend der Abweichung zwischen der Ist-Position und der Soll-Position des der jeweiligen Lenkeinheit (13) zugeordneten Rades (11) steuerbar ist.