DE2033248A1

DE2033248A1 - Automatisches Leitsystem fur Lager haus Fahrzeuge u dgl

Info

Publication number: DE2033248A1
Application number: DE19702033248
Authority: DE
Inventors: Frederick Frank Plymouth Meeting Ohntrup (V St A)
Original assignee: Eaton YaIe & Towne, Inc (Dole Valve Co ), Cleveland, Ohio (V St A)
Priority date: 1969-07-07
Filing date: 1970-07-04
Publication date: 1971-01-14
Also published as: US3612206A; FR2070659B1; FR2070659A1; GB1302301A

Description

Eaton YaIe & Towne Inc., 100, Erieview Plaza, Cleveland, Ohio/USA

"Automatisches Leitsystem für Lagerhaus-Fahrzeuge u_e dgl."

Die Erfindung richtet sich auf automatische Leitsysteme für mit Rädern versehene Fahrzeuge und ist insbesondere anwendbar für die Leitung bzw. Führung automatischer Lagerhausfahrzeuge.

Bei den bisher bekannten automatischen Fahrzeugleitsystemen mit Leitdrähten wird es als notwendig angesehen, solche Leitdrähte in zahlreichen, speziellen Zwecken dienenden kontinuierlichen Schleifenausbildungen zu verlegen. Diese sind derart definiert, daß jede Route, die das Fahrzeug durchfahren soll, individuell vom Start bie zum Ziel festgelegt werden muß, mit allen Zwischenstellen in der richtigen Ordnung, und zwar durch kontinuierliche Schleifen, die aus einem kontinuierlichen Leitdraht und dessen Abzweigen bestehen. Infolge dessen haben die Leitdrahtausbildungen der bekannten Systeme sämtlich die . Inflexibilität eines festen Systems won Eisenbahnlinien und

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Beim Entwerfen eines derartigen Systems muß daher Vorsorge für jede mögliche Route (bis zur exakten Reihenfolge der Zwischenstellen) getroffen werden, die das Fahrzeug unter allen denkbaren zukünftigen Bedingungen zurücklegen soll. Wenn nach Fertigstellung der Leitdrahtverlegung eine neue Route notwendig wird, sind neue Bauarbeiten zur Hinzufügung einer neuen Abzweigung erforderlich© Sogar eine einsige Änderung in der Reihenfolge der Zwischenstellen gilt hierbei als eine neue Route·

Normalerweise werden Fahrzeugleitdrähte elektrisch erregt, um deren Auffindung durch elektromagnetische Füllgeräte an Bord des Fahrzeuges zu ermöglichen. Dies bringt Probeleme elektrischen Ausgleiches mit sich, welche insbesondere schwieirig bei kontinuierlicher Schleifenausbildung sind υηά erfordern, daß entweder das Fahrzeug derart ausgelegt ist, daß dieses über einen weiten Bereich der Leitdrahterregung arbeitet _B oder daß jeder der vielen elektrisch parallelen Zweigwege individuell durch handverstellbare Impedanzen getrimmt wird· Jede spätere Hinzufügung auch nur eines einzigen neuen Abzweiges erfordert dann die lücktrimmung jeder einzelnen Impedanz im System»

Die bekannten Systeme weisen dabei® w@d©2> die Flexibilität auf ₉ noch lösen sie die Probleme eines? L©i'&dpaÄtaMsfoild«ng₀ es dem geführten Fahrzeug ers®gli©Iä@Ka_Ä !lage eines b©gi Weges zu passieren, der durch einen «»abhängigen elektrischen Leiter dargestellt wird,,

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Hauptaufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines verbesserten Fahrzeugleitsystems, das eine maximale Flexibilität bezüglich der möglichen Romten vorsieht.

Hierzu wird gemäß der Erfindung eine allgemein verwendbare Leitdrahtkonfiguration mit einem X-Y-Koordinatennetz vorgeschlagen, bei dem jeder mögliche Startpunkt und jede mögliche Zwischen- oder Zielstelle durch einen Netzschnittpunkt dargestellt ist und jede mögliche Route durch eine bestimmte Reihenfolge von X- und Y-Segmenten abgesteckt ist. Diese Konfiguration hat demnach alle Routenmöglichkeiten, die unter allen denkbaren zukünftigen Umständen gewünscht sein könnten, innerhalb der Grenzen ihrer Gesamtabmessungen und ihrer Bestimmungen. Wenn demnach das geführte Fahrzeug mit einem eingebauten allgemein werwendbaren Netznavigationsprogramm versehen ist, ist dieses in der Lage, jede vorstellbare Route zu befahren und jede Zwischen- oder Zielstelle im Leitfeld zu erreichen.

Hierbei soll die Ausbildung vorzugsweise derart getroffen werden, daß die Probleme eines elektrischen Ausgleichs gelöst sind und eine manuelle Trimmung und Rücktrimmung nicht mehr notwendig ist.

Weiterhin soll durch die Erfindung eine Reihe von Auslegungsprobtmen für Leitsysteme der hier in Rede stehenden Art gelöst werden. Wenn zum Beispiel das Fahrzeug einem der Koordi-

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natendrähte folgt, muß dieses eine Möglichkeit der Feststellung haben, wann es einen bestimmten Netzschnittpunkt erreicht, welcher die nächste gewünschte Zwischen- oder Zielstelle bildet. Daher wird gemäß der Erfindung ein Fahrzeug, vorgeschlagen, welches navigiert, indem es einem ersten Koordiaatendraht folgt, während es alle zweiten Koordinatendrahtkreuzungen auf der Route zählt, um festzustellen, wann ein bestimmter Netzschnittpunkt erreicht ist.

Wenn ein Schnittpunkt erreicht worden ist, an dem die Route

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eine 90 -Kurve erfordert, muß das Fahrzeug in der Lage sein, unter einem rechten Winkel an diesem Schnittpunkt zu drehen, ohne seine Bindung an die Leitdrähte zu verlieren. Aus diesem Grunde ist das Fahrzeug gemäß der Erfindung in der Lage, eine Schwenkdrehung um ein durch den Netzschnittpunkt gebildetes Zentrum auszuführen, und zwar ohne jede seitliche Bewegung, welche das Fahrzeug von den Leitdrähten entfernen würde.

Hieraus ergibt sich, daß, nachdem das Fahrzeug den {^-Kurswechsel ausgeführt hat, es in einer neuen Richtung weiterfahren und seine Betätigungsart abändern muß, und zwar durch Folgen des zweiten Koordinatendrahtes und Zählen der ersten Koordinatendrahtkreuzungen, bis der nächste Zwischen- oder Endpunkt erreicht ist. Demgemäß sieht die Erfindung elin Leitdrahtnetz vor, in dem die Drähte beider Koordinaten und ihre entsprechende elektrische Erregung ausrechend vielseitig sind, um für Nach-

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folgezwecke oder für Zählzwecke verwendet werden zu können, wie dies erforderlich ist.

Diese elektrischen Erregungen sollen nicht vollständig identisch sein, da Versuche gezeigt haben, daß, wenn ein ins Gewicht fallender Betrag ferromagnetisehen Materials sich in der Nähe des geführten Fahrzeuges befindet, das elektromagnetische Feld der gezählten Drähte dadurch in solcher Weise gestört bzw. verzerrt wird, daß ungewollte Korrekturen in der Lenkservoschleife induziert werden, welche eigentlich nur auf das Feld des führenden bzw. nachzufolgenden Drahtes ansprechen sollten. Gemäß der Erfindung werden daher einige Mittel zur Beseitigung der ungewollten Lenkkorrekturen vorgesehen, wie zum Beispiel eine Phasendifferenz zwischen den verschiedenen Koordinatendrahterregungen·

Weitere Merkmale richten sich auf eine Verringerung der durch das Lettnetz verbrauchten Energie, wobei gleichzeitig die gerade erwähnte KoordinatendrahtphasenbeZiehung gesteuert und rationalisiert wird. Die Erfindung erreicht diese beiden Ziele gleichzeitig durch Abstimmen der Hetzdrähte auf einen Reihenresonanzzustand, was unerwünscht Reaktionskomponenten beseitigt.

Weiter· Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt in

Fig» IA ein echematisclies Bloekdiagramm eines Lagerhausfahrzeuges gemäß der Erfindung), welches die Draht« .folge, di@ Schnittpunktzählung und die Lenksteuer» ■' »cäaltung zeigt, 0 ö &&Ö 3/ 1 6 ö T

Pig. IB ein weiteres schematisches Blockdiagramm des Lagerhausfahrzeuges, welches den Drehmechanismus und die die Senkreehtstellung wahrnehmende Schaltung wiedergibt ,

Fig. 2 ein schematisehes elektrisches Schaltdiagramm der Lenkfühlelemente and der zugehörigen Demodulatorschaltung des Lagerhausfahrseuges j,

Pig. 3A, eine Reihe von sehematisejbien Darstellungen, welche 3B, 30,

3D die Wirkungsweise des dem Draht folgenden Systems

des Lagerhausfahrzeuges wiedergeben und die Art und Weise, in welcher eine Kraftflu£°°Störungs- bzw. Ve*-

zerrungskomponente ©ine ungewollte Lenkkorrektur in das System einbringt_s

Pig. 4a, eine Reihe von Vektor» und Phasendiagrammen₈ welche . i|B, 4C

Wk die Wirkung des verzerrten Kraftflwseea auf. die Lenk

fühlelemente des Lagerhausfahrzeuges zeigen und die Art und Weise, in der eine solche Wirkung gemäß der Erfindung ausgeschaltet wird,

Pig. 5A ein Fahrzeug-Leitdrahtnet& gemäß der "Erfindung, während

Pig, 5B die wellenförmige Lenkbahn zeigt, welcher dag Fahrzeug

bei der Durchfahrung eines derartigen Leifcnet&ea folgen würde, sofern keine Schritte unternorameE werden_a um die ungewollten Einfliise auf dieses au korrigieren, und in

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Fig. 6 ein Schemadiagranun einer elektrischen Schaltung zur Erregung der Pahrzeugleitdrähte gemäß der Erfindung.

