DE19827040C2 - Anordnung zur automatischen Betankung von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur automatischen Betankung von Kraftfahrzeugen.

Um das Tanken servicefreundlicher zu gestalten, sind zu­ nehmend Bestrebungen im Gange, den Tankvorgang zu automa­ tisieren.

In diesem Zusammenhang zählt durch die DE 39 30 981 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Be­ tanken von Kraftfahrzeugen zum Stand der Technik. Die Be­ tankungsanlage weist für jede vorrätige Kraftstoffart eine separate Abgabeeinheit auf mit einem Füllschlauch und angeschlossener Zapfpistole.

Zum Betanken eines Kraftfahrzeugs nimmt ein Manipulator der Abgabeeinheit die als Füllkopf ausgebildete Zapf­ pistole aus ihrer Ablage, bringt diese in eine der Lage des Tankstutzens entsprechende Lage und führt die Zapf­ pistole in den mit einem zu öffnenden Verschluss verse­ henen Tankstutzen ein. Anschließend öffnet die Abgabeein­ heit das Betankungsventil. Nach Füllung des Tanks erhält die Abgabeeinheit ein die Kraftstoffzufuhr beendendes Signal, das einerseits die rückläufige Bewegung des Mani­ pulators auslöst, worauf der Manipulator den Füllkopf aus dem Tankstutzen entnimmt und in die Ablage zurückbringt.

Für jede Kraftstoffart ist eine separate Abgabeeinheit erforderlich. Dies erhöht den anlagentechnischen Aufwand und die Kosten. Auch ist die Vorrichtung nicht geeignet, zwei nebeneinander liegende Fahrspuren zu bedienen.

Nachteilig ist ferner die Bestimmung der Lage des Tank­ stutzens. Die Lage wird für jeden Kraftfahrzeugtyp in Form von Koordinaten, die auf eine betankungsgerechte Po­ sition des Kraftfahrzeugs bezogen sind, von einer Rech­ nereinheit aus einer eingegebenen Konkordanzliste ermit­ telt. Dies setzt ein betankungsgerecht abgestelltes Fahr­ zeug voraus. Dieses Abstellen wird durch Signalmittel wie Schweller, Induktionsschleifen mit Haltesignal oder ähn­ lichen Mitteln erreicht. Nach dem Ansprechen der Signal­ mittel wird dann ein Signal an die Bedieneinheit weiter­ geleitet. Am Anzeigendisplay der Bedieneinheit wird dann eine entsprechende Stop-Anzeige auslöst. Je nach Ge­ schicklichkeit des Fahrzeugführers sind daher zur Posi­ tionierung eines Fahrzeugs mehrere Rangiervorgänge erfor­ derlich.

Durch die DE 14 82 693 A1 ist eine Betankungsvorrichtung bekannt mit einem Abgabemanipulator, der einen vertikal teleskopierbaren Roboterarm umfasst, an dessen unteren Ende ein Verteilerkopf angeordnet ist. Der Abgabemanipu­ lator ist an einer oberhalb der Fahrbahnen quer verlau­ fenden portalartigen Brücke verfahrbar.

Zum Stand der Technik zählt ferner durch die DE 42 42 243 A1 ein Tankroboter, der innerhalb einer Tankinsel untergebracht ist. Der Tankroboter kann mit seinen Greifern verschiedene Zapfpistolen aufnehmen und zum Tankstutzen eines Kraftfahrzeugs führen.

Aus der DE 94 01 925 U1 schließlich geht eine Anlage zum selbsttätigen Betanken von Kraftfahrzeugen hervor mit einem entlang eines Standplatzes verfahrbaren Roboter, der mit einem Füllstutzen versehen ist. Der Roboter weist einen Sockel mit einem Bock auf, an dem ein Schwenkarm vorgesehen ist. Auch bei dieser Anlage ist die Bewegungskinematik des Roboters begrenzt und insbesondere im Hinblick auf einen modernen rationell ausgestalteten Tankstellenbetrieb verbesserungswürdig.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine anlagentechnisch verbesserte und effizienter arbeitende Anordnung zur automatischen Betan­ kung von Kraftfahrzeugen zu schaffen, welche auch zwei nebeneinander angeordnete Fahrspuren bedienen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Merkmalen des Anspruchs 1.

Danach ist zwischen zwei Fahrbahnen ein in Längsrichtung der Fahrbahnen verlagerbarer Abgabemanipulator angeord­ net. Der Abgabemanipulator weist eine um ihre vertikale Längsachse schwenkbare Säule auf, an der ein Tragarm ver­ tikal verlagerbar ist. Am freien Ende des Tragarms ist ein Endeffektor angeordnet. Dieser ist sowohl um eine ho­ rizontale Längsachse des Tragarms drehbeweglich als auch um eine quer zur Längsachse des Tragarms verlaufende Achse schwenkbar. Wesentlich ist ferner, dass wahlweise Kraftstoffe unterschiedlicher Qualität über den Abgabema­ nipulator betankbar sind.

