AT412270B - Steuereinrichtung einer transportanlage mit wenigstens einem transportwagen und verfahren zum steuern des lenkwinkels der räder - Google Patents

Steuereinrichtung einer transportanlage mit wenigstens einem transportwagen und verfahren zum steuern des lenkwinkels der räder Download PDF

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AT412270B
AT412270B AT19022002A AT19022002A AT412270B AT 412270 B AT412270 B AT 412270B AT 19022002 A AT19022002 A AT 19022002A AT 19022002 A AT19022002 A AT 19022002A AT 412270 B AT412270 B AT 412270B
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    • B61RAILWAYS
    • B61BRAILWAY SYSTEMS; EQUIPMENT THEREFOR NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61B13/00Other railway systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description


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   Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung einer Transportanlage mit wenigstens einem Transportwagen, der über eine Laufkatze mit Rädern auf einer Tragschiene, welche die Laufkatze teilweise umgreift und gegenüber der Tragschiene um deren Längsachse verdrehbar ist, fährt, die wenigstens segmentweise einen kreisrunden Querschnitt aufweist, auf dem die Räder abrollen, wobei die Räder, die in wenigstens zwei Gruppen im wesentlichen in zur Längserstreckung der Tragschiene normalen Ebenen angeordnet sind, über Lenkantriebe lenkbar sind, und wobei eine Steuerung mit den Lenkantrieben verbunden ist. 



   Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zum Steuern des Lenkwinkels von in wenigsten zwei Gruppen an einer Laufkatze gelagerten Rädern, die auf einer Tragschiene abrollen, die wenigstens segmentweise einen kreisrunden Querschnitt aufweist. 



   Eine entsprechende Transportanlage ist aus der WO 02/04273 A1 bekannt. Sie besteht aus einem Transportwagen und einer Antriebseinheit bzw. Laufkatze, die die Tragschiene teilweise umgreift und die mit dem Transportwagen drehbar verbunden ist. Transportwagen dieser Trans- portsysteme sind mit einer Lageregelung ausgestattet, welche die Antriebseinheit des Transport- wagens entweder in einer zu den Tragschienen und Aufhängungen definierten Lage hält oder eine Drehbewegung in eine, im allgemeinen um 90  verschwenkte Lage ausführt, um die Überfahrt einer Weiche zu ermöglichen. Antriebseinheiten der oben genannten Transportsysteme besitzen Lauf- bzw. Antriebsräder mit konkav gekrümmten Laufflächen, die einen form- und kraftschlüssigen Kontakt des Rades mit der Tragschiene 1 gewährleisten.

   Derart ausgestaltete Antriebsräder ermöglichen einerseits die Übertragung von Kräften in und entgegen der Fahrtrichtung, die das Beschleunigen und das Abbremsen des Transportwagens zur Folge haben, andererseits aber auch die Übertragung von Kräften quer zur Fahrtrichtung. Diese Querkräfte hängen vom Lenkwin- kel des Rades ab und bewirken, wenn sie von allen bzw. der überwiegenden Zahl der Räder in der gleichen Richtung ausgeübt werden, dass die Antriebseinheit eine schraubenförmige Drehbewe- gung um die Achse der Tragschiene ausführt und dadurch ihre Lage zur Horizontalen ändert. 



   Die form- und kraftschlüssige Ausgestaltung der Antriebs- und Laufräder bringt jedoch den Nachteil erhöhter Reibungsverluste durch Querkräfte mit sich, wenn die Räder nicht exakt in der optimalen Spur geführt werden, das heisst, nicht exakt zur gewünschten Laufrichtung ausgerichtet sind. 



   Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, welche eine optimale Ausrichtung der Lauf- bzw. 



  Antriebsräder zur gewünschten Laufrichtung ermöglicht. 



   Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Steuereinrichtung, welche sich dadurch auszeichnet, dass ein Lagesensor, der einen dem momentanen Lagewinkel, das ist der Winkel zwischen einer Bezugsebene der Laufkatze und einer ortsfesten Ebene, insbesondere der Vertikalebene, der Laufkatze auf der Tragschiene entsprechenden Wert erfasst und diesen an die Steuerung weiter- gibt, durch eine Einrichtung zum Zuführen eines der Kurvenkrümmung der Tragschiene entspre- chenden Wertes zur Steuerung und durch ein Steuerelement in der Steuerung, das aus den Wer- ten des Lagesensors und der Kurvenkrümmung und unter Berücksichtigtung der Lage des Rades an der Laufkatze ein Steuersignal für die Lenkantriebe errechnet. 



   Diese Aufgabe wird weiters bei einem Verfahren zum Steuern des Lenkwinkels von an einer Laufkatze gelagerten Rädern, die in wenigstens zwei Gruppen im wesentlichen in zur Längs- erstreckung der Tragschiene normalen Ebenen angeordnet sind, und die auf einer Tragschiene, welche die Laufkatze teilweise umgreift und gegenüber der Tragschiene um deren Längsachse verdrehbar ist, abrollen, wobei die Tragschiene wenigstens segmentweise einen kreisrunden Querschnitt aufweist, dadurch gelöst, dass ein dem momentanen Lagewinkel, das ist der Winkel zwischen einer Bezugsebene der Laufkatze und einer ortsfesten Ebene, insbesondere der Verti- kalebene, der Laufkatze auf der Tragschiene entsprechender Wert erfasst wird und dass aus diesem Wert und einem der Kurvenkrümmung der Tragschiene entsprechenden Wert ein Steuer- signal für Lenkantriebe der Räder errechnet wird. 



   Die erfindungsgemässe Steuereinrichtung besitzt zunächst einen Lagesensor, der den momen- tanen Lagewinkel der Laufkatze auf der Tragschiene, d. h. den Winkel, um den die Laufkatze um die Längsachse der Tragschiene verdreht ist, erfasst. Dieser Ist-Wert und ein Soll-Wert, der den einzunehmenden Lagewinkel der Laufkatze vorgibt, werden der Steuereinrichtung zugeführt. Des weiteren wird der Steuereinrichtung ein Wert zugeführt, der der Kurvenkrümmung der Tragschiene 

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 entspricht, beispielsweise der Krümmungsradius der Tragschiene. Diese beiden Werte werden dann in der Steuerung miteinander verknüpft und diese berechnet einen optimalen Lenkwinkel für die Laufräder, der an die Lenkantriebe der Laufräder bzw. Antriebsräder weitergegeben wird.

   Der optimale Lenkwinkel setzt sich daher im wesentlichen aus einem Regelwinkel, der nur von den Lageverhältnissen der Antriebseinheit bzw. Laufkatze bestimmt wird und daher für alle Räder gleich ist, sowie einem Kurven-Korrekturwinkel, der die individuelle Korrektur für jedes Rad wäh- rend der Kurvenfahrt berücksichtigt, zusammen. 



   Da die Laufkatze wenigstens zwei Gruppen von Rädern aufweist und jede Gruppe von Rädern vorzugsweise drei Räder aufweist, die etwa im Winkel von 120  um den Umfang der Tragschiene verteilt sind, weist jedes Rad in der Regel einen anderen optimalen Lenkwinkel auf. Es ist daher in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass jedem Lenkantrieb ein eige- nes Steuerelement zugeordnet ist. 



   Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteran- sprüche. 



   Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher dargestellt und erläutert. 



    Es zeigt : 1 ein Ausführungsbeispiel für einen Transportwagen, die Fig. 2a und 2b einen   schematischen Schnitt durch eine Tragschiene mit einer Laufkatze in unterschiedlichen Stellungen, Fig. 3 eine schematisierte Draufsicht auf eine Laufkatze, Fig. 4a eine schematische Darstellung der Räder auf einem geraden Tragschienenstück im Geradeauslauf, Fig. 4b eine schematische Dar- stellung der Räder auf einem geraden Tragschienenstück mit schräggestellten Rädern, damit sich die Laufkatze um die Längsachse der Tragschiene dreht, Fig. 5a eine schematische Darstellung der Räder auf einem gebogenen Tragschienenstück im Geradeauslauf, Fig. 5b eine schematische Darstellung der Räder auf einem gebogenen Tragschienenstück mit im optimierten Lagewinkel schräggestellten Rädern, damit sich die Laufkatze um die Längsachse der Tragschiene dreht, die Fig.