Das in Fig. 5A wiedergegebene elektrisch erregte Leitnetz weist X-Koordinatenleiter 90.1, 90,2 usw. und Y-Koordinatenleiter 110.1, 110.2 usw. auf, die sich gegenseitig in einem Muster schneiden, derart, daß jeder Schnittpunkt eine Zwischen- oder Endstelle in einem Fahrzeugleitfeld bildet und die Leiter jeden möglichen Weg zwischen diesen Stellen definieren· Die Leiter werden elektrisch erregt, vorzugsweise durch Wechselstrom, der an Anschlüssen 118, 120 zugeführt wird, derart, daß induktive oder andere Fühlelemente an Bord des geführten Fahrzeuges in der Lage sind, die elektromagnetischen Leiterfelder wahrzunehmen. Durch eine derartige Wahrnehmung der Leitdrähte ist das Fahrzeug in der Lage, diesen Drähten zu folgen und diese zu zählen, um sich durch das Netz zu navigieren»

Die individuellen X-Koordinatenleiter 90,1, 90.2, 90.3 und 90.M sind alle in Reihe unter Bildung eines kontinuierlichen elektrischen Weges geschaltet, und zwar unter Bildung eines sinusförmigen Musters, derart, daß die momentane Richtung des X-Koordinatenerregerstromes in aufeinanderfolgenden Leitern wechselt· Wenn z. B. die augenblickliche Stromrichtung in dem X-Koordinatendraht 90,1 nach rechts gerichtet ist, ist diese im Draht 90.2. nach links, im Draht 90,3 nach rechts und im Draht

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90.4 nach links gericht*, wie durch die Pfeile 114 angedeutet ist. In ähnlicher Weise weist der Y-Koordinatendraht 110 individuelle Leiter 110.1, 110.2, 110.3 und 110.4 auf, die in Reihe geschaltet und in einem sinusförmigen Muster angeordnet sind mit alternierenden momentanen Stromrichtungen, wie durch die Pfeile 116 angedeutet ist. Der Vorteil der sinusförmigen Konfiguration besteht darin, daß die Reihenschaltung aller Leiter in einer X- oder Y-Koordinatengruppe einen identischen Stromfluß in all diesen Leitern sicherstellt, ohne daß eine individuelle Einstellung derselben notwendig ist, so daß das geführte Fahrzeug in ähnlicher Weise auf die Leitdrähte in jedem Teil des Netzes anspricht.

Pig. IA zeigt schematisch ein automatisch geleitetes Lagerhausfahrzeug 10, welches ein Paar fester Hinterräder 12 und ein Paar vorderer Lenk- und Antriebsräder 14 aufweist. Ein Lenkgestänge 16 dreht die Lenkräder 14, um den Weg des Fahrzeuges zu ändern, und zwar unter der Steuerung eines Hydraulikzylinders 18. Zur automatischen Lenkung des Fahrzeuges in Abhängigkeit von dem Leitsystem wird der hydraulische Zylinder 18 durch ein Servoventil 20 gesteuert, das durch einen Servoverstärker 22 betätigt wird. Der Steuerkreis wird durch einen Rückführungsweg geschlossen, der ein Potentiometer 24 aufweist, das die Stellung des Lenkgestänges 16 wahrnimmt und eine elektrische Verbindung 28 aufweist, die zum Servoverstärker 22 zurückfuhrt.

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Das Fahrzeug 10 hat zwei bestimmte Systeme an Bord zur Wahr-'nehmung der Leitdrähte eines Koordinatennetzes. Ein System dient zur Lenkung längs einem zu folgenden Qaht und das andere dient zur Zählung des Kreuzes von Drähten, so daß das Fahrzeug zu einem bestimmten Netzschnittpunkt oder Bestimmungspunkt navigieren kann.

Das vorstehend erwähnte erste Wahrnehmungssystem weist ein Paar Lenkfühler 30 und 32 auf, die auf der rechten und linken Seite des Fahrzeugesy^nTspreche"nd"~ähgeoFdnet sind (rechts und links ist bezüglich der Vorwärtsrichtung des Fahrzeuges gemeint und nic&t bezüglich Fig. IA). Wenn demnach das Fahrzeug über einem wechselstromerregten Leit- oder Führungsdraht zentriert ist, dem es folgen soll, ist der Fühler 30 acnlcipoeht- zum resultierenden elektromagnetischen Feld und nimmt dieses auf der rechten Seite des Leitdrahtes wahr, während der Fühler 32 st zu dem resultierenden elektromagnetischen Feld auf der linken Seite dieses Drahtes ist und dieses wahrnimmt. Die Abgaben der beiden Fühler stellen die rechte und linke Seitenfeldstärke entsprechend dar und übertragen diese über entsprechende Drähte 3^ und 36 auf eine Demodulatorschaltung 38, welche einen Verstärker HO beaufschlagt. Wenn eine Lenkkorrektur erforderlich ist, um das Fahrzeug über dem Draht zu zentrieren, betätigt der Verstirker ein Kurvensteuerrelais H2, welches ein Lenkkorrektursignal auf den Servoverstärker 22 aufbringt.

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Näher gesagt, wenn das Lagerhausfahrzeug 10 längs des Führungsdraht es vorrückt und wenn es dabei nach rechts aus der zentrierten Stellung gegenüber diesem Draht auswandert, verringert sich die Abgabe des rechten Lenkfühlers 30, da dieser Fühler weiter von dem Führungsdraht entfernt ist und die Abgabe des . linken Lenkfühlers 32 verstärkt sich, da dieser Fühler sich näher an den Führungsdraht bewegt. Dementsprechend wird die Beziehung zwischen den Abgaben an den Leitern 34 und 36 zu Gunsten des Leiters 36 geändert» Die Demodulatorschaltung 38 spricht auf diese Änderung durch Veränderung des Abgabepotentials an, das auf den Verstärker 40 aufgebracht wird. Die Richtung der Änderung ist derart, daß der Verstärker 40 veranlaßt wird, ein Linkswendesignal dem Kurvensteuerrelais 42 zuzuführen, welches dann diese Information zum ServoverstäÄer 22 weiterleitet. Letzterer betätigt dann das Servoventil 20 und den Hydraulikzylinder 18, um die Lenkräder 14 nach links 'zu drehen, wodurch " das Fahrzeug 10 zurück in die zentrierte Stellung gegenüber dem Führungsdraht gebracht wird® Wenn das Fahrzeug zentriert ist_s erscheint die ursprüngliche Beziehung zwischen den Abgaben an den Leitern 34 und 36, wodurch die Lenkkorrekturreaktion beendet wird.

Wenn umgekehrt das Fahrzeug 10 nach links gegenüber dem Führungsdraht auswandert, wird die Abgabe des rechten Lenkfühlere 30 erhöht, während die Abgabe des linken Lenkfühlers 32 sich ringert. Die Beziehung zwischen den Abgaben an de» Leitern und 36 wird dann in entgegengesetzt©? Richtung .geSraöerfc, die Demodulatorschaltung 38 YeranleSt wird, ihr Abgabepotential zum Verstärker 40 in entgegengesetzter Richtung su ändern

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Verstärker MO antwortet dann durch Entsenden eines Rechtswendesignals zum Kurvensteuerrelais 42 mit Lenkergebnissen, die den zuvorbeschriebenen entgegengesetzt sind. Diese Reihenfolge vnn Ereignissen hält an, bis das Fahrzeug 10 in zentrierte Stellung gegenüber dem Führungsdraht zurückgebracht ist.

Das andere Leitdrahtwahrnehmungssystem weist ein Paar induktiver Fühler 50 auf, die beide links und rechts derart am Fahrzeug angeordnet sind, daß sie senkrecht zu den schneidenden bzw. kreuzenden Leitdrähten (d.h. solcher, welche den Weg des Fahrzeuges kreuzen) liegen und damit auf deren Feld ansprechen, so daß die Anzahl der Schnittpunkte, die von dem Fahrzeug überquert werden, zu Navigationszwaken gezählt werden kann. Die Abgabe der Schnittpunktzählfühler 50 wird auf eine Signaldemodulatorschaltung 52 übertragen, welche wiederum einen Schwellenverstärker 54 antreibt, der derart eingestellt ist, daß dieser lediglich dann anspricht, wenn die Fühler 50 direkt über einen kreuzenden Draht passieren. Der Verstärker gibt dann einen Impuls zu einem Zählrelais 56 für jede Drahtkreuzung, die durch die Fühler 50 angezeigt wird. Jede Betätigung des Relais 56 bewirkt wiederum einen Impuls zu einer Kreuzungs-Zähl- und Speichereinrichtung 58, welche memoriert, wieviele DrahtSchnittpunkte von dem Fahrzeug 10 überquert worden sind. Beispielsweise kann der Zähler 58 ein Stufen- oder Fortschaltrelais sein, welches jeweils einen Zähler pro Schnittpunkt vorrückt.

