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WO2018185088A1 - Verfahren zum positionsgenauen aufnehmen und abstellen eines containers durch einen portalhubstapler und portalhubstapler dafür - Google Patents

Verfahren zum positionsgenauen aufnehmen und abstellen eines containers durch einen portalhubstapler und portalhubstapler dafür Download PDF

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Publication number
WO2018185088A1
WO2018185088A1 PCT/EP2018/058465 EP2018058465W WO2018185088A1 WO 2018185088 A1 WO2018185088 A1 WO 2018185088A1 EP 2018058465 W EP2018058465 W EP 2018058465W WO 2018185088 A1 WO2018185088 A1 WO 2018185088A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
straddle carrier
spreader
straddle
sensors
container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/058465
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Klement
Markus Wolz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konecranes Global Oy
Original Assignee
Konecranes Global Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konecranes Global Oy filed Critical Konecranes Global Oy
Priority to US16/500,326 priority Critical patent/US11299376B2/en
Priority to EP18715660.9A priority patent/EP3606860B1/de
Priority to CN201880022318.6A priority patent/CN110546101B/zh
Publication of WO2018185088A1 publication Critical patent/WO2018185088A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C19/00—Cranes comprising trolleys or crabs running on fixed or movable bridges or gantries
    • B66C19/007—Cranes comprising trolleys or crabs running on fixed or movable bridges or gantries for containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/04—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/08—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for depositing loads in desired attitudes or positions
    • B66C13/085—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for depositing loads in desired attitudes or positions electrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/46—Position indicators for suspended loads or for crane elements

Definitions

  • the invention relates to a straddle carrier truck, in particular in the manner of a straddle carrier, with a spreader for containers and with a staging system arranged on the straddle carrier, which determines a position of the straddle carrier which differs from the position of the spreader, a container to be picked up or a storage space for containers is.
  • the invention also relates to a method for a straddle carrier for determining the position of a spreader, a male container or a parking space for
  • Containers for positioning containers with a gantry lift truck in which position data of the gantry lift truck are determined via a positioning system arranged on the gantry lift truck. From the utility model DE 20 2007 016 156 U1 a straddle carrier for containers is known, which has steerable wheels in the usual way. To relieve a driver of the concentration-demanding steering along and over containers or between rows of containers and higher
  • An automatic steering is used as soon as the straddle carrier approaches a parked container, in particular a first container of a row of containers, to enable travel speeds of the straddle carrier.
  • a laser scanner is arranged at the front on one of the two carriers of the straddle carrier and thus laterally offset from the respective container to be moved, from the measuring signals of which a distance between the carrier and a side wall of the container is determined. These distances are used for the automatic steering and calculated therefrom target steering angle for turning the wheels and transmitted to a steering computer, which controls the turning of the wheels.
  • the use of laser scanners reduces the construction effort compared to complete navigation systems such as radar navigation, transponders or DGPS.
  • LPR local radio positioning system
  • Radio transponders are arranged stationarily distributed on the operating area to be traveled.
  • a satellite-based differential global can also be used
  • DGPS Positioning system
  • an electronic sensor fusion system which precisely determines the coordinates of the current location of the straddle carrier.
  • an electronic path control which has stored a plurality of predetermined routes for the straddle carrier, so is a fully automatic and driverless steering, method and positioning of
  • US 2014 / 0046587A1 also discloses straddle carriers and, in this regard, a location system comprising two stationary landmarks of known position, the locator being configured to measure the distance of the straddle carrier from the landmarks.
  • the lifting device In contrast to gantry cranes, along their horizontal girders and between their gantries movable trolleys with a lifting device for lifting and lowering the spreader for containers, is the lifting device
  • the invention is based on the object, a straddle carrier with a spreader for containers and with a located on the straddle carrier positioning system and a method for a straddle carrier for determining the position of a spreader, a male container or a parking space to provide containers for positioning containers with a straddle carrier truck to allow a more accurate picking or dropping of containers at a predetermined position in a container terminal.
  • This invention is achieved by a straddle stacker according to claim 1 and a method for a straddle stacker according to claim 14. advantageous
  • the invention proposes that sensors are arranged on the straddle carrier.
  • the sensors and the locating system are connected to a control unit which is designed to move out of the position of the
  • Portalhubstaplers using the signals of the sensors to determine the position of the spreader and thus a container taken by the spreader, a male container or a parking space.
  • the straddle carrier is, in particular, a straddle carrier with a lifting device for the spreader that is fixedly attached to its portal frame in the sense of the above definition.
  • the position of the straddle carrier which can be determined by means of the locating system comprises in particular at least two-dimensional
  • Position data that is a corresponding latitude and longitude
  • the control unit is preferably part of the
  • the sensors arranged on the straddle carrier comprise at least one sensor for determining an inclination of the straddle carrier, the inclination being able to be represented in particular by a roll angle and / or a pitch angle of the straddle carrier. Accordingly, the Determining an inclination for each inclination angle, that is, for both the roll angle and the pitch angle, a separate inclination sensor may be provided.
  • a tilt sensor which can determine both angles of inclination, is also conceivable.
  • the sensors arranged on the straddle carrier comprise at least one sensor for determining a relative position of the spreader on
  • Straddle By this is meant in particular a relative position of the spreader with respect to the portal frame of the straddle carrier truck and preferably with respect to the relevant point defined for determining the position of the straddle carrier on the portal frame.
  • the relevant point is defined in particular by the locating system and preferably on the machine platform.
  • the relative position of the spreader can be a lifting height in the sense of a spacing of the spreader, measured in particular in the lifting and lowering directions, relative to the straddle carrier or relative to the point relevant for determining the position of the straddle carrier.
  • the lifting height or the distance may be part or basis of a calculation of the relative position.
  • the relative position can also be a three-dimensional position of the spreader relative to the relevant point in the form of corresponding
  • recorded containers in particular container heights, widths and lengths, can be determined from the relative positions or position data of the spreader corresponding absolute positions of the spreader and thus also relative or absolute positions of the spreader container and in particular also the parking space, for example when the spreader recorded container is already parked there or at
  • Stable position of the straddle carrier is turned off.
  • the relative position of the spreader is measured from the machine platform.
  • the invention enables a more accurate arrangement of containers within a row of containers or within the container terminal and improves the space utilization within a container terminal through the thus smaller deviations from a designated parking space.
  • This allows Overall, advantageously, a displacement or inclination of the straddle carrier, in particular a longitudinal axis of one of its portal supports, out of the vertical, but also constructive flexibilities of the
  • Positioning system known position of the straddle carrier converted accordingly, in particular to the height of the position of the spreader in terms of relative position and in particular lifting height of the spreader, the male container or the parking space for containers.
  • the sensors supply the required measured values for this purpose.
  • the relative height difference or distance between the height of the position of the spreader, the male container or the parking space for containers and the position of the straddle carrier known about the locating system as well as corresponding relative lateral displacements caused by deviations of the straddle carrier from the vertical in the sense of the mentioned inclinations and angles of inclination.
  • the conversion of the position data takes place in particular when the position, in particular the horizontal position, of the spreader, of the male
  • Containers or the parking space for containers is different from the position known about the positioning system of the straddle carrier. This may in particular be the case with the described inclinations of the straddle carrier.
  • the positioning system determines the position of the straddle carrier in the region of a machine platform of the straddle carrier.
  • the position of the straddle carrier which can be determined by means of the location system relates to its portal frame and in particular to the location there
  • Machine platform or, in particular, to a relevant point defined there.
  • the location system comprises a receiver and at least this receiver is arranged on the machine platform.
  • the position of the recipient in itself crucial for the
  • Location system received and evaluated position data.
  • the location system based on radio, radar, GNSS, GPS or laser technology.
  • a sensor for determining a relative position of the spreader on the straddle carrier is arranged on the straddle lift truck in addition or as one of the sensors, via which in particular a lifting height of the spreader relative to the position of the straddle carrier can be determined and determined.
  • the lifting height in this case corresponds in particular to a position of the spreader relative to the machine platform and measured along the lifting and lowering direction.
  • the sensor for example, the distance between the
  • Machine stage in particular the local positioning system, and the spreader determined.
  • the senor for determining a relative position of the spreader is mounted on the straddle carrier on the lower side of the machine platform facing the spreader.
  • this sensor then preferably comprises at least one camera and / or at least one laser scanner, which is or is directed to a target, for example, centered on the spreader.