   6 und 7 zwei Ausführungsformen von Schaltungen für eine erfindungsgemässe Steuereinrich- tung, Fig. 8 eine Form der Ausgangssignale eines Lagesensors der Laufkatze und Fig. 9 einen Antrieb für ein Antriebsrad. 



   Fig. 1 zeigt beispielhaft eine praktische Ausführungsform einer erfindungsgemässen Transport- anlage mit einem Transportwagen 23 auf einer Tragschiene 1 und einer um die Längsachse der Tragschiene 1 drehbar gelagerten Laufkatze 2. Die Laufkatze 2 besitzt in dieser Ausführungsform eine erste Gruppe von drei Antriebsrädern 4, von denen beispielsweise zwei durch den Antrieb 55 (Fig. 9) angetrieben sind. Vor und hinter den Rädern 4 sind in der Laufkatze 2 zwei Gruppen von jeweils drei weiteren, frei laufenden und federnd aufgehängten Hilfsrädern 30 gelagert. Diese Hilfsrädern 30 erlauben ein ruhiges Überfahren von Verzweigungen oder Weichen. Des weiteren sind die Hilfsräder 30 für das Stabilisieren des Transportwagens 23 in Fahrtrichtung vorteilhaft. 



   Die Verbindung des Transportwagens 23 mit der Laufkatze 2 wird durch zwei Aufhängungen 22 bewirkt, die in gekrümmten Schlitzen 24 in der Laufkatze 2 geführt werden. So ist durch Schrägstellen der Räder (Fig. 4b, 5b) ein aktives Verdrehen der Laufkatze 2 gegenüber dem Transportwagen 23 und um die Achse der Schiene 1 möglich. 



   In Fig. 1 ist gezeigt, dass die Laufkatze 2, an der der Transportwagen 23 abgehängt ist, einen Schlitz 3 aufweist, so dass sich die Laufkatze 2 nicht in einen Sperrbereich erstreckt, in dem an der Schiene 1 in den Zeichnungen nicht dargestellte Aufhängungen befestigt sein können. 



   Die Fig. 9 zeigt die Verstellmöglichkeit der Räder 4 über einen eigenen Stellantrieb 50. Durch Schrägstellen der Räder 4 um den Stellwinkel I gegenüber der Achse 15 der Schiene 1 bewegen sich die Räder 4 entlang von Schraubenlinien K, sodass die Laufkatze 2 bei der Bewegung entlang der Schiene 1 eine Drehbewegung ausführt (siehe auch Fig. 4b und 5b). 



   Durch entsprechendes Betätigen des Stellantriebes 50 lässt sich die Laufkatze 2 gezielt und aktiv in die gewünschten Drehstellungen bewegen, so dass Aufhängungen ausgewichen oder Verzweigungen mit einem linken oder rechten Schienenast befahren werden können. 



   Die Möglichkeit die Räder 4, z. B. durch einen Stellantrieb 50 schräg zu stellen, erlaubt eine sehr präzise Führung und Lageregelung der Laufkatze 2 auf der Schiene 1. Damit ergibt sich die Möglichkeit, die Räder 4 sowohl beim Überfahren von Verzweigungen der Schiene 1, als auch bei Kurvenfahrten durch Einstellen eines Anstellwinkels I exakt auf den durch die torusförmige Ausfüh- rung der Schiene 1 definierten, gekrümmten Laufbahnen zu führen. 

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   Die Räder 4 können damit nicht nur für das Verdrehen der Laufkatze 2 in die gewünschte Drehlage, z. B. der Sollposition H des Rades 4 (Fig. 4c), schräg gestellt werden, sondern auch bei Kurvenfahrten, um beispielsweise Reibungsverluste klein zu halten. Dies ist insbesondere bei einer Ausführungsform einer Laufkatze 2 von Vorteil, bei der hintereinander zwei oder mehr Gruppen von je drei Rädern vorgesehen sind. 



