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用于输送工件的自由行驶的运输车和输送系统以及用于处理工件的处理设备的制作方法

时间:2022-02-15 阅读: 作者:专利查询

用于输送工件的自由行驶的运输车和输送系统以及用于处理工件的处理设备的制作方法

1.本发明涉及一种自由行驶的运输车,用于沿着输送区段,在可变的输送方向上输送至少一个工件,特别地输送至少一个车辆车身,包括:
2.a)定义运输车的主轴和主要取向的行驶机构、用于至少一个工件的紧固装置和将行驶机构与紧固装置耦合的连接装置;以及
3.b)控制装置,其被设置用于根据由至少一个位置信息编码器提供的位置信息,沿着输送区段控制行驶机构。
4.另外,本发明涉及一种用于沿着输送区段,在可变的输送方向上输送至少一个工件的输送系统,其包括至少一个这种自由行驶的运输车。
5.除此之外,本发明涉及一种处理设备,其用于处理工件,特别地用于处理车辆车身,包括:
6.a)输送系统,该输送系统包括多个自由行驶的运输车,通过运输车,可分别沿着输送区段,在可变的输送方向上输送至少一个工件;
7.其中
8.b)每个自由行驶的运输车都分别包括:
9.ba)定义自由行驶的运输车的主轴和主要取向的行驶机构、用于至少一个工件的紧固装置和将行驶机构与紧固装置耦合的连接装置;以及
10.bb)控制装置,其被设置用于根据由至少一个位置信息编码器提供的位置信息,沿着输送区段控制行驶机构;
11.c)沿着输送区段,存在有行驶空间,该行驶空间通过连接通路,与工件输送空间相连,其中行驶机构可在该行驶空间内移动,使得紧固装置在工件输送空间内被一同引导,并且延伸穿过连接通路。
12.进一步地,本发明涉及一种这样的包括根据本发明的输送系统的处理设备并且涉及一种由用于处理工件的处理设备的和/或用于输送至少一个工件的自由行驶的运输车的轨迹控制单元所实施的方法。


背景技术:

13.在开头所述类型的处理设备中,沿着输送区段布置有一个或更多个处理装置,其特别地可以是喷漆室、烘干机或者工作台。在此,可以在处理装置中用材料或者介质对工件进行处理,例如进行涂装,或者在工作台中进行组装,或者也可以进行机械加工,例如进行磨削或者抛光。对于车辆车身,可以特别地由组装台形成工作台,在其中为白车身装备车辆部件。
14.在对工件进行处理的过程中,会在输送空间内产生对于输送技术而言有害的气氛。因为用于输送技术的行驶空间和用于工件的输送空间仅通过连接通路相互连接,所以特别地,可以结合连接通路上的适当的屏蔽工具,降低空间之间的气氛过渡,使得行驶空间
内的输送技术设备不会由于有害气氛而过度负担。
15.包括自由行驶的运输车的运输系统也以术语“无人驾驶运输系统”或者fts被本领域技术人员熟知。自由行驶的运输车是运用于地面的(bodengebunden),即其行驶机构在行驶地面上行进,并且可彼此独立地对其进行驱动和转向。附属的位置信息编码器可以是已知的寻路系统。其可以例如包括安置在行驶地面上或者其内的路径标记、设备内部的gps和/或基于矩阵的位置信息编码器。额外地或者替代地,光学的远场传感器也是可能的,通过光学的远场传感器,可以防止与位于输送区段上的障碍物碰撞。在这种情况下,一般由上一级的中央控制系统协调基础的控制命令,诸如行驶任务、目的地等。
16.特别是在车辆生产中,存在从车辆车身的喷漆到车辆的总装都使用fts的期望。由此,可以放弃更换运输工具,这节省了成本并且提高了效率。
17.当运输车的输送方向变化时,(通常表述的)指向前方的方向矢量改变。在输送区段的曲线部段中,运输车在曲线走向中的位置处的输送方向始终是垂直于曲线曲率的半径而伸长的切向矢量。
18.自由行驶的运输车的主轴和主要取向均取运输车关于规定的运输车前部的前向运动的方向。这意味着,甚至对于立体的和/或可全向移动的自由行驶的运输车,主轴和主要取向都始终指向该规定的车辆前部的方向和由此得到的前向运动的方向。
19.其中使用了包括自由行驶的运输车的输送系统的处理设备具有以下优点,即其可以最大限度地灵活地适应于不同的工件、改变的生产流程等。除此之外,不需要安装由导轨、电轨等组成的包围整个处理设备的网状结构,因为自由行驶的运输车可以直接在设备地面上滚动。
20.为了单个自由行驶的运输车的导航和协调,通常在设备地面上安置路径标记,其可以额外地包括例如用于自由行驶的运输车的单个要驶经的路线的特殊标记。为了探测这些路径标记并且为了探测沿着输送区段的或者在输送区段上的障碍物,自由行驶的运输车通常包括单独的远场传感器布置。其一方面包括用于路径标记的路径标记传感器,另一方面包括障碍物传感器,通过该障碍物传感器,甚至还可以探测距运输车更远处的障碍物。然而,该远场传感器布置的缺点在于,其在狭窄空间处,特别是用于自由行驶的运输车的专门行驶空间中仅不充分地工作。因此,会发生在驶入行驶空间时,远场传感器布置在行驶空间限制件处会产生与沿着输送区段或者在输送区段上有障碍物的情形类似的信号。在最不利的情况下,这可能会导致控制装置将其解读为障碍物并且生成停止指示。由此出现短时的生产停工。
21.另外,对于开头所述类型的自由行驶的运输车,还会出现连接装置与连接通路的不利的碰撞。在这种情况下,这种碰撞危险主要在输送区段的曲线部段中升高。在连接装置与连接通路接触时,在不利的情况下会出现系统卷边和运输车的事故损坏。由此,一方面,处理设备的效率降低,因为曲线部段中的运输车由于出现的碰撞而不再能够顺利地行驶。另一方面,连接通路处和连接装置处的磨损加剧,这会引起高成本的维护工作。