  • a sensor for determining an inclination of the straddle lift truck in particular an inclination sensor for determining a roll angle of the
  • Straddle carrier arranged. Preferably, this is combined with that on the
  • a sensor for determining an inclination of the straddle carrier in particular a tilt sensor for determining a pitch angle of the straddle carrier, is arranged.
  • control unit is in an electrical and data-exchanging connection with the said sensors and the locating system.
  • data in particular position data or corresponding signals, it is provided that in the control unit for determining the position of the spreader, a male container or a parking space for containers processes the signals of the sensors and the positioning system and the position of the travel drives, the linear actuators and / or a driver of the straddle carrier are forwarded as navigation data.
  • the invention is particularly suitable for use in an arrangement comprising a storage area with a floor and a housing according to the invention
  • the position of the spreader, the container to be recorded or the parking space is determined from the position data of the straddle carrier by means of a control unit and using data, in particular position data, or corresponding signals from sensors arranged on the straddle carrier ,
  • a lifting height of the spreader is determined relative to the position of the straddler by means of a sensor arranged on the straddle carrier or by means of one of the sensors, which is arranged to determine a relative position of the spreader on the straddle carrier in the above sense, and is processed by the control unit, in particular for determining the position of the spreader.
  • the lifting height in this case corresponds in particular to a position of the spreader relative to the machine platform and measured along the lifting and lowering direction. In other words, via the sensor, for example, the distance between the
  • Machine platform in particular the local positioning system, and the spreader determined.
  • Both the straddle carrier according to the invention and the method according to the invention can be used to particular advantage in order to receive and place containers fully automatically by means of such a straddle carrier.
  • containers are understood to mean ISO containers.
  • ISO containers weigh up to about 38 t and are generally used as standardized large containers with standardized receiving points or corners for
  • FIG. 1 shows a straddle lift truck in front view
  • FIG. 2 a side view of a straddle lift truck
  • FIG. 3 shows a straddle stacker according to FIG. 1 on an inclined floor
  • FIG. 4 shows a portal lift truck according to FIG. 2 on an inclined floor
  • FIG. 5 shows a block diagram with a control unit of the portal lift truck.
  • a straddle carrier designated 1, which is also called a straddle carrier, is shown in a front view.
  • the straddle carrier 1 essentially comprises a downwardly open U-shaped portal frame 2, a
  • Load-receiving means in the form of a so-called spreader 3 and two carriers 4.
  • the portal frame 2 can seen in a direction of travel F of the straddle carrier 1 mentally in a front first portal frame part and a rear second
  • Each portal frame part has two vertical and with their respective longitudinal axis parallel to the lifting and lowering S extending portal supports 2a.
  • Vertical here refers to the situation shown in Figure 1, in which the straddle carrier 1 on an ideal plan and horizontally extending floor 1 1 stands.
  • the two portal frame parts are at their upper ends via a horizontal and frame-shaped machine platform 2b together connected.
  • the straddle carrier 1 with this design over one or depending on the height of several stacked containers can travel away 9, record this or the uppermost container 9 with its spreader 3, the captured container 9 moved to a destination and there on the floor 1 1 to deposit an already parked container 9 or a stack thereof.
  • the containers 9 are usually arranged in rows and aligned within the respective row in each case with its longitudinal direction in the longitudinal direction of the row.
  • the spreader 3 is in its four corners in the usual way, each with a
  • Twist locks 3a provided to two short 20-foot containers 9 in
  • the spreader 3 is along the vertical gantries 2a of
  • Portal frame 2 in a lifting / lowering S vertically raised and lowered.
  • lifting and lowering the spreader 3 is guided on the portal supports 2a, so that in particular a hunting of the spreader 3 is minimized relative to the longitudinal axis of the portal supports 2a.
  • the lifting device provided for raising and lowering the spreader 3 is fixed in place on the straddle carrier 1 in the sense of the above definition.
  • a location system 5 which is also known as Position Detection System (PDS), which at least one location system , alternatively also two independent locating systems.
  • PDS Position Detection System
  • the location system can be used for example on radio, radar, GNSS, GPS or
  • Coordinates in a local Cartesian coordinate system are set in relation to the known mounting location on the machine platform 2b so as to obtain an accurate position of the straddle carrier 1 and the boundaries of the straddle carrier 1 in plan view, respectively.
  • the boundaries are formed in particular by outer contours of the portal supports 2a. Since the Location of the location system 5 is located at the height of the machine platform 2b, the position data are also related to this level and not on the height of the carrier 4, the respective height of a parking or recording location for a container 9 or a bottom 1 1, on which Portal forklift 1 moves. Usually, the location system 5 in parallel for a navigation of
  • the location system 5 in the sense of the position data receiving receiver part of the positioning system 5 so for example, an antenna of the positioning system 5, since this establishes the relative reference of the position data on the straddle carrier 1. Processing of the position data received by the location system 5 can then also be carried out locally separate from the receiver of the location system 5.
  • Machine platform 2b related position data with a high accuracy on other components of the straddle carrier 1, in particular below the
  • Machine stage 2b to be able to relate is the knowledge of any inclination of the straddle carrier 1 in and against the direction of travel F in terms of a pitch angle N and transverse thereto in the sense of a roll angle W required.
  • Machine stage 2b to the pitch angle N and the roll angle W to capture with high accuracy can (see also Figure 2).
  • an uneven or non-horizontal floor 1 1 is understood to mean a floor 1 1 on which the straddle carrier 1, in particular with the longitudinal axes of its portal supports 2a, is not perpendicular, but rather inclined or moves in this respect. Basically, other locations for the front first
  • the knowledge of the pitch angle N and the roll angle W is parked for accurate positioning of the container 9 and a precise start Container 9 or an empty parking space 15 on the floor 1 1 important and is in connection with a total of ever increasing portal trucks 1 more important.
  • the roll angle W and the pitch angle N is for determining a current position of the spreader 3, in particular in the form of the most accurate absolute position data of the
  • Spreaders 3 yet to determine a current relative position of the spreader 3 am and thus with respect to the straddle carrier 1. From the respective position of the spreader 3, the corresponding position of a transported container 9 received by the spreader 3 can then also be easily determined as described below.
  • the relative position of the spreader 3 thus refers in the above sense, in particular to the portal frame 2 and the decisive for determining the position of the straddle carrier 1 point, for example, by the
  • Location system 5 is defined on the machine platform 2b. Such a current relative position of the spreader 3 can in terms of a distance, the current lifting height of the spreader 3 relative to the straddle carrier 1 or relative to the
  • Positioning system 5 on the machine platform 2b of the portal frame 2 be and / or contain this height or based thereon.
  • the spreader 3 is connected in the usual way via rotary locks 3a fixed to the container 9. Depending on whether the position of the container 9 is to be based on its top or bottom, is still aware of the height h of the container. 9
  • the position calculation is based on the spreader 3
  • a sensor 7 via which the distance between the machine platform 2b, in particular the local
  • the distance refers to the parallel to the longitudinal axes of the portal supports 2a lifting and lowering S. Also a more detailed and in particular three-dimensional relative position determination of the spreader 3 with respect to the portal frame 2
  • the sensor 7 may be formed, for example, as a camera or as a laser scanner, which is directed to a target mark 7a.
  • the target mark 7a is located centrally on the upper side of the spreader 3 facing the sensor 7.
  • FIG. 2 shows a side view of the straddle carrier 1 from FIG. 1. On an upper side of the machine platform 2b of the straddle carrier 1 is the center
  • Location system 5 is arranged. On the lower side of the machine platform 2b, the sensor 7 and on the upper side of the spreader 3, the target 7a can be seen.
  • the straddle carrier 1 with this design over one or depending on the height of several stacked containers can drive over 9, this with its spreader 3 via
  • the straddle carrier 1 according to FIG. 1 is shown standing in a front view on the floor 1 1.
  • the roll angle W between a perpendicular 13 and the lateral boundary of a portal support 2a is included, wherein the boundary
  • a corresponding orientation of the straddle carrier 1 can, of course, also be present on an uneven floor 1 1 in the sense of a wavy or angular surface that is not generally flat.
  • the bottom 1 1 is ideal as a plane and inclined in itself, that is opposite the imaginary ideal plan and horizontal plane 12 inclined surface drawn.
