DE3022324A1

DE3022324A1 - Steuereinrichtung fuer gleislose fahrzeuge

Info

Publication number: DE3022324A1
Application number: DE19803022324
Authority: DE
Inventors: Ryohei Ishige; Yasuo Kudamatsu Nabeshima; Hiroaki Yabu; Yutaka Yoshida
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-06-15
Filing date: 1980-06-13
Publication date: 1981-05-07
Also published as: JPS5845042B2; US4329632A; DE3022324C2; JPS562267A

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Steuereinrichtung für gleislose Fahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Bahn-Steuerung eines gleislosen Fahrzeuges entlang eines Führungsdraht es.

Zu derartigen Fahrzeugen gehören z. B. Portalkrane auf Gummireifen nach Fig. 1, die zur Handhabung von Frachtgut, insbesondere zum Heben und Umsetzen von Containern in einem Containerlager oder -terminals dienen. Ein derartiger Kran besteht aus einer auf zwei Trägern 1 querbeweglichen Laufkatze 2 und einem vertikal beweglichen Greifer 3? der an der Laufkatze 2 aufgehängt ist und einen Container 4 ergreifen und freigeben kann. An den unteren Enden der vier Stützen des Portalkrans in Fig. 1 sind Gummireifen 5, 6, 7 und 8 montiert, deren Anordnung in Fig. 2 dargestellt ist.

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Der Reifen 5 wird durch einen"Motor 9 und der Reifen 8 durch einen anderen Motor" 10 angetrieben. Die übrigen Gummireifen 6 und 7 sind ohne Verbindung zu Antriebsmotoren und laufen frei..

Der Portalkran fährt auf einer geraden"'Bahn-,-wenn beide Motoren 9 und 10 gleichzeitig und mit der gleichen Drehzahl angetrieben werden. Die Fahrtrichtung des Portalkrans kann durch Abschalten eines der beiden Motoren 9 oder 10 oder durch die Erhöhung oder Erniedrigung der Drehzahl eines der beiden Motoren 9 oder 10 gegenüber dem anderen nach links oder rechts geändert werden. Der Portalkran kann auf diese Weise in jede gewünschte Richtung gelenkt werden.

In der Praxis ist es durch die unterschiedlichen Durchmesser der einzelnen Gummireifen 5j 6, 7, 8, den unterschiedlichen Fahrwiderständen und Belastungen der einzelnen Gummireifen 5,. 6, 7? 8 sowie durch das Abweichen der Betriebskennwerte der einzelnen Motoren 9₅ 10 schwierig, den Kran auf einer geraden Bahn zu halten, selbst wenn die beiden Motoren 9 und 10 mit gleichen Drehzahlen laufen. Diese Tendenz verstärkt sich mit höherer Geschwindigkeit des Krans. Ferner muß ein Kranführer, der in einer an der Laufkatze 2 angebrachten Führerkanzel 11 sitzt, neben der Fahrt des Krans auch die Querbewegung der Laufkatze 2 und die vertikale Bewegung des Greifers 3 kontrollieren, so daß er hohen physischen und geistigen Belastungen ausgesetzt ist. Für einen zuverlässigen Betrieb des Krans war deshalb ein geschickter Kranführer notwendig.

Es ist jedoch in den letzten Jahren immer schwieriger geworden, einen qualifizierten Kranführer zu finden und es wurde nachdrücklich verlangt, einen Kran dieser Art mit

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einer automatischen Lenk-Steuerung auszurüsten, so daß der Kran automatisch entlang einer geraden Bahn oder Spur geführt werden kann.

In dem .japanischen Gebrauchsmuster Nr. 53-39007 vom 21.9.1978 ist eine Steuereinrichtung angegeben, mit der ein Kran der oben beschriebenen Art automatisch auf einer geraden Bahn bewegt werden kann. Bei dieser Steuereinrichtung nach Fig. sind die beiden Antriebsmotoren 9 und 10 mit einem gemeinsamen Generator 12 verbunden. Der einer der Feldwicklungen 13 oder 14 des jeweiligen Motors 9 oder 10 zugeführte Strom wird durch Kurzschluß eines Teils des zugehörigen Feldwiderstands 13a oder 14a über einen Relaiskontakt 33a oder 34a verändert, wodurch die gewünschte automatische Lenk-Steuerung bewirkt wird. Um eine Steuerung der Geschwindigkeit zu erreichen, wird ein Spannungssignal von einer Kontrollschaltnng 15 auf einer Steuereinheit 16 gegeben, deren Ausgangssignal einem Thyristor 17 zugeführt wird, um den Feldstrom des Generators 12 zu variieren, so daß die Ausgangsspannung des Generators 12 stufenlos geändert werden kann und sich dadurch die Drehzahl der beiden Motoren 9 und 10 verstellt. Zur Lenk-Steuerung wird ein vorher unter der Bodenfläche GL verlegter Führungsdraht 18 ständig mit einem sehr schwachen Wechselstrom mit einer Frequenz der Größenordnung mehrerer kHz beaufschlagt. Am Kran angebrachte Antennen 19 erfassen diesen sehr schwachen durch den Führungsdraht 18 fließenden Strom. Die Ausgangssignale dieser Sensoren erscheinen über eine Detektorschaltung 20, eine Gleichrichterschaltung 21 und einen Differentialverstärker 22 als ein Positionsfehlerausgangssignal 23, das einer Lenk-Steuerschaltung 35 zugeführt wird. Die Antennen 19, die Detektorschaltung 20, die Gleichrichterschaltung 21 und der Differentialverstärker 22 bilden eine Positionsfehlersensoreinheit 36. In der Lenk-Steuerschaltung 35 wird das Positionsfehlersignal 23 durch eine Differenzierschaltung