   Fig. 2a zeigt die Stellung der Laufkatze 2 beim normalen Befahren einer Schiene 1, wenn nicht dargestellte Aufhängungen von der Schiene 1 beispielsweise lotrecht nach oben ragen. Es ist gezeigt, dass die Räder 4 in der Laufkatze 2 so angeordnet sind, dass sie bezogen auf die Achse der Schiene 1 voneinander einen Winkelabstand von etwa 120  aufweisen, wobei zwei Räder 4 im Bereich des Schlitzes 3 in der Laufkatze 2 knapp ausserhalb des Sperrbereiches, angeordnet sind. 



   Fig. 2b zeigt die Stellung der Laufkatze 2, wenn diese gerade gegen den Uhrzeigersinn ver- dreht wird, um z. B. an einer Verzweigung am rechten Ast abzuzweigen. 



   Die Laufkatze 2 gemäss Fig. 3 besitzt beispielsweise eine Antriebseinheit, die aus einer vorde- ren und einer hinteren Gruppe von je drei Lauf- bzw. Antriebsrädern 5 besteht, die jeweils in einem Winkel von etwa 120  zueinander ausgerichtet sind. Die vordere und hintere Radgruppe sind in einem fixen Abstand LR montiert. Sind die Achsen aller Räder 5 im Winkel von z.B. 90  zur Längs- achse einer geraden Tragschiene 1 ausgerichtet, so wird die Laufkatze 2 ohne Änderung ihrer Lage mit dem geringsten möglichen Reibungswiderstand fahren (Fig. 4a). Werden die Achsen aller Räder 5 von dieser Position im gleichen Drehsinn und um den gleichen Winkel ausgelenkt, wird die Laufkatze 2 eine Schraubenbewegung ausführen (Fig. 4b).

   Durchfährt der Transportwagen eine Kurve, müssen die Räder 5 bei Geradeausfahrt gegensinnig in Richtung der Kurvenkrümmung, jedoch mit verschieden grossen von ihrer Neigung zur Kurvenebene KE abhängigen Winkeln aus- gelenkt werden (Fig. 5a). Bei einer Schraubenbewegung der Laufkatze 2 um die Schiene 1 muss diesen Winkeln noch der für die Schraubenbewegung erforderliche Winkel überlagert werden (Fig. 5b). Zu beachten ist weiters, dass der Neigungswinkel der Räder 5 zur Kurvenebene KE nicht konstant ist, sondern von der momentanen Lage der Laufkatze 2 abhängt, die um die Längsachse der Tragschiene 1 eine Schraubenbewegung ausführt. 



   Der Lenkwinkel A, der für eine Drehbewegung gemäss Fig. 4b benötigt wird, muss also bei einer Kurvenfahrt gemäss Fig. 5b von Korrekturwinkeln überlagert werden. Die Laufkatze 2 wird dann eine Drehbewegung in der in Fig. 5b gezeigten Richtung F entgegen dem Uhrzeigersinn ausfüh- ren, wobei die Räder 5 trotzdem so gut wie möglich der Kurvenform angepasst bleiben. 



   Der erforderliche Lenkwinkel für ein bestimmtes Rad 5, um es in allen Situationen, insbesonde- re beim Fahren über Gerade und Kurven und gleichzeitigem Drehen der Antriebseinheit, in seiner optimalen Spur zu halten, hängt damit von folgenden Faktoren ab: - dem Kurvenradius R, - dem Radabstand LR, - dem Einbauwinkel des Rades R, - der Lage des Transportwagens A und - dem Lagewinkel cpc (Regelgrösse des Lagereglers). 



   Aus den genannten Betriebsfällen ist ersichtlich, dass sich für jedes Rad ein eigener, "optima- ler" Lenkwinkel   A   zur Vermeidung unnötiger Reibungsverluste ergeben wird. Dieser setzt sich aus zwei Winkeln zusammen : Dem Regelwinkel   Ac,   der nur von den Lageverhältnissen der Antriebs- einheit und dem Lagewinkel C bestimmt wird und daher für alle Räder gleich ist, sowie einem Kurven-Korrekturwinkel   AK,   der die individuelle Korrektur für jedes Rad während der Kurvenfahrt berücksichtigt : 
 EMI3.1 
 ler gebildet wird. Die Proportionalitätskonstante K wird durch die Verstärkung des Stellantriebs bestimmt. Diese Proportionalitätskonstante ist wie in Formel (1 ) angegeben vorzugsweise für beide Winkel Ac und   AK   gleich gross, kann aber auch unterschiedlich gross sein. 



