"Einrichtung zur Richtungsänderung auf der
Stelle für ein Flurförderfahrzeug"
-
Die derzeit eingesetzten Handhabungseinrichtungen zum
Transportieren von Lasten oder von Teilen im Fertigungsverlauf
beispielsweise zwischen einer Fertigungs- oder Lagerstelle
und einer anderen Fertigungs-, Lager- oder Versandstelle
sind entweder durch Hubstaplerfahrzeuge mit darauf
sitzendem Fahrer oder durch autonome Fahrzeuge vom
drahtgesteuerten Typ, mit optronischer Führung oder mit trigonometrischer
Ausrichtung mittels Laser oder dergleichen gebildet.
-
Welches auch immer ihre Leitsysteme sind, die derzeitigen
Fahrzeuge brauchen erhebliche Manövrierräume entsprechend
dem Maximalradius ihres Wendekreises, d.h. in Abhangigkeit
vom Aufbau und der Position ihrer gelenkten Räder. Der
Radius ist demnach um so größer, je sperriger das Fahrzeug
ist und je größer seine Masse ist. Mit anderen Worten
erfordern die Manöver dieser Fahrzeuge um so mehr Platz, je
schwerer die von diesen getragenen Lasten sind, wodurch
man gezwungen ist, Fahrtrassen einzurichten, die viel Platz
verbrauchen, zum Nachteil der Produktions- und Lagerflächen.
-
Ein anderer Nachteil dieser Art der Richtungsänderung ist,
daß sie zu Ungenauigkeiten bei der Position des Fahrzeuges
am Ende der Richtungsänderung führt. Wenn diese
Ungenauigkeiten auch bei Fahrzeugen mit darauf sitzendem Fahrer
ausgeglichen werden können, so ist das bei autonomen
Fahrzeugen jedoch nicht in gleicher Weise gegeben. Tatsächlich
addieren sich in diesem Fall die Ungenauigkeiten der
Kreisbahnen zu der Querabweichung, die sich aus dem gradlinigen
Verfahrweg des Fahrzeuges ergibt, und beeinflussen damit die
Genauigkeit der Endpositionierung dieses letzteren.
-
Durch die japanische Patentanmeldung 58 145 573 ist eine
Einrichtung zur Richtungsänderung für ein motorisiertes Chassis
bekannt, die einerseits Mittel zur vertikalen Verstellung
eines Stützkranzes zwischen einer Transportstellung, bei
der dieser sich oberhalb des Fußbodens befindet, und einer
Schwenkstellung, bei der dieser sich auf dem Boden abstützt
und das Fahrzeug anhebt, umfaßt, und andererseits Mittel
zum Schwenken des in der angehobenen Position befindlichen
Fahrzeuges gegenüber dem Kranz.
-
Eine derartige Einrichtung reduziert den für
Richtungsänderungen des Fahrzeuges erforderlichen Raum, bringt jedoch
keine Lösung für den Mangel an Genauigkeit dieser
Rotationsbewegung, und sie kann demnach nicht bei einem autonomen
Fahrzeug eingesetzt werden, welches unter einer
Fernsteuerung Lasten zwischen zwei Stationen, nämlich für die
Herstellung oder die Lagerung, versetzt, wobei diese Last
gegenüber den diese aufnehmenden Einrichtungen zu
positionieren ist.
-
Da im übrigen das Fahrzeug mit Mitteln für die vertikale
Handhabung der Last ausgestattet ist, addieren sich die
Kosten derselben zu denen der Mittel zum Anheben des
Fahrzeuges, was zu einer Verteuerung des Fahrzeuges führt.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Einrichtung zur Richtungsänderung zu schaffen, die diesen Nachteilen
abhilft, d.h. die es erlaubt, den Radius der Kreisbahnen des
Fahrzeuges zu reduzieren, wobei gleichzeitig die
Positionierungenauigkeiten reduziert werden, wie groß auch immer die
Sperrigkeit dieses Fahrzeuges und die Masse der von diesem
getragenen Last ist.