Wenn das Fahrzeug 10 unter der Führung des Drahtnetzes auf eine Fahrt geschickt wird, wird eine numerische Beschreibung des gewünschten Schnittpunktes in einem Programmwähler 60 einge-

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geben· Der Programmwähler und der Schnittpunktzähler 58 sind beide mit einer Übereinstimmungs-Anzeigeschaltung 62 verbunden, welche feststellt-,wenn die vom Programmwähler 60 gelieferte numerische Beschreibung des gewünschten Schnittpunktes mit der numerischen Zählung der Schnittpunkte übereinstimmt, so wie diese in dem Stufenrelais des Zählers 58 registriert worden ist« Wenn eine solche Übereinstimmung festgestellt wird, so zeigt das an, daß das Fahrzeug 10 an einem bestimmten Schnittpunkt angekommen ist. >

Wenn der Schnittpunkt der Endbestimmungsort ist, informiert der Programmwähler 60 die Übereinstimmungs-Schaltung 62 entsprechend, welche dann lediglich eine Haltekonunandoschaltung 6k betätigt, um das Fahrzeug 10 anzuhalten* Wenn der Schnittpunkt lediglich ein Zwischenwendepunkt ist, an dem das Fahrzeug um 90° in Richtung des anderen Koordinatendrahtes drehen muß, benötigt der Programmwähler 60 die Übereinstimmungs-Schaltung 62, um eine Wendeschaltung 66 zu betätigen, welche dann das Kurvensteuerrelais 42 antreibt, um die gewünschte 90°-Kurve auszuführen.

In den Fig· IA und IB ist die Arbeitsweise des Fahrzeuges während eines Schwenkmanövers zur Ausführung einer 90°-Drehung von einem Koordinatenleiter zum anderen illustriert· Man nehme an, daß nach einer Bewegung entlang eines X-Koordinatenleiters 90 Über eine bestimmte Zeit und unter Zählen der Y-Koordinatenleiterschnittpunkte die in der Schaltung 58 gesammelte Zählung schließ-

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lieh mit der Anzahl übereinstimmt, die in dem Programmwähler 60 vorgegeben ist, wenn das Fahrzeug 10 an dem Y-Koordinatenleiter 110 ankommt. Man nehme weiter an, daß der Netzschnittpunkt 90 - 110 eine Zwischenstelle darstellt, an der das in der Schaltung 60 gespeicherte Ftihrungsprogramm eine 90°-Rechtskurve anfordert, um daraufhin entlang des Y-Koordinatenleiters 110 fortzufahren und X-Koordiaatenleiter zu zählen.

Bei der Ausführung dieser 90°-Kurve ist es wichtig, daß dfe gewünschte Lagenbeziehung der Schnittpunktzählfühler 50 auf den neu kreuzenden Draht 90 übertragen wird. Tatsächlich soll das Fahrzeug 10 an Ort und Stelle drehen, ohne den Ort zu verlassen, der durch den Netzschnittpunkt 90 - 110 gebildet wird.

Aus diesem Grunde ist das Fahrzeug 10 derart ausgebildet, daß dieses eine reine Winkeldrehung um eine Drehachse, die durch den Netzschnittpunkt verläuft, ausführen kann, d.h. ohne irgendeine wesentliche seitliche Bewegung weg von dieser Stelle. Um eine Drehbewegung dieser Art ausführen zu können, wird die Haltekommandoschaltung 64 durch den Übereinstimmungsanzeiger 62 (Fig. IA) erregt, um die Bäder 12 des Fahrzeuges an der Netzstelle 90-110 bis zum Anhalten abzubremsen. Das Fahimeug ist derart ausgebildet, daß es unter diesen Umständen anhält, ,wenn die Zählfühler 50 direkt über dem Führungsdraht 90 sind, wie in gestrichelten Linien in Fig· IB wiedergegeben ist, derart, daß die Zählfühler eine Schlüsselrolle bei der Steuerung der Drehbewegung ausüben·

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Nachdem die Schaltung 64 das Fahrzeug angehalten hat, veranlaßt die Schaltung 62 die Kurvenschaltung 66, eine Drehinstruktion dem Kurvensteuerrelais 42 zuzuführen. Das letztere verursacht dann über den Servoverstärker 22, das Servoventil 20 und den Hydraulikzylinder 18 ein Drehen der Vorderräder 14. Da die Lenkverhältnisse der beiden Vorderräder 14 eine starke Varianz haben, dreht das Innere dieser Räder in Abhängigkeit von der Lenkrichtung sehr viel schärfer als das äußere Rad, bis schließlich die Räder die in Pig, IB wiedergegebene Stellung einnehmen, in der diese beide tangential zu einem Kreis 15 um den Netzschnittpunkt 90 - 110 angeordnet sind· Dies erlaubt es, daß das hintere Ende des Fahrzeuges an Ort und Stelle bleibt, während die Räder 14, wenn angetrieben, bewirken, daß das vordere Ende des Fahrzeuges um eine sich durch den Netzschnittpunkt 90 - 110 erstreckende Drehachse schwenkt, wie durch den Pfeil 11 angezeigt ist. Als Ergebnis dessen drehen die Zählfühler 50, ausgehend von dem Draht 110, wenn das Fahrzeug sich ursprünglich in seiner gestrichelten Stellung gemäß Fig· 15 befindet, um den Netzschnittpunkt 90 - 110 in solcher Weise, daß diese genau in die gleiche Stellung gegenüber dem X-Koordinatenleiter 90 kommen, nachdem das Fahrzeug 10 eine volle 90°-Drehung in die in durchgehenden Linien wiedergegebehe Stellung gemäß Fig· IB ausgeführt hat· So werden die Zählfühler 50 erfolgreich in die gewünschte Lage gegenüber einem neuen Koordinatenleiter überführt» in diesem Fall dem X-Koordinatenleiter 90. Natürlich zählen die Fühler nicht den betreffenden X-Koordinatenleiter gemäß Fig· IB, aber wenn diese in dieser Weise gegenüber dem Leiter orientiert sind, sind diese für die nachfolgende Zählung anderer X-Koordinatenleiter richtig ange-

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ordnet, nachdem das Fahrzeug 10 seinen Vorwärtsweg entlang dem Y-Koordinatenleiter 110 beginnt. .

Es ist ferner aus Fig. IB ersichtlich, daß die durch den Pfeil 11 angedeutete 90°-Drehung eine Verschwenkung des vorderen Endes des Fahrzeuges 10 in die richtige Stellung gegenüber dem neuen Führungsdraht, nämlich Y-Koordinatenleiter 110, bewirkt, so daß die Lenkfühler 50 und 32 jetzt den neuen Führungsleiter beidseitig umgeben. Demgemäß sind diese in einer Stellung, um das Fahrzeug 10 entlang dem Draht 110 zu lenken, wenn die Vorwärtsbewegung nach Beendigung des Schwenkraanövers wieder beginnt.

Ein wesentlicher Punkt dieser Schwenkbewegung besteht in der Notwendigkeit von Mitteln, welche genau die Beendigung dieses Manövers anzeigen. Mit anderen Worten, die 90°-Drehung des vorderen Endes des Fahrzeuges 10 um den Netzschnittpunkt muß beendet werden, wenn die Längsachse des Fahrzeuges in eine senk· rechte Stellung zum X-Koordinatenleiter 90 dreht und parallel mit dem Y-Koordinatenleiter 110 ist. Aus diesem Grunde ist eine Senkrechtstellungsfühlschaltung 200 vorgesehen, welche die Schwenkbewegung zum richtigen Zeitpunkt beendet. Um dies zu bewirken, weist die Senkrechtstellungsfühlschaltung einen Spitzendetektor 202 auf, der mit der Abgabe der Schnittpunktzählfühler 50 verbunden ist. Da alle Leitnetzdrähte einschließlich der Drähte 90 und 110 wechselstromgespeist sind, um durch

