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Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Hub-
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vorrichtung sowie Hubvorrichtung und batteriegespeist es Flurförderfahrzeug
und Regalförderzeug für eine solche Hubvorrichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Betrieb einer hydraulischen Hubvorrichtung für Flurförderfahrzeuge oder Regalförderzeuge,
bei welchem für eine Hubbewegung Druckmittel unter Druck in einen Hub zylinder gepumpt
und für seine Senkbewegung aus diesem Hub zylinder unter dem sich ergebenden Druck
ausgelassen wird.
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Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine hydraulische Hubvorrichtung
für batterie-gespeiste Flurförderfahrzeuge und Regalförderzeuge, mit einer Hubzylinderkolbeneinrichtung,
einem Druckmitteltank, einem Motorpumpenaggregat sowie Batterie und einem Steuerschieber
zur Steuerung der Hub- oder Senkbewegung, wobei ein Druckmittelspeicher vorgesehen
ist.
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Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein batterie-gespeistes Flurförderfahrzeug
mit den üblichen Hub- und Antriebseinrichtungen.
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Bei bekannten Fahrzeugen ist der Rücklauf von der Hubzylinderkolbeneinrichtung
mit dem Druckmitteltank verbunden.
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In den genannten Hubvorrichtungen müssen große, schwere und teuere
Batterien mit begrenztem Ladeinhalt angeordnet werden.
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Daher ist bei einem Energieinhaltsverhältnis von etwa 1 : 150 zwischen
der in einem Kilogramm Batterie einzuspeichernden elektrischen Leistung und dem
Energieinhalt eines Kilogramms Dieseltreibstoff die Einsatzzeit eines elektrisch
betriebenen Fahrzeuges relativ eng begrenzt. Ferner wird in batteriebetriebenen
Fahrzeugen nicht nur das Hub aggregat sondern auch der Fahrantrieb aus der Batterie
gespeist. Die Folge ist, daß die Batterie häufig nachgeladen werden muß, wozu lange
Stillstandszeiten des Fahrzeuges in Kauf genommen werden müssen oder mit Wechselbatterien
gearbeitet werden muß, die hohe Investitionskosten und auch Stillstandszeiten erfordern.
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Es wird in diesem Zusammenhang auch bemerkt, daß Stapelfahrzeuge,
d.h. Flurförderfahrzeuge, einen gegebenenfalls ausfahrbaren Piast mit Lastschlitten
und Lastaufnahmemitteln besitzen und die für ein Arbeitsspiel zu bewegenden Totlasten,
d.h. die Lasten verfahrbarer Mastteile des im Hubzylinder ausfahrbaren Teiles des
Lastschlittens und der Lastaufnahmemittel, ein hohes Totgewicht bilden, zu dessen
Bewegung Energiemengen verbraucht werden, die die Batterie entladen. Diese Totlasten,
die bei jedem Arbeitsspiel der Hubvorrichtung zu bewältigen sind, liegen bei Hochregalstaplern
wesentlich über der Nutzlast.
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Aus der DT-Pat. Anm. St 7 580 XI/81 e ist eine Hubwerkbaugruppe bekannt,
bei welcher in einem unter Vorspannung stehenden Speicher die Vorspannung so gewählt
ist, daß sie etwa 75 % des Eigengewichtes der beweglichen Hubglieder ausgleicht,
und die Pumpe des Motorpumpenaggregates ist in der Verbindung
zwischen
dem Speicher und der Hubzylinderkolbeneinrichtung angeordnet, so daß sie bei jeder
Hubbewegung angetrieben werden muß, aber kleiner ausgelegt werden kann als der gesamten
Hub leistung entspricht.