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einmal differenziert. Dieses differenzierte Signal 25 wird dann einer zweiten Differenzierschaltung 26 eingegeben, um das Differentiationssignal 2. Ordnung zu erhalten. Daraufhin wird das Positionsfehlersignal 25, das erste Differentiationssignal 25 und das Different!onssignal 2. Ordnung durch entsprechende Signalverstärker 28, 29 und 30 einem Addierer 31 eingegeben. Das Ausgangssignal des Addierers 31 wird einem Tot-Bereichs-Vergleicher 31 (dead-zone-comparator) eingegeben, der mit einem Paar Relais 33 und 34· zur Korrektur etwaiger Lenkfehler verbunden ist, wobei das Relais 33 über einen Relaiskontakt 33a den Feldstrom des Motors 9 und das Relais 34- über einen Relaiskontakt 34-a den Feldstrom des Motors 10 verändern kann. Die Relais 33 und 34- werden geschaltet, um den wirksamen Wert des Feldwiderstands und damit den Feldstrom des Motors 9 oder 10 zu ändern und dadurch etwaige Lenkfehler zu korrigieren. Auf diese V/eise wird die Bewegungsbahn des Portalkrans so korrigiert, daß sie dem Führungsdraht 18 folgt.

Nach dem oben beschriebenen Prinzip der Lenkfehlerkorrektur, ist die Steuerausgabegröße S gegeben durch

S=D- V-θ - V-w

wobei D die Größe des Kranpositionsfehlers, V die Fahrgeschwindigkeit des Krans, θ der Winkel des Kranpositionsfehlers relativ zum Führungsdraht 18 und w die Winkelgeschwindigkeit des Kranpositionsfehlers ist. Dabei wird der Wert von V-θ durch die erste Differentiation der Größe D des Kranpositionsfehlers und der Wert von Vv/ durch nachfolgende Differentiation von V© berechnet. In der Praxis ist jedoch die Periodendauer der Variation des Kranpositions-

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fehlers ziemlich lang, und sowohl der Winkel Q- als auch die Winkelgeschwindigkeit w sind sehr klein, wie in Fig. 4 gezeigt ist,:, so daß die Verstärker 29 und 30, die an den Ausgängen der jeweiligen Differenzierschaltungen 24 bzw·· 26 liegen, einen sehr großen Verstärkungsgrad aufweisen müssen, um die Werte von Vö und Vw zufriedenstellend zu bestimmen. -

Angesichts der Tatsache, daß die Differenzierschaltungen und 26 sogar in ihrem stationären Zustand dazu tendieren,, Schwingungen zu erzeugen, hat die Notwendigkeit für eine solche Erhöhung des Verstärkungsgrads zu einer komplexen Schaltungsstruktur geführt. Darüber hinaus war ein Filter" zur Filterung des Positionsfehlersignals 23 nötig geworden, denn die direlrte Zuführung dieses Signals, das Rauschkomponenten von 1 bis 10 Hz enthält, zu der Differenzierschaltung 24 führt zu fehlerhaften Lenkfehlerkorrektursignalen am Ausgang der Lenk-Steuerschaltung 35·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Einrichtung der oben beschriebenen Art anzugeben, bei der Sicherheitsmaßnahmen zur Verhinderung des Auftretens fehlerhafter Lenkfehler—Korrektursignale am Ausgang der Lenk-St euerschaltung vorgesehen sind, und bei der die Struktur der Lenk-Steuerschaltung gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung zur Steuerung der Bewegungsbahn eines gleislosen Fahrzeuges, die einen Führungsdraht, eine am Fahrzeug angebrachte Sensoreinheit zum Erfassen einer Positionsabweichung des Fahrzeuges relativ zum Führungsdraht, eine elektrisch mit der Sensoreinheit verbundene Lenk-Steuerschaltung, und elektrisch