-
Zu diesem Zweck umfassen bei der erfindungsgemäßen
Einrichtung die Mittel zum vertikalen Verstellen des Kranzes einen
Schlitten, welcher in vertikalen Gleitschienen des Chassis
verschiebbar montiert ist und an seinem unteren Ende eine
daran fest angebrachte kreisförmige Platte trägt, auf
welche der Kranz drehfrei montiert ist, wobei der Schlitten
einerseits in seinem oberen Bereich die Mittel für die
vertikale Handhabung der Last trägt und andererseits mit dem
Chassis über eine Motoranordnung verbunden ist, die die
vertikalen Verstellungen des Fahrzeuges und die der Last
bewirken, wobei diese Mittel ferner mit Mitteln zum
Erfassen des ausgeführten gradlinigen Weges ausgestattet und
eingebauten Steuermitteln zugeordnet sind, während die die
Drehung des Kranzes bewirkende Motoranordnung ebenfalls
mit Mitteln zum Feststellen des ausgeführten Drehweges
ausgestattet und eingebauten Steuermitteln zugeordnet ist.
-
Aus dem vorangehenden ergibt sich, daß die gleiche
Motoranordnung die vertikalen Bewegungen des Fahrzeuges und
die der Last bewirkt, was es erlaubt, die Kosten des
Fahrzeuges zu reduzieren, insbesondere aber bei beiden
Bewegungen von der Genauigkeit zu profitieren, die durch die
Steuermittel erbracht wird, welche die Motoranordnung
ansteuern. Darüber hinaus erlaubt die für die Drehung des
Chassis gegenüber dem Kranz gewährleistete Genauigkeit,
die Querabweichung des Fahrzeuges zu korrigieren und beim
Wegende dieses Fahrzeuges die Positionierungenauigkeiten
der Last, die es trägt, gegenüber der
Übernahmeeinrichtung für diese Last zu reduzieren.
-
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die die
vertikalen Verstellung bewirkende Motoranordnung und die
die Drehung bewirkende Motoranordnung jeweils durch einen
Servometer mit Tachometer und Koierer gebildet, wobei
deren Steuremittel einen Rechner umfassen, welcher in
das Fahrzeug eingebaut ist und über eine
Richtfunkverbindung mit einem festen Steuersender (serveur) verbunden
ist, der seinerseits mit an festem Ort beiderseits des
Verfahrweges des Fahrzeuges angeordneten Meßaufnehmern
verbunden ist, welche die Positionsabweichungen dieses
Fahrzeuges gegenüber einem theoretischen Verfahrweg
feststellen.
-
Wenn der eingebaute Rechner der Motoranordnung einen
Befehl für den Start auf einem vorgegebenen Kurs erteilt,
zieht er dank dieser Anordnung die Korrekturen mit in
Betracht, die ihm vom Steuersender mitgeteilt werden,
nachdem durch diesen die Position des Fahrzeuges gegenüber
dessen theoretischer Position analysiert wurde, und
gewährleistet so eine Selbstkorrektur bei jeder
Richtungsänderung, was eine Querabweichung unterdrückt und die
Positioniergenauigkeit der Last an der Übernahmestation
verbessert.
-
Bie einer Ausführungsform der Erfindung ist die Platte
mit Indexiermitteln für die Winkelverschwenkung
verbunden, die mit komplementären, mit dem Kranz verbundenen
Mitteln zusammenwirken.
-
Auf diese Weise positionieren die Indexiermittel zu Ende
der Drehbewegung das Fahrzeug gegenüber dem Kranz
formschlüssig
und garantieren die Positioniergenauigkeit dieses
Fahrzeuges, wenn dessen Antriebsmittel für die
Translationsbewegung mit dem Boden Kontakt aufnehmen.
-
Andere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung mit Bezug auf die beigefügte schematische
Zeichnung, die beispielhaft und keineswegs beschränkend
eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung
für den Fall von deren Anwendung bei einem autonomen
Fahrzeug für den Transport von Spulen zeigt.