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Es ist auch bereits aus der DT-AS 22 26 632 bekannt, den Speicher
in einer zu wählenden Parallel- oder Reihenschaltung mit dem Motorpumpenaggregat
anzuordnen, und zwar derart, daß zunächst die Hubzylinderkolbeneinrichtung für einen
Hub unter die Belastung des Speichers gesetzt wird und lediglich dann, wenn die
Energie des Speichers zur Durchführung des Hubes nicht ausreicht, die Pumpe eingeschaltet
wird, wobei gleiches für die Senkbewegung gilt. Bei dieser bekannten Ausführung
ist praktisch eine über lagerung zwischen Speicher und Motorpumpenaggregat vorgesehen.
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Wenn in diesem Zusammenhang der Speicher lediglich als Energiemenge
einen Anteil von mindestens ca. 10%, vorzugsweise mindestens 20%, der beim Ausfahren
des Hubwerkes zu leistenden Arbeit liefern kann, dann muß unter Berücksichtigung
des Umstandes, daß beispielsweise bei einem mittleren Hubstapler das sogenannte
Totgewicht, das ohne Last bewegt werden muß, etwa 30% der maximalen Tragkraft und
bei einem Hochregalstapler das Totgewicht etwa das 1-1/2-fache der maximalen Tragkraft
beträgt, bei der bekannten Ausführung davon ausgegangen werden, daß in praktisch
jedem Fall das Motorpumpenaggregat zur Aufbringung von Zusatzenergie eingesetzt
ist. Dabei multiplizieren sich die Wirkungsgrade des Elektroantriebsmotors und der
Pumpe, so daß eine erhebliche Verlustleistung negativ in die Energiebilanz des Fahrzeugs
eingeht.
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Den bekannten, Speicher aufweisenden,AusfUhrungen, die immer das Arbeitsspiel
der Totlast einbeziehen, kommt nur untergeordnete Bedeutung zu, zumal bei diesen
bekannten Ausführungen bei den angegebenen Bedingungen und Speicherverhältnissen
immer oder beinahe immer die Pumpe unter Batterieverbrauch eingesetzt werden muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
, die gerade bei batterie-gespeisten Flurförderfahrzeugen und Regalförderzeugen
die Betriebsdauer verlängert, und ein solches Flurförderfahrzeug zu schaffen, wobei
jeweils der Batterie Energie nicht nur entnommen wird.
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Die Erfindung schafft zur Lösung der zugrunde liegenden Aufgabe ein
Verfahren dahingehend, daß wenigstens das bei der Absenkbewegung ausgelassene, unter
Druck stehende Druckmittel zum Antrieb eines Generators zur Energierückgewinnung
verwendet wird.
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Hierdurch ergibt sich nicht lediglich eine gewisse Entlastung der
Batterie, indem möglicherweise die Pumpenleistung herabgesetzt wird, sondern es
wird eine ständige Wiederaufladung der Batterie ermöglicht, die an den Generator
angeschlossen ist.
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Praktisch wird das wenigstens bei der Absenkbewegung austretende Druckmittel
aus dem normalen Antriebskreislauf der Hub vorrichtung herausgenommen und zur Energierückgewinnung
zwecks Batteriespeisung abgeleitet.
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Einbezogen wird dabei vorteilhaft, daß auch zur Durchführung der Hubbewegung
unter Druck gesetztes Druckmittel, soweit es aufgrund einer einzustellenden Hubgeschwindigkeit
abgeleitet wird, dem Antrieb des Generators zugeführt wird. Hierdurch wird die Energieausbeute
zusätzlich verbessert.
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Unter diesen Gesichtspunkten wird zweckmäßig das für den Antrieb des
Generators vorgesehene Druckmittel gespeichert und dem Generator dosiert zugeführt.
Dadurch ist eine rationelle Batterieaufladung möglich, wobei zu berücksichtigen
ist, daß die Batterieaufladung mit bestimmten Zeitkonstanten durchzufUhren ist,
welche vom Betrieb der hydraulischen Hubvorrichtung
unabhängig sind.
Der Speicher bildet in diesem Falle im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen eine
Puffer station zur optimalen Ausnutzung des Druckmittels.