Der Abgabemanipulator ist in Abhängigkeit der über eine optische Erfassungseinheit ermittelten Position eines Kraftfahrzeugs auf der Fahrbahn vorpositionierbar.

Als Abtastgerät kommt innerhalb der optischen Erkennungs­ einheiten vorzugsweise ein Laserscanner oder ein Kame­ rasystem zum Einsatz. Eine exakte Positionierung des Kraftfahrzeugs durch den Kunden auf dem Tankplatz ist nicht erforderlich. Der Kunde muss lediglich auf den Tankplatz fahren. In Abhängigkeit vom Standort des Kraft­ fahrzeugs wird dann der Abgabemanipulator positioniert.

Als für die Praxis vorteilhaft wird eine optische Erken­ nungseinheit mit einem Laserscanner angesehen, der die Umgebung oberhalb der Fahrbahn abtastet und die Kontur des Fahrzeugs bzw. Teile des Fahrzeugs, insbesondere des Vorder- oder Hinterradkastens, eines einfahrenden Fahr­ zeugs ermittelt. Durch eine Verrechnung der mittels des im Kraftfahrzeug angeordneten Transponders übertragenen bzw. empfangenen kraftfahrzeugspezifischen Daten in der Datenverarbeitungseinheit der Anordnung wird die Position der Tankklappe des Kraftfahrzeugs ermittelt, und zwar be­ zogen auf die Ist-Position des Kraftfahrzeugs.

Mit diesen Informationen kann der Abgabemanipulator vor­ positioniert werden. Er verfährt dann in Längsrichtung entlang der Fahrbahnen und bringt den Tragarm in eine vertikale Position im Bereich der Tankklappe. Für den eigentlichen Andockvorgang des Endeffektors mit der Tank­ öffnung des zu betankenden Kraftfahrzeugs ist der Bereich dann bereits eng eingegrenzt.

Während des Andockens erfolgt eine Endpositionierung des Endeffektors. Hierbei ist der Endeffektor mit Hilfe eines optischen Erkennungsgeräts endpositionierbar.

Vorzugsweise erfolgt die optische Erkennung bei der End­ positionierung mittels einer Kamera und Bildverarbeitung, wobei die Umrisse der Tankklappe erkannt werden können. Im Bereich der Tanköffnung sind Reflektionsmarken, welche die Andocksensorik beim Andocken leiten. Gegebenenfalls können auch Fixpunkte am Fahrzeug durch Reflektionsmarken zur Unterstützung der Steuerung des Endeffektors vorgesehen sein.

Durch die in mehreren Ebenen gegebene Relativbeweglich­ keit und Knickgelenkigkeit der Komponenten des Abgabema­ nipulators zueinander kann der Endeffektor an jede betan­ kungsgerechte Position innerhalb des zwei Fahrbahnen auf­ weisenden Tankplatzes geführt werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht ein Betanken von Kraftfahrzeugen auf zwei nebeneinander angeordneten Fahrspuren. Das Betanken von Fahrzeugen mit Tankklappe auf der linken oder auf der rechten Fahrzeugseite ist möglich. Auch können grundsätzlich Kraftfahrzeuge aller Art (Pkw, Lkw, Busse) betankt werden.

Desweiteren ist die Abgabe von Kraftstoffen unterschied­ licher Qualität möglich. Unter Kraftstoffen unterschied­ licher Qualität werden vorliegend sowohl Ottokraftstoffe (Normal, Super, Super Plus) ebenso wie Dieselkraftstoff und Wasserstoff oder Erdgas verstanden.

Kraftfahrzeugspezifische Daten und gegebenenfalls auch Kundendaten erhält die Rechnereinheit der Anordnung über einen im bzw. am Kraftfahrzeug installierten Transponder. Die beim Einfahren eines Kraftfahrzeugs in den Tankplatz vom Transponder übertragenen Signale werden in der Emp­ fangseinheit der Anordnung entschlüsselt, ausgewertet und zur Initialisierung der erforderlichen Steuerungsvorgänge des Abgabemanipulators umgesetzt.

Der Dialog mit einem Kunden erfolgt über eine Bedienein­ heit, welche grundsätzlich bekannt ist. Sie umfasst im wesentlichen eine Eingabeeinheit wie eine Tastatur oder ein Sensordisplay (Touchscreen), eine Ausgabeeinheit (Bildschirm) und ein Kartenlesegerät. Auch ein vollautomatischer Dialogablauf per Transponder oder Fahrzeug-Bordcomputer ist möglich.

Insgesamt führt die erfindungsgemäße Anordnung zu einer Kostenminimierung bzw. zu einer Verringerung des Anlagen- und Investitionsaufwands.