-
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht des
Fahrzeuges;
-
Fig. 2 und 3 sind Seitenansichten desselben in einem
Längsschnitt, wobei die Einrichtung jeweils
in der Transportstellung und in der
Schwenkstellung gezeigt ist;
-
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf das Fahrzeug vor der
Drehbewegung.
-
In diesen Zeichnungen ist mit 2 ganz allgemein das Chassis
des Fahrzeuges bezeichnet, dessen Antriebsmittel durch zwei
Raupen 3 gebildet sind, welche von motorgetriebenen Rädern
4 angetrieben und von Umlenkrädern 5 geführt sind. Die
motorgetriebenen Rader 4 sind mit einem Servomotor 4a mit
Tachometer und Kodierer verbunden.
-
Gemäß der Erfindung umfaßt die Einrichtung zur
Richtungsänderung einen Schlitten 6, welcher verschiebbar in
vertikalen Gleitschienen 7 gelagert ist, die mit dem Chassis 2
fest verbunden sind. Dieser Schlitten ist über sein unteres
Ende mit einer kreisförmigen Platte 8 verbunden, auf deren
Umfang ein Kranz 9 für die Abstützung auf dem Boden drehfrei
montiert ist. Ein Umlaufring mit Rollen 10 ist zwischen der
Platte 8 und dem Kranz 9 angeordnet.
-
Der Schlitten 6 ist mit Mitteln verbunden, die diesem eine
vertikale Verstellbewegung erteilen können, wobei die Mittel
bei dieser Ausführungsform durch einen elektrischen
Servomotor 12 mit Tachometer und Kodierer 12a gebildet sind,
welcher vermittels einer formschlüssigen Transmission durch
Riemenscheiben und Zahnriemen 13 eine vertikale Schraubenspindel
14 antreibt. Diese Schraubenspindel, die drehfrei in mit
dem Chassis fest verbundenen Lagern 15 gelagert ist, wirkt
mit einer Mutter 16 zusammen, die mit dem Schlitten 6 über
ein Verbindungsstück 17 verbunden ist, welches diesen auch
gegen Drehung sperrt.
-
Der Kranz 9 ist mit Mitteln verbunden, die diesem eine
relative Drehbewegung um eine vertikale Achse erteilen können,
wobei die Mittel bei dieser Ausführungsform durch einen
elektrischen Motor 18 mit Tachometer und Kodierer 18a
gebildet sind, welcher auf der Platte 8 befestigt ist. Die
Ausgangswelle 19 dieses Motors treibt ein Ritzel 20, welches
in eine Umfangsverzahnung 22 des Kranzes 9 eingreift.
-
Da dieses Fahrzeug dazu bestimmt ist, Spulen 31 aus zu
Spiralen aufgewickelten Metallbändern zu transportieren, ist am
Schlitten 6 ein Balken 23 fest angeordnet, welcher an der
Vorderseite des Schlittens in Längsrichtung vorsteht.
-
Es sei hier bemerkt, daß die für den Lasttransfer
erforderlichen Vertikalbewegungen durch die Mittel sichergestellt
werden, welche die vertikalen Verstellungen des Schlittens
steuern und deshalb keine zusätzliche Motoranordnung
erfordern.
-
Es ist offensichtlich, daß die Einrichtung gemäß der
Erfindung sich ebenso für Fahrzeuge eignet, die irgendeine
andere Einrichtung zum Tragen oder Ergreifen von Lasten
aufweisen, insbesondere für Wagen, welche anstelle des
Balkens eine Hubgabel oder eine Plattform aufweisen, wobei
die Gabel oder die Plattform am Schlitten 6 fest angeordnet
ist und von diesem nach vorne absteht. Ebenso kann der
Schlitten 6, welcher sich vertikal über die gesamte Höhe
des Fahrzeuges erstreckt, selbstverständlich je nach den
Handhabungserfordernissen eine geringere Höhe haben und
so ausgebildet sein, daß er beliebige Arten von Werkzeugen
aufnehmen kann, die für den Einsatz des Fahrzeuges
ausgelegt sind.