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mit der Lenk-Steuerschaltung verbundene Lenkantriebe zum Lenken aufweist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit der Sensoreinheit ein Tiefpaß erster Ordnung zum Empfang des Ausgangssignals der Sensoreinheit verbunden ist, daß ein Subtrahierer mit der Sensoreinheit und mit dem Tiefpaß erster Ordnung verbunden ist, der das Ausgangssignal der Sensoreinheit und des Tiefpasses erster Ordnung empfängt, und daß die Lenksteuerschaltung einen mit dem Subtrahierer verbundenen Vergleicher zum Empfang des Ausgangssignals des Subtrahierers aufweist«

Ausführungsbeispiele der Erfindung v/erden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Ss zeigen:

eine schematische Vorderansicht eines auf Gummireifen fahrenden und ausschließlich für die Handhabung von Containern verwendeten Portalkrans;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht mit der Anordnung der vier Gummireifen und der beiden Antriebsmotoren des Portalkrans nach Fig. 1;

Fig. 3 das Blockschaltbild einer Einrichtung zur Steuerung der Antriebsmotoren des Portalkrans nach Fig. Λ mit einer Lenk-Steuerschaltung nach dem Stand der Technik;

Fig. 4- eine Darstellung einer Bahnkorrektur des Portalkrans;

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht eines mit

der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ausgerüsteten Portalkrans j

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Fig. 6 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführung der Lenk-oteuerschaltung;

Fig. 7 ein Diagramm der Beziehung zwischen den Positionsfehlern und dem Fehlersignal der Sensoreinheit in einer erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 8 V/ellenformen verschiedener Signale einer erfindungsgemäßen Einrichtung für die Besiehung zwischen der Größe des Kranpositionsfehlers und der Fahrstrecke des Fortalkrans;

Fig. 9 sin Schaltbild einer Lenk-Steuerschaltung gemäß der Erfindung;

Fig. 10, die Beziehung zwischen der Größe des Kranu.12 positionsfehlers und Fahrstrecke des Portalkrans in verschiedenen Korrekturzuständen;

Fig. 13 ein Blockschaltbild einer anderen Lenk-Steuersclialtung gemäß der Erfindung;

Fig. 14- ein Blockschaltbild der Lenk-Steuerschaltung

in einer v/eiteren erfindungsgemäßen Ausführung.

Eine bevorzugte Ausführung der erfindungsgemäßen Bahnsteuereinrichtung wird im folgenden näher beschrieben, die in einem Portalkran nach den Fig. 1 und 2 eingebaut ist.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung nach Fig. 5 sind zwei Antennen 19 in geeignetem gegenseitigen Abstand in bezug

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BAD ORIßlMAI

auf die durch den Pfeil A angegebene Fahrtrichtung am Portalkran montiert. Diese Antennen 19 werden selektiv benutzt, wobei die in Fahrtrichtung vordere Antenne zur Lenk-Steuerung eingeschaltet wird. Verschiedene Steuerschaltungen, einschließlich einer Lenk-Steuerschaltung, sind in einem am Portalkran montierten Gehäuse 37 untergebracht. Die zur Korrektur eines Lenkfehlers des Portalkrans benutzten Schaltungen v/eisen eine verbesserte und modifizierte Lenk-Steuerschaltung auf, die im einzelnen anhand von Fig. 6 erläutert wird: Sine Positionsfehlersensox*einheit $6 erfaßt die Größe der Positionsabweichung des Portalkrans relativ zu einem unter der Bodenfläche GL angeordneten Führungsdraht 18 und liefert ein Positionsfehler-Ausgangssignal 38. Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen der Größe des Positionsfehlers und diesem Positionsfehlersignal 38. Aus Fig. 7 ist zu ersehen, daß das Positionsfehlersignal 38 proportional zur Größe des Positionsfehlers ist.