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die Induktionsspulen der Fühler 30, 32 und 50 wahrgenommen zu werden, hängen die Abgaben dieser Fühler von der Nähe zu den gespeisten Drähten ab· Wenn demnach das Fahrzeug 10 dreht, wie der Pfeil 11 zeigt, dreht der obere Zählfühler 50 nach rechts weg vom Leiter 110 und der untere Zählfühler 50 dreht nach links, ebenfalls weg vom Leiter 110. Da demnach beide Fühler sich von dem nächsten stromdurchflossenen Draht 110 entfernen, verringern sich anfangs ihre Abgaben. Wenn jedoch das Fahrzeug die Hälfte der 90°-Drehung ausgeführt hat, beginnen sich beile Zählfühler 50 näher an den X-Koordinatenleiter 90 zu bewegen, wenn sie von der gestrichelt wiedergegebenen Stellung in die in durchgehenden Linien wiedergegebene Stellung gemäß Fig. IB gelangen. Wenn die Fühler sich dem Draht 90 nähern, erhöhen sich ihre Abgaben. Die Spitzendetektorschaltung 202 spricht auf die Spitze dieses Anstieges an und eine Folaritätsdetektorschaltung 204 unterscheidet eine positive Spitze von einer negativen Spitze, um einen Verstärker 206 auszulösen, im wesentlichen im gleichen Augenblick, in dem die Zählfühler 50 in eine Stellung unmittelbar hinter der maximalen Induktionskopplung mit dem Leiter 90 schwenken. Der Verstärker 206 schaltet dann ein Relais 208, welches ein ^ltWiederaufnahmeprogramm^M-Signal zu der Programmwählerschaltung 60 gemäß Fig, IA sendet, womit angezeigt wird, daß die Schwenkbewegung beendet ist. Dann setzt das Fahrzeug 10 seinen programmierten Weg unter der Steuerung der Schaltung 60 fort, und zwar vorwärts entlang des neuen Führungsdrahtes 110, nachdem die Räder 14 gerade gerichtet worden sind«

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■ Nunmehr ist ersiehtlieh,daß dieses automatische Fahrzeugleitsystem ein solches ist, in welchem beide X- und Y-Koordinatendrähte des Leitnetzes in der Lage sein müssen, um sowohl als Führungs- als auch als schneidende bzw· kreuzende Drähte zu dienen. Zu diesem Zweck muß die auf die X- und Y-Koordinatendrähte aufgebrachte elektrische Erregung ausreichend gleich sein, derart, daß die Lenkfühler 30 und 32 wahlweise entlang jeder Koordinatenrichtung lenken können und die Fühler 50 zählen können, welcher Koordinatenleiter auch immer den Weg des Fahrzeuges zu einem bestimmten Moment, schneidet bzw. kreuzt, Eine solche Vielseitigkeit darf jedoch nicht irgendwelche Betriebsschwierigkeiten in das System einbringen und vorzugsweise sollte diese erreicht werden, ohne daß eine doppelte Fühlerausrüstung für eine Bewegung in zwei verschiedenen Koordinatenrichtungen erforderlich ist« Wenn jedoch die identische elektrische Erregung auf beide X- und Y-Koordinatenleiter aufgebracht wird, wird eine in hohem Maße unerwünschte Art ungewollten Lenkverhaltens auf das Fahrzeug 10 aufgebracht, wenn dieses einem beliebigen der Leitungsdrähte folgt«

Wenn die Wechselstromerregungen an des X-Anschlüssen 118 und den !-Anschlüssen 120 miteinander in Phase sind, wird das Fahrzeug 10 einem alternierenden Lenkirrtum bzw. Fehler unterworfen, da es beispielsweise dem Drahte 90.3 in der durch den Pfeil 92 gemäß Fig. 5A angedeuteten Weise folgt. Wenn das Fahrzeug. 10 dem Draht 110.2 erreicht„ in der die augenblickliche Stromrichtung nach rechts geht, verursacht .der"Lenkfehler eine nach links. Ά^^ψ^Ψ'-ί gem Führungsdraht 9θ_β3₀ Wenn der

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Wagen sich vom Draht 11O_#2 entfernt, verursacht der Lenkirrtum eine Bewegung nach rechts gegenüber dem Draht 90.3, Dann, wenn das Fahrzeug 10 über den Einfluß des Drahtes 110.2 hinauspassiert und unter den Einfluß des nächsten Drahtes 110»3 kommt, in welchem die augenblickliche Stromriehtung nach links gerichtet ist, bewegt sich das !fahrzeug nach links zurück auf der rechten Seite des Daahtes 90®3· Nachdem das Fahrzeug den Draht 110.3 passiert hat, bewegt ea sich erneut nach links gegenüber dem Draht 90.3.

Der daraus resultierende Weg 122 des Fahrzeuges 10 beim Folgen des Drahtes 90.3 ist in Figo 5A geneigt und in größerem Detail in Fig. 5B wiedergegeben« Daraue ist erkennbar_s daß es sich, um einen sinusförmigen, gegenüber dem Pütirungsdraht 9O₀3 zentrierten Weg handelt, wobei dieser Draht jeweils an einem Schnittpunkt mit einem der Querdrähte 110 gekreuzt wird_o Ein ähnlich wellenförmiger Weg ergibt sich bei jeder anderen Art von Leitnetzausbildung, sofern keine Sehritte unternommen werden₉ um die Wirkungen eines gestörten bzw. verzerrten Kraftflusses auszuschalten.

Um zu verstehen, warum dies so ist, wird Be rag genommen auf das elektrische Sehaltdiagramm gemäß Fig« 2₉ das die Lenkfühler und die zugehörige Demodulatorschaltung im Detail zeigt. Die Lenkfühler 30 und 32 sind Wicklungen, in denen Spannungen durch das sich zeitlich ändernde magnetische Feld induziert werden, das die Leitdrähte umgibt, wenn die letzteren durch eine Wechselstromkomponente erregt werden® Zur besseren Ei⁵=·

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klärung sei angenommen, daß das punktierte Ende jeder Wicklung 30 und 32 dasjenige sei, das zu einem bestimmten Zeitpunkt positiv erregt ist. Sodann werden entgegengesetzte Polaritätsenden der Fühler, d.h. das positive Ende des Fühlers 32 und das negative Ende des Fühlers 30 beide mit geerdeten Schirmen 70 entsprechender koaxialer Kabel verbunden, die zu der Demodulatorschaltung 38 führen. Umgekehrt ist das positive Ende des Fühlers 30 mit dessen zentrischer Leitung 3¹* und das negative Ende des Fühlers 32 mit dessen, zentrischer Leitung 36 der koaxialen Kabel ( verbunden. Die zentrischen Leitungen 3¹* und 36 sind durch entsprechende Kondensatoren 72 und 7¹* mit den gegenüberliegenden Enden eines Spannungsteiles wechselstromgekoppelt, welcher Teil der Demodulatorschaltung 38 ist. Dieser Spannungsteiler weist Widerstände 76 und 78 auf sowie ein Potentiometer 80 zwischen diesen. Demnach legen die Lenkfühler 30 und 32 Wechselstromabgab espannungen in gleichsinniger Reihenbeziehung an die Spannungsteiler 76, 80, 78 an.

Die Abnahme des Potentiometers 80 ist mit den geerdeten Koaxialen Schirmen 70 verbunden. Als Ergebnis davon werden die gegenüberliegenden Enden 82 und 84 des Spannungsteilers augenblicklich entsprechend negativ und positiv gegenüber Erde erregt. Der Abgabeanschluß 86 der Demodulatorschaltung 38 ist mit einer Seite eines Kondensators 88 verbunden, während die andere Seite des Kondensators mit der Potentiometerabnahme und damit mit Erde verbunden ist. Eine Diode 90 schafft einen ersten einseitig gerichteten Ladeweg für den Kondensator 88, der den

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Abgabenanschluß 86 positiv zu beaufschlagen sucht, während eine Diode 92 einen zweiten einseitig gerichteten Ladeweg für den Kondensator 88 vorsieht, welcher den Abgabeanschluß 86 negativ zu beaufschlagen sucht· Das am Anschluß 86 erscheinende Abgabepotential hängt vom Ladezustand des Kondensators 88 ab, welcher wiederum davon abhängt, welcher Polaritätsladestrom vorherrscht, wenn überhaupt.

Wenn der Kondensatorladestrom über die Diode 90 den Kondensatorladestrom über die Diode 92 ausgleicht, sind die Wirkungen dieser Ströme genau ausgeglichen. Der Kondensator 88 bleibt ungeladen und der Abgabeanschluß 86 hat Erdpotential infolge seiner Verbindung mit dem Boden über einen ungeladenen Kondensator, d.h. einen solchen, an dem keine Spannung anliegt. Ein solcher Zustand des Gleichgewichts tritt auf, wenn die Potentiometerabnahme derart eingestellt ist, um das zentrische Potential zwischen den gegenüberliegenden Enden dee Spannungsteilers abzunehmen.

Dementsprechend gleicht dex Demodulatorschaltung 38 das Netzwerk aus, das über die Summe der Abgaben der induktiven Fühler 30 und 32 gelegt ist und weist eine geerdete zentrische Abnahme auf. Wenn die Abnahme auf die Mittelspannung zwischen den Schaltpunkten 82 und BH eingestellt ist, hat das Netzwerk 38 die nützliche Eigenschaft, daß, solange die Größe der Abgabespannung der Wicklungen 30 und 32 gleich ist, der Kondensator 88 ungeladen bleibt und der Abgabeanschluß 86 Erdpotential aufweist,

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Auf der anderen Seite ist, wenn die Größe der Abgabespannung ' des rechten Fühlers 30 ansteigt, und die des linken Fühlers 32 abnimmt, die Spitzenspannung am Schaltungspunkt 82 ansteigend und die am Sohaltungspunkt 84 abnehmend« Als Ergebnis davon übersteigt der Kondensatorladestrom über die Diode 90 (welche den Abgabeanschluß 86 positiv ssu beaufschlagen sucht) den Kondensatorladestrom über die Diode 92 (welcher den Abgabeanschluß 86 negativ zu beaufschlagen sucht)· Infolgedessen wird der Kondensator 88 in Richtung eines Anstiegs des Potentials am Abgabeanschluß 86 über Erde geladen» Umgekehrt, wenn die Abgabespannung des linken Fühlers 32 ansteigt und die des rechten Fühlers 30 abnimmt, tritt die entgegengesetzte Situation ein, der Kondensator 88 wird in der entgegengesetzten Richtung geladen und der Abgabeanschluß 88 unter Erde beaufschlagt.