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Die eingangs erwähnte Hubvorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß
dadurch aus, daß im Rücklauf der Hubzylinderkolbeneinrichtung eine Energierückgewinnungseinrichtung
mit einem Generator angeordnet ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der Rücklaufkreis
praktisch als Nebenkreis zum Motorpumpenaggregat ausgeführt ist und unabhängig von
diesem arbeitet.
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Unter Verwendung eines Speichers ist dieser vorteilhaft hinter einem
Rückschlagventil zwischen dem Rücklauf der Hubzylinderkolbeneinrichtung und einem
Hydromotor angeordnet, an welchen der Generator gekuppelt ist, an den die Batterie
angeschlossen ist. Dadurch ist es möglich, unabhängig von den Arbeitsspielen der
Hubvorrichtung oder auch von der Fahrbeanspruchung durch ein Fahrzeug, das auch
über die Batterie angetrieben wird, den Rückdruck des Druckmittels für eine Nachladung
der Batterie optimal auszunutzen. Hierbei wird bemerkt, daß die Erfindung durchaus
auch an Fahrzeugen mit Hubvorrichtungen anwendbar ist, welche als Fahrantrieb andere
von der Batterie unabhängige Antriebsmittel aufweisen.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung ist in dem Anschluß
des Steuerschiebers zur Pumpe ein Vorzugsmengenregler angeordnet, der einen Abzweig
aufweist, welcher über ein Rückschlagventil mit dem Speicher verbunden ist. Dadurch
ist es möglich, das Motorpumpenaggregat unabhängig von jeweiligen Arbeitsbedingungen
gleichmäßig anzutreiben, weil selbst eine gelieferte Überschußmenge einer Energierückgewinnung
zugeführt wird. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß z.B. Bleiakkumulatoren
in der Lage sind, kurzfristig große
Ströme abzugeben, so daß ein
solcher Pumpenbetrieb ohne weiteres durchgeführt werden kann, ohne die Batterie
zu beschädigen und in ihrer Lebensdauer zu beeinträchtigen. Die Rückgewinnung jeglicher,
nicht für den Hubvorgang gelieferter Fördermenge des Druckmittels und auch des Druckmittelrücklaufs
stellt dabei im Zusammenhang mit einem Speicher sicher, daß ständig niedrige Ladestrom
lange Zeit geliefert werden können.
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Die Erfindung setzt dabei kurzfristig und in der zeitlichen Aufeinanderfolge
willkürlich anfallende Energiemengen in einen dosierten Energiefluß über lange Zeit
zur Batterieaufladung um.
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Zu diesem Zweck ist es auch vorteilhaft, daß in der Verbindungsleitung
zwischen dem Speicher und dem Hydromotor eine insbesondere einstellbare Drossel
angeordnet ist.
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Die Erfindung bezieht ferner ein, daß in der Verbindungsleitung zwischen
dem Speicher und dem Hydromotor ein einstellbares Überdruckventil mit Anschluß zum
Druckmitteltank angeordnet ist. Ein solches einstellbares Überdruckventil hängt
mit der Auslegung des Speichers zusammen.
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Die erwähnte einstellbare Drossel ist aber als Mengenregler vorgesehen,
der gewährleistet, daß die aus dem Speicher zum Hydromotor strömende Menge druckunabhängig
über lange Zeit, unabhängig vom jeweiligen Speicherdruck, der vom Füllungsgrad abhängig
ist, konstant gehalten wird.
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Das Überdruckventil berücksichtigt, daß eine Überlastung des Speichers
vermieden wird. Dabei wird einbezogen, daß der Speicher eine gesamte Druckmittelmenge
aus der Hubzylinderkolbeneinrichtung speichern kann. Bevorzugt wird aber, daß der
Speicher zur Speicherung des Druckmittels mehrerer Lastspiele der Hubzylinderkolbeneinrichtung
ausgeführt ist. Dadurch kann eine praktisch ununterbrochene Energienachladung unter
Ausnutsung der durch den Speicher gebildeten Pufferstation erreicht werden.
