DE2713519C2

DE2713519C2 - Führerloses Fahrzeug

Info

Publication number: DE2713519C2
Application number: DE2713519A
Authority: DE
Inventors: George August Charlevoix Mich. Melke
Original assignee: Jervis B Webb Co
Current assignee: Jervis B Webb Co
Priority date: 1976-04-05
Filing date: 1977-03-26
Publication date: 1982-02-04
Also published as: GB1576496A; DE2713519A1; US4044853A; JPS52121232A; AU505692B2; AU2321677A; FR2347248A1; JPS582005U; IT1082196B; BE853051A; FR2347248B1

Description

Die Erfindung betrifft ein führerloses Fahr/eng, das auf einer vorbestimmten Leitbahn durch eine in deren Bereich wirkende Signalgcbcranlagc steuerbar ist und eine .Signalempfangseinrichtung sowie vordere und hintere lenkbare Räder, die um Lenkachsen schwenkbar angeordnet sind, aufweist, wobei die Signalempfangseinrichtung mit Signaltusiclementen für jedes lenkbare Rad ausgestattet und den lenkbaren Rädern jeweils ein Lenkmotor zugeordnet ist, der durch die Signalempfangseinrichtung in Abhängigkeit von Steuersignalen der Signalgebcranlagc steuerbar ist, und das mit einem Antriebsmotor versehen ist, der mit einem oiler mehreren der lenkbaren Räder in Triebverbindung steht.

Ein Fahrzeug der vorstehend angegebenen ArI ist aus der DE-OS 24 04 439 bekannt geworden. Bei diesem Fahrzeug ist die Signalempfangseinrichtung derart ausgebildet, daß die Signaltastelemente durch entsprechende Signale der Signalgeberanlage wahlweise in steuernde Wirkverbindung :nit dem Lenkmotor des jeweils zugeordneten Rades schaltbar sind. Durch diese wahlweise Wirkverbindung der Signaltastelemente mit dem Lenkmotor des jeweils zugeordneten Rades wird wahlweise dem einen Rad in Wirkverbindungsschaltung mit den Tastelementen die Funktion eines Kommandorades und dem anderen Rad die Funktion eines Sklavenrades zugeordnet.

Hierfür sind die beiden Räder durch Transmissionseinrichtungen kuppelbar. Die Signalempfangseinrichtung ist unter Einschluß der Transmissionseinrichtungen durch entsprechende Signale der Signalgeberanlage wahlweise für drei Grundfunktionen schaltbar ausgebildet.

Aus vorstehendem folgt, daß bei dem bekannten Fahrzeug durch entsprechende Signale von der Signalgeberanlage immer nur ein lenkbares Rad angesteuert wird, das wahlweise ein vorderes oder hinteres lenkbares Rad sein kann. Dieses angesteuerte Rad übernimmt die Funktion eines Kommandorades, während das andere Rad entweder überhaupt nicht gesteuert wird oder über Transmissionseinrichtungen mit dem Kommandorad gekuppelt wird. Für den letztgenannten Fall sind drei schaltbare Grundfunktionen festgelegt, die bestimmte Stellungen des Kommandorades in bezug auf das Sklavcnrad beinhalten. Infolge dieser miteinander gekuppelten Steuerung der Räder ist die Gestalt der Leitbahn für das aus der DE-OS 24 04 439 bekannte Fahrzeug bestimmten Beschränkungen unterworfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe /iigrunde. ein führerloses Fahrzeug der eingangs beschriebenen An zu schaffen, das auf einer Leiibahn bewegbar ist. die bezüglich ihrer Gestalt ein Minimum an Beschränkungen aufweist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgeniäß dadurch gelost, daß die Signalempfangseinrichtung einen unabhängigen Steuerkreis für jedes lenkbare Rad aufweist, mittels dem die Betätigung des zugehörigen l.enkmotors in Abhängigkeit von Steuersignalen der jeweilige! Signaltastelemente steuerbar ist.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Fahr/eng zeichnet sich gegenüber deir bekannten Fahrzeug im wesentlichen dadurch aus, daß es für jedes lenkbare Rad einen unabhängigen Steuerkreis aufweist, mittels dem die Betätigung des zugehörigen Lxnkmotors in Abhängigkeit von Steuersignalen der jeweiligen Signaltastelemente steuerbar ist. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug werden die Lenkmotoren der jeweiligen Räder somit unabhängig voneinander angesteuert, so daß die lenkbaren Räder beliebig viele verschiedene Stellungen relativ zueinander einnehmen können, die sich nicht, wie bei der bekannten Losung, auf drei Grundfunktioncn beschränken. Das bedeutet jedoch, daß bezüglich der Ausbildung der Leiibahn bedeutend mehr Variationsmöglichkeiten, insbesondere die Ausbildung von unterschiedlichen Kurvenradicn betreffend, bestehen.