Die zentrische Abnahme des Potentiometers wird derart eingestellt, daß, wenn das Fahrzeug 10 über dem Führungsdraht zentriert ist, die Spannungen an den Schaltungspunkten 82 und 84 gleichen Abstand gegenüber Erde haben, unabhängig davon, ob die Lenkfühler 30 und 32 exakt gleichen Abstand vom Führungsdraht haben oder nicht oder genau die gleiche Induktanz aufweisen, oder genau die gleiche Abgabespannung entwickeln. Dann stellt das ERdpotential am Abgabeanschluß 86 einen zentrierten Zustand dar, in dem keine Lenkkorrektur erforderlich ist.

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Wenn das Fahrzeug 10 nach links vom Führungsdraht abweicht, entfernt sich der Fühler 32 weiter vom Draht, während der rechte Fühler 30 näher an diesen herankommt, wobei die Größe der Abgabespannung des linken Fühlers abnimmt und die des rechten Fühlers ansteigt· Der Kondensator 88 lädt dann auf und beaufschlagt den Abgäbeanschlug 86 über Grund« Diese positive Abgabe bildet ein "Lenkrechts"-Signal, das durch die Schaltung ¹JQ verstärkt wird (s. Fig· 1) und auf die Kontakte des Kurvensteuerrelais 42 aufgegeben wird» Dieses spricht auf ein derartiges Signal an durch Weiterleitung zum Servoverstärker 22, zum Servoventil 20 und Zylinder 18, um das Fahrzeug 10 nach rechts zu lenken, bis der Zustand des Ungleichgewichtes verschwindet« Derart wird ein linkes Abweichen vom Kurs korrigiert·

Wenn das Fahrzeug 10 nach rechts abweicht, wird ein entgegengesetzes Spannungsungleichgewicht zwischen den Schaltpunkten 82 und 84 hervorgerufen· Der Strom an der Diode 92 übersteigt den an der Diode 90 und der Kondensator 88 lädt in der Richtung auf, daß der Abgabeanschluß 86 unter Grund beaufschlagt wird. Diese negative Abgabe vom Demodulationsnetzwerk 38 wird dann durch die Schaltung 40 verstärkt und über das Kurvensteuerrelais 42 dem Verstärker 22, den Servoventil 20 und Zylinder zugeführt, um durch Linkslenken die rechte Abweichung zu korrigieren·

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Es ist jetzt ersichtlich, daß die Demodulatorschaltung 38 speziell ausgelegt ist, um auf jede Ungleichheit zwischen den Größen der Abgäbespannungen der Fühler 30 und 32 anzusprechen, wobei die spezifische Richtung der Ungleichheit die Richtung der Lenkkorrektur bestimmt. Um besser zu verstehen, wie diese Art der Schaltung durch das gestörte bzw, verzerrte magnetische Feld der schneidenden Führungsdrähte ungünstig beeinflußt wird, seien die Diagramme gemäß Fig. 3 näher erläutert.

In Fig. 3A ist eine Draufsicht auf das Fahrzeug 10 wiedergegeben, während dieses einem beliebig gewählten X-Koordinatenleiter 90 eines Fahrzeugleitnetzes folgt. Die Richtung der Fahrzeugbewegung ist durch den Pfeil 92 angedeutet. Die augenblickliche Richtung des Stromflusses im Leiter 90 ist beliebig derart angenommen, wie durch den Pfeil I„ angdeutet ist. Die augenblickliche Richtung des den Draht 90 «gebenden Kraftflusses ist folglich, wie durch denPfeil 0 angedeutet ist. Man beachte, daß die Horizontalkomponente des Kraftflusses im Bereich oberhalb des Leiters 90 nach rechts gerichtet ist. Da die FührunfS-drähte in den-Lagerhausboden eingebettet sind, ist der wirksame Bereich des X-Koordinatenkraftflußfeldes eine Horizontalkomponente, die durch den Pfeil 0^ dargestellt ist, welcher augenblicklich nach rechts gemäß Fig. 3A gerichtet ist. Dieses Feld wechselt natürlich zur Induzierung von Spannungen in beiden Lenkfühlern 30 und 32, die mit ihren Achsen parallel zu der wahrgenommenen Feldkomponente 0^₁ orientiert sind.

009883/1601 original inspected

is-}. ν

In dem in Pig. 3A illustrierten Augenblick ist die Längsmittelebene 100 des Fahrzeuges nach rechts gegenüber dem Führungsdraht 90 versetzt, und zwar um den durch den Pfeil 102 wiedergegebenen Betrag, Dementsprechend ist der rechte Lenkfühler 30 weiter vom Draht 90 entfernt und der linke Lenkfühler 32 näher an diesem, als wenn das Fahrzeug zentriert wäre« Ale Ergebnis davon ist die Größe der Abgabespannung des Fühlers 32 größer als die des Fühlers 30, wodurch das automatische Lenksystem die Lenkräder 14 nach links dreht, wie angedeutet durch die Pfeile 104, um das Fahrzeug 10 gegenüber dem Führungsdraht wieder zu zentrieren.

Wenn das Fahrzeug 10 entlang des Führungsdrahtes 90 vorrückt, überquert dieses nacheinander die Y-Koordinatend&hte des.Führungsnetzes· Zu dem in Fig. 3A dargestellten Augenblick nähert sich das Fahrzeug 10 einem Schnittpunkt zwischen dem X-Koordinatendraht 90 und dem Y-Koordinatendraht 110«, Man nehme beliebig an, daß der Erregerstrom I in dem schneidenden Draht HO die durch

den Pfeil angedeutete augenblickliche Richtung hat» Dementsprechend ist die augenblickliche Richtung des Kraftflußfeldes, das den Leiter 110 umgibt, diejenige, die durch den Pfeil 0

j/

angegeben ist, d.h., diese ist horizontal gegenüber dem Fahr- · zeug 10 im Bereich oberhalb des Drahtes 110 gerichtet«, Da die Achsen der Fühler - 50 jpies zur Längsachse des Fahrzeuges"10 orientiert sind, induziert der Kraftflu& f> „ welcher die Korn-' ponente des Kraftflusses 0 horizontal und axial zum Fahrzeug darstellt, wenn die Fühler 50 den Draht 110 kreuzen, eine Spannung in den Fühlern 5O₉ die es dem Navigationssystem ermöglicht,-das

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Schneiden des Drahtes 110, wie vorbeschrieben, zu zählen.

Jedoch ist der Kraftfluß 0 nicht überall genau horizontal mit Ausnahme direkt oberhalb und unterhalb des Drahtes 110. Bei der Annäherung des Drahtes 110 gemäß Fig. 3A und beim Entfernen von diesem, trifft das Fahrzeug 10 zunächst auf eine abwärtsgerichtete Vertikalkomponente von 0„ und dann auf eine aufwärtsgerichiEbe Vertikalkomponente. Diese Vertikalkomponenten beeinflussen jedoch nicht die Arbeitsweise der Zählfühler 50, da die Demodulatorschaltung 52 (Fig. IA) eine Schwellenschaltung ist, die derart ausgelegt ist, daß diese lediglich auf etwa das Maximum der induzierten Spannung anspricht, die auftritt, wenn der Zählerfühler 50 annähernd oberhalb des Drahtes 110 passiert.