Zur Erhöhung der Freiheitsgrade des Endeffektors ist die­ ser zweigeteilt mit einem Basiskörper und einem An­ schlusskörper, wie dies Anspruch 2 vorsieht.

Der Basiskörper ist dann um eine horizontale Längsachse des Tragarms drehbeweglich, während der Anschlusskörper in einer quer zur Längsachse des Tragarms verlaufenden Achse schwenkbar ist. Grundsätzlich können die Dreh- bzw. Schwenkachsen des Endeffektors auch in einer Vertikal­ ebene zusammenfallen.

Die Ausbildung des Basiskörpers ermöglicht einen einwand­ freien und zuverlässigen Andockvorgang zum Betanken eines Kraftfahrzeugs. Hierbei kann ein Tankverschluss durch eine Rotationsbewegung des Endeffektors bzw. des Basis­ körpers geöffnet werden. Selbstverständlich ist auch eine Ankopplung nach dem Durchstoßprinzip möglich, bei dem der Anschlusskörper bzw. dessen Auslaufrohr in einer Longitu­ dinalbewegung in die Tanköffnung eingeführt wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen An­ ordnung ist in Anspruch 3 angegeben. Danach sind separate Kraftstoffleitungen für jede Kraftstoffart bis zu einer Schaltventileinheit im Endeffektor geführt. Der Schalt­ ventileinheit ist ein Abgaberohr für den Kraftstoff nach­ geordnet.

Die einzelnen Kraftstoffarten werden in getrennten Behäl­ tern bevorratet und jeweils über eine separate Kraft­ stoffleitung bis zur Schaltventileinheit geführt. Hier befinden sich Ventile zum Sperren und Umschalten zwischen den einzelnen Kraftstoffarten. Von der Schaltventilein­ heit aus wird der jeweils angeforderte Kraftstoff über das gemeinsame Abgaberohr betankt. Auf diese Weise ist die Abgabe unterschiedlicher Kraftstoffe über ein einzi­ ges Abgabesystem möglich, ohne dass eine Qualitätseinbuße der jeweiligen Kraftstoffe zu befürchten ist, weil eine möglicherweise im Abgaberohr verbleibende Restmenge eines Kraftstoffs vernachlässigbar gering ist und weit unter­ halb schädlicher Grenzwerte liegt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrie­ ben. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellungsweise und technisch vereinfacht eine Anordnung zum au­ tomatischen Betanken von Kraftfahrzeugen;

Fig. 2 die Darstellung der Fig. 1 in der Draufsicht und

Fig. 3 die schematische Darstellung eines Abgabema­ nipulators mit seinen Bewegungsachsen.

In den Fig. 1 bis 3 ist mit 1 ein Abgabemanipulator zur wahlweisen Abgabe von Kraftstoffen unterschiedlicher Qualität bezeichnet. Dieser ist zur Bedienung eines Tank­ platzes 2 mit zwei Fahrbahnen 3, 4 ausgelegt.

Der Abgabemanipulator 1 ist zwischen den Fahrbahnen 3, 4 angeordnet und horizontal in Längsrichtung der Fahrbahnen 3, 4 verlagerbar. Die Bewegungsachse ist in der Fig. 3 durch den Pfeil P1 gekennzeichnet.

Der Abgabemanipulator 1 weist eine um ihre vertikale Längsachse VL schwenkbare Säule 5 auf. Die Schwenkbarkeit der Säule 5 verdeutlicht der Pfeil P2. An der Säule 5 ist ein Tragarm 6 vertikal verlagerbar (Pfeil P3). Am freien Ende 7 des Tragarms 6 ist ein Endeffektor 8 angeordnet. Der Endeffektor 8 ist sowohl um eine horizontale Längsachse HL des Tragarms 6 drehbeweglich (Pfeil P4) als auch um eine quer zur Längsachse HL des Tragarms 6 ver­ laufende Achse QA schwenkbar (Pfeil P5). In der Dar­ stellung gemäß der Fig. 3 stehen die Achsen HL und QA senkrecht zueinander. Dies ist jedoch nicht zwingend er­ forderlich.

Anhand der Fig. 3 ist zu erkennen, dass der Endeffektor 8 einen Basiskörper 9 aufweist mit einem hieran angeglie­ derten Anschlusskörper 10.

Über den Abgabemanipulator 1 ist die Abgabe von Kraft­ stoffen unterschiedlicher Qualität, wie beispielsweise Diesel, Normal- oder Superbenzin möglich. Hierzu sind se­ parate Kraftstoffleitungen 11, 12 für jede Kraftstoffart bis zu einer Schaltventileinheit 13 im Endeffektor 8 ge­ führt. Die Schaltventileinheit 13 umfasst Absperr- bzw. Schaltventile zur Umschaltung zwischen den einzelnen Kraftstoffen. Von der Schaltventileinheit 13 aus wird der jeweils angeforderte Kraftstoff über ein in der Fig. 3 angedeutetes Abgaberohr 14 des Endeffektors 8 abgegeben.