Ergärzend zum Stand der Technik sei noch auf die DE-AS 19 Yi 718 verwiesen, die ein führerloses Führzeug betrifft, bei dem jeder Radachse eine von einem drehbar gelagerten Hebel getragene Lenkeinrichtung zugeordnet ist. Über diese Lenkeinrichtung wird jeweils ein der Radachse zugeordneter Lenkmotor betätigt, der über eine über Drehkränze laufende Kette

die Radanordnungen der Achse entsprechend verdreht. Bei diesem bekannten Fahrzeug ist daher ebenfalls das einzelne lenkbare Rad nicht unabhängig von den anderen Rädern steuerbar, d. h. es ist allenfalls für eine ganze Achse mit zwei Radanordnungen (Zwillingsräder) ein Steuerkreis vorgesehen. Erfindungsgemäß hingegen wird ein völlig anderer Weg eingeschlagen, bei dem die kompliziert aufgebauten Lenk- und Achseinrichtungen des aus der DE-AS 19 55 758 bekannten Fahrzeugs in Fortfall kommen können. iu

Bei dein erfindungsgemäß ausgebildeten Fahrzeug sind die lenkbaren Räder durch unterschiedliche Leitbahnabschnitte führbar. Dabei besitzt der eine Leiterbahnabschnitt bahnbestimmende Eigenschaften, die sich von den bahnbestimmenden Eigenschaften des is anderen Leitbahnabschnitts unterscheiden.

Zweckmäßigerweise ist jeder Steuerkreis mit einem Schalter zur wahlweisen Ein- und Ausschaltung des jeweiligen Steuerkreises versehen.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfin- -o dung weist das führerlose Fahrzeug ein mittels Handsteuerung betätigbares lenkbares Rad auf. Dieses lenkbare Rad steht in Triebverbindung mit dem Antriebsmotor, dessen Betätigung durch eine Steuervorrichtung der Handsteuerung regulierbar ist. -'5

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispiclen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein führerloses Fahrzeug,

Fig. 2 eine Seitenansicht des in F i g. 1 dargestellten i< > führerlosen Fahrzeuges, teilweise im Schnitt,

Fig. i ein schematisehes Diagramm, das die Hauptbestandteile des Fahrzeugleitsystems wiedergibt.

F i g. 4 eine schematische Draufsicht, die das führerlose Fahrzeug in Verbindung mit einer gemeinsamen ^ Leitbahn für das vordere und hintere lenkbare Rad zeigt und

F i g. 5 eine schematische Draufsicht, die das führerlose Fahrzeug in Verbindung mit einem Paar paralleler l.eitbahnen zeigt. -to

Wie aus den I'ig. I und 2 ersichtlich ist. weist das führerlose Fahrzeug 10 einen geeigneten Rahmen mit Seilen 13 und 14. einem vorderen linde 15 und einem hinteren linde 16 auf. Wie weiter unten näher erläutert werden wird, ist die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 1 ¹S vorzugsweise umsteuerbar, so daß die Begriffe »vorne« und »hinten« in bezug auf die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs austauschbar sind.