  • FIG. 4 shows the straddle carrier 1 according to FIG. 2 in a side view on the floor 11.
  • Inclinations or inclinations of the straddle carrier 1 can be detected forwards and backwards.
  • a corresponding orientation of the straddle carrier 1 can, of course, also be present on an uneven floor 1 1 in the sense of a wavy or angular surface that is not generally flat.
  • the bottom 1 1 is ideal as a plane and inclined in itself, that is to plan opposite the imaginary ideal and horizontal plane 12 inclined, surface drawn.
  • FIG. 5 shows a block diagram showing the individual sensors 6a, 6b, 7 and the locating system 5 used to determine the exact position of the spreader 3 or of the container 9 accommodated by the spreader 3 in electrical and data exchange connection with a central control unit 8 shows.
  • This control unit 8 processes the location coordinates obtained from the location system 5, which are usually in degrees, minutes and seconds - °, ', "- indicated, the relative position of the spreader obtained by the sensor 7 and the target 7a with the distance determined as a distance Lifting height H, the pitch angle N, which is determined and transmitted by the corresponding inclination sensor 6a and the roll angle W, by the
  • corresponding inclination sensor 6b is determined and transmitted in order to determine the position of the straddle carrier 1 in the region of the location system 5
  • Machine platform 2b to convert the absolute position of the spreader 3.
  • the control unit 8 may, as in the embodiment in Figure 5 form a separate unit or be integrated into a vehicle control of the straddle carrier 1.
  • Travel drives 10 drove over a male container 9. This is done for example by a manual control of the traction drives 10, while the straddle carrier 1 is manually directed, for example by a driver to the desired position and this case alternatively by a navigation system, which uses the position data of the spreader 3 of the control unit 8 supported.
  • the desired position here is the position of the spreader 3 in the lifting height H of the planned recording, that is with an appropriate distance of the spreader 3 of the machine platform 2b and there to determine the position of
  • Portalhunter 1 defined relevant point. Alternatively or additionally, an automatic control of the straddle carrier 1 and thus the
  • Travel drives 10 and the lifting actuators 14 with the support of the position data of the spreader 3 of the control unit 8 conceivable. This can be done in an advantageous manner in addition to the displacement or inclination of the
  • Portal stump truck 1 out of the vertical also constructive flexibilities of the straddle carrier 1, in particular the portal supports 2a, or by existing tolerances occurring deviations of the position of the spreader 3, which also depend on the loading state of the straddle carrier 1, are compensated.
  • the position of the spreader 3 or the container 9 is thus determined with maximum accuracy.
  • the container 9 is then received and connected by means of a conventional twist lock with low tolerance to the spreader 3.
  • the position of the container 9 is thus defined with sufficient accuracy by the connection with the spreader 3.
  • the container 9 is raised with the spreader 3.
  • the straddle carrier 1 is then moved to a desired position, for example to the desired Abstellort or parking space 15 of the container 9, and the spreader 3 for parking the container 9 lowered again.
  • a desired position for example to the desired Abstellort or parking space 15 of the container 9, and the spreader 3 for parking the container 9 lowered again.
  • the position of the spreader 3 or of the container 9 determined by the control unit 8 to the container 9 then with maximum accuracy on the
  • Container row or within the container terminal allows and by minor deviations from a designated parking space 15 the

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Warehouses Or Storage Devices (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)
  • Forklifts And Lifting Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Portalhubstapler (1) mit einem Spreader (3) für Container (9) und mit einem an dem Portalhubstapler (1) angeordneten Ortungssystem (5), das eine Position des Portalhubstaplers (1) bestimmt. Um ein genaueres Aufnehmen beziehungsweise Abstellen von Containern an einer vorgegebenen Position in einem Container-Terminal zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass an dem Portalhubstapler (1) Sensoren (6a, 6b, 7) angeordnet sind, wobei die Sensoren (6a, 6b, 7) und das Ortungssystem (5) mit einer Steuerungseinheit (8) verbunden sind, und die Steuerungseinheit (8) aus der Position des Portalhubstaplers (1) unter Verwendung der Signale der Sensoren (6a, 6b, 7) eine Position des Spreaders (3), eines aufzunehmenden Containers (9) beziehungsweise eines Abstellplatzes (15) bestimmt. Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren hierfür.

Description

Verfahren zum positionsgenauen Aufnehmen und Abstellen eines Containers durch einen Portalhubstapler und Portalhubstapler dafür
Die Erfindung betrifft einen Portalhubstapler, insbesondere nach Art eines Straddle Carriers, mit einem Spreader für Container und mit einem an dem Portalhubstapler angeordneten Ortungssystem, das eine Position des Portalhubstaplers bestimmt, die von der Position des Spreaders, eines aufzunehmenden Containers beziehungsweise eines Abstellplatzes für Container verschieden ist. Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren für einen Portalhubstapler zur Bestimmung der Position eines Spreaders, eines aufzunehmenden Containers beziehungsweise eines Abstellplatzes für
Container zum Positionieren von Containern mit einem Portalhubstapler, in dem über ein an dem Portalhubstapler angeordnetes Ortungssystem Positionsdaten des Portalhubstaplers ermittelt werden. Aus der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2007 016 156 U1 ist ein Portalhubstapler für Container bekannt, der in üblicher Weise über lenkbare Räder verfügt. Um einen Fahrer vom konzentrationsfordernden Lenken entlang von und über Containern beziehungsweise zwischen Containerreihen zu entlasten und höhere
Fahrgeschwindigkeiten des Portalhubstaplers zu ermöglichen, wird eine automatische Lenkung eingesetzt, sobald der Portalhubstapler einen abgestellten Container, insbesondere einen ersten Container einer Containerreihe, anfährt. Hierfür ist vorne an einem der beiden Fahrträger des Portalhubstaplers und somit seitlich versetzt zu dem jeweiligen zu überfahrenden Container ein Laserscanner angeordnet, aus dessen Messsignalen ein Abstand zwischen dem Fahrträger und einer Seitenwand des Containers bestimmt wird. Diese Abstände werden für die automatische Lenkung verwendet und hiervon ausgehend Soll-Lenkwinkel zum Einschlagen der Räder berechnet und an einen Lenkrechner übermittelt, der das Einschlagen der Räder steuert. Der Einsatz von Laserscannern senkt den baulichen Aufwand gegenüber vollständigen Navigationssystemen wie Radarnavigation, Transpondern oder DGPS.
In der Patentschrift EP 2 096 074 B1 wird ein vollautomatischer, fahrerloser
Portalhubstapler beschrieben, welcher mit unterschiedlichen Sensorsystemen zur Fahrzeugortung und -navigation ausgerüstet ist. Eines der Sensorsysteme besteht aus einem lokalen Funkortungssystem (LPR), für das jeweils eine mobile Funk- Basisstation an dem Portalhubstapler angebracht ist und für das eine Vielzahl von Funk-Transpondern ortsfest auf der zu befahrenden Betriebsfläche verteilt angeordnet sind. Zusätzlich kann auch ein satellitengestütztes differentielles globales
Positionierungssystem (DGPS) verwendet werden, für das ein mobiler DGPS- Empfänger auf dem Portalhubstapler angebracht ist. Signale dieser Sensorsysteme werden in einem elektronischen Sensor-Fusionssystem zusammengeführt, welches die Koordinaten des jeweils aktuellen Standortes des Portalhubstaplers genau ermittelt. Zusammen mit einer elektronischen Bahnsteuerung, welche eine Vielzahl an vorbestimmten Fahrwegen für den Portalhubstapler gespeichert hat, ist somit ein vollautomatisches und fahrerloses Lenken, Verfahren und Positionieren des
Portalhubstaplers möglich. Außerdem sind mehrere Laserscanner an dem
Portalhubstapler angebracht, mit denen ein automatisches Lenken entlang und über einer Containerreihe ermöglicht wird. Bei Erreichen einer Containerreihe wird automatisch von einer Steuerung auf der Basis von LPR und zusätzlich DGPS auf eine Steuerung auf der Basis der Laserscanner umgeschaltet und der
Portalhubstapler automatisch über die Containerreihe geführt.
Die US 2014/0046587A1 offenbart ebenfalls Straddle Carrier und diesbezüglich ein Ortungssystem, das zwei ortsfeste Orientierungspunkte mit bekannter Position umfasst, wobei das Ortungssystem ausgebildet ist, um den Abstand des Straddle Carriers von den Orientierungspunkten zu messen.