Das Positionsfehlersignal 38 der Sensoreinheit 36 wird einem Tiefpaß erster Ordnung 39 eingegeben, der ein Ausgangssignal 42 liefert, wobei T eine Phasenverzögerungszeit erster Ordnung (first order lag time) und s ein Operator der Laplace-Transformation ist. Das Ausgangssignal 42 des Tiefpasses erster Ordnung 39 wird in einem Subtrahierer von dem Positionsfehlersignal 38 subtrahiert. Vom Subtrahierer 40 wird ein das Ergebnis der Subtraktion wiedergebendes Ausgangssignal auf einen Verstärker 41 gegeben, der das Eingangssignal um den Faktor K verstärkt. Das Ausgangssignal 43 des Verstärkers 41 zeigt folglich die Änderungsgeschwindigkeit des Positionsfehlers während einer vorgegebenen, gemäß der Phasenverzögerungszeit erster Ordnung T zu bestimmenden Zeitspanne wobei diese Veränderungsgeschwindigkeit einen Wert für die Richtung oder den Stellun?cswinkel

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des Portalkrans relativ zum Führungsdraht 18 liefert. Fig. zeigt die Beziehung zwischen dem Positionsfehlersignal 38 der Sensoreinheit 36 und dem Ausgangssignal 42 des Tiefpasses erster Ordnung 39 und es kann aus Fig. 8 ersehen werden, daß das Signal 42 eine um die Phasenverzögerungszeitkonstante erster Ordnung T verzögerte Wellenform gegenüber derjenigen des Signals 38 hat. Die durch den Faktor-K-Yerstärker 4-1 verstärkte Differenz der Signale 38 und 42 hat die im unteren Teil der Fig. 8 wiedergegebene Wellenform. Diese Signalwellenform 4-3 gibt die Richtung oder den Stellungswinkel des Portalkrans relativ zum Führungsdraht 18 wieder. In einem Addierer 44- werden das Ausgangssignal 38 der Sensoreinheit 36 und das Ausgangssignal 43 des Verstärkers 41 addiert und das das Ergebnis dieser Addition wiedergebende Ausgangssignal des Addierers 44 wird in einem Komparator 45 mit einem Referenzwert verglichen. Wird der Pegel des Komparatoreingangssignals 53 höher als der Referenzpegel, so wird das Ausgangssignal des Komparators 45 einer Relais-Betätigungsschaltung 57 eingegeben, um ein Relais (P)46 oder ein Relais (N)47 zu sehalten, wodurch der Feldstrom des Antriebsmotors 9 oder 10 zur Korrektur des Lenkfehlers umgeschaltet wird.

In der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Winkelfaktor oder Richtungsfalitor der Bewegung des Krans relativ zum Führungsdraht 18 ständig erfaßt, um so den Beginn einer Abweichung der Kranposition zu ermitteln, so daß der Lenkfehler sofort automatisch korrigiert werden kann. Wenn der Portalkran parallel und in einiger Entfernung vom Führungsdraht 13 fährt, ist es unmöglich, allein mit dem Winkelfaktor ein Korrektursignal für den Lenkfehler zu erhalten, das den Portalkran in Richtung des Führungsdrahtes 18 lenken würde. In diesem Falle würde kein Winke!faktor ermittelt

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werden. Um diese Störung zu verhindern, wird das Ausgangssignal 38 der Sensoreinheit 36 in dem Addierer 44 zu dem Ausgangssignal 43 des Verstärkers 41 addiert, so daß der Lenkfehler auch dann auf der Basis des Ausgangssignals des !Comparators 45 korrigiert werden kann, wenn der Winke1-faktor vernachlässigbar ist oder überhaupt nicht erfaßt wurde, obwohl der Kranpositionsfehler groß ist, z. 13. wenn sich der Portalkran parallel aber in großer Entfernung vom Führungsdraht 18 bewegt.

Fig. 9 zeigt die einzelnen Schaltkreise der die Lenk-Steuerschaltung nach Fig. 6 bildenden Blöcke. Die Antennen 19 erfassen das um den Führungsdraht 18 gebildete Magnetfeld, worauf ein die Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt des Portalkrans anzeigendes Signal auf einen Antennenwahlkontakt 48 gegeben wird, so daß nur die in Bewegungsrichtung vordere Antenne 19 gewählt v/erden- kann. Durch die Aktivierung des Antennenwahlkontakts 48 wird ein Relais SO in einer Antennenwahlschaltung 49 geschaltet, um diejenige Antenne 19 anzuwählen, die relativ zu der anderen auf der in Vorwärtsrichtung gelegenen Seite des Portalkrans liegt. Die Antenne 19 enthält ein Spulenpaar 51 und 52 und die in diesen Spulen 51 und 52 durch das Magnetfeld des Führungsdrahtes 18 induzierten Signale werden unabhängig den zugehörigen Detektoren in der Detektorschaltung 20 zugeführt. Die Ausgangssignale dieser Detektoren in der Detektorschaltung 20 haben die gleiche Frequenzkomponente, wie der durch den Führungsdraht 18 fließende Strom. Die Ausgangssignale der Detektoren in der Detektorschaltung 20 werden dann den geweilig zugeordneten Gleichrichtern in der Gleichrichterschaltung 21 zugeleitet, so daß die Frequenzkomponente von mehreren KHz zur Erzeugung elektrisch leicht zu verarbeitender elektrischer Signale geglättet v/erden kann.