   Der Kurven-Korrekturwinkel   AK   berechnet sich aus dem Radabstand LR, dem Kurvenradius R 
 EMI3.2 
 

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 eingeschlossen wird, mit 
 EMI4.1 
 
Die Näherungsformel kann für die in Frage kommenden Lenkwinkel bis ca. 15  als gültig angenommen werden. Weiters wird die Lenkwinkel-Differenz ¯A zwischen dem inneren und dem äusse- ren Rad (Fig. 3) vernachlässigt. Der Winkel R ist der zeitabhängige, momentane Winkel zwischen Radebene RE und der Normalebene NE zur Kurvenebene KE, der sich aus dem Einbauwinkel des Rades R und dem Lagewinkel A des Transportwagens zusammensetzt (Fig. 2b). Das Kurven- Korrektursignal ist mit 
 EMI4.2 
 daher : 
 EMI4.3 
 
Zur Berechnung des Korrektursignals ist daher die Ermittlung des Sinus- und Cosinussignals des Lagewinkels A der Antriebseinheit erforderlich.

   Dies erfordert in Mikrocontroller-Systemen zeitaufwendige Funktionen, wie z.B. Tabellenaufrufe und Interpolationen, die in echtzeitkritischen Systemen Probleme bereiten oder sehr leistungsstarke Prozessoren erfordern. Gelöst werden kann dieses Problem, wenn der Lagesensor den Lagewinkel der Antriebeinheit bereits als Sinus- und Cosinussignal liefert: 
 EMI4.4 
 Damit vereinfacht sich Formel (4) zu: 
 EMI4.5 
 oder zu: 
 EMI4.6 
 mit : 
 EMI4.7 
 
Das Korrektursignal kann nun bei konstantem Kurvenradius durch drei Multiplikationen und eine Addition berechnet werden. Bei einer Änderung des Kurvenradius ist eine zusätzliche Division erforderlich. Diese Rechenschritte sind mit jedem Mikrocontroller sehr schnell ausführbar, die erfindungsgemässe Lageregelung ist daher in echtzeitkritischen Systemen anwendbar. 



   Die Lageregelung kann grossteils per Software implementiert sein, die auf dem Microcontroller läuft. Als Hardware sind lediglich der Lagesensor, etwaige Filterschaltungen sowie die Lenkantrie- be für die Räder ausgeführt. 

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   In Fig. 6 ist eine erste Ausführungsform einer Schaltung für eine Steuerung (9) gemäss vorlie- gender Erfindung dargestellt. Im ersten Teil dieser Schaltung der Lageregelung werden drei Signa- le bzw. Stellgrössen verarbeitet : der zeitabhängige Stell- bzw. Soll-Winkel   (ps(t).   der den Winkel   angibt, den die Laufkatze einnehmen soll, der zeitabhängige Kurvenradius R (t) der Lagewinkel   A der vom Lagesensor bereits als Sinus- bzw. Cosinus-Signal NSx und NSy gemäss Formel (5) ausgegeben wird. 



   Das Ausgangssignal   (pc(t)   des Lagereglers und der zeitabhängige Kurvenkorrekturwinkel   (pK(t).   der aus dem Lagewinkel A in Form der Signale NSx und NSy und dem momentanen Kurvenradius R (t) berechnet wird, werden einem Steuerelement (10) in Form einer Einzelrad-Kurvenkorrek- tureinheit zugeführt. Diese besitzt für jedes Rad eine Lenkwinkelkorrektureinheit LWK1, LWK2, ... 



  LWK", welche in Abhängigkeit vom jeweiligen Einbauwinkel des Rades R und den Eingangsgrö- &num;en   cpc(t)   und   cpK(t)   den Lenkwinkel A1, A2 ...An für das jeweilige Rad errechnen und an den jewei- ligen Stellantrieb als Steuergrösse weiterleiten. 