Im Gegensatz zu Portalkranen, die entlang ihrer Horizontalträger und zwischen ihren Portalstützen verfahrbare Krankatzen mit einer Hubvorrichtung zum Heben und Senken des Spreaders für Container aufweisen, ist die Hubvorrichtung
entsprechender Portalhubstapler beziehungsweise Straddle Carrier in Bezug auf einen Portalrahmen des Portalhubstaplers ortsfest und insbesondere nicht horizontal am Portalrahmen verfahrbar. Das Bewegen des Spreaders in horizontaler Richtung erfolgt bei Portalhubstaplern daher durch Verfahren des gesamten Portalhubstaplers, wohingegen bei Portalkranen auch nur die Krankatze und damit auch der Spreader am ansonsten unbewegten Portalkran in horizontaler Richtung bewegt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Portalhubstapler mit einem Spreader für Container und mit einem an dem Portalhubstapler angeordneten Ortungssystem und ein Verfahren für einen Portalhubstapler zur Bestimmung der Position eines Spreaders, eines aufzunehmenden Containers beziehungsweise eines Abstellplatzes für Container zum Positionieren von Containern mit einem Portalhubstapler zu schaffen, um ein genaueres Aufnehmen beziehungsweise Abstellen von Containern an einer vorgegebenen Position in einem Container-Terminal zu ermöglichen. Diese Erfindung wird durch einen Portalhubstapler gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren für einen Portalhubstapler gemäß Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 13 und 15 sowie der nachfolgenden Beschreibung angegeben. Um bei einem Portalhubstapler mit einem Spreader für Container und mit einem an dem Portalhubstapler angeordneten Ortungssystem, das eine Position des
Portalhubstaplers bestimmt, ein genaueres Aufnehmen beziehungsweise Abstellen von Containern an einer vorgegebenen Position in einem Container-Terminal zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass an dem Portalhubstapler Sensoren angeordnet sind. Die Sensoren und das Ortungssystem sind mit einer Steuerungseinheit verbunden, die ausgebildet ist, um aus der Position des
Portalhubstaplers unter Verwendung der Signale der Sensoren die Position des Spreaders und damit eines vom Spreader aufgenommen Containers, eines aufzunehmenden Containers beziehungsweise eines Abstellplatzes zu bestimmen.
Bei dem Portalhubstapler handelt es sich insbesondere um einen Straddle Carrier mit einer ortsfest an seinem Portalrahmen befestigen Hubvorrichtung für den Spreader im Sinne der obigen Definition. Die mittels des Ortungssystems bestimmbare Position des Portalhubstaplers umfasst insbesondere zumindest zweidimensionale
Positionsdaten, das heißt einen entsprechenden Längen- und Breitengrad
beziehungsweise x- und y-Koordinaten in einem lokalen kartesischen
Koordinatensystem. Die Steuerungseinheit ist vorzugsweise Bestandteil des
Portalhubstaplers und ist hierbei alternativ in dessen Fahrzeugsteuerung integriert oder als separate Einheit ausgebildet und dabei optional mit der Fahrzeugsteuerung wirkverbunden.
Die am Portalhubstapler angeordneten Sensoren umfassen zu diesem Zweck zumindest einen Sensor zur Bestimmung einer Neigung des Portalhubstaplers, wobei die Neigung insbesondere durch einen Wankwinkel und/oder einen Nickwinkel des Portalhubstaplers repräsentiert werden kann. Dementsprechend kann zur Bestimmung einer Neigung für jeden Neigungswinkel, das heißt sowohl für den Wankwinkel als auch für den Nickwinkel, ein separater Neigungssensor vorgesehen sein. Auch ein Neigungssensor, der beide Neigungswinkel bestimmen kann, ist denkbar.
Des Weiteren umfassen die am Portalhubstapler angeordneten Sensoren zumindest einen Sensor zur Bestimmung einer relativen Position des Spreaders am
Portalhubstapler. Hiermit ist insbesondere eine relative Position des Spreaders in Bezug auf den Portalrahmen des Portalhubstaplers und vorzugsweise in Bezug auf den zur Bestimmung der Position des Portalhubstaplers am Portalrahmen definierten maßgeblichen Punkt gemeint. Der maßgebliche Punkt ist insbesondere durch das Ortungssystem und vorzugsweise an der Maschinenbühne definiert. Die relative Position des Spreaders kann eine Hubhöhe im Sinne eines insbesondere in Hub- und Senkrichtung gemessenen Abstands des Spreaders relativ am Portalhubstapler beziehungsweise relativ zu dem zur Bestimmung der Position des Portalhubstaplers maßgeblichen Punkt sein. Auch kann die Hubhöhe beziehungsweise der Abstand Teil beziehungsweise Grundlage einer Berechnung der relativen Position sein. Alternativ oder zusätzlich kann die relative Position auch eine dreidimensionale Position des Spreaders relativ zu dem maßgeblichen Punkt in Form entsprechender
Positionsdaten umfassen. In Kenntnis der Abmessungen von im Spreader
aufgenommenen Containern, insbesondere Containerhöhen, -breiten und längen, lassen sich aus den relativen Positionen beziehungsweise Positionsdaten des Spreaders entsprechende absolute Positionen des Spreaders und somit auch relative beziehungsweise absolute Positionen der vom Spreader aufgenommenen Container und insbesondere auch des Abstellplatzes bestimmen, beispielsweise wenn der vom Spreader aufgenommene Container dort bereits abgestellt ist oder bei
gleichbleibender Position des Portalhubstaplers abgestellt wird. Entsprechendes gilt für das Abstellen beziehungsweise Aufnahmen von Containern auf beziehungsweise von einem Containerstapel. Vorzugsweise wird die relative Position des Spreaders von der Maschinenbühne aus gemessen.
Durch die Erfindung wird eine genauere Anordnung von Containern innerhalb einer Containerreihe beziehungsweise innerhalb des Container-Terminals ermöglicht und durch die somit geringeren Abweichungen von einem vorgesehenen Abstellplatz die Platzausnutzung innerhalb eines Container-Terminals verbessert. Hierdurch können insgesamt in vorteilhafter Weise eine Verlagerung beziehungsweise Neigung des Portalhubstaplers, insbesondere einer Längsachse von einer seiner Portalstützen, aus der Lotrechten heraus, aber auch konstruktive Flexibilitäten des
Portalhubstaplers, insbesondere der Portalstützen oder durch vorhandene Toleranzen auftretende Abweichungen der Position des Spreaders, welche auch vom
Beladungszustand des Portalhubstaplers abhängen, ausgeglichen werden. Die Position des Spreaders beziehungsweise des Containers wird somit mit maximierter beziehungsweise maximaler Genauigkeit bestimmt und dabei die über das
Ortungssystem bekannte Position des Portalhubstaplers entsprechend umgerechnet, insbesondere auf die Höhe der Position des Spreaders im Sinne der relativen Position und insbesondere Hubhöhe des Spreaders, des aufzunehmenden Containers beziehungsweise des Abstellplatzes für Container. Die Sensoren liefern hierfür die erforderlichen Messwerte. Im Wesentlichen handelt es sich hierbei gemäß einer möglichen Ausführungsform um den relativen Höhenunterschied beziehungsweise Abstand zwischen der Höhe der Position des Spreaders, des aufzunehmenden Containers beziehungsweise des Abstellplatzes für Container und der über das Ortungssystem bekannten Position des Portalhubstaplers sowie über entsprechende relative seitliche Verlagerungen bedingt durch Abweichungen des Portalhubstaplers von der Lotrechten im Sinne der genannten Neigungen und Neigungswinkel.
Die Umrechnung der Positionsdaten erfolgt insbesondere dann, wenn die Position, insbesondere die horizontale Position, des Spreaders, des aufzunehmenden
Containers beziehungsweise des Abstellplatzes für Container von der über das Ortungssystem bekannten Position des Portalhubstaplers verschieden ist. Dies kann insbesondere bei den beschriebenen Neigungen des Portalhubstaplers der Fall sein.
In bevorzugter Weise wird von dem Ortungssystem die Position des Portalhubstaplers im Bereich einer Maschinenbühne des Portalhubstaplers bestimmt. Mit anderen Worten bezieht sich die mittels der Ortungssystems bestimmbare Position des Portalhubstaplers auf dessen Portalrahmen und insbesondere die dortige
Maschinenbühne beziehungsweise insbesondere auf einen dort definierten maßgeblichen Punkt.