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Die Ausgangssignale der jeweiligen Gleichrichter in der Gleichrichterschaltung 21 v/erden dann dem Differentialverstärker 22 zugeführt, der das Differential zwischen den Ausgangssignalen der Spulen 51 und 52 verstärkt und ein Positionsfehlersignal 38 nach Fig. 8 liefert.

Das Positionsfehlersignal 38 des Differentialverstärkers 22 wird dem Tiefpaß erster Ordnung 39» dem Subtrahierer 40 und dem Addierer 44 zugeführt. Das Ausgangssignal 42 des Tiefpasses erster Ordnung 39 wird dem Subtrahierer zugeleitet, und in diesem vom Positionsfehlersignal 38 subtrahiert. Das Ausgangssignal des Subtrahierers 40 wird im Faktor-K-Verstärker 41 verstärkt. Das Ausgangssignal dieses Verstärkers 41 liegt am Addierer 44 und wird in diesem zum Positionsfehlersignal 38 des Differentialverstärkers 22 addiert. Das Ausgangssignal 53 des Addierers 44 liegt dann am Komparator 45. Der Komparator 45 enthält Potentiometer 5^-j um eine für den Vergleich benutzte Referenzspannung einzustellen. Der Einstellwert dieser Referenzspannung kennzeichnet die Größe des zulässigen Kranpositionsfehlers, d. h. die maximal zulässige Entfernung zwischen dem Portalkran und dem Führungsdraht 18 in Form einer entsprechenden Spannung. Falls der den Winke!faktor wiedergebende Pegel des Ausgangssignals 43 des Verstärkers 41 hoch ist, obwohl der Pegel des Positionsfehlersignals 38 des Differentialverstärkers 22 niedrig ist, entscheidet der Komparator 45, daß der Pegel des Addiererausgangssignals 53 höher ist als die Referenzeinstellung und liefert ein Ausgangssignal zum Anschluß h, obwohl die Größe des erfaßten Positionsfehlers innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, denn das Ausgangssignal 53 des Addierers 44, das die Spannung ist, die mit der Referenzspannung ver-

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glichen werden muß, stellt das Ergebnis der Addition des Positionsfehlersignals 38 des Differentialverstärkers 22 und des Ausgangssignals 43 des Verstärkers 41 dar. Wenn umgekehrt der Pegel des Positionsfehlersignals 38 des Differentialverstärkers 22 hoch ist, obwohl der den Winkelfaktor repräsentierende Pegel des Verstärkerausgangssignals 43 niedrig ist, entscheidet der Komparator 45_} daß der Pegel des Addiererausgangssignals 53 höher ist als die Referenzeinstellung und liefert ein Ausgangssignal zum Anschluß h. Ist andererseits der Pegel des Positionsfehlersignals 38 des Differentialverstärkers 22 hoch und das den Winkelfaktor repräsentierende Verstärkerausgangssignal 43 hat einen hohen negativen Pegel, so wird kein Ausgangssignal vom Komparator 45 geliefert und keine Lenkfehlerkorrektur ausgeführt, denn diese Signale 38 und 43 heben sich im wesentlichen beim Addieren auf und der Pegel des resultierenden Signals am Komparator 45 ist niedriger als die zum Vergleich benutzte Referenzspannung.

Befinden sich die Spulen 51 und 52 auf entgegengesetzten Seiten einer vertikalen Mittelebene des führungsdrahtes, dann stehen die magnetischen Flüsse durch die Spulen 5I und 52 in einer Gegenphasenbeziehung zueinander. Befinden sich die Spulen 5I ^un<i 52 Jedoch auf derselben Seite der vertikalen Mittelebene, dann sind die Magnetflüsse in Gleichphase. Die von den Spulen 5I ^UI1cl 52 abgegebenen Signale, die ein Maß für die Magnetflüsse durch die Spulen darstellen, werden über die Detektorschaltung 20 einer Kornparat oreinheit ^ zugeführt, die so geschaltet ist, daß ein Alarmsignal am Anschluß g im Falle der Gleichphasigkeit erzeugt wird. Wenn ferner die Pegel der Ausgangssignale der Gleichrichter in der Gleichrichterschaltung 21 sehr niedrig sind, so wird kein Strom durch den Führungsdraht 18 fließen

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und die automatische iienk-Steuerung ist in diesem Falle undurchführbar. Um diese Störung zu verhindern, enthält der Komparator 45 eine v/eitere Komparatorsektion 56» die ein Alarmrelais zxiv Erzeugung eines Alarmsignals schaltet, wenn beide Pegel der Ausgangssignale der jeweiligen Gleichrichter der Gleichrichterschaltung 21 sehr niedrig sind. ■

