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Selbstfahrendes Fahrzeug
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Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstfahrendes, mittels eines
Leitdrahtes od. dgl. und wenigstens einer damit zusammenwirkenden Abtasteinrichtung
lenk- und steuerbares Fahrzeug od.
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dgl., mit mindestens einem lenkbaren sowie zumindest einem antreibbaren
Rad. Derartige Fahrzeuge gibt es in den verschiedensten Ausführungen. Am gebräuchlichsten
sind sogenannte Flurförerzeugen z.B. Hubwagen, Schlepper, insbesondere Stapler.
Mit Hilfe der letzteren kann man güter in Regalen einstapeln oder aus diesen entnehmen,
wobei die Gänge zwischen benachbarten
Regalen meistens etwa der
Breite des Fahrzeugs entsprechen.
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Flurförderzeuge werden sowohl zum innerbetrieblichen Transport in
Firmen, als auch in Krankenhäusern und ähnlichen Einrichtunpen eingesetzt. Die Wegstrecke
oder das Wegenetz wird in Form eines im Boden verlegten Leitdrahtes oder auch einer
auf dem Boden befindlichen Leitlinie od. dgl. vorgegeben.' Dieser Leitdraht od.
dgl. wird von der Abtasteinrichtung am Fahrzeug abgetastet und jede Abweichung von
einer Soll zuordnung von Leitdraht od. dgl. und Abtasteinrichtung bewirkt einen
Lenkeinschlag des oder der lenkbaren Räder. Bei Geradeausfahrt sind Lenkkorrekturbewegungen
nicht oder nur in sehr geringem Maße notwendig. jedoch gelangt die Abtasteinrichtung,
insbesondere zu Beginn einer Kurvenfahrt, seitlich des Leitdrahtes od. dgl.
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zu liegen - jeweils vorausgesetzt, daß sich die 4btasteinrichtung
im Normalfalle Ueber dem Leitdraht od. dgl. befindet - und dies führt dann zu einem
Lenkausschlag, dessen Größe von der seitlichen Verlagerung der Abtasteinrichtung
gegenüber dem Leitdraht od. dgl. abhängt. Über diese aus Leitdraht und Abtasteinrichtung
bestehende Vorrichtung wird jedoch nicht nur das Lenken der lenkbaren Räder bewirkt,
vielmehr kann man damit auch noch auf zumindest die Fahrgeschwindigkeit Einfluß
nehmen bis hin zum Abstoppen des Fahrzeugs. Demnach sind also mit den vorbekannten
Ein- und Vorrichtungen die üblichen Fahrten entlang geraden und gebogenen Fahrstrecken
problemlos zu meistern.
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Wenn Jedoch die Anforderungen an ein derartiges Fahrzeug hoher geschraubt
werden, beispielsweise durch eine Erhthung der
Fahrgeschwindickeit
ind ber.ondrs lange und enge @@nge swischen Regaireihen, so sind dem die vorbekannten
selbstfahrenden Fahrzeuge nicht mehr voll gewachsen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht infolgedessen darin, ein selbstfahrendes
Fahrzeug der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß es auch höheren Anforderungen
gerecht wird, wobei die aus Leitdraht und Abtasteinrichtung bestehende Steuerungsvorrichtung
Sonderaufgaben lösen kann.