Auch würden die vertikalen Komponenten von 0 die Lenkfühler 30 und 32 nicht beeinflussen, wenn keine wesentlichen ferromagnetischen Materialien in der Nähe des Fahrzeuges 10 sind. In Fig. 3B ist das Fahrzeug 10 von hinten gesehen, wenn dieses sich dem kreuzenden Draht 110 nähert. In diesem Augenblick ist dfe Vertikalkomponente 0 „ des Y-Leiterkraftflusses 0 abwärts gerichtet, wie durch die Pfeile angedeutet ist. Da die Achsen der Lenkfühler 30 und 32 horizontal zum Fahrzeug orientiert sind, sind diese senkrecht zur Komponente 0 und werden demnach hier-

Jf V

durch nicht beeinflußt. Auch werden diese nicht durch die Horizontalkomponente 0 gemäß Fig. 3A beeinflußt, da die Lenkfühler-

Jf O.

achsen ebenso senkrecht zu dieser Komponente sind. Dem-

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nach hat, wenn ungestört durch ferromagnetisches Material, der Y-Koordinatendrahtkraftfluß 0 keine Komponente, welche die Lenkfühler 30 und 32 beeinflussen kann«

Unter solchen Bedingungen würden die Lenkfühler 30 und 32 dann lediglich auf die Horizontalkomponente 0^ ( s· Pig, 3A) des Kraftflußfeldes 0 , das den X-Koordiantendraht umgibt, ansprechen. In Fig· 36 ist diese Kraftflußkomponente 0^ durch zwei getrennte Vektoren 0_χη1 links wiedergegeben, die größer ist und den linken Lenkfühler 32 beaufschlagt und ^_xJ_1x,* die kleiner ist und den rechten Lenkfühler 30 beaufschlagt. Die Differenz zwischen diesen beiden Vektoren ergibt sich durch den Lenkfehler 102, und dessen Einfluß auf die Lenkfühler ist der Paktor, der eine Lenkkorrektur zur Wiederzentrierung des Fahrzeuges 10 oberhalb des Führungsdrahtes 90 induzierte

Fig. 3C zeigt das Fahrzeug unter Umständen ₉ die denen gemäß Fig· 3B in den meisten Beziehungen ähnlich sind, mit der Ausnahme, daß das Fahrzeug jetzt oberhalb des Führungsdrahtes zentriert ist und dieses beträchtliche Menge von Eisen oder anderen ferromagnetischen Materialien mit sich führt« Obschon das eisene Material Fe zur Illustration als eine Last 112 wie» dergegeben ist, die oben auf dem Fahrzeug 10 angeordnet ist, sei klargestellt, daß die gleiche Wirkung auftritt, wenn das ferromagnetische Material in Konstruktionsteilen des Fahrzeuges selbst liegt oder nahe dabei läge. Unter den Umständen gemäß Fig. 3C stört das Material Fe die Vertikalkomponente 0 des

Feldes 0 , so daß die Kraftflußlinien sich nahe dem magnetischen ^y 009883/1601

Material Fe zusammenbiegen. Dies bewirkt eine Horizontalabbiegung der Vektoren 0 aufeinanderzu im Bereich oberhalb des Zentrums der Masse des Materials Fe und horizontal auseinander im Bereich unterhalb des Zentrums der Masse, wie in Fig. 3C dargestellt ist. Als Ergebnis davon zeigt der linke Lenkfühler 32 eine Horizontalkomponente 0 ., des Vektors Φ

Jr-V

und der rechte Lenkfühler eine Horizontalkomponente 0_ynr desselben an. Man beachte, daß diese Komponenten 0_vnl und CLj₁₁, parallel zu den Achsen der Lenkfühler 30 und 32 gerichtet sind und infolgedessen die in diesen induzierte Spannung beeinflussen. Darüber hinaus würde erwartet, wenn man annimmt, daß das Zentrum der Masse des g ferromagnetischen Materials Fe nicht sehr weit von der Mittelebene 100 des Fahrzeuges selbst entfernt ist, daß die Richtungen der Komponenten 0_γη-ι und 0Lk₁.» welche die linken und rechten Lenkfühler beaufschlagen, entgegengesetzt wären, d.h. zu dem in Fig. 3C wiedergegebenen Augenblick ist GyV₁ nach links und 0 _hr nach rechts gerichtet.

Fig. 3D zeigt eine Situation, die derjenigen gemäßFig. 3C identisch ist mit der Ausnahme, daß die Störungskomponenten ®vhl ^und ^vhr *^{n d}*^eser Ansicht zusammen mit den Lenksignalkomponenten 0_χη1 und 0_xhr wiedergegeben sind, um zu zeigen, daß auf der linken Seite des Fahrzeuges IO die Störungskomponente 0_ynl der Signalkomponente 0_xhl entgegengesetzt ist, während auf der rechten Seite des Fahrzeuges die Störungskomponente 0_yhr die Signalkomponente G_xJ₁₁. verstärkt. Infolge dessen übt das Feld des kreuzenden Drahtes 110, wenn dieses durch das ferromagnetische Material Fe gestört wird, einen Differentialeffekt auf die Lenkfühler 30 und 32 aus

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Die Figuren 3A bis 3D sind beliebig gewählt, um die Situation dar 25US te Ilen, welche entsteht, wenn das Fahrzeug 10 sich anem kreuzenden Draht 110 nähert, indem die augenblicklichen Stromrichtungen in den Drähten 90 und 110 dargestellt sind. Wenn das Fahrzeug 10 sich von dem Draht 110 entfernt und die augenblicklichen Stromrichtungen in den Drähten 90 und 110 die gleichen wären oder wenn das Fahrzeug 10 sich dem Draht 110 nähert, aber die augenblicklichen Stromrichtungen in jedem der Drähte 90 und 110 umgekehrt wie dargestellt wären, dann würde die resultierende Vektorbeziehung umgekehrt sein, wie in Fig. 3D dargestellt, in dem.Sinne, daß die Sinai- und Störungskomponenten sich gegenseitig auf der linken Seite des Fahrzeuges 10 verstärken würden und auf der rechten Seite entgegenwirken würden. Daraus folgt, daß, wenn sich das Fahrzeug 10 . jedem der kreuzenden Drähte des Führungskoordinatennetzes nähert, kreuzt und entfernt, die Polarität des Differentialeffektes, den das gestörte Feld auf die Lenkfühler 30 und 32 ausübt, abwechselt.

Fig. ΊΑ illustriert die Wirkung der Storkomponentein 6L_nl und 0 yhr* ^{die unterscnie(äli}ch auf die linken und rechten Lenkfühler wirken. Auf der linken Seite gemäß Fig. Hk ist gezeigt, daß die linke Störkomponente ^y₁₁₁ entgegengesetzt zur Richtung der linken Signalkomponente ^_xJ₁₁ ist· Die Signalkomponente ⁰XhI ^{i8t viel} ß^rößer» ^da diese die QrtsgrößilJe auf der linken Seite des Fahrzeuges der gesamten Horizontalkomponent# 0^

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des Kraftfeldes des Führungsdrahtes 90 ist, während die Störungskomponente 0„_hl lediglich die horizontale Störkomponente der Vertikalkomponente 0 des gesamten Feldes des kreuzenden Drahtes 110 ist. Darüber hinaus sind während des größten Teils der Zeit, während welcher sich das Fahrzeug 10 dem kreuzenden Draht 110 nähert oder von diesem entfernt, die Lenkfühler 30 und 32 viel weiter vom kreuzenden Draht 110 als vom Leitdraht 90 entfernt, dem gegenüber das Fahrzeug nahe benachbart sein soll. Bei solchen Entfernungen ist das kreuzende Drahtkraftflußfeld 0 wesentlich geringer als das Feld 0

y . χ

des Führungsdrahtes· Infolgedessen ist der linke resultierende Vektor 0-, die algebraische Differenz zwischen dem größeren Signal vektor 0^·, und dem kleineren entgegengesetzt gerichteten Störungsvektor ^«hl* ^{In anderer} Weise gesagt, der resultierende Vektor 0, hat die gleiche Richtung wie der Signalvektor 0^1 ι ist, jedoch etwas kleiner.

Auf der rechten Seite der Fig· 4A ist gezeigt, daß der Signalvektor 0-J₁₁, und der Störunge vektor 0_vlir» der den rechten Lenkfühler beeinflußt, in der gleichen Richtung liegen. Wenn diese folglich algebraisch summiert werden, um den rechten resultierenden Vektor 0_r zu erzeugen, so liegt der letztere ebenfalls in der gleichen Richtung wie sein Signalvektor ist jedoch in diesem Augenblick etwas größer.

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Nachfolgend 3ei der Einfluß der Demodulatorschaltung 38 betrachtet, wenn die rechten und linken Lenkfühler 30 und 32 diesen größeren und kleineren resultierenden Induktionsfeldern 0 und 0·, entsprechend unterworfen sind. Unter diesen Bedingungen Übersteigt die Größe der Abgabespannung des rechten Lenkfühlers 30 diejenige des linken Lenkfühlers 32, wodurch die Demodulatorschaltung 38 reagiert, wie dies notwendig ist, um eine linke Lenkabweichung zu korrigieren« Infolge dessen lenkt das Fahrzeug 10, wenn es sich dem kreuzenden Draht 110 nähert, nach rechts gegenüber dem Führungsdraht 90, anstatt sich über diesem in der gewünschten Weise zu zentrieren· Wenn das Fahrzeug direkt oberhalb des kreuzenden Drahtes 110 passiert, ergibt sich ein Augenblick, wo keine Vertikalkomponente des kreuzenden Drahtfeldes 0 vorhanden ist, das durch das ferromagnetische Material gestört werden könnte und dieser Lenkfehler verringert sich auf Null· Wenn sich dann das Fahrzeug vom kreuzenden Draht 110 entfernt, beeinflußt der Lenkfehler infolge der Störung des Feldes das Fahrzeug entgegengesetzt und dieses lenkt nach links ggenüber dem Störungsdraht, anstatt sich direkt oberhalb desselben zu zentrieren, wie dies gewünscht ist«

Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, wie diese ungewollten Lenkschwierigkeiten überwunden werden können» Eine Lösung besteht darin, unterschiedliche Frequenzen auf die X- und Y-Koordinatenleiter aufzubringen und Filter zur Unterscheidung zu verwenden· Eine andere Möglichkeit ist eine Zeitteiiungs-

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mehrfachechaltung der zwei verschiedenen Koordinatenerregungen. Diese beiden Lösungswege erhöhen jedoch die Größe und Komplexität der Schaltung, insbesondere der Schaltung an Bord des Fahrzeuges und dies ist besonders unökonomisch, da viele Fahrzeuge auf jedem Führungsnetz verwendet werden sollen.