Der Rahmen 12 ruht auf geeigneten Rädern mit einem vorderen lenkbaren Rad 18, das für eine to Steuerberwegung um eine Lenkachse 19 im Bereich des Vorderendes 15 des Rahmens 12 montiert ist, einem hinteren lenkbaren Rad 20, das für eine Steuerbewegiing um eine Lenkachse 21 im Bereich des hinteren Endes des Rahmens montiert ist, und einem vorderen ^s bzw. hinteren Laufrad 22 bzw. 24. Die vorderen und hinteren lenkbaren Räder 18 und 22 sind ebenso wie die vorderen und hinleren l.aufräder 22 und ?4 miteinander in Längsrichtung des Rahmens ausgerichtet.

Das vordere lenkbare Rad 18 ist Teil einer t>o umsteuerbaren Antriebseinheit, wie sie zum Beispiel bei üblichen Indusirielastfahr/eugen verwendet wird, ist deshalb nur schemalisch in den 1 i g. I und 2 dargestellt. F.ine solche Antriebseinheit 26 ist drehbar um die Lenkachse 19 auf einer geeigneten Lagerung 27 >* montiert, die mit dem Rahmen 12 verbunden ist. und weist einen umsteuerbaren elektrischen Antriebsmotor 28 sowie geeignete Vorrichtungen auf. c'ie den Motor wirksam mit dem lenkbaren Rad 18 verbinden; solche Vorrichtungen sind teilweise in einem Gehäuse 29 enthalten, das sich nach unten erstreckt und an einer Seite des lenkbaren Rades 18 seinen Platz hat. Die Antriebseinheit 26 und das lenkbare Rad 18 können um die Achse 19 mittels eines Lenkmotors 30 bewegt werden, der ein Zahnrad 33 aufweist, das über eine Antriebskette 32 mit einem Zahnrad 33 verbunden ist, das auf geeignete Weise an der Antriebseinheit 26 befestigt ist.

Das hintere lenkbare Rad 20 ist ebenfalls um seine Lenkachse 21 mittels eines Steuermotors 34 bewegbar, der ein Zahnrad 35 aufweist, das über eine Kette 36 mit einem Zahnrad 37 verbunden ist, welches auf geeignete Weise an einem Träger 38, der das hintere lenkbare Rad 20 trägt, befestigt ist.

Wie in F i g. 4 dargestellt, ist das Fahrzeug 10 entlang einer Leitbahn 40, wie sie zum Beispiel durch ein magnetisches Feld gebildet wird, das einen Leitdraht umgibt, der Strom einer bestimmten Frequenz führt, vorwärts und rückwärts beweglich. Gewöhnlich ist der Leitdraht 40 in einer Nut oder einer Kerbe in der Oberfläche, über c'ie das Fahrzeug 10 fährt, angebracht, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Zur unabhängigen Steuerung der Betätigung der einzelnen Lenkmotoren 30 und 34 für das vordere und hintere lenkbare Rad 18 bzw. 20 ist ein Leitsystem vorgesehen, so daß jedes lenkbare Rad in unabhängiger Weise der von dem Leitdraht 40 definierten Leitbahn folgen kann.

Für das vordere lenkbare Rad 18 weist das Leitsystem eine Signaltasteinrichtung für Vorwärtsfahrt auf, die aus einer rechten Signaltastspule 42 und einer linken Signaltastspule 43 besteht, sowie eine Signaltasteinriehlung für Rückwärtsfahrt, die aus einer rechten Signaltastspule 44 und einer linken Signaltastspule 45 besteht. |ede Tast.spuc 42 bis 45 ist auf die Frequenz des L.eitdrahts 40 abgestimmt; und die aus den Spulen 42 bis 45 gebildeten Signaltasteinrichtungen für Vorw ii' is- und Rückwärtsfahrt sind durch geeignete Vorrichtungen, wie zum Beispiel die Träger 46 und 47. welche am Gehäuse 29 der Antriebseinheit befestigt sind, vor b/.w. hinler der Lenkachse 19 des vorderen lenkbaren Rades 18 montiert. Die Träger 46 Lind 47 sind so konstruiert, daß die Spulen 42 und 43 der Signaltasteinnehlung für Vorwärtsfahrt und die Spulen 44 und 45 der Signaliastcinrichtung für Rückwärtsfahrt in gleichem Abstand von der Lenkachse 19 angebracht sind.