Konstruktiv ist vorgesehen, dass das Ortungssystem einen Empfänger umfasst und zumindest dieser Empfänger auf der Maschinenbühne angeordnet ist. Üblicher Weise ist die Position des Empfängers an sich ausschlaggebend für die von dem
Ortungssystem empfangenen und ausgewerteten Positionsdaten.
In bekannter Weise basiert das Ortungssystem auf Funk-, Radar-, GNSS-, GPS- oder Lasertechnologie.
Bevorzugt ist an dem Portalhubstapler zusätzlich beziehungsweise als einer der Sensoren ein Sensor zur Bestimmung einer relativen Position des Spreaders am Portalhubstapler angeordnet, über den insbesondere eine Hubhöhe des Spreaders relativ zur Position des Portalhubstaplers bestimmbar ist und bestimmt wird. Die Hubhöhe entspricht hierbei insbesondere einer Position des Spreaders relativ zur Maschinenbühne und gemessen entlang der Hub- und Senkrichtung. Mit anderen Worten ist über den Sensor beispielweise der Abstand zwischen der
Maschinenbühne, insbesondere dem dortigen Ortungssystem, und dem Spreader ermittelbar.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Sensor zur Bestimmung einer relativen Position des Spreaders am Portalhubstapler an der dem Spreader zugewandten unteren Seite der Maschinenbühne angebracht ist. Hierbei umfasst dieser Sensor dann bevorzugt mindestens eine Kamera und/oder mindestens einen Laserscanner, die bzw. der auf eine beispielsweise mittig auf dem Spreader aufgebrachte Zielmarke gerichtet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem Portalhubstapler als einer der Sensoren ein Sensor zur Bestimmung einer Neigung des Portalhubstaplers, insbesondere ein Neigungssensor zur Bestimmung eines Wankwinkels des
Portalhubstaplers, angeordnet. Bevorzugt ist hiermit kombiniert, dass an dem
Portalhubstapler als einer der Sensoren ein Sensor zur Bestimmung einer Neigung des Portalhubstaplers, insbesondere ein Neigungssensor zur Bestimmung eines Nickwinkels des Portalhubstaplers, angeordnet ist.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuerungseinheit in einer elektrischen und datenaustauschenden Verbindung mit den genannten Sensoren und dem Ortungssystem steht. Zur Verarbeitung der Daten, insbesondere Positionsdaten, beziehungsweise entsprechenden Signalen ist vorgesehen, dass in der Steuereinheit zur Bestimmung der Position des Spreaders, eines aufzunehmenden Containers beziehungsweise eines Abstellplatzes für Container die Signale der Sensoren und des Ortungssystems verarbeitet und die Position an die Fahrantriebe, die Hubantriebe und/oder einen Fahrer des Portalhubstaplers als Navigationsdaten weitergeleitet werden.
Besonders geeignet ist die Erfindung für eine Verwendung in einer Anordnung aus einem Lagerbereich mit einem Boden und einem erfindungsgemäßen
Portalhubstapler.
Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren für einen Portalhubstapler zur
Bestimmung der Position eines Spreaders, eines aufzunehmenden Containers beziehungsweise eines Abstellplatzes für Container zum Positionieren von Containern mit einem Portalhubstapler, in dem über ein an dem Portalhubstapler angeordnetes Ortungssystem Positionsdaten des Portalhubstaplers ermittelt werden, um ein genaueres Aufnehmen beziehungsweise Abstellen von Containern an einer vorgegebenen Position in einem Container-Terminal zu ermöglichen, vorgeschlagen, dass aus den Positionsdaten des Portalhubstaplers mit Hilfe einer Steuerungseinheit und unter Verwendung von Daten, insbesondere Positionsdaten, beziehungsweise entsprechenden Signalen aus an dem Portalhubstapler angeordneten Sensoren die Position des Spreaders, des aufzunehmenden Containers beziehungsweise des Abstellplatzes bestimmt wird. In Bezug auf die hiermit verbundenen Vorteile wird auf die vorstehenden Ausführungen zu dem Portalhubstapler verwiesen.
Besonders vorteilhaft ist hierbei vorgesehen, dass mittels eines zusätzlich an dem Portalhubstapler angeordneten Sensors beziehungsweise mittels eines der Sensoren, der im obigen Sinne zur Bestimmung einer relativen Position des Spreaders am Portalhubstapler angeordnet ist, insbesondere eine Hubhöhe des Spreaders relativ zur Position des Portalhubstaplers bestimmt wird und von der Steuerungseinheit, insbesondere zur Bestimmung der Position des Spreaders, verarbeitet wird. Die Hubhöhe entspricht hierbei insbesondere einer Position des Spreaders relativ zur Maschinenbühne und gemessen entlang der Hub- und Senkrichtung. Mit anderen Worten ist über den Sensor beispielweise der Abstand zwischen der
Maschinenbühne, insbesondere dem dortigen Ortungssystem, und dem Spreader ermittelbar.
Sowohl der erfindungsgemäße Portalhubstapler als auch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich besonders vorteilhaft einsetzen, um Container mittels eines solchen Portalhubstaplers vollautomatisch aufzunehmen und abzustellen.
Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter Containern ISO-Container verstanden. ISO-Container wiegen bis zu etwa 38 t und werden allgemein als genormte Großbehälter mit genormten Aufnahmepunkten oder -ecken für
Lastaufnahmemittel verstanden. ISO-Container sind üblicherweise 20, 40 oder 45 Fuß lang. Auch ISO-Container in einer Länge von 53 Fuß gibt es bereits. Im Bereich der ISO-Container sind neben den geschlossenen Containern auch Kühl-Container - sogenannte Reefer - und eine Vielzahl anderer Containertypen bekannt. Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Portalhubstapler in Vorderansicht,
Figur 2 einen Portalhubstapler in Seitenansicht,
Figur 3 einen Portalhubstapler gemäß Figur 1 auf einem geneigten Boden,
Figur 4 einen Portalhubstapler gemäß Figur 2 auf einem geneigten Boden und Figur 5 ein Blockschaltbild mit einer Steuerungseinheit des Portalhubstaplers.
In der Figur 1 ist ein mit 1 bezeichneter Portalhubstapler, der auch Straddle Carrier genannt wird, in einer Vorderansicht abgebildet. Der Portalhubstapler 1 umfasst im Wesentlichen einen nach unten offenen U-förmigen Portalrahmen 2, ein
Lastaufnahmemittel in Form eines sogenannten Spreaders 3 und zwei Fahrträger 4. Der Portalrahmen 2 kann in einer Fahrtrichtung F des Portalhubstaplers 1 gesehen gedanklich in ein vorderes erstes Portalrahmenteil und ein hinteres zweites
Portalrahmenteil geteilt werden. Jedes Portalrahmenteil weist zwei vertikale und sich mit ihrer jeweiligen Längsachse parallel zur Hub- und Senkrichtung S erstreckende Portalstützen 2a auf. Vertikal bezieht sich hierbei auf die in Figur 1 dargestellte Situation, in der der Portalhubstapler 1 auf einem ideal planen und sich horizontal erstreckenden Boden 1 1 steht. Die beiden Portalrahmenteile werden an ihren oberen Enden über eine horizontale und rahmenförmige Maschinenbühne 2b miteinander verbunden. An ihren unteren Enden stützen sich die in Fahrtrichtung F gesehen beiden linken und rechten Portalstützen 2a auf den beiden Fahrträgern 4 ab. In üblicher Weise kann der Portalhubstapler 1 mit dieser Bauweise über einen oder je nach Bauhöhe mehrere übereinander gestapelte Container 9 hinwegfahren, diesen beziehungsweise den obersten Container 9 mit seinem Spreader 3 aufnehmen, den aufgenommenen Container 9 zu einem Zielort verfahren und dort auf den Boden 1 1 , einen bereits abgestellten Container 9 oder einen Stapel hiervon absetzen. Hierbei sind die Container 9 üblicherweise in Reihen angeordnet und innerhalb der jeweiligen Reihe jeweils mit ihrer Längsrichtung in Längsrichtung der Reihe ausgerichtet. Der Spreader 3 ist in seinen vier Ecken in üblicher Weise jeweils mit einer
Drehverriegelung 3a - sogenannten Twist-Locks - versehen, um den Container 9 mit dem Spreader 3 für den Transportvorgang mit geringer Toleranz zu verbinden. Bei sogenannten Twin-Lift-Spreadern sind in entsprechender Weise acht
Drehverriegelungen 3a vorgesehen, um zwei kurze 20-Fuß Container 9 in
Fahrrichtung F gesehen hintereinander gemeinsam von einem Spreader 3 aufnehmen zu können. Der Spreader 3 ist entlang der vertikalen Portalstützen 2a des
Portalrahmens 2 in einer Hub-/Senkrichtung S vertikal heb- und senkbar. Beim Heben und Senken ist der Spreader 3 an den Portalstützen 2a geführt, so dass insbesondere ein Pendeln des Spreaders 3 relativ zur Längsachse der Portalstützen 2a minimiert wird. Die zum Heben und Senken des Spreaders 3 vorgesehene Hubvorrichtung ist im Sinne der obigen Definition ortsfest am Portalhubstapler 1 angeordnet.