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Zur Lösung dieser Auf wabe wird erfindungsgem§.% vorgeschlagen, daß
das selbstfahrende Fahrzeug od. dgl. gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechend
dem kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs ausgebildet ist. Durch die Verwendung
zweier Abtastelemente der Abtasteinrichtung am in Vorwärtsfahrtrichtung vorderen
Ende kann das eine in bekannter Weise zumindest das Lenken des Fahrzeugs od. dg
also das Halten auf der Spur übernehmen, während man dem zweiten eine Sondersteuerung
übertragen kann. "Steuerung" ist dabei im Sinne der Steuer- und Regeltechnik zu
verstehen. Weil das verschwenkbare Abtastelement auf die Lenkung in steuerndem Sinne
einwirkt, bezieht sich die Sondersteuerung auf andere Dinge als die Lenkung, beispielsweise
auf die Verringerung der Fahrgeschwindigkeit.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen daß, in VorwErtsfahrtrichtunrK
gesehen, das fest montierte Abtastelement
vor dem verschwenkbaren
angeordnet ist. Sofern beide Abtastelemente zugeschaltet sindn stellt also das fest
montierte eine seitliche Abweichung von der Sollfahrstrecke etwas früher fest als
das verschwenkbare.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet
sich dadurch.' daß das fest montierte Abtastelement mit dem Fahrzeugmotor und/oder
der oder den Fahrzeugbremsen so verbunden ist, daß im Sinne einer Sondersteuerung
das Fahrzeug stillgesetzt wird, wenn der seitliche Abstand dieses Abtastelements
vom Leitdraht od. dgl. einen vorgegebenen Abstand bertrirft. Zu einer derartigen
unzulässigen seitllchen Abweichung von der Sollfahrstrecke bzw. dem Leitdraht kommt
es nicht nur beim Übergang von der geraden Fahrt zu Kurvenfahrt oder umgekehrt,
vielmehr muß auch bei reiner Geradeausfahrt die Lenkung des Fahrzeugs stets betätigt
werden, weil ein exaktes rreradeausfahren eines derartigen z21bstfahrenden Fahrzeugs
nicht unbedingt gewährleistet ist. Seitliche Abweichungen vom geraden Fahrtkurs
bereiten bei hohen Geschwindigkeiten größere Schwierigkeiten als bei Langsamfahrt.
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Feine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin. daß zumindest
das fest montierte Abtastelement mittels einer Programmsteuerung und/oder wenigstens
einer an der Fahrtstrecke beSindllchen, insbesondere drahtlos arbeitenden Schaltvorrichtung
zu- und abschaltbar ist. Demnach kann also das fest
montierte Abtastelement
immer dann abgeschaltet werden, wenn die von ihm eingeleitete Sondersteuerung nicht
gebraucht wird oder gar unerwUnscht ist.
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Eine weitere Variante der Frfindung sieht vor, daf?> der geraden
Vorwärts- und RUckw§.rtsfahrt das zugeschaltete, fest montierte Abtastelement zugeordnet
ist. Das fest montierte Ahtastelcment hat demnach die Aufgabe, beim vorwärts- oder
rückwärtsgeradeausfahrenden Fahrzeug zu überwachen, ob die seitliche Abweichung
von der exakten Fahrtstrecke innerhalb des vorgesehenen @@mits bleibt. W9rd die
seitliche Abweichung von der Sollstrecke zu groß, ao besorgt das fest montierte
Abtastelement der $ttlltietzen des fahrerlosen Fahrzeugs. Nachdem die Gefahr, seitlich
vom vorgegebenen Kurs ab zukommen, mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit steigt, ermöglicht
diese aus dem fest montierten Abtastelement und dem Leitdraht od. d<rj;i. bestehende
Sicherheitsvorrichtung eine erhöhte Fahrgeschwindigkeit auf der Geraden. Sollte
es nämlich aus irgendwelchen GrU.nden zu einer zu starken Abweichung vom Sollkurs
kommen, so wird das Fahrzeug unverzüglich angehalten. Sobald es auf den richtigen
Kurs zurUckgebracht worden ist kann die Fahrt weitergehen. Bei einer RUckwS.rtsfahrt
des Fahrzeugs befindet sich das fest montierte Abtastelement ebenso wie das oder
die lenkbaren Räder, naturgemäß am hinteren Fahrzeugende, jedoch ist dies kein Grund,
auf seine Sonderfunktion als Sicherheitseinrichtung zur Gewählreistung einer spurtreuer.
Fahrt zu verzichten.
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Andererseits ist aber eine weitere Ausbildung der Erfindung vorteilhaft.
welche durch wenigstens ein dem hinteren Pahr: ende zugeordnetes hinteres Abtastelement
gekennzeichnet ist.