Das Ausgangs signal des !Comparators 45 wird der mit den Relais 46 und 47 verbundenen Relais-Betätigungsschaltung 57 zugeleitet, um wahlweise den Feldstrom des Motors 9 oder 10 umzuschalten. Wenn -der Komparator 45 ein Ausgangssignal am Anschluß h oder i liefert, wird jeweils Relais 46 oder 47 geschaltet. Die Ausgangssignale von denKomparatorsektionen 55 und "56 werden auf ähnliche V/eise der Selais-Betätigungsschaltung 57 zugeführt, um die jeweils zugehörigen Alarmrelais zu schalten.

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit einer derart verbesserten Lenk~3teuerschaltung steuert die Bewegung des Portalkrans in der im folgenden beschriebenen V/eise.

Fig. 10 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem der Portalkran seine Bewegung mit einem großen Positionsfehler und auch mit einem großen Stellungsiiinkel beginnt. Dabei gibt der durchgezogene Teil der Kurve den Teil der Bahn eines Reifens an, auf dem die Lenkkorrektursteuerung wirksam ist, während der gestrichelte Teil der Bahn ohne Lenkkorrektursteuerung durchfahren wird. Wenn sowohl das Positionsfehlerausgangs signal 38 als auch das Ausgangssignal 43 des Verstärkers 41 positiv sind und damit der Ausgang 53 des Addierers 44 größer ist als der durch das Potentiometer gesetzte Referenzspannungspegel, gibt der Komparator 45 ein

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Aus.gangssigrial an. den Anschluß h ab, der wiederum das Relais (?) 45 schaltet, so daß der Feldstrora in der oben beschriebenen Weise zur Lenkung; des Krans in Richtung sun ~^:ührungsdraht 13 gesteuert wird. Als Ergebnis der Steuerkorrekturkontrolle verändert sich das ursprünglich in bezug auf den Führungsdraht 18 divergierende Ausgangssigiia.1 06, um sich unter der Lonlckorrektursteuerung allmählich dem Führungsdraht 18 anzunähern. Nach dem Punkt mit der maximalen Abweichung seht das Ausgangssignal 45 des Verstärkers 41 von positiv nach negativ, so daß der Addierer 44 nun das Verstärkerausgangssignal 43 von der·! Positionsfehlersignal 38 subtrahiert. Schließlich wird ein Ausgleich zwischen dem Positionsfehlersignal 38 und dem Verstärkerausgangssignal 43 erreicht, so daß der Ausgang 55 des Addierers 44 kleiner wird als die durch das Potentiometer 5^zf- :7S~ setzte Referenzspannung und der Konparator 45 gibt damit kein Ausgangssignal mehr an den Anschluß h ab, wodurch das Relais (P) 48 abgeschaltet und die Lenkkorrektur beendet wird. Die ohne Lenkkorrektursteuerung fortgesetzte bewegung des Krans wird jedoch eine Erhöhung des negativen Pegels des Ausgangssignals 45 des Verstärkers 42 wegen des großen anfänglichen Stellungsv/inkels zur Folge haben, während der positive Pegel des Positionsfehlersignals wegen der Annäherung an den Führungsdraht 18 abnimmt. Deshalb ninrnt der Ausgang 53 d.ss Addierers einen größeren negativen Wert an, als der durch das Potentiometer 5^ gesetzte Referenzspannungspegel und veranlaßt damit den Konparator ein -«-usgangssignal an den Anschluß abzugeben und das Relais (IT) su schalten. Als Ergebnis erfolgt eine Feldsteuerung derart, daß der Stellungswinkel relativ zum Führungsdraht 18 verkleinert wird. Schließlich v/erden sowohl das Ausgangssignal des Verstärkers 41 und das Positionsfehlersignal 58 kleiner und beenden das Ausgangs signal des !-Comparators 45,

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v.'odurch die Lenkkorrektrarsteuerung für jede Richtung beendet wird.

Fir;. 11 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem der Kran seine Bewegung in eine vom Führungsdraht 18 wegweisende Richtung mit einem großen Stellungswinkel aufnimmt, aber ohne jegliche anfängliche Positionsabweichung. In diesem Falle hat das Verstärkerausgangssignal 4-3 einen hohen positiven Pegel und das Relais (P) 46 wird zur Korrektur des Lenkfehlers geschaltet. Wenn als Ergebnis dieser automatischen Lenksteuerung der Stellungswinkel relativ zu dem Führungsdraht 18 unter einen vorbestimmten Wert abnimmt, so wird der Pegel des Positionsfehlerausgangssignals 58 erniedrigt und das Relais (P) 4-6 fällt ab und schaltet damit die automatische Lenksteuerung des Krans ab.