Um eine aktuelle Position des Portalhubstaplers 1 beispielsweise auf dem Gelände eines Hafenterminals bestimmen zu können, befindet sich auf der Maschinenbühne 2b zur Ortung des Portalhubstaplers 1 ein Ortungssystem 5, dass auch unter der Bezeichnung Position Detection System (PDS) bekannt ist, welches mindestens ein Ortungssystem, alternativ auch zwei unabhängige Ortungssysteme, umfasst. Das Ortungssystem kann beispielsweise auf Funk-, Radar-, GNSS-, GPS- oder
Lasertechnologie basieren. Die bestimmte Position des Portalhubstaplers 1 im Sinne einer Angabe von Längen- und Breitengrad beziehungsweise von x- und y-
Koordinaten in einem lokalen kartesischen Koordinatensystem wird in Relation zu dem bekannten Anbringungsort auf der Maschinenbühne 2b gesetzt, um somit eine genaue Position des Portalhubstaplers 1 beziehungsweise der Begrenzungen des Portalhubstaplers 1 in Draufsicht gesehen zu erhalten. Die Begrenzungen werden insbesondere von Außenkonturen der Portalstützen 2a gebildet. Da der Anbringungsort des Ortungssystems 5 sich auf Höhe der Maschinenbühne 2b befindet, sind die Positionsdaten auch auf diese Höhe bezogen und nicht auf die Höhe der Fahrträger 4, der jeweiligen Höhe eines Abstell- oder Aufnahmeortes für einen Container 9 oder eines Bodens 1 1 , auf dem der Portalhubstapler 1 verfährt. Üblicherweise wird das Ortungssystem 5 parallel auch für eine Navigation des
Portalhubstaplers 1 verwendet. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist das Ortungssystem 5 im Sinne des die Positionsdaten empfangenden Empfängerteils des Ortungssystems 5 also beispielsweise eine Antenne des Ortungssystems 5, da diese den relativen Bezug der Positionsdaten auf den Portalhubstapler 1 herstellt. Eine Verarbeitung der von dem Ortungssystem 5 empfangenen Positionsdaten kann dann auch örtlich getrennt von dem Empfänger des Ortungssystems 5 erfolgen.
Um die mittels der Ortungssystems 5 ermittelten und auf die Höhe der
Maschinenbühne 2b bezogenen Positionsdaten mit einer hohen Genauigkeit auch auf andere Bauteile des Portalhubstaplers 1 , insbesondere unterhalb der
Maschinenbühne 2b, beziehen zu können, ist die Kenntnis einer etwaigen Neigung des Portalhubstaplers 1 in und gegen die Fahrtrichtung F im Sinne eines Nickwinkels N und quer hierzu im Sinne eines Wankwinkels W erforderlich. Zur Bestimmung einer aktuellen Neigung des Portalhubstaplers 1 ausgehend von einer Lotrechten und somit auf einem unebenen beziehungsweise nicht horizontalem Boden 1 1 befindet sich mindestens ein vorderer oder hinterer erster Neigungssensor 6a an einer in oder entgegen der Fahrtrichtung F zeigenden vorderen oder hinteren Seite der
Maschinenbühne 2b und mindestens ein seitlicher zweiter Neigungssensor 6b an einer in Bezug auf die Fahrtrichtung F quer zeigenden seitlichen Seite der
Maschinenbühne 2b, um den Nickwinkel N und den Wankwinkel W mit einer hohen Genauigkeit erfassen zu können (siehe auch Figur 2). In diesem Zusammenhang wird unter einem unebenen beziehungsweise nicht horizontalen Boden 1 1 ein Boden 1 1 verstanden, auf dem der Portalhubstapler 1 insbesondere mit den Längsachsen seiner Portalstützen 2a nicht lotrecht, sondern diesbezüglich geneigt steht oder verfährt. Grundsätzlich sind andere Anbringungsorte für den vorderen ersten
Neigungssensor 6a und den seitlichen zweiten Neigungssensor 6b am
Portalhubstapler 1 und auch kombinierte Neigungssensoren für Nickwinkel N und Wankwinkel W beziehungsweise deren Messung sowie redundante Ausbildungen hiervon denkbar. Die Kenntnis der Nickwinkel N und der Wankwinkel W ist für eine genaue Positionierung der Container 9 und ein genaues Anfahren abgestellter Container 9 oder eines leeren Abstellplatzes 15 auf dem Boden 1 1 wichtig und wird im Zusammenhang mit insgesamt immer höher werdenden Portalhubstaplern 1 immer wichtiger. Neben den Positionsdaten des Ortungssystems 5, dem Wankwinkel W und dem Nickwinkel N ist zur Bestimmung einer aktuellen Position des Spreaders 3, insbesondere in Form von möglichst genauen absoluten Positionsdaten des
Spreaders 3, noch eine aktuelle relative Position des Spreaders 3 am und somit in Bezug auf den Portalhubstapler 1 zu bestimmen. Aus der jeweiligen Position des Spreaders 3 lässt sich dann wie unten beschrieben auch leicht die entsprechende Position eines transportierten und vom Spreader 3 aufgenommenen Containers 9 bestimmen.
Die relative Position des Spreaders 3 bezieht sich also im obigen Sinne insbesondere auf den Portalrahmen 2 beziehungsweise den zur Bestimmung der Position des Portalhubstaplers 1 maßgeblichen Punkt, der beispielsweise durch das
Ortungssystem 5 an der Maschinenbühne 2b definiert ist. Eine solche aktuelle relative Position des Spreaders 3 kann im Sinne eines Abstands die aktuelle Hubhöhe des Spreaders 3 relativ am Portalhubstapler 1 beziehungsweise relativ zu dem
Ortungssystem 5 auf der Maschinenbühne 2b des Portalrahmens 2 sein und/oder diese Höhe enthalten beziehungsweise hierauf basieren. Der Spreader 3 ist in üblicher Weise über Drehverriegelungen 3a fest mit dem Container 9 verbunden. Je nachdem ob die Position des Containers 9 auf dessen Oberseite oder Unterseite bezogen werden soll, ist auch noch Kenntnis der Höhe h des Containers 9
erforderlich, die entweder genormt ist oder über einen Lagerverwaltungsrechner zur Verfügung gestellt wird. Auch kann hierfür ein weiterer nicht beschriebener Sensor verwendet werden.
Zur Bestimmung der Höhe und somit der aktuellen Hubhöhe H des Spreaders 3 als dessen relative Position am Portalhubstapler 1 oder als Teil beziehungsweise
Grundlage der Positionsberechnung befindet sich an der dem Spreader 3
zugewandten unteren Seite der Maschinenbühne 2b ein Sensor 7, über den der Abstand zwischen der Maschinenbühne 2b, insbesondere dem dortigen
Ortungssystem 5, und dem Spreader 3 ermittelbar ist. Der Abstand bezieht sich auf die zu den Längsachsen der Portalstützen 2a parallele Hub- und Senkrichtung S. Auch eine detailliertere und insbesondere dreidimensionale relative Positionsbestimmung des Spreaders 3 in Bezug auf den Portalrahmen 2
beziehungsweise die Maschinenbühne 2b kann mittels des Sensors 7 erfolgen. Der Sensor 7 kann beispielsweise als Kamera oder als Laserscanner ausgebildet sein, welcher auf eine Zielmarke 7a gerichtet ist. Entsprechender Weise befindet sich die Zielmarke 7a mittig an der dem Sensor 7 zugewandten oberen Seite des Spreaders 3.