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das lediglich bei Rückwärtsfahrt zugeschaltet ist. Der Begriff "hinteres
Fahrzeugende" bezieht sich auf die normale Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs,
d.h. das hintere Fahrzeugende bildet bei Rilckwärtsfahrt das vordere Ende des Fahrzeugs.
Das, wie gesagt, bei Rückwärtsfahrt vorne befindliche hintere Abtastelement besorgt
bei Rückwärtsfahrt das Lenken des Fahrzeugt wie dies das schwenkbare Abtastelement
bei Vorwärtsfahrt tut. In Verbindung mit dem fest montierten Abtastelement, welches
bei Rückwärtsfahrt ganz hinten am Fahrzeug bzw. Fahrgestell ist, kann letzteres
nicht nur sicher jede Strecke abfahren, sondern auch stillgesetzt werden, falls
es vom Sollkurs seitlich tber das limit hinaus abweicht. Auf diese Weise ist auch
eine schnelle Rückwärtsfahrt sicher möglich.
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In Weiterbildunz der Erfindung wird vorgeschlagen, daß bei Rückwärtsfahrt
das verschwenkbare Abtastelement abgeschaltet ist. Das lenken wird also beim beimRückwärtsfahren
ausschließlich von dem oder den hinteren Abtastelementen tbernommen. Das Umschalten
erfolgt entweder automatisch beim Übergang vom Stillstand oder der Vorwärtsfahrt
in die Rückwärtsfahrt, und in analoger Weise kann man bei nachfolgender Vorwärtsfahrt
das Zuschalten automatisch, über ein Programm oder von Hand
vornehmen.
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Eine andere vorteilhafte Ausführunsform der rrfindung kennzeichnet
sich dadurch, daß bei Rückwärts-Kurvenfahrt lediglich das oder die hinteren Abtastelement
zugeschaltet sind. Alle übrigen Abtastelemente sind abgeschaltet, so daß die Lenkung
ausschlleßlich von dem oder den bei Rückwärtsfahrt, wie gesagt, vorne befindlichen
hinteren Abtastelementen, besorgt wird.
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Ebenso wie bei der Vorwärts- Kurvenfahrt bleibt das fest montierte
Abtastelement abgeschaltet. Es ist bei der Kurvenfahrt entbehrlich, weil dabei die
Fahrgeschwindigkeit geringer ist als bei Geradeausfahrt.
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Bei einem Fahrzeug, das in der Art eines Staplers mit gabel£irmigem
Fahrgestell oder Hubwagens ausgebildet ist, besteht eine weitere Ausgestaltung der
Erfindung darin, daß sich am Fdbereich jedes bei VorwSrtsfahrt nach hinten ragenden
Gabelzinkens bzw. Fahrgestellteils je ein hinteres Abtastelement befindet.
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Dadurch ist es gewährleistet, daß bei Rückwärtsfahrt das Abtasten
genau so sicher erfolgen kann wie bei Vorwärtsfahrt und Abweichungen vom Sollkurs
dadurch so rasch wie mö.g3ich erkannt werden, daß die Abtastelemente quasi am "vordersten"
Ende des rnckwärtsfahrenden Fahrzeugs montiert sind.
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In der Zeichnung ist ein Ausfihrunp'sbeispiel der Erfindung in der
Draufsicht schematisch dargestellt.
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Beim Fahrzeug des Ausführungsbeispiels handelt es sich um einen Hubwagen
bzw. Stapler 1, an dessen in Vorwärts-Fahrtrichtung 2 hinterem Ende sich die beiden
Gabelzinken bzw. Fahrgestellteile 3 und 4 befinden. An jedem ist ein Laufrad gelagert,
wobei das Laufrad 5 dem Fahrgestellteil 3 und das Laufrad 6 dem Fahrgestellteil
4 zugeordnet ist. Am bei Vorwärtsfahrt vorderen Fahrzeugende befindet sich mindestens
ein lenkbares Rad 7. Es kann in bekannter Weise an einem Lenkschemel gelagert sein.