-o

Fig. 12 veranschaulicht ein anderes Beispiel, bei dem der Kran seine Bewegung mit einem großen Positionsfehler aber mit einem kleinen Stellungswinkel aufnimmt, d. h. der Kran bewegt sich im wesentlichen parallel mit dem Führungsdraht 18. In diesem Fall hat das Positionsfehler-Ausgangssignal 38 einen hohen positiven Pegel und das Ausgangssignal des Konparators 4-5 schaltet das Relais (P) 4-8, um den Lenkfehler zu korrigieren. Eine Annäherungsbewegung des Krans in Richtung zun Führungsdraht 18 un eine kleine Distanz erniedrigt den I7ert des Kranpositionsfehlers, der dann innerhalb des zulässigen Positionsfehlerbereichs liegt und beendet die automatische Lenksteuerung des Krans.

Aus der vorhergehenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung ist zu verstehen, daß der V/egfall der Differenzierschaltungen für die-erste und zweite Ordnung eine Unzulänglichkeit des Standes der Technik, nämlich

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die ITeiguiTj solcher Differenzier schaltungen zu Schwingungen beseitigen kann. Ferner kann die Erfindtmg die Anforderung des Standes der Technik nach Verbesserung im Verstärkungsgrad der Verstärker leicht durch bloße Veränderung der Phasenverzögerungsseitkonstante T des Tiefpasses erster Ordnung erfüllen. Deshalb ist die Steuereinrichtung von einfacherer Struktur und billiger als die Steuereinrichtung nach dem Stand der Technik, bei der Differenzierschaltungen für die erste und zwoite Ordnung in Kombination vorhanden sein müssen. Sin weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen, einen Tiefpaß erster Ordnung aufweisenden Einrichtung im Vergleich zum Stand der Technik, die Differenzierschaltungen einschließt, ist, daß der Steuerbetrieb nicht durch Rauschkomponenten der Größenordnung 1 bis 10 Hz nachteilig beeinflußt wird und daß die Einrichtung frei von jeglicher fehlerhaften Funktion aufgrund solcher Rauschkomponenten ist.

Diese Vorteile können mit den in Fig. 13 und 14 gezeigten anderen Arten der Lenk-Steuerschaltung ebenso erzielt werden und Ausführungsformen, die diese Lenk-Steuerschaltungen enthalten, sind im Umfang der Erfindung eingeschlossen.

Die Lenk-Steuerschaltung nach Fig. 13 ist dadurch von jener nach Fig. 6 modifiziert, daß der Faktor-K-Verstärker 41 zwischen der Positionsfehlersensoreinheit 36 und dem Tiefpaß erster Ordnung 39 liegt. Ein weiterer Verstärker 41 kann zusätzlich zur Verfügung gestellt oder der Verstärker 41 kann an einer anderen Stelle benutzt werden.

Die Lenk-Steuerschaltung nach Fig. 14 ist eine weitere Modifikation jener nach Fig. 6. Dabei ist der Addierer nach Fig. 6 weggelassen und ein Faktor-K^,-Verstärker 58

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dient zur Versttlrkurr-; clos "rositionsfehleraustrangssignals 3B, das dann dem Subtrahiere}? 40 zugeführt wird«. In Pi-". 14 hat der Tiefpaß erster Ordnung 39 die zusätzliche Funlcöion der Yerstärjcung un den Faktor K₀.

In jeder der beiden in Fig. 13 und 14- gezeigten Ausführungsformen kann die Verstärkerkonstante auf geeignete V/eise bestirnr.it werden, um dem Zweck der automatischen Lenksteuerung zu genügen.

Bei allen bisher erläuterten Ausführung formen wird die Korrektur des Lenkfehlers durch Umschalten des Feldstroms der Motoren 9 und 10 durch die jeweils zugehörigen Relais 46 und 47 bewirkt. V/ird jedoch ein Thyristor für die stufenlose "crrtrcllo der Fcldstrcrnkrciso jedeo der Motoren S) und 10 benutzt, so kann das Auscaurssignal 55 des Addierers 44 nach 7ir. S einer Th.yristorkontrollschaltuns zur wahlweisen, stufenlosen Steuerung des Feldstrorr.s der einzelnen Ilotoren 9 oder 10 zugeführt werden. liine solche Ausführungsforra ist ebenfalls in Umfang der Erfindung eingeschlossen.