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Je nach Einsatz der Hubvorrichtung zu besonderen Zwecken wird auch
einbezogen, daß der Speicher kleiner ausgeführt ist als zur Aufnahme der Druckmittelmenge
aus einem Lastspiel der Hubzylinderkolbeneinrichtung entspricht. Dadurch ist in
besonderen Anwendungen eine wirtschaftliche Auslegung möglich, und überschüssiges
Druckmittel wird dann bei Erreichen eines Maximaldruckes für den Speicher über das
bereits erwähnte einstellbare Überdruckventil abgeführt. Besondere Merkmale eines
Flurförderfahrzeuges liegen darin, daß dieses außer den an sich bekannten Einrichtungen
zum Betrieb und Antrieb desselben einen Speicher, eine Motorgetriebepumpe und einen
Hydromotor mit einem Generator aufweist, der mit der Batterie elektrisch verbunden
ist.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert,
die in der Zeichnung dargestellt sind. Die Zeichnungen zeigen schematische Darstellungen
von Druckmittelkreisen.
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Es zeigen: Fig. 1: eine Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2: eine
gegenüber Fig. 1 verbesserte Ausführungs form; Fig. 3: eine schematische Ansicht
eines batteriegespeisten Flurförderfahrzeuges.
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In allen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Eine Hubzylinderkolbeneinrichtung 1 ist unterhalb ihres Kolbens 2
über eine Verbindungsleitung 3 mit einem Steuerschieber 4 verbunden. Der Kolben
2 ist mit einer Kolbenstange 5 verbunden, die oben durch Dichtungen aus dem Zylinder
6 herausgeführt ist und in nicht näher dargestellter Weise ein Hubaggregatteil 7
trägt, das entweder einen Mastteil des Hubaggregates oder ein Antriebsmittel desselben
und/oder auch des Lastschlittens und/oder Lastaufnahmemittels antreibt. In der Verbindungsleitung
3 ist eine aus zwei Parallelleitungen bestehende Senkdrossel 8 angeordnet, die die
Einspeisung des Druckmittels zur Hubbewegung über ein Rückschlagventil ungehindert,
die Rückströmung bei der Absenkbewegung aber im
Drosselbereich
dosiert zuläßt, wobei der Drosselbereich einstellbar ist. Der Steuerschieber 4,
mit einem Steuerschieberhandgriff 9, hat drei Einstellbereiche, und zwar 10 für
das Sperren der Verbindungsleitang 3, 11 für die Einspeisung des Druckmittels zur
Hubbewegung und 12 zum Auslaß des Druckmittels aus der Hubzylinderkolbeneinrichtung
in den Rücklauf 13.
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flit dem Steuerschieber ist ein Schalter 14 verbunden, der in einem
Stromkreis 15 zum Anschluß eines Antriebsmotors 16 an eine Batterie 17 dient. Dieser
Stromkreis ist lediglich formal dargestellt, und er kann weitere elektrische Schaltmittel
enthalten.
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Der Antriebsmotor 16 ist mit einer Pumpe 18 verbunden. 16 und 18 bilden
das Mlotorpumpenaggregat.
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Die Vorrichtung weist einen Druckmitteltank 20 auf, in dem ein Druckmittelvorrat
bereitgehalten wird. Ans diesem Vorrat kann Druckmittel durch die Pumpe 18 entnommen
werden und durch Anschlüsse, die noch beschrieben werden, zurückgeführt werden.
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Die Pumpe 18 ist mit ihrem Sauganschluß 21 mit dem Vorrat im Druckmitteltank
20 und mit ihrem Druckanschluß über die Leitung 22 mit dem Steuerschieber 4 verbunden.