-
Das autonome Fahrzeug ist mit einer Batterie 21
ausgestattet, die die elektrische Versorgung seiner Servomotoren
12 und 18 und des Servomotors 4a zum Antrieb der Räder 4
sicherstellt. Diese Motoren werden über Steuermittel 30
versorgt, welche einen Rechner 32 umfassen, der mit den
Tachimetern und Kodierern der Motoren verbunden ist.
Dieser Rechner ist über eine durch die Antenne 33 schematisch
dargestellte Richtfunkverbindung mit einem nicht
dargestellten Steuersender verbunden, welcher seinerseits mit
Positions-Meßaufnehmern verbunden ist, die beiderseits des
Verfahrweges des Fahrzeuges zwischen dessen Belade- bzw.
Entladestationen angeordnet sind.
-
Wie Fig. 2 zeigt, befinden sich bei der normalen
Transportstellung der Schlitten 6, die Platte 8 und der Kranz 9
in einer vertikalen Position, bei der der Kranz 9 einen
Abstand D1 vom Boden 24 hat. Dieser Abstand ist ausreichend
groß, um die vertikale Verstellung des Balkens 23 für das
Aufnehmen der Spule am Ausgang einer Fabrikationsmaschine
bzw. zum Absetzen derselben auf einem Support an einer
Lagerstelle
zu erlauben. Dieser Abstand hat beispielsweise einen
Wert in der Größenordnung von 50 mm, kann jedoch auch
größer sein in Abhängigkeit von dem größeren Weg, den das
Greifwerkzeug in der Beladestation oder in der
Entladestation ausführen muß.
-
Wenn das Fahrzeug bei seiner Verfahrbewegung in eine
Schwenkzone kommt, wird es einer Verzögerung seiner
Translationsgeschwindigkeit unterworfen und sodann dank seines von den
Steuermitteln 30 gesteuerten Servomotors 4a in einer präzisen
Längspositon angehalten. Nach dem Anhalten wird der
Servomotor 12 in einer Weise betrieben, daß er die
Schraubenspindel 14 in Drehung versetzt, um dem Schlitten 6 eine
in Richtung des Pfeiles 25 in Fig. 3 nach unten gerichtete
Vertikalverstellung zu erteilen. während dieser Bewegung kommt
der von der Platte 8 getragene Kranz 9 in Kontakt mit dem
Boden, wie in der Fig. 3 dargestellt ist. Da die Drehung
der Schraubenspindel 14 sich fortsetzt, ist es von da an
nicht mehr der Schlitten 6, der sich nach unten verstellt,
sondern die Gesamtanordnung des Chassis 2, das sich
vertikal nach oben in Richtung des Pfeiles 26 verstellt,
wobei es die Antriebsmittel für die Längsverfahrbewegung
des Fahrzeuges und, in diesem Fall, die Räder 4 und 5 mit
den Raupen 3 mitnimmt. Wie Fig. 3 zeigt, sind zu Ende
dieser Bewegung die Räder und Raupen vom Boden durch
einen Abstand D2 getrennt, der beispielsweise einen Wert
in der Größenordnung von 10 mm hat.
-
Bei dieser Stellung bewirkt das Einschalten des Servomotors
18, daß das Ritzel 20 in Drehung versetzt wird, welches
durch Eingreifen in die Verzahnung 22 des Kranzes 9 die
Drehung der Platte 8 gegenüber dem Kranz 9, d.h. dem
Schlitten 6, dem Balken 23, der Last und der Gesamtanordnung
des Chassis 2 bewirkt. Diese Drehung, die über einen
beliebigen Winkelwert ausgeführt werden kann, erfordert eine
Wendefläche, die höchstens gleich dem größten Radius R der
Chassisabmessungen ist (Fig. 4), d.h. gleich einer Fläche,
die sehr viel kleiner ist als die, die für die Drehung
eines mit lenkbaren Rädern ausgestatteten Fahrzeuges nötig
ist.