Die Signaltastspulen 42 bis 45 sind in einem in F i g. 3 abgebildeten Steuerkreis 50 zur Steuerung ties Betriebs des vorderen Lenkmotors 30 in Abhängigkeit son den Steuersignalen aus den Spulen der Signaltasteinrichuingen angeordnet. Ein solcher Steuerkreis 50 ist Einzelheiten in der US-PS 34 98 403 beschrieben: deshalb ist der Steuerkreis 50 hier nur schematisch dargestellt. Steuersignale von der rechten und linken Tastspule 42,43 der Signallasicinrichtung für Vorwärtsfahrt werden zu dem rechten bzw. linken Verstärker 52 bzw. 53 über Kontakte 54 eines Vorwäits-Rückwärts-Rclais 83 geleitet; diese Kontakte sorgen in geschlossener Stellung für eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs. Für eine Rückwärtsbewegung werden die Kontakle 54 durch das Vorwärts-Rückwärts-Relais geöffnet, um die Tastspulen 42 und 43 für Vorwärtsfahn zu unierbrechen, und die rechte bzw. linke Tastspule 44 b/w. 45 der .Signaltasteinrichtung für Rückwärtsfahrt wird durch Schließen der Relaiskontakte 55 mit ihrem jeweiligen Verstärker 52 bzw. 53 verbunden. In den Leitungen zwischen den Verstärkern 52 und 53 und dem

Lenkmotor 30 ist ein handbetriebener Schalter 56 vorgesehen, so daß der Steuerkreis 50 nach Wahl in Gang gesetzt oder ausgeschaltet werden kann.

Ein entsprechendes Leitsystem ist für das hintere lenkbare Rad 20 vorgesehen. Die linke und rechte Signaltastspule 58, 59 für Vorwärtsfahrt bzw. die linke und rechte Signaltastspulc 60, 61 für Rückwärtsfahrt sind auf einem Vorderteil 62 bzw. einem rückwärtigen Teil 63 eines Trägers 64 angebracht, der auf dem Träger 38 des hinteren lenkbaren Rades montiert ist und sich mit den Lenkbewegungen des lenkbaren Rades 20 um die Lenkachse 21 bewegt. Diese Signaltastspulen 58 bis 61 sind in einem Steuerkreis 66 angeordnet, der in jeder Hinsicht dem oben beschriebenen Steuerkreis entspricht und Vorwärtskontakte 54 sowie Rückwärtskontakte 55, die von dem Vorwärts-Rückwärls-Relais geschaltet werden, rechte und linke Verstärker 68, 69 und einen von Hand bedienbaren Schalter 70 aufweist.

Weitere Handsteuervorrichtungen für das Fahrzeug 10 sind in den F i g. 1 und 2 abgebildet. Eine Lenkstange 18 ist durch einen waagerechten Zapfen 71 mit einem Lager 72 auf der Antriebseinheit 26 verbunden und kann um den Zapfen 71 aus der in Fig.2 dargestellten senkrechten Stellung in eine mehr waagerechte Stellung bewegt werden, in der eine Bedienungsperson die 2Ί Lenkstange zur Handsteuerung des vorderen lenkbaren Rades 18 benutzen kann. Die Lenkstange 18 weist an ihrem äußeren Ende Handgriffe 74 mit Steuervorrichtungen 75 für eine manuelle Regelung der Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung des Antriebsmotors 28 auf.

Ein vorne auf dem Rahmen montiertes Schaltbrett 78 weist den Schalter 81, der zur Betätigung des Vorwärts-Rückwärts-Relais 83 benötigt wird, und die Steuerkreisschalter 56 und 70 auf.