Zwischen der Leitung 22 und dem Druckmitteltank 20 ist ein Abzweig 23 angeordnet,
in welchen ein voreinstellbares Uberdruckventil 24 angeordnet ist. Dieses dient
lediglich zur xbsicherung.
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Der Rücklauf 13 in Form einer Verbindungleitung ist über ein Rückschlagventil
25, das zum Steuerschieber 4 hin schließt, mit einem Speicher 26 verbunden. Der
Speicher besitzt eine gegebenenfalls elastische, jedenfalls bewegbare Trennwand
27,
an deren von dem Rücklauf 13 abgekehrter Seite Druckgas 28
untergebracht ist. Solche Druckgasspeicher sind an sich bekannt.
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An dem Eingang 29 zum Speicher 26 ist eine Verbindungsleitung 30 zu
einem Hydromotor 31 angeschlossen. Dieser Hydromotor 31 ist durch eine Kupplung
32 mit einem Generator 33 verbunden, dessen Ausgangsanschlüsse 34 an die Batterie
17 zwecks deren Aufladung angeschlossen sind. In der Verbindungsleitung 30 ist ein
einstellbarer, druckunabhängiger Mengenregler 35 eingesetzt, der ermöglicht, die
dem Hydromotor zugeführte Druckmittelmenge zu dosieren, und zwar derart, daß der
gegebenenfalls stoßartig aufgeladene Speicher 26 die gespeicherte Menge über längere
Zeit verteilt, aber gleichmäßig an den Hydromotor 31 abgibt.
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Dabei wird einbezogen, zwischen der Verbindungsleitung 30 und dem
Druckmitteltank 20 ein voreinstellbares Überdruckventil 36 in einer Abzweigleitung
37 einzusetzen, um eine Sicherung gegen Überdruck sicherzustellen. Ferner wird zweckmäßig
eine weitere Abzweigleitung 38 mit einem Ablaßhahn 39 vorgesehen.
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Bei der beschriebenen Ausführung ist erkennbar, daß das in den Speicher
26 geförderte Druckmittel nur in die Verbindungsleitung 30 entweichen und den Generator
33 antreiben kann. Dieser wird durch den druckunabhängigen Mengenregler 35 so angetrieben,
daß ein zur Batterieladung angemessener Strom erzeugt wird. Es ist weiter erkennbar,
daß der Rücklauf unabhängig von dem Kreislauf der Pumpe 18 geführt ist.
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Wenn der Steuerschieber 4 in die Stellung für eine Hubbewegung geschaltet
wird, wird automatisch der Schalter 14 geschlossen, so daß auch der Motor 16 eingeschaltet
wird und die Pumpe 18
arbeitet. Die Pumpe wird stillgesetzt, wenn
die Ruhestellung, die gezeichnet ist, oder aber auch die Rucklaufstellung entsprechend
dem Abschnitt 12 eingesetzt wird. Insofern arbeitet die Pumpe nur, wenn eine Hubbewegung
durchgeführt wird.
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Dabei sind der Speicher 26 und/oder das flberdruckventil 36 so ausgelegt
bzw. eingestellt, daß der sich durch die Senkbewegung der Hubzylinderkolbeneinrichtung
1 ergebende Druck am Eingang 29 zum Speicher größer ist als der vom Speicher verursachte
Druck.
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Fig. 2 zeichnet sich dadurch aus, daß dem Steuerschieber 4 in der
Leitung 22 ein besonderer Vorzugsmengenregler 40 zugeordnet ist, der zweckmäßig
einstellbar ist und dazu dient, bei einer gleichen Leistung der Pumpe 8 beispielsweise
die Hubgeschwindigkeit der Hubzylinderkolbeneinrichtung zu wählen. Dabei kann im
Falle der Einstellung einer geringeren Geschwindigkeit die Leistung der Pumpe 18
eine zu große Fördermenge liefern. Der Vorzugsmengenregler 40 hat daher einen Abzweig
41, der über ein Rückschlagventil 42, welches zum Speicher 26 hin öffnet, mit dem
Speicher 26 verbunden ist. Dadurch wird nun die vom Steuerschieber 4 aufgrund des
Vorzugsmengenreglers 40 nicht abgeforderte Druckmittelmenge auch dem Speicher 26
zugeführt.