-
Diese Drehung wird durch den Tachometer gemessen und durch
den Kodierer des Servomotors 18 unter der Steuerung des
eingebauten Rechners 32 unterbrochen. Parallel dazu hat der
Rechner über die Richtfunkverbindung 33 die Informationen
empfangen, die ihm der Steuersender geschickt hat und die
die Verfahrwegkorrekturen berücksichtigen, die von diesem
Steuersender nach Vergleich der tatsächlichen Position
des Fahrzeuges, gemessen durch die festen Meßaufnehmer,
mit einer gespeicherten theoretischen Idealposition
definiert wurden.
-
Zu Ende der Drehung treibt der Servomotor 12 die
Schraubenspindel 14 in umgekehrtem Drehsinne an, so daß in einer
ersten Phase die Raupenanordnungen 3 im Kontakt mit dem Boden
gebracht und sodann in einer zweiten Phase der Schlitten
6 und die Elemente, die dieser trägt, in die in Fig. 2
dargestellte Transportstellung gebracht werden.
-
Bei einer Ausführungsform ist zur weiteren Verbesserung
der Positioniergenauigkeit bei der Drehung des Fahrzeuges
die Platte 8 mit Indexiermitteln verbunden, die mit
komplementären Mitteln zusammenwirken.
-
Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform
sind die Indexiermittel durch einen radialen Finger 27
gebildet, welcher gegenüber der Platte 8 verschiebbar
angeordnet ist. Dieser Finger ist im inneren Bereich der
Platte 8 angeordnet und mit Mitteln 28, beispielsweise
einem Elektromagneten, verbunden, die diesen quer
verschieben können. Sein äußeres und freies Ende wirkt mit
Positionierrillen 29 zusammen, die an der Innenfläche des
Kranzes 9 ausgebildet sind.
-
Es versteht sich, daß durch geeignete Wahl der Schrittweite
und des Moduls der Rillen sowie der Abmessung des Fingers
27 und durch eine genaue Winkelverteilung der Rillen die
Möglichkeit besteht, eine genaue Positionierung des
Fahrzeuges zu Ende der Drehbewegung zu erreichen.
-
Bei einer anderen Ausführungsform wird die Indexierung durch
die Bremse gewährleistet, mit der der Servomotor 18
ausgestattet ist, wie im übrigen auch die anderen Servomotoren
4a und 12.
-
Es muß hier bemerkt werden, daß die Genauigkeit der Drehung
mit oder ohne Indexierung unabhängig von der Last, von den
Haltemitteln für diese Last und von der zurückgelegten
Strecke ist derart, daß die Einrichtung gemäß der Erfindung
ebenso gut für zum Tragen von Schwerlasten größer als 3
Tonnen bestimmte Flurförderfahrzeuge verwendet werden kann wie
für zum Transportieren von mittleren oder kleinen Lasten mit
einem Wert kleiner als 1 Tonne bestimmte Fahrzeuge, und das
auf Verfahrwegen von beliebiger Länge.
-
Unabhängig von der Reduzierung der für die Schwenkbewegung
des Wagens erforderlichen Bodenf läche erlaubt die
erfindungsgemäße Einrichtung, bei autonomen Fahrzeugen die Folgen der
Querabweichung auf die Positioniergenauigkeit zu Ende der
Schwenkbewegung zu eliminieren.
-
Sie erlaubt auch, mit den gleichen Motoranordnungen und
den gleichen Steuermitteln die Vertikalverstellungen der
Last präzise zu steuern und in den Beladestationen und
Entladestationen eventuelle Abweichungen der
Vertikalpositionierung bei den Halte- oder Aufnahmemitteln für
die Last zu korrigieren, so daß auf diese Weise eine
weniger große Genauigkeit bei der Positionierung dieser
Mittel gegenüber dem Boden und bei der Ebenheit dieses
Bodens tolerierbar sind.
-
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das oben
beschriebene Fahrzeug mit Raupen und einem Balken beschränkt;
sie eignet sich im Gegenteil für alle autonomen Fahrzeuge,
wie auch immer deren Mittel zum Antrieb auf dem Boden und
deren an dem den Werkzeugträger bildenden Schlitten 6
befestigten Haltemittel für eine Last beschaffen sind.