   Die Lenkung der einzelnen Räder kann sowohl mittels eines offenen (Fig. 7a und 7b) als auch eines geschlossenen (Fig. 6) Steuerkreises vorgenommen werden. Im Fall von Fig. 6 ist eine Rückführung FB des Lenkwinkel-Signals erforderlich. 



   Die Fig. 7a und 7b zeigen Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemässen Lageregelung, die für die Stabilisierung der Antriebseinheit auf den Lagewinkeln -90 , 0  und +90  geeignet sind. In diesen Fällen findet ein einfacher Proportionalregler mit Begrenzungsstufe PRZ Verwendung. Das Lagesignal 'A wird direkt aus den Ausgangssignalen des Lagesensors gewonnen, wobei ein Umschalter RSE je nach dem gewünschten Lagewinkel entweder das Cosinussignal, das Sinus- signal oder das invertierte (Inv) Sinussignal als Istwert dem Regler zuführt. Der Regler arbeitet daher immer im Null-Durchgang der Ausgangssignale des Lagesensors. Die Sollwerte müssen daher jeweils 0 bzw. zuvor ermittelte Kalibrierwerte für die einzelnen Lagewinkeln sein.

   Die Lenk- winkel-Korrekturelemente addieren in diesem Fall den Drehwinkel C(t) und den individuellen Kurven-Korrekturwinkel   cpK(t)   und führen das Ergebnis in diesem Anwendungsfall ohne Rückfüh- rung den Stellantrieben der Laufräder zu. 



   Wie erwähnt, wird dem Proportionalregler PRZ ein Lagesignal 'A zugeführt. Beim Lagesensor gemäss Fig. 7a kann es sich beispielsweise um einen Lagesensor handeln, der den Lagewinkel als exakten Wert z. B. gegenüber der Horizontalen liefert, und der beispielsweise unter der Wirkung der Schwerkraft auf eine Masse, Flüssigkeit oder ein gasförmiges Volumen gemessen wird. Der Lage- winkel A der Laufkatze 2 wird daher mit Bezug zu einer absoluten Bezugslage erfasst. Derartige Lagesensoren mit sinus- und cosinus-förmigen oder daran angenäherten Ausgangssignalen sind am Markt erhältlich. Lageänderungen benötigen aber meist eine gewisse Zeitdauer, um am Aus- gang des Sensors sichtbar zu werden. Diese Zeitverzögerung wirkt sich negativ auf den Regelkreis aus und zwar dahingehend, dass dieser bei höheren Fahrgeschwindigkeiten instabil werden kann. 



  Diesem Nachteil steht der Vorteil dieser Sensoren gegenüber, dass sie mit der Schwerkraft als Referenz arbeiten, die überall und unveränderlich wirkt und dass sie die erwähnten Vorzüge mit den (co) sinusförmigen Ausgangssignalen aufweisen. 



   Sensoren, die Lageänderungen nahezu ohne Zeitverzögerung widergeben, sind ebenfalls am Markt erhältlich. Sie arbeiten nach dem Trägheitsprinzip (Kreiselkompass, Gyro-Sensoren), ihr Ausgangssignal entspricht der Drehrate (Winkelgeschwindigkeit) des Sensors um eine bestimmte Achse. Sie erfassen daher Änderungen des Lagewinkels A der Laufkatze 2 mit Bezug zu einer vorgegebenen Bezugs- oder Ausgangslage. Damit sind sie für die Lageregelung natürlich auch sehr gut verwendbar. Da sie aber keine unveränderliche Referenz besitzen, können sie daher eine Nullpunkts-Drift aufweisen, und die Kontrolle des Drehwinkels erfordert die Integration der Aus- gangssignale, ist daher von Verstärkungsfaktoren abhängig. 



   Um die Vorteile dieser beiten Sensortypen zu verbinden, kann eine Kombination von beiden Sensor-Typen eingesetzt werden, wie sie in Fig. 7b dargestellt ist. Die Ausgangssignale des Lage- oder Neigungssensor mit sinus- und cosinus-förmigen Ausgangssignalen werden dem Umschalter RSE zugeführt. Dieser stellt die Langzeitstabilität des gewünschten Lagewinkels sicher. Des weite- ren ist ein Trägheitssensor, z. B. in Form eine Gyro-Sensors, vorgesehen, der die Dynamik des Regelkreises erhöht. 