Dieses lenkbare Rad 7 ist zugleich auch das angetriebene Rad des Staplers 1. Es
können zusätzlich oder alternativ auch weitere Räder angetrieben sein. Zusammen
mit dem lenkbaren Rad 7 ist ein verschwenkbares Abtastelement 8 im Sinne des Doppelpfeils
9 nach links oder rechts auslenkbar, wobei die Bewegungen des lenkbaren Rads 7 und
des verschwenkbaren Abtastelements 8 gleichsinnig verlaufen. Pas verschwenkbare
Abtastelement 8 arbeitet mit einem beispielsweise im Boden verlegten Leitdraht 10
od. dgl.
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in bekannter Weise zusammen. Sein Verlauf bestimmt die Fahrtstrecke
dieses Fahrzeugs. Vorteilhafterweise besteht das Abtastelement 8 aus einer Spule
bzw. einem Spulenpaar, welches das vom stromdurchflossenen Leitdraht 10 ausgehende
elektrische weld abtastet. rSit Hilfe dieser aus dem Leitdraht und zumindest dem
verschwenkbaren Abtastelement 8 bestehenden Abtasteinrichtung wird das Fahrzeug
zumindest gelenkt, d.h. auf der vorgesehenen Spur gehalten und sicher entlang der
Fahrstrecke geführt.
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Zusätzlich zum verschwenkbaren Abtastelement 8 befindet sich am vorderen
Ende des fahrerlosen Fahrzeugs bzw. Staplers 1 ein fest montiertes Abtastelement
11, welches bei VorwFirtsfahrt dem verschwenkbaren Abtastelement 8 vorauseilt. Auch
dieses Abtastelement arbeitet mit dem Leitdraht 10 od. dgl. zusammen und besteht
vorteilhafterweise aus einem Spulenpaar.
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Im Bereich der freien Enden der Gabelzinken bzw. Fahr gestellteile
3 und 4 ist jeweils noch ein hinteres Abtastelement 12 bzw. 13 angebracht. Falls
es sich bei dem selbstfahrenden gleis- und fahrerlosen Fahrzeug um ein Fahrzeug
ohne gabelfdrmiges Fahrgestella also beispielsweise einen herkömmlichen Stapler
oder Schlepper handelt, tritt an die Stelle der beiden hinteren Abtastelemente 12
und 13 ein mittiges hinteres Abtastelement 14, welches in der Zeichnung strichpunktiert
dargestellt ist. In beiden Fällen bestehen die Abtastelemente aus Spulen bzw. Spulenpaaren,
die, analog zum fest montierten Abtastelement 11, ihre Relativlage zum Fahrgestell
auch bei Kurvenfahrt nicht ändern.
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Alle Abtastelemente sind zu- und abschaltbar, d.h. sie können auf
die Steuerung irgendwelcher Fahrzeugfunktionen beispielsweise die Lenkung odder
die Veränderung der Ceschwindigkeit, nur einwirken, wenn sie zugeschaltet sind.
Bei den Abtastelementen 11, 12, 13 und 14 erfolgt das Zu- und Abschalten entweder
von Pand am Fahrzeug oder aber ein spezielles Programm.
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Im Gegensatz dazu wird das verschwenkbare Abtastelement 8 von außen
her mittels wenigstens einer, vorzugsweise aber mehrerer, entlang der Fahrstrecke
angeordneter, insbesondere drahtlos arbeitender Schaltvorrichtungen zu- und abgeschaltet.