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In diesem Zusammenhang ist davon auszugehen, daß an der Leitung 22
zahlreiche Verbraucher eines Gerätes oder Fahrzeuges angeordnet sein können, so
daß auch einbezogen wird, den Abzweig 41 anderen Verbrauchern zuzuordnen, wobei
eine Sammelleitung von allen Verbrauchern dann mit dem Rückschlagventil 42 und wahlweise
der Verbindung zum Speicher 26 verbunden sein kann. Die Ausführung nach Fig. 2 ermöglicht,
während der Hubbewegung der Hubzylinderkolbeneinrichtung zuviel gefördertes Druckmittel
für die Energierückgewinnung zur Batterie aufladung auszunutzen.
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In der normalen Ausführung sind die voreinstellbaren Uberdruckventile
24 und 36 auf den gleichen Maximaldruck eingestellt. Es wird aber einbezogen, insbesondere
das Oberdruckventil 36 auf einen geringeren Druck einzustellen, so daß in jedem
Fall die von der Pumpe 18 UberschUssig geförderte Druckmittelmenge dem Speicher
26 zugeleitet wird, oder aber, wenn dieser ausgelastet ist, dem Tank 20 zugeführt
wird.
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Die Ausführung von Fig. 2 hat besondere Vorteile, wenn der Speicher
für größere Aufnahmemengen ausgelegt ist, als einem Arbeitsspiel der Hubzylinderkolbeneinrichtung
1 entspricht.
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Wenn von Druckmittel die Rede ist, dann handelt es sich in erster
Linie um bl als hydraulisches Druckmittel.
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Fig. 3 zeigt die schematische Seitenansicht eines batteriegespeisten
Flurförderfahrzeuges. Das Fahrgestell mit Rädern, Fahrersitz und Lenkrad sind erkennbar.
Am vorderen Ende ist ein Hubgerüst 43 angeordnet. Dieses hat beispielsweise ein
Standmastteil 44 und ein Ausfahrmastteil 45, die in üblicher Weise mit in Profilen
geführten Rollen aneinander geführt sind.
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Am Ausfahrmastteil 45 ist in üblicher Weise ein Lastschlitten 46 mit
einem Lastträger 47 beispielsweise in Form von Gabelarmen höhenbeweglich geführt.
Der Lastschlitten 46 ist an Ketten 48 aufgehängt, die über Seilrollen 49 geführt
sind. Diese sind am oberen Ende des Ausfahrmastteils 45, und zwar unterhalb des
an diesem oberen Ende angeordneten Hubaggregatteils 7, angeordnet.
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Das andere Ende der Ketten 48 ist bei 50 mit einem Widerlager verbunden,
das fest mit der Basis des Hubgerüstes verbunden ist.
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Im Beispiel befindet sich das Widerlager 50 am oberen Ende des im
Hubgerüst 43 angeordneten Zylinders 6, dessen Kolbenstange 5 mit dem Hubaggregatteil
7 zusammenwirkt.
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Unter Bezugnahme auf die bisherige Beschreibung ist erkennbar, daß
in dem Flurförderfahrzeug die Batterie 17 und der Druckmitteltank 20 angeordnet
sind, ferner aber in der beschriebenen Weise diesem zugeordnet der Speicher 26,
die Pumpe 18 mit dem Antriebsmotor 16 sowie der Hydromotor 31 mit dem Generator
33.
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Ferner ist ein an sich bekannter Fahrantrieb 51 vorgesehen, der beispielsweise
aus der Batterie 17 gespeist wird.
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