   Die Kombination der Ausgangssignale erfolgt per Software SW durch das Steuerprogramm des Microcontrollers. Auf diese Weise kann insgesamt eine sehr rasche und absolut genaue Regelung 

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 ermöglicht werden. 



   Bei den Ausführungsformen der Fig. 7a und 7b ist noch ein weiteres Eingangssignal 's(t) vor- gesehen, das dem Proportionalregler PRZ zugeführt wird. Dieses Eingangssignal < p's(t) kann vorgesehen sein um eine weitere Kalibriermöglichkeit für Lageabweichungen zu haben. 



   Fig. 8 Zeigt die grundsätzliche Form der Ausgangssignale des Lagesensors. Sie können in der jeweiligen Ausführungsform sowohl in der Amplitude als auch im Offset beliebige andere Werte aufweisen. Wichtig ist lediglich die sinus- bzw. cosinus-ähnliche Abhängigkeit der Ausgangssignale vom Neigungswinkel A Da die Antriebseinheit meist nur in aufrechter (A = 0 ) oder gedrehter (A ¯ 90 ) Lage gehalten werden muss, bietet hierfür im ersteren Fall das Sinussignal, im letzteren Fall das Cosinussignal (bzw. das invertierte Cosinussignal) sehr gut brauchbare Regelsignale, da sie im betreffenden Lagewinkel ihren Nulldurchgang, die grösste Steigung sowie einen näherungs- weise linearen Verlauf besitzen. Sie können daher direkt oder invertiert, wie in Fig. 7a und 7b gezeigt, dem Lageregler zugeführt werden.

   Bei den in Fig. 8 dargestellten, kreisförmig begrenzten Bereichen im Null-Durchgang der Sinus- und Cosinuslinien handelt es sich um jene Bereiche, innerhalb der die Korrektur des Eingangssignals   (p's(t)   in den Fig. 7a und 7b möglich ist. 



   Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt beschrieben werden: 
Eine Transportanlage weist wenigstens einen Transportwagen (23) auf, der über eine Laufkat- ze (2) mit wenigstens zwei Gruppen von Rädern (4,5, 30) auf einer Tragschiene (1) fährt. Die Tragschiene (1 ) weist wenigstens segmentweise einen kreisrunden Querschnitt auf, auf dem die Räder (4,5, 30) abrollen. Die Räder (4,5, 30) sind über Lenkantriebe (50) lenkbar, wobei eine Steuerung (9) mit den Lenkantrieben (50) verbunden ist.

   Um bei einer form- und kraftschlüssige Ausgestaltung der Antriebs- und Laufräder den Nachteil erhöhter Reibungsverluste durch Quer- kräfte zu vermeiden, wenn die Räder nicht exakt in der optimalen Spur geführt werden, das heisst, nicht exakt zur gewünschten Laufrichtung ausgerichtet sind, ist ein Lagesensor vorgesehen, der einen dem momentanen Lagewinkel   (cpA)   der Laufkatze (2) auf der Tragschiene (1) entsprechen- den Wert erfasst und diesen an die Steuerung (9) weitergibt.

   Weiters sind eine Einrichtung zum Zuführen eines der Kurvenkrümmung der Tragschiene (1) entsprechenden Wertes zur Steuerung (9) und ein Steuerelement (10) in der Steuerung (9) vorgesehen, das aus den Werten des Lage- sensors und der Kurvenkrümmung und unter Berücksichtigtung der Lage des Rades (4,5, 30) an der Laufkatze (2) ein Steuersignal für die Lenkantriebe (50) errechnet. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Steuereinrichtung einer Transportanlage mit wenigstens einem Transportwagen (23), der über eine Laufkatze (2) mit Rädern (4,5, 30) auf einer Tragschiene (1), welche die Lauf- katze (2) teilweise umgreift und gegenüber der Tragschiene (1) um deren Längsachse verdrehbar ist, fährt, die wenigstens segmentweise einen kreisrunden Querschnitt auf- weist, auf dem die Räder (4, 5, 30) abrollen, wobei die Räder (4, 5, 30), die in wenigstens zwei Gruppen im wesentlichen in zur Längserstreckung der Tragschiene (1) normalen 
Ebenen angeordnet sind, über Lenkantriebe (50) lenkbar sind, und wobei eine Steuerung (9) mit den Lenkantrieben (50) verbunden ist, gekennzeichnet durch einen Lagesensor, der einen dem momentanen Lagewinkel (A), das ist der Winkel zwischen einer Bezugs- ebene der Laufkatze (2) und einer ortsfesten Ebene, insbesondere der Vertikalebene,