3ei den vorher erläuterten, erfindungsgemäfien Ausführungsformen bestimmt der Komparator die Art der Lenkfehlerkorrektur aufgrund

1. des "iinkelfaktors, d. h., den die Bevregian.Tsrichtung des Krans angebenden Faktor und

2. des Ab'/eichungsfaktors der Kranposition vom Führungsdraht, d. h., des Faktors, der die Größe des Kranpositionsfehlers angibt. Der Faktor, der die anfängliche Bewegungsrichtung des Krans angibt, kann jedoch nur momentan bestimmt v/erden und die spätere BeweTunr-srichtum:

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des Ii'rans kann zur Korrektur des Lenkfehlers vorher gesagt werden. Bei- einer solchen Modifikation ist der Faktor, der die Größe des Eranpositionsfehlers angibt unnötig und der Addierer 44 in der Steuerkontrollschaltung ist ebenfalls unnötig.

In ^eder der oben erläuterten erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann der oubtrahierer 40 auch durch eine Kombination eines Addierers und eines Signalinverters realisiert v/erden, und ebenso kann der Addierer 44 durch die Kombination eines Subtrahierers und eines Signalinverters realisiert werden.

Zusammengefaßt weist die erfindmigsgemäße Einrichtung zur Bahnsteuerung eines gleislos bewegten Körpers einen Führungsdraht, eine auf dem gleislos bewegten Körper angebrachte Positionsfehlersensoreinheit zur Erfassung von Positionsabweichungen des bewegten Körpers relativ zum Führungsdraht, eine mit der Positionsfehlersensoreinheit verbundene Lenk-8teuerschaltung und eine mit der Lenk-Steuerschaltung verbundene Lenkantriebseinheit sum Lenken des bewegten Körpers auf. Die Lenk-Steuerschaltung weist einen Tiefpaß erster Ordnung zum Empfang des Ausgangssignals der Positionsfehlersensoreinheit, einen oubtrahierer zum Empfang des Aus gangs signals der Positionsfelilersensoreinlieit und des Ausgangssignals des Tiefpasses erster Ordnung und einen Komparator zur. Empfang des Ausgangssignals des 3ubtrahierers auf. In der Lenk-Steuerschaltung wird das Ausgangssignal des Tiefpasses erster Ordnung im Subtrahierer von dem Ausgangssignal der Positionsfehlersensoreinheit subtrahiert, um die Veränderungsgeschwindigkeit des Positionsfehlers während einer vorher bestimmten Zeitspanne zu ermitteln und das, die Information über die Veränderungsgeschwindigkeit des Kranpositionsfehlers enthaltende Ausgangssignal des Subtrahierers wird in dem Komparator mit einer

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Referenzeinstellung verglichen. Abhängig vom Ergebnis dieses Vergleichs wird die Lenkantriebseinheit in Ganggesetzt, um eine Annäherung des bewegten Körpers in Sichtung auf den Führungsdraht zu bewirken.

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- Zl-

L e e r s e

ite

Claims

Ansprüche

1. Einrichtung zur Steuerung eines gleislosen Jahrzeuges, bestehend aus einer am Fahrzeug angeordneten Sensoreinheit zur Ermittlung einer Positionsabweichung des Fahrzeuges gegenüber einem Führungsdraht,aus einer elektrisch mit der Sensoreinheit verbundenen Lenk-Steuerschaltung und aus elektrisch mit der Lenk-Steuerschaltung verbundenen Lenkantrieben zum Lenken des Fahrzeuges,

dadurch gekennzeichnet, daß mit der Sensoreinheit (36) ein Tiefpaß erster Ordnung (39) (first-order lag circuit) zum Empfang des Ausgangssignals (38) der Sensoreinheit (36) verbunden ist, daß mit der Sensoreinheit (36) und mit dem Tiefpaß erster Ordnung (39) ein Subtrahierer (4-0) zum Empfang der Ausgangssignale (43) der Sensoreinheit (36) des Tiefpasses erster Ordnung (39) verbunden ist und daß die Lenk-Steuerschaltung (35) einen mit dem Subtrahierer (40) verbundenen Komparator (45) zum Empfang des Ausgangssignals des Subtrahierers (40) aufweist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Lenk-Steuerschaltung (35) einen zwischen dem Subtrahierer (40) und dem Komparator (45) angeordneten

81-(A 4542-02)G-Sd/Wa

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ORIGINAL INSPECTED

Addierer (44) aufweist, der die Ausgangssignale (38) der Sensoreinheit (36) und des Subtrahierers (40) addiert und das resultierende Signal zum Komparator (45) weiterleitet.

3. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Lenk-Steuerschaltung (35) ferner einen zwischen dem Addierer (44) und Subtrahierer (40) liegenden Verstärker (41) aufweist, der das Ausgangssignal des Subtrahierers (40) verstärkt und das resultierende Signal zum Addierer (44) weiterleitet.

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