Hierdurch ist es insgesamt möglich, bei einem vertikalen oder geneigten Heben oder Senken des Spreaders 3 entlang der vertikalen oder geneigten Portalstützen 2a des Portalrahmens 2 in der zur Längsachse der Portalstützen 2a im Wesentlichen parallelen Hub-/Senkrichtung S neben der aktuellen Position des Portalhubstaplers 1 , die sich auf eine Höhe der Maschinenbühne 2b und des dortigen Ortungssystems 5 bezieht, auch diese Positionsdaten über die nun bekannten Wankwinkel W,
Nickwinkel N und Hubhöhe H beziehungsweise Abstand des Spreaders 3 sowie der Höhe h des Containers 9 für den anzufahrenden und aufzunehmenden Container 9, den anzufahrenden leeren Abstellplatz 15 oder einen von dem Spreader 3
aufgenommen Container 9 entsprechend zu korrigieren und somit zu optimieren. Somit ist die aktuelle Position des Spreaders 3 und eines etwaigen aufgenommenen Containers 9 beziehungsweise eines anzufahrenden leeren Abstellplatzes 15 oder eines anzufahrenden und aufzunehmenden bereits abgestellten Containers 9 mit maximierter beziehungsweise maximaler Genauigkeit bestimmbar und der Container 9 kann mit hoher Genauigkeit, insbesondere vollautomatisch, abgesenkt oder aufgenommen werden. Die Figur 2 zeigt eine Seitenansicht des Portalhubstaplers 1 aus Figur 1 . An einer oberen Seite der Maschinenbühne 2b des Portalhubstaplers 1 ist mittig das
Ortungssystem 5 angeordnet. An der unteren Seite der Maschinenbühne 2b ist der Sensor 7 und an der oberen Seite des Spreaders 3 ist die Zielmarke 7a zu erkennen. Die Fahrträger 4, an denen die in Figur 5 schematisch dargestellten Fahrantriebe 10 mit gummibereiften und luftbefüllten Rädern angeordnet sind, befinden sich jeweils an den unteren Enden der Portalstützen 2a. In üblicher weise kann der Portalhubstapler 1 mit dieser Bauweise über einen oder je nach Bauhöhe mehrere übereinander gestapelte Container 9 hinwegfahren, diesen mit seinem Spreader 3 über
Drehverriegelungen 3a in seinen vier Ecken aufnehmen, den aufgenommenen Container zu einem Zielort verfahren und dort auf einen Boden 1 1 , einen bereits abgestellten Container 9 oder einen Stapel hiervon absetzen. Es ist
selbstverständlich, dass anstatt der Kombination von Sensor 7 und Zielmarke 7a auch andere Sensoren eingesetzt werden können, um die relative Position und in diesem Zusammenhang als Abstand die Hubhöhe H des Spreaders 3 zu ermitteln.
In der Figur 3 ist der Portalhubstapler 1 gemäß Figur 1 in einer Vorderansicht auf dem Boden 1 1 stehend gezeigt. Der Boden 1 1 ist in Fahrtrichtung F gesehen ausgehend von einer gedachten horizontalen Ebene 12 quer zur Fahrtrichtung F ansteigend, so dass ein auf dem Boden 1 1 stehender beziehungsweise fahrender Portalhubstapler 1 um einen Wankwinkel W aus einer senkrechten Lage zur rechten Seite geneigt ist. Hierbei ist der Wankwinkel W zwischen einer Lotrechten 13 und der seitlichen Begrenzung einer Portalstütze 2a eingeschlossen, wobei die Begrenzung
insbesondere von einer sich parallel zur Längsachse der Portalstütze 2a
erstreckenden Außenkontur der Portalstütze 2a gebildet wird. Dadurch sind
Schrägstellungen beziehungsweise Neigungen des Portalhubstaplers 1 nach rechts und links erfassbar. Eine entsprechende Ausrichtung des Portalhubstaplers 1 kann selbstverständlich auch auf einem unebenen Boden 1 1 im Sinne einer welligen oder winkligen insgesamt nicht planen Fläche vorliegen. In Figur 3 ist der Boden 1 1 ideal als plane und in sich geneigte, das heißt gegenüber der gedachten ideal planen und horizontalen Ebene 12 geneigte, Fläche gezeichnet.
Die Figur 4 zeigt den Portalhubstapler 1 gemäß Figur 2 in einer Seitenansicht auf dem Boden 1 1 stehend. Der Boden 1 1 ist in Fahrtrichtung F gesehen ausgehend von einer gedachten horizontalen Ebene 12 in Fahrtrichtung F abfallend, so dass ein auf dem Boden 1 1 stehender beziehungsweise fahrender Portalhubstapler 1 um einen
Nickwinkel N aus einer senkrechten Lage nach vorne in der Fahrtrichtung F geneigt ist. Hierbei ist der Nickwinkel N zwischen einer Lotrechten 13 und der hinteren Begrenzung einer Portalstütze 2a eingeschlossen, wobei die Begrenzung
insbesondere von einer sich parallel zur Längsachse der Portalstütze 2a
erstreckenden Außenkontur der Portalstütze 2a gebildet wird. Dadurch sind
Schrägstellungen beziehungsweise Neigungen des Portalhubstaplers 1 nach vorne und hinten erfassbar. Eine entsprechende Ausrichtung des Portalhubstaplers 1 kann selbstverständlich auch auf einem unebenen Boden 1 1 im Sinne einer welligen oder winkligen insgesamt nicht planen Fläche vorliegen. Auch in Figur 4 ist der Boden 1 1 ideal als plane und in sich geneigte, das heißt gegenüber der gedachten ideal planen und horizontalen Ebene 12 geneigte, Fläche gezeichnet.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Erfindung anhand der Figur 5 näher erläutert. In der Figur 5 ist ein Blockschaltbild gezeigt, welches die einzelnen, zur Bestimmung der genauen Position des Spreaders 3 beziehungsweise des von dem Spreader 3 aufgenommenen Containers 9 eingesetzten Sensoren 6a, 6b, 7 und des Ortungssystems 5 in elektrischer und datenaustauschender Verbindung mit einer zentralen Steuerungseinheit 8 zeigt. Diese Steuerungseinheit 8 verarbeitet die vom Ortungssystem 5 erhaltenen Ortskoordinaten, die üblicher weise in Grad, Minuten und Sekunden - °, ', " - angegeben sind, die von dem Sensor 7 und der Zielmarke 7a erhaltene relative Position des Spreaders mit der hierfür als Abstand ermittelten Hubhöhe H, den Nickwinkel N, der durch den entsprechenden Neigungssensor 6a bestimmt und übertragen wird sowie den Wankwinkel W, der durch den
entsprechenden Neigungssensor 6b bestimmt und übertragen wird, um die von dem Ortungssystems 5 bekannte Position des Portalhubstaplers 1 im Bereich der
Maschinenbühne 2b auf die absolute Position des Spreaders 3 umzurechnen.
Anhand der somit erhaltenen absoluten Position des Spreaders 3 werden dann über die Steuerungseinheit 8 die Fahrantriebe 10 und Hubantriebe 14 des
Portalhubstaplers 1 angesteuert beziehungsweise ein Fahrer des Portalhubstaplers 1 mit entsprechenden Navigationsdaten versorgt. Somit wird ein positionsgenaues Abstellen oder Aufnehmen eines Containers 9 auf beziehungsweise von der vorgegebenen Zielposition durch den Portalhubstapler 1 möglich.
Die Steuerungseinheit 8 kann wie im Ausführungsbeispiel in Figur 5 eine separate Einheit bilden oder auch in eine Fahrzeugsteuerung des Portalhubstaplers 1 integriert sein.