   der 
Laufkatze (2) auf der Tragschiene (1) entsprechenden Wert erfasst und diesen an die 
Steuerung (9) weitergibt, durch eine Einrichtung zum Zuführen eines der Kurvenkrümmung der Tragschiene (1) entsprechenden Wertes zur Steuerung (9) und durch ein Steuerele- ment (10) in der Steuerung (9), das aus den Werten des Lagesensors und der Kurven- krümmung und unter Berücksichtigtung der Lage des Rades (4, 5, 30) an der Laufkatze (2) ein Steuersignal für die Lenkantriebe (50) errechnet.

Claims (1)

  1. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Lenkantrieb (50) ein eigenes Steuerelement (10) zugeordnet ist.
    3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagesen- sor zwei Werte in Form eines Sinus- und Cosinussignals (NSx, NSy) des Lagewinkels (A) der Laufkatze (2) an die Steuerung (9) weitergibt. <Desc/Clms Page number 7>
    4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagesensor die absolute Lage der Laufkatze (2) erfasst.
    5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagesensor eine Drehrate der Laufkatze (2) erfasst.
    6. Steuereinrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein die absolu- te Lage der Laufkatze (2) und ein die Drehrate der Laufkatze (2) erfassender Sensor vor- gesehen sind, deren Ausgangssignale der Steuerung (9) zugeführt werden.
    7. Verfahren zum Steuern des Lenkwinkels von an einer Laufkatze (2) gelagerten Rädern (4, 5, 30), die in wenigstens zwei Gruppen im wesentlichen in zur Längserstreckung der Trag- schiene (1) normalen Ebenen angeordnet sind, und die auf einer Tragschiene (1), welche die Laufkatze (2) teilweise umgreift und gegenüber der Tragschiene (1) um deren Längs- achse verdrehbar ist, abrollen, wobei die Tragschiene (1) wenigstens segmentweise einen kreisrunden Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem momentanen Lagewinkel (A), das ist der Winkel zwischen einer Bezugsebene der Laufkatze (2) und einer ortsfesten Ebene, insbesondere der Vertikalebene, der Laufkatze (2) auf der Trag- schiene (1 ) entsprechender Wert erfasst wird und dass aus diesem Wert und einem der Kurvenkrümmung der Tragschiene (1 ) entsprechenden Wert ein Steuersignal für Lenkan- triebe (50)
    der Räder (4, 5, 30) errechnet wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dem momentanen Lagewinkel ( < pA) der Lagesensor entsprechende Wert als zwei Werte in Form eines Sinus- und Cosinussignals (NSx, NSy) des Lagewinkels (A) der Laufkatze (2) zur Verfügung ge- stellt werden.
    9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagewinkel (cpA) der Laufkatze (2) mit Bezug zu einer absoluten Bezugslage erfasst wird.
    10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Änderungen des Lagewinkels (cpA) der Laufkatze (2) mit Bezug zu einer vorgegebenen Bezugslage erfasst werden.
    11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagewinkel (A) der Laufkatze (2) mit Bezug zu einer absoluten Referenz und Änderungen des Lagewin- kels (A) der Laufkatze (2) mit Bezug zu einer vorgegebenen Referenz erfasst und mitein- ander verknüpft werden.
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WO2002004273A1 (de) * 2000-07-11 2002-01-17 Alexander Lechner Transportanlage

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WO2002004273A1 (de) * 2000-07-11 2002-01-17 Alexander Lechner Transportanlage

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