Das Schaltbrett 78 kann ferner geeignete Schalter 82 zur Steuerung des Fahrwegs und des Zieles des Fahrzeugs gemäß US-PS 34 11603 enthalten. Für diesen Zweck weist das Fahrzeug 10 Reihen von polarisierten Zungenschaltern 84 auf, die auf am Fahrzeugrahmen befestigten Trägern 85 ruhen; diese Zungenschalter sprechen auf die Stellung und Polarität von Permanentmagneten an, die in Codekombinationen in der Oberfläche, über die das Fahrzeug fährt, angeordnet sind. Ein bestimmter Magnetcode kann entweder zur Erkennung eines Zielpunktes, an dem das Fahrzeug gebremst werden soll, oder zur Erkennung einer Weiche in der Leitbahn , bei der die Signaltastspulen 42 bis 45 für das vordere lenkbare Rad und/oder die Signaltastspulen 58—61 für das hintere lenkbare Rad geschaliet werden können, um auf eine andere Frequenz des Leitdrahtes anzusprechen, verwendet werden.

in Fig.4 ist das Fahrzeug i0 in Bewegung in Richtung des Pfeils 87 dargestellt, wobei das vordere lenkbare Rad 18 und das hintere lenkbare Rad 20 einem gemeinsamen Leitdraht 40 folgen. An einer Seite des Leitdrahtes 40 sind zwei Permanentmagneten 88 dargestellt, die zur Identifizierung eines Bestimmungsortes dienen, an dem das Fahrzeug die Anweisung bekommen kann, nach vorheriger Bedienung eines der Schalter 82 auf dem Schaltbrett zu stoppen. Wenn ein Paar der Zungenschalter 84 über die Permanentmagneten 88 bewegt wird, wird ein Steuerkreis aktiviert, der Fahrzeugantriebsmotor 28 stromlos gesetzt und das Fahrzeug gebremst.

In F i g. 5 ist das Fahrzeug 10 in Bewegung in der durch den Pfeil 89 gekennzeichneten Richtung entlang einer Leitbahn dargestellt, die durch den Leitdraht 40 und einen zweiten Leitdraht 90. der in gestrichelten Linien dargestellt ist, um anzuzeigen, daß er unter einer anderen Frequenz steht als der Leitdrahl 40. gebildet ist. Der Leitdraht 90 läuft bei der Weiche 91 in eine andere Richtung als der Leitdraht 40 und vereinigt sich bei der Weiche 92 wieder mit dem Leitdraht 40; er weist Abschnitte auf, die im allgemeinen parallel zum Leitdrahl 40 angeordnet sind. Ein Abschnitt 94 des Leitdrahts 90 ist im allgemeinen parallel und mit einem Abstand, der dem Abstand zwischen dem vorderen lenkbaren Rad 18 und dem hinteren lenkbaren Rad 20 entspricht, zu einem Abschnitt 95 des Leitdrahtes 40 angeordnet. Wenn das Fahrzeug 10 die Weiche 91 von der rechten Seite gemäß Fig. 5 erreicht, setzt das hintere lenkbare Rad 20 seinen Lauf auf dem Leitdraht 40 fort. Ein bei der Weiche 91 angebrachtes Paar von Permanentmagneten 96 betätigt ein Paar der Zungenschalter 84, die bewirken, daß die Signallastspulen 44,45 in dem Leitsystem für das vordere lenkbare Rad 18 auf die Frequenz des Leitdrahtes 90 ansprechen. Daher folgt das vordere lenkbare Rad 18 dem Leitdraht 90, und das Fahrzeug 10 bewegt sich im allgemeinen seitlich, wobei die lenkbaren Räder 18 und 20 den getrennten Leitbahnen folgen. Wenn das Fahrzeug 10 die Weiche oder den Schaltpunkt 92 erreicht, betätigt ein Paar von Permanentmagneten 98, die dort angebracht sind, ein anderes Paar der Zungenschalter 84, die die Signaltastspulen 44, 45 des vorderen lenkbaren Rads 18 auf die Frequenz des Leitdrahtes 40 zurückkehren lassen.