Zur Aufnahme eines Containers 9 wird der Portalhubstapler 1 mit Hilfe der
Fahrantriebe 10 über einen aufzunehmenden Container 9 gefahren. Dies erfolgt beispielsweise durch eine manuelle Steuerung der Fahrantriebe 10, dabei wird der Portalhubstapler 1 beispielsweise von einem Fahrer manuell auf die gewünschte Position gelenkt und hierbei alternativ von einem Navigationssystem, das auf die Positionsdaten des Spreaders 3 der Steuerungseinheit 8 zurückgreift, unterstützt. Die gewünschte Position ist hierbei die Position des Spreaders 3 in der Hubhöhe H der geplanten Aufnahme, das heißt mit entsprechendem Abstand des Spreaders 3 von der Maschinenbühne 2b und dem dort zur Bestimmung der Position des
Portalhubstaplers 1 definierten maßgeblichen Punkt. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine automatische Steuerung des Portalhubstaplers 1 und somit der
Fahrantriebe 10 und der Hubantriebe 14 mit Unterstützung der Positionsdaten des Spreaders 3 der Steuerungseinheit 8 denkbar. Hierdurch können insgesamt in vorteilhafter Weise neben der Verlagerung beziehungsweise Neigung des
Portalhubstaplers 1 aus der Lotrechten heraus auch konstruktive Flexibilitäten des Portalhubstaplers 1 , insbesondere der Portalstützen 2a, oder durch vorhandene Toleranzen auftretende Abweichungen der Position des Spreaders 3, welche auch vom Beladungszustand des Portalhubstaplers 1 abhängen, ausgeglichen werden. Die Position des Spreaders 3 beziehungsweise des Containers 9 wird somit mit maximaler Genauigkeit bestimmt. Mit dem Spreader 3 wird dann der Container 9 aufgenommen und mittels einer üblichen Drehverriegelung mit geringer Toleranz mit dem Spreader 3 verbunden. Die Position des Containers 9 ist damit hinreichend genau durch die Verbindung mit dem Spreader 3 definiert. Daraufhin wird der Container 9 mit dem Spreader 3 angehoben.
Der Portalhubstapler 1 wird anschließend in eine gewünschte Position verfahren, beispielsweise an den gewünschten Abstellort beziehungsweise Abstellplatz 15 des Containers 9, und der Spreader 3 zum Abstellen des Containers 9 wieder abgesenkt. Dabei wird für den Fall, dass der Container 9 aufgenommen ist, die Position des Spreaders 3 beziehungsweise des Containers 9 durch die Steuerungseinheit 8 ermittelt, um den Container 9 sodann mit maximaler Genauigkeit an dem
vorgesehenen Abstellort beziehungsweise Abstellplatz 15 abzustellen.
Dadurch wird eine genauere Anordnung von Containern 9 innerhalb einer
Containerreihe beziehungsweise innerhalb des Container-Terminals ermöglicht und durch geringere Abweichungen von einem vorgesehenen Abstellplatz 15 die
Platzausnutzung innerhalb eines Container-Terminals verbessert. Bezugszeichenliste
1 Portalhubstapler
2 Portalrahmen
2a Portalstützen
2b Maschinenbühne
3 Spreader
3a Drehverriegelung
4 Fahrträger
5 Ortungssystem
6a erster Neigungssensor
6b zweiter Neigungssensor
7 Sensor
7a Zielmarke
8 Steuerungseinheit
9 Container
10 Fahrantriebe
1 1 Boden
12 gedachte horizontale Ebene 13 Lotrechte
4 Hubantriebe
15 Abstellplatz h Höhe des Containers F Fahrtrichtung
H Hubhöhe
N Nickwinkel
5 Hub-/Senkrichtung
W Wankwinkel

Claims

Patentansprüche
1 . Portalhubstapler (1 ) mit einem Spreader (3) für Container (9) und mit einem an dem Portalhubstapler (1 ) angeordneten Ortungssystem (5), das eine Position des
Portalhubstaplers (1 ) bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass an dem
Portalhubstapler (1 ) Sensoren (6a, 6b, 7) angeordnet sind, wobei die Sensoren (6a, 6b, 7) und das Ortungssystem (5) mit einer Steuerungseinheit (8) verbunden sind, und die Steuerungseinheit (8) aus der Position des Portalhubstaplers (1 ) unter Verwendung der Signale der Sensoren (6a, 6b, 7) eine Position des Spreaders (3), eines aufzunehmenden Containers (9) beziehungsweise eines Abstellplatzes (15) bestimmt.
2. Portalhubstapler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Portalhubstaplers (1 ) von der Position des Spreaders (3), eines aufzunehmenden Containers (9) beziehungsweise eines Abstellplatzes (15) für Container (9) verschieden ist.
3. Portalhubstapler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ortungssystem (5) die Position des Portalhubstaplers (1 ) im Bereich einer
Maschinenbühne (2b) des Portalhubstaplers (1 ) bestimmt.
4. Portalhubstapler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ortungssystem (5) einen Empfänger umfasst und zumindest dieser Empfänger auf der Maschinenbühne (2b) angeordnet ist.
5. Portalhubstapler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ortungssystem (5) auf Funk-, Radar-, GNSS-, GPS- oder Lasertechnologie basiert.
6. Portalhubstapler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Portalhubstapler (1 ) als einer der Sensoren (6a, 6b, 7) ein Sensor (7) zur Bestimmung einer relativen Position des Spreaders (3) am Portalhubstapler (1 ) angeordnet ist, über den insbesondere eine Hubhöhe (H) des Spreaders (3) relativ zur Position des Portalhubstaplers (1 ) bestimmbar ist und bestimmt wird.
7. Portalhubstapler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) zur Bestimmung einer relativen Position des Spreaders (3) am Portalhubstapler (1 ) an der dem Spreader (3) zugewandten unteren Seite der Maschinenbühne (2b) angebracht ist.
8. Portalhubstapler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) zur Bestimmung einer relativen Position des Spreaders (3) am Portalhubstapler (1 ) mindestens eine Kamera und/oder mindestens einen Laserscanner umfasst, die bzw. der auf eine mittig auf dem Spreader (3) aufgebrachte Zielmarke (7a) gerichtet ist.
9. Portalhubstapler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Portalhubstapler (1 ) als einer der Sensoren (6a, 6b, 7) ein Sensor (6a) zur Bestimmung einer Neigung des Portalhubstaplers (1 ), insbesondere ein
Neigungssensor (6a) zur Bestimmung eines Wankwinkels (W) des Portalhubstaplers (1 ), angeordnet ist.
10. Portalhubstapler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Portalhubstapler (1 ) als einer der Sensoren (6a, 6b, 7) ein Sensor (6b) zur Bestimmung einer Neigung des Portalhubstaplers (1 ), insbesondere ein
Neigungssensor (6b) zur Bestimmung eines Nickwinkels (N) des Portalhubstaplers (1 ), angeordnet ist.
1 1. Portalhubstapler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (8) in einer elektrischen und datenaustauschenden Verbindung mit den Sensoren (6a, 6b, 7) und dem Ortungssystem (5) steht.
12. Portalhubstapler nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit (8) zur Bestimmung der Position des Spreaders (3), eines aufzunehmenden Containers (9) beziehungsweise eines Abstellplatzes (15) für Container (9) die Signale der Sensoren (6a, 6b, 7) und des Ortungssystems (5) verarbeitet und die Position an die Fahrantriebe (10), die Hubantriebe (14) und/oder einen Fahrer des Portalhubstaplers (1 ) als Navigationsdaten weiterleitet.
13. Anordnung aus einem Lagerbereich mit einem Boden (1 1 ) und einem
Portalhubstapler (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Verfahren für einen Portalhubstapler (1 ) zur Bestimmung der Position eines Spreaders (3), eines aufzunehmenden Containers (9) beziehungsweise eines Abstellplatzes (15) für Container (9) zum Positionieren von Containern (9) mit einem Portalhubstapler (1 ), insbesondere für einen Portalhubstapler (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, in dem über ein an dem Portalhubstapler (1 ) angeordnetes Ortungssystem (5) Positionsdaten des Portalhubstaplers (1 ) ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Positionsdaten des Portalhubstaplers (1 ) mit Hilfe einer Steuerungseinheit (8) und unter Verwendung von Daten aus an dem
Portalhubstapler (1 ) angeordneten Sensoren (6a, 6b, 7) eine Position des Spreaders (3), des aufzunehmenden Containers (9) beziehungsweise des Abstellplatzes (15) bestimmt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung einer relativen Position des Spreaders (3) am Portalhubstapler (1 ) mittels eines an dem Portalhubstapler (1 ) angeordneten Sensors (7) eine Hubhöhe (H) des Spreaders (3) relativ zur Position des Portalhubstaplers (1 ) bestimmt wird und von der
Steuerungseinheit (8) verarbeitet wird.
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