In Fig. 6 ist eine besonders vorteilhafte Lösung illustriert, welche ein Phasenverschiebungsnetzwerk 130 aufweist mit einem Kondensator 132 und einem veränderbaren Widerstand 13¹J, die über die Sekundärspule eines Transformators 136 geschaltet sind. Die Primärspule des Transformators wird durch einen Oszillator 138 gespeist und die Abgabe des Phasenverschiebungsnetzwerkes wird durch einm Verstärker I¹IO mit einem Verstärkungsregler 1Ί2 verstärkt. Die Verstärkerabgabe wird zur Erregung der Y-Führungsdrähte 110 verwendet, die in Reihe zwischen dieAnschlüsse 120 geschaltet sind. Ein ähnlicher Verstärker I¹I¹I mit eiaem Verstärkungsregler I¹Io ist direkt mit der Abgabe des Oszillators 138 verbunden, d.h. ohne jedes Phasenverschiebungsnetzwerk dazwischen, um die X-Leiter 90 zu erregen, die in Reihe zwischen die Anschlüsse 118 gescialtet sind. Die X- und Y-Koordinatenerregungen haben demnach die gleiche Frequenz, jedoch ist der Widerstand 13¹I in dem Phasen-

verschiebungsnetzwerk 130 derart eingestellt, daß die Erregungen 90° phasenverschoben gegeneinander sind.

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Die Art und Weise in der diese 90° Phasenverschiebung das Lenkabweichungsproblem beseitigt» ist in den Fig., *IB und *»C wiedergegeben· In Fig« HB sind die Wirkungen der Erregung der Y-Koordinatenleiter 110 zwischen 0° und 90° außer Phase mit der Erregung der X-Koordinatenleiter 90 zu sehen« Die rechte Störkomponente $_vu_r» die anderenfalls in Phase mit der rechten Signalkomponente $_xhr» wie in Fig* HA gezeigt, sein würde, ist jetzt um einen Winkel <#& außer Phase mit dieser® Der resultierende Kraftflußvektor 0 , der von der rechten Lenkspule wahrgenommen wird„ ist etwas größer als der Signal vektor 0'_xhr und außer Phase mit diesem um eine Winkele β

Die Situation bezüglich der linken Lenkspule 32 ist etwas unterschiedlich₉ dort ist der Störvektor 0_vhl außer Phase mit der Signalkomponente flLi» um eine größeren Winkel p3 »- Da 0yj- und 0..J₁₁, um l80° entgegengerichtet:.sind, ergeben

oC und ρ 180°. Der resultierende Kraftfluß 0^₉-der auf den linken Lenkfühler 32 aufgebracht wird, ist etwas kleiner als der Signal vektor ^_xJ₅₁ und außer Phase um einen Winkel Θ,,

Die Phasenverschiebungen Θ, und @_v haben keinen Einfluß auf die Arbeitsweise des Le it sy stems«, Aus der obigen Diskussion der ' Fig. 2 ist ersichtlich₉ das das Demodulatornetgwerk.Jfi'!dig* lieh auf das Differential zwischen den Größep der Abgabe* spannungen anspricht, die in den entsprechenden L^nkfüfalerri 30 und 32 induziert werdenj, un-d der Kondensator. 88 kann groß genug gewählt werden, um Differenzen der Abgabe@panEung au glätten.

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Wenn der Phasenwinkel zwischen den Erregungen der Y-Leiter und der X-Leiter 90 exakt 90° ist, dann ist o£ gleich f+> gleich 90° und die Situation ergibt sich, die in Fig. 4C dargestellt ist. Da beide Störungskopponenten 0_Vnr und 0 . , dann außer Phase mit ihren entsprechenden Signalkomponenten G_xI₁₁. und 0 ., sind, und zwar um denselben absoluten Wert des Phasenwinkels, d.h. 90°, sind die Größen der zwei Resultierenden 0^ und 0, gleich. Natürlich hat der Phasenwinkel zwischen den Signal- und Störungskomponenten ein negatives Vorzeichen auf der linken Seite des Fahrzeuges und ein positives Vorzeichen auf der rechten Seite, so daß die rechte Resultierende 0 ihrer Signalkomponente 0_χηΙ, voraus ist und die linke Resultierende 0^ ihrer Signalkomponente 0_xhl nacheilt (beide um denselben Phasenwinkel Θ). Da jedoch das Demodulatornetzwerk 38 umempfindlich gegenüber Phasenverschiebungen ist₈ ist alles, was zur Ausschaltung des von den Störungsvektoren 0_¥hr und 0 _hl herrührenden Lenkfehlers erforderlich ist, diese bezüglich ihrer Größe auszugleichen, wie in Fig. HG dargestellt ist.

Es ist ferner unwesentlich, daß die resultierenden Vektoren 0_r und 0^ in ihrer Größe größer sind als die entsprechenden Signalkomponenten 0^. und ^_xJ₁₁* da das Deuodulatoraetzwerk' 38 nicht auf die in den Fühlern 30 und 32 als aoleise induzierten Spannungen anspricht# sondern auf die Differenz zwischen diesen«

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Wenn demnach die X- und X-Koordinatenleifcer 90 und 110 um phasenverschoben zueinander erregt werden» erzeugen gleiche resultierende Vektoren 0 «Ed 0, gleiche Spannungen in den Wicklungen 30 und 52, wenn das Fahrzeug 10 über dem Führungsdraht zentriert ist» Obsehon diese Spannungen um 90° phasen» verschoben zueinander 3imS_a sind "ihre entsprechenden Fähigkeiten zur Aufladung des Kondensators 88 über den Zeitraum eines Zyklus oder mehr gleich und entgegengesetzt« Dementsprechend bleibt der Abgabeanschluft 86 bei Erdpotential und es wird keine ungewollte Lenkkorrelctiir durch das Demodulatornetzüwerk 38 hervorgerufen, wenn das Fahrzeug über dem Führungsdraht zentriert ist»

Auf der anderen Seite erssheint dann₂ wenn dass Fahrzeug 10 tatsächlich zn einer Seite des Fihr-ungsdraiitee auswandert_s iine Differenz zwischen den GrdBon <äer Ibgaöegpannungenj, die in den Fühlern 30 und 32 erseugt werden_s welche di© ©^forderliche Lenkkorrektur richtig reflektierte Dann wirö das Demodulator» netzwerk 38 unausgeglichen in der geeigneten Richtuingj, um den Kcniensator 88 au laden und die richtig© Polarität ■ des L©nkkorrektursignals am Abgabeanschluß 86 έμ, ©rgeiigisffie, Di© Phasendifferenz zwischen de» in ä©e Wicklungen 50 und 52 induzierten Spannungen beeinflußt di© Faiaiglceifc amr -^©FfeerFseheaden Fühler» spannung nicht _p dein. Kondensator 88 mit dieaez³ besonderen Polarität zu laden®

1 B, 0 1

Die Pührungsdrähte 90 und 110 haben einen angemessenen Betrag verteilter Induktivität, Weiterhin muß der diese Drähte erregende Oszillator 138 mit einer sehr hohen Frequenz arbeiten, damit eine kennzeichnende Induktionsstärke in den Fühlern 30, 32 und 50 eintritt. Bei derartigen Frequenzen wirkt die verteilte Induktivität der Führungsdrähte 90 und 110 kennzeichnend. Daher sind Kondensatoren 150 und 152 entsprechend in Reihe mit den Führungsdrähten 90 und 110 geschaltet, um die unerwünschten Induktivitäten auszustimmen. Als Ergebnis davon bilden die Elemente 150, $0 und 152, 110 entsprechende Reihenresonanzschaltungen* Unter diesen Umständen arbeiten die Verstärker IM und I¹IO im Effekt in reine Widerstands- bzw. Ohrasche-Belastungen· Die Vorteile dieser Auslegung sind die, daß weniger Energie für eine gegebene Erregungshöhe der Führungsdrähte benötigt wird und der Phasenwinkel zwischen X-Leitem 90 und Y-Leitern 110 ist einfach der, welcher durch Einstellung des Widerstandes 134 im Netzwerk 130 ausgewählt wird. Ferner sind in die Schaltungen der Führungsdrähte 90 und 110 entsprechende Sicherungen 15*}, Amperemeter 156 und Grenzwiderstände 158 eingeschaltet.