Es ist offensichtlich, daß je nach Bedarf andere Anordnungen und Kombinationen von Leitdrähten verwendet werden können, damit das vordere und rückwärtige Ende des Fahrzeugs 10 genau einer bestimmten Bahn folgt, wodurch ein Fahrzeug mit einem relativ langen Achsstand automatisch auf begrenzten Flächen und in vielen Richtungen vorwärts, rückwärts und seitwärts gesteuert werden kann.

Wenn das Fahrzeug von Hand bedient werden soll, werden die Steuerkreisschalter 56 und 70 geöffnet, und eine Bedienungsperson lenkt das Fahrzeug durch Betätigung der Lenkstange 80 und der Steuervorrichtung 75 unter Regulierung der Richtung und Geschwindigkeit des Fahrzeugs manuell an jeden gewünschten Punkt. Natürlich können andere Formen der Handsteuerung vorgesehen werden, wie zum Beispiel eine Lenkung, bei der die Bedienungsperson auf dem Fahrzeug fahren und/oder die Fahrtrichtung durch handbetätigte Stromzuführung zu den Steuermotoren 30 und/oder 34 regulieren kann. Das Zurückbringen des Fahrzeugs auf die Leitbahn wird durch die unabhängig voneinander betätigten Steuerkreisschalter 56 und 70 erleichtert. Die Bedienungsperson kann das Fahrzeug von Hand so steuern, daß die Signaltastspulen 58—61 des hinteren lenkbaren Rads 20 über den Leitdraht 40 gebracht werden, und dann den Steuerkreisschalter 70 schließen, so daß das hintere lenkbare Rad 20 automatisch der Leitbahn folgt, während das vordere lenkbare Rad von Hand auf die Leitbahn ausgerichtet wird.

Die Erfindung wurde anhand eines magnetischen Leitsystems unter Verwendung eines stromführenden Leitdrahtes beschrieben. Jedoch kann auch ein optisches Leitsystem verwendet werden, so daß die in den Ansprüchen und in der Beschreibung verwendeten Begriffe »Leitbahn« und »Leitsystem« sowohl magnetische als auch optische Einrichtungen umfassen sollen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Führerloses Fahrzeug, das auf einer vorbestimmten Leitbahn durch eine in deren Bereich wirkende Signalgeberanlage steuerbar ist und eine Signalempfangseinrichtung sowie vordere und hintere lenkbare Bäder, die um Lenkachsen schwenkbar angeordnet sind, aufweist, wobei die Signalempfangseinrichtung mit Signaltastelementen für jedes lenkbare Rad ausgestattet und den lenkbaren Rädern jeweils ein Lenkmotor zugeordnet ist, der durch die Signalempfangseinrichtung in Abhängigkeit von Steuersignalen der Signalgeberanlage steuerbar ist, und das mit einem Antriebsmotor versehen ist, der mit einem oder mehreren der lenkbaren Räder in Triebverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalemplangseinrichtung einen unabhängigen Steuerkreis (50, 66) für jedes lenkbare Rad (18, 20) aufweist, mittels dem die Betätigung des zugehörigen Lenkmotors (30, 34) in Abhängigkeit von Steuersignalen der jeweiligen Signaltastelemente (42, 43, 44, 45; 58,59,60,61) steuerbar ist.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn- .·> zeichnet, daß die lenkbaren Räder (18, 20) durch unterschiedliche Leitbahnabschnitte (94, 95) führbar sind.
3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Leitbahnabschnitt (94) so bahnbestimmende Eigenschaften besitzt, die sich von den bahnbestimmenden Eigenschaften des anderen Leitbahnabschnitts (95) unterscheiden.
4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steuerkreis (50, )5 66) einen Schalter (56, 70) zur wahlweisen Ein- und Ausschaltung des jeweiligen Steuerkreises (50, 66) aufweist.
5. Fahrzeug nach einem eier Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es ein mittels Hand-Steuerung (74, 75, 80) betätigbares lenkbares Rad (18) aufweist.

b. Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mitiels Handsteuerung (74, 75, 80) betätigbare lenkbare Rad (18) in Triebverbindung mit dem Antriebsmotor (28) steht, dessen Betätigung durch eine Steuervorrichtung (74) der Handsteuerung regulierbar ist.