Seitlich neben den Fahrbahnen 3, 4 ist jeweils ein Be­ dienterminal 15 angeordnet. Mit 16 sind optische Erfas­ sungseinheiten gekennzeichnet, welche einen Laserscanner 17 zur Ermittlung der Position eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn 3, 4 erfassen.

Ein Tankvorgang und der hierzu erforderliche Steuerungs­ ablauf in der Anordnung ist nachfolgend beschrieben:

Bei Annäherung eines Kraftfahrzeugs auf den Tankplatz 2 werden der Empfangseinheit der Anordnung die Fahrzeug- und Kundendaten vom im Kraftfahrzeug angeordneten Trans­ ponder übermittelt. Die Empfangseinheit leitet die Daten an die Steuerung der Anordnung weiter. Während dessen er­ reicht das Fahrzeug die Bedieneinheit 15. Hier beginnt ein interaktiver Dialog mit dem Kunden. Dieser wählt Kraftstoffmenge, Zahlungsart und optional auch die Kraft­ stoffsorte aus. Ferner erhält der Fahrzeugführer eine Aufforderung, die Tankklappe zu entriegeln.

Gleichzeitig veranlaßt die Steuerung die Vorpositionie­ rung des Abgabemanipulators 1. Hierzu tastet der Laser­ scanner 17 den Umgebungsbereich im Tankplatz 2 in einer Höhe von etwa 50 cm oberhalb der Fahrbahn 3, 4 ab, wobei die Kontur des Vorderrads und des Radkastens eines Kraft­ fahrzeugs ermittelt werden. Aus den hieraus ermittelten Daten zusammen mit den transponderübermittelten fahr­ zeugspezifischen Daten wird die Position der Tanköffnung bestimmt und der Abgabemanipulator in Längsrichtung (Pfeil P1) in den Bereich der Tanköffnung bewegt.

Mit Hilfe eines optischen Erkennungsgeräts 18, dessen Ob­ jektiv 19 am Endeffektor 8 im Bereich des freien Endes des Anschlusskörpers 10 angeordnet ist (Fig. 3), wird die Tankklappe lokalisiert und durch den Endeffektor 8 geöffnet. Anschließend wird der Endeffektor 8 mit seinem Abgaberohr 14 zur Tanköffnung geleitet und angedockt, wo­ rauf das Kraftfahrzeug betankt werden kann.

Nach Abschluß des Tankvorgangs wird der Endeffektor 8 ab­ gedockt und die Tankklappe geschlossen. Der Abgabemanipu­ lator 1 kehrt dann in seine Ruhestellung zurück. Das Kraftfahrzeug kann den Tankplatz 2 verlassen, worauf die entsprechende Fahrbahn 3 bzw. 4 für ein folgendes Kraft­ fahrzeug freigegeben wird.

Claims (3)

1. Anordnung zur automatischen Betankung von Kraftfahr­ zeugen mit einem zwischen zwei Fahrbahnen (3, 4) an­ geordneten Abgabemanipulator (1) für Kraftstoffe der in Abhängigkeit der über eine optische Erfassungsein­ heit (16) ermittelten Position eines Kraftfahrzeugs auf der Fahrbahn (3, 4) vorpositionierbar ist, wobei

• - der Abgabemanipulator (1) in Längsrichtung zwischen den Fahrbahnen (3, 4) verlagerbar ist,
• - der Abgabemanipulator (1) eine um ihre vertikale Längsachse (VL) schwenkbare Säule (5) aufweist,
• - an der Säule (5) ein Tragarm (6) vertikal verla­ gerbar ist,
• - am freien Ende (7) des Tragarms (6) ein Endeffek­ tor (8) angeordnet ist, welcher zur Kraftstoffab­ gabe an ein Kraftfahrzeug mit Hilfe eines opti­ schen Erkennungsgeräts (18) endpositionierbar ist,
• - der Endeffektor (8) um eine horizontale Längsachse (HL) des Tragarms (6) drehbeweglich ist,
• - der Endeffektor (8) um eine quer zur Längsachse (HL) des Tragarms (6) verlaufende Achse (QA) schwenkbar ist,
• - wahlweise Kraftstoffe unterschiedlicher Qualität über den Abgabemanipulator (1) betankbar sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher der Endeffek­ tor (8) einen Basiskörper (9) und einen Anschlusskör­ per (10) aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher sepa­ rate Kraftstoffleitungen (11, 12) für jede Kraft­ stoffart bis zu einer Schaltventileinheit (13) im Endeffektor (8) geführt sind, wobei der Schaltven­ tileinheit (13) ein Abgaberohr (14) nachgeordnet ist.