Aus Vorstehendem ergibt sich demnach, daß durch die Erfindung ein Leitsystem für Lagerhauefahrzeuge und ähnliche Fahrzeuge geschaffen wird, welches über alle denkbaren Wege zu allen möiglichen Bestimmungspunkten führt und welches es dem Fahrzeug ermöglicht, jedem beliebigen Koordinatendraht zu folgen, wobei Überschneidungen von den anderen Koordinatendrähten ausgeschaltet werden, so daß das Fahrzeug einem geraden Weg längs

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der Führungedrähte folgt« Das geführte Fahrzeug weist Draht·* folge- und Zählfühler auf, die es diesem ermöglichen, sich zickzackförmig durch das Hetz über den kürzesten Weg zu seinem Zielpunkt zu bewegen, wobei enge Kurven am Ort der Wendestellen ausgeführt werden, so daß die navigatorische Zuordnung des Fahrzeuges an den nächstgelegenen Netzschnittpunkt beibehalten ist. Dabei dreht und fluchtet sich das Fahrzeug perfekt gegenüber den Führungsdrähten mittels einer Senkrecht stellungsfühlsehaltung aus, welche auf die Abgabe der Zählfühler anspricht· Das Führungs- bzw* Leitnetz spart elektrische Energie, benötigt keine Trimmung, ist durchgehend elektrisch gleichförmig und erreicht genau gesteuerte Phasenbeziehungen·

Patentansprüche t

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Claims

Patentansprüche t ^

Automatisches Fahrzeug-Leitsystem, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei einander kreuzende Leit- oder Führungsdrähte (90,110) entsprechende Koordinaten (X,Y) eines Fahrzeugverkehrsfeldes bilden, die das Verkehrsfeld befahrenden Fahrzeuge (10), Mittel (30,32) zum Nachfolgen eines ersten (z. B. 90) Führungsdrahtes aufweisen, welcher eine erste (z. B. X) der Netzkoordianten bildet, sowie Mittel (50) zur Zählung jedes Schnittpunktes mit einem zweiten (z.B. 110) der Führungsdrähte, welcher eine zweite (z.B. Y) der Netz- " koordinaten bildet, um die Ankunft des Fahrzeuges an einem vorbestimmten NetζSchnittpunkt anzuzeigen.

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (38,42, 20, 18, Ik) zur Ausführung einer Drehung von dem ersten Koordinatendraht (z.B. 90) zum Kachfolgen des zweiten Koordinatendrahtes (z. B. 110) an dem vorbestimmten Netzschnittpunkt·

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh- A mittel (20,18,14) derart ausgebildet sind, daß diese eine Drehung an Ort und Stelle um eine Drehachse ausführen, die sich im wesentlichen durch den Netzschnittpunkt erstreckt.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz X und Y Leiter 590,110) aufweist, die ein rechtwinkliges Koordinatensystem bilden, und daß die Drehmittel (20,18,14) derart ausgebildet sind, daß diese das Fahrzeug (10) um einen rechten Winkel von einem eine der Koordinaten bildenden Leiter (z.B. 90) zum Nachfolgen eines die andere Koordinate bildenden Leiters (z. B. 110) drehen. Ö Ö"9 &83/16Ö1 _

5. System nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch Mittel (200), welche die Beendigung der Drehung anzeigt·

6. System nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbeendigungsanzeigemittel (200) derart angeordnet sind, daß diese anzeigen, wenn die Achse des Fahrzeuges (10) infwesentlichen senkrecht zu dem ersten Koordinatendraht (z.B. 90) ist.

7. System nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch Mittel (138) zur elektrischen Erregung der ersten (z.B. 90) und zweiten (s.B. 110) Koordinatendrähte und durch Mittel (130), welche die ersten Koordinatendrahtnachfolgemittel (3O₉ 32) immun gegen den Einfluß des' Feldes der zweiten Koordinatendrähte machen₀

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsdrahtnachfolgemittel am Fahrzeug (10) ein Paar induktiver Fühler (30,32) aufweisen,, die mit seitlichem Abstand voneinander am Fahrzeug angeordnet sind und daß die Fahrzeuglenkmittel (H2) auf die GrößenbeZiehung, aber raclt auf die Phasenbeziehung zwischen den Abgaben der Fühler ansprechen_f wenn das Fahrzeug nicht über dem Führungsdraht (z, B„ 90) zentriert ist, um das Fahrzeug in die Richtung au lenken, in der dieses oberhalb dieses Drahtes zentriert ist und daß die Führungsdrahterregungsmittel (138,130) entsprechende Wechselst romkomponent en auf die ersten und zweiten Koordiniatendrätste

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(90,110) im wesentlichen der gleichen Frequenz und im wesent-

liehen mit einer Phasenverschiebung von 90 zueinander aufbringen·

9. System nach Anspruch 4 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß alle X- und Y-Koordinatenleiter (90, 110) jeweils für sich in Reihe miteinander geschaltet sind.

10, System nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe von in Reihe geschalteten Leitern (90,110) einen kontinuierlichen elektrischen Weg aufweist, der eine sinusförmige geometrische Ausbildung unter wiederholter Kreuzung des Verkehrsfeldes aufweist·

11. System naeh Anspruch 8 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch Mittel (150,152), welche die Koordinatendrähte (90,110) in Reihenresonanz mit lter Erregerfrequenz abstimmen.

12· System nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch programmierbare Mittel (60,62), die auf die Zählmittel (50) zur Betätigung der Drehmittel {kZ)ansprechen, wenn dfe Anzahl der gezählten Schnittpunkte einer vorbestimmten Anzahl entspricht·

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Ho

l3· System nach Anspruch 8 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmittel ein phasenunempfindliches ausgleichendes Netzwerk (38) aufweisen, das einen Abgabeanschluß (86) aufweist, der über die Fühler (30,32) geschaltet ist, derart, daß das Potential dieses Abgabeanschlusses sich in der einen oder anderen Richtung ändert, wenn die Beziehung zwischen den Größen der Abgaben des linken und rechten Fühlers entsprechend in die eine oder andere Richtung kippt, sowie einen Lenkmechanismus (20,18), der mit dem Abgabeanschluß verbunden ist und auf die Richtung der Änderung des Potentials anspricht, um die Richtung der Änderung dieses Potentials festzustellen und damit die Richtung, in die das Fahrzeug (10) lenkt, festzulegen.

14. System nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler (30,32) mit ihren Abgaben in Reihenschaltung verbunden sind, und daß das Ausgleichsnetzwerk (38) einen Spannungsteiler (76, 78, 80) aufweist, der über beide Fühler geschaltet ist, und einen Abgabekondensator (88), dessen eine Seite mit dem mittleren Potential des Spannungsteilers und dessen aüdere Seite mit dem Netzwerkabgabeanschluß (86) verbunden ist, wobei ein erster einseitig gerichteter Leitungsweg von dem hohen Potentialende des Spannungsteilers zur Abgabeseite des Kondensators und ein zweiter einseitig gerichteter Leitungsweg von der Abgabeseite des Kondensators zu dem niedrigen Potentialende des Spannungsteilers vorgesehen ist. ,

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H*

15· System nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug (10) ein Paar nichtlenkbarer Stützräder (12) und mindestens ein zusätzliches Stützrad (14) aufweist, welches zu Lenkzwecken drehbar ist, wobei die Drahtfolgemittel (30,32) derart ausgebildet sind, daß sie das Fahrzeug vorwärts entlang einem Führungsdraht (z.B. 90) antreiben, eine Verschiebung des Fahrzeuges von dem Führungsdraht (90) wahrnehmen und das Lenkrad (14) derart drehen, daß dieses eine Kurve beschreibt, während dieses sich entlang des Drahtes bewegt, derart, daß das Fahrzeug wieder näher an den Führungsdraht herangelenkt wird, wenn sich dieses von diesem entfernt hat.

16. System nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lenkräder (14) an gegenüberliegenden Ecken an einem Ende des Fahrzeuges (10) vorgesehen sind und daß die Drehmittel derart ausgebildet sind, daß diese die Lenkräder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, bis beide Räder derart angeordnet sind, daß diese um eine gemeinsame Fahrzeugdrehachse rollen«:

17, System nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (64) zur Beendigung des Vorwärtsantriebes des Fahrzeuges (10) während der an Ort und Stelle folgenden Drehung vorgesehen sind.

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18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel

(208) vorgesehen sind, welche nach einer Beendigung der Aufdersteiledrehung den Vorwärtsantrieb des Fahrzeuges (10) wieder auslösen.

19· System nach Anspruch β oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (200) zur Senkrechtstellungsanzeige an Bord des Fahraeuges (10) solche (50) aufweisen, die die Nähe zu dem ersten Koordinatendraht (z· B₉ 90) wahrnehmen und am Fahrzeug derart angeordnet sind, daß sie sich diesem ersten Koordinatendraht während der Anortkndstelledrehung am engsten annähern, wenn die Fahrzeugachse senkrecht zu diesem ist und daß Mittel (202_s 204) zur Anzeige der positiven Spitze der Abgabe dieser Fühler (50) vorgesehen sind»

20. System nach Anspruch 19 _g dadurch gekennzeichnet, daß die die positive Spitze anzeigenden Mittel eine Spitzendetektorschaltung (202) aufweisen und Polaritätswahrnehmungsmittel (20¹J), die auf die Spitzendetektorschaltung ansprechen, um eine Verringerung von einer Erhöhung zu unterscheiden.

21, System nach Anspruch 19 oder 2O₉ dadurch gekennzeichnet _a daß diese Fühlmittel (50) ebenfalls die Eingabe für die Schnitt·» punktzählmittel (52_t56) während des Vorwärtsantriebes des Fahrzeuges bilden·

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