Zusätzlich oder alternativ kann dieses Zu- und Abschalten des verschwenkbaren Abtastelements
8 auch durch das Programm eines programmgesteuert fahrenden und arbeitenden Fahrzeugs
1 bewirkt werden. In der Zeichnung sind schematisch zwei solche drahtlos arbeitenden
Schaltvorrichtungen 15 und 16 zum Zu- und Abschalten des fest montierten Abtastelements
eingezeichnet. Sie befinden sich am Anfang und Ende eines geraden Streckenabschnitts.
wenn das sich in Vorwärtsfahrtrichtung 2 bewegende Fahrzeug den Anfang dieses geraden
Streckenabschnitts erreicht hat, so wird das fest montierte Abtastelement 11 von
der Schaltvorrichtung 15 zugeschaltet. Am Ende der geraden Fahrtstrecke schaltet
die Vorrichtung 16 das fest montierte Abtastelement 11 wieder ab. Demnach ist also
das fest montierte Abtastelement beim Ausführungsbeispiel immer nur auf geraden
Fahrtabschnitten wirksam und zwar unabhängig davon, ob das Fahrzeug 1 vorwerts oder
rückwärts fährt. Zusätzlich ist bei Vorwärtsfahrt auch noch das verschwenkbare Abtastelement
8 zugeschaltet. Zu Beginn einer Kurvenfahrt wird das fest montierte Abtastelement
11 abgeschaltet, während das verschwenkbare Abtastelement 8 bei Vorwärtsfahrt zugeschaltet
bleibt und das korrekte Lenken und Führen des Fahrzeugs entlang dem bogenförmigen
Teil des Leitdrahts 10 od. dgl. bewirkt.
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Wenn das Fahrzeug bzw. der Stapler 1 rGckwErts fährt, so ist bei gerader
Fahrt das fest montierte Abtastelement 11, wie gesagt, zugeschaltet, während das
verschwen'»bare Abtastelement 8 abgeschaltet ist. Statt dessen sind dann bei einem
Fahrzeug mit gabelförmigem Fahrgestell die nunmehr vorne befindlichen hinteren Abtastelemente
12 und 13, und bei anderen Fahrzeugen das hintere Abtastelement 14 zugeschaltet.
Die Lenkung wird also von den hinteren Abtastelementen 12 und 13 bzw. dem hinteren
Abtastelement 14 bewirkt. Bei Rückwärts-Kurvenfahrt wird dann das fest montierte
Abtastelement 11 von der Schaltvorrichtung (beispielsweise 15) abgeschaltet, bevor
es den gekrümmten Teil des Leitdrahtes 10 od. dgl. erreicht.
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Bei Geradeausfahrt eines kleis- und fahrerlosen, selbstfahrenden Fahrzeugs
muß die Lenkung immer wieder nachregllliert werden, damit das Fahrzeug 1 genau auf
Kurs bleibt. Dieses Auf-Kurs-halten des Fahrzeugs ist umso schwieriger, Je rascher
es fährt. Abweichungen von einem theoretischen Mittelwert sind nach links und rechts
innerhalb eines vorgegebenen Toleranzberr eichs zulässig. ird dieser nach einer
Seite hin überschritten, so wird dies von dem bei Geradeausfahrt zu geschalteten,
fest montierten Abtastelement 11 festgestellt und es bewirkt eine Sondersteuerung,
im speziellen das sofortige Stillsetzen des Fahrzeugs durch Abschalten des Antriebsmotors
und/oder ,etS.tigung der Bremsvorrichtung. Infolgedessen ist es möFlich, mit
einem
derartigen Fahrzeug auch lange, enge Gänge zwischen zwei Pgalen sehr schnell zu
durchfahren, wobei diese zwänge in aller Regel geradlinig verlaufen. Es besteht
aufgrund dieser Sicherheitseinrichtunp aus dem Leitdraht 10 und dem fest montierten
Abtastelement 11 keine Gefahr, dar das schnellfahrende Fahrzeug an eines der beiden
Regale od. dgl. anstößt. Wenn der Gang zwischen den Regalen verlassen wird, so schließt
sich daran meist ein bogenförmiges Stück an, und dabei wird die Geschwindigkeit
ohnehin zurückgenommen. Sollte die Fahrtstrecke jedoch geradlinig weiterverlaufen,
so bleibt das fest montierte Abtastelement 11 selbstverständlich so lange aktiviert,
bis der Streckenverlauf in eine Krümmung Vbergeht.
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