技术实现要素:

22.因此,本发明的目的在于,给出一种自由行驶的运输车、一种输送系统、一种处理设备和一种由轨迹控制单元实施的方法,其克服了前文中阐述的现有技术的缺点。
23.对于开头所述类型的自由行驶的运输车,该目的通过以下方式得以实现:
24.c)除了控制装置外,运输车还包括可与轨迹控制单元耦合的近场传感器布置,其中轨迹控制单元可以通过可由近场传感器布置测定的位置原始信息,关于近场行驶环境的一个或更多个位置信息源,确定自由行驶的运输车的一个或更多个点的相对位置;并且
25.d)运输车的主要取向和输送方向可通过轨迹控制单元相互匹配。
26.根据本发明已知了,可以借助于这种近场传感器布置,更简单地沿着输送区段移动自由行驶的运输车,其中沿着输送区段存在障碍物或者可能会被控制装置解读为障碍物的物体。同样地,由于额外存在的近场传感器布置,有可能特别灵活且对应于需求地配置输送区段,举例而言,输送区段可以包括一个或更多个曲线部段。
27.为了自由行驶的运输车能够特别灵活地与可变的输送方向相匹配,有益的是,轨迹控制单元被布置在自由行驶的运输车上或者内。特别地,当存在多辆同类型的自由行驶的运输车时,若每辆运输车均可以独立于其它自由行驶的运输车,匹配于可变的输送方向,那将是特别有利的。对此,特别有利地,不需要任何上一级的协调所有自由行驶的运输车的轨迹控制单元。由此,自由行驶的运输车的主要取向和相应的输送方向可以根据近场行驶环境的一个或更多个位置信息源,特别灵活地且单独地相互匹配。
28.特别有益的是,近场传感器布置包括至少一个摄像头或者光学扫描器,特别是激光扫描器,和/或至少一个超声传感器和/或至少一个雷达传感器,其被布置在自由行驶的运输车上并且可以借助于摄像头图像和/或可光学扫描的结构和/或反射结构测定位置原始信息,而位置原始信息可以由轨迹控制单元加工成位置信息。因此,位置原始信息可以例如包括亮度值或者对比度值。额外地或者替代地,其可以包含例如连接通路的走向的边缘图像、反射光谱、吸收光谱和/或偏振光谱和/或更复杂的标记信息,例如条形码等的信息。
29.额外地或者替代地,可以有利的是,近场传感器布置包括至少一个布置在连接装置上或者行驶机构壳体上的力传感器,其被设置用于检测连接装置与连接通路的边缘或者内表面,和/或与行驶空间的行驶空间限制件的碰撞。那么位置原始信息可以是由力传感器测得的力。举例而言,力传感器可以被设计为应变片或者测量头等。
30.除此之外,可以有利的是,近场传感器布置额外地或者替代地包括转动值编码器,其被设置用于给出自由行驶的运输车的至少一个车轮布置的转动位置。那么,位置原始信息可以是由转动值编码器提供的角度等。
31.有利地,行驶机构分别包括一个或更多个可主动转动的车轮布置,其
32.a)可分别围绕转动轴主动转动,而转动轴垂直于车轮悬挂轴伸长,特别地竖直地伸长;并且
33.b)通过转动驱动器与轨迹控制单元耦合,使得轨迹控制单元根据可由至少一个近场传感器布置测定的位置原始信息,激活一个或更多个转动驱动器,使得相应激活的转动驱动器引起对应的车轮布置围绕转动轴转动。
34.这意味着,在该有利的变体中,轨迹控制单元从近场传感器布置处接收位置原始信息,根据这些位置原始信息,可以操控针对一个或更多个车轮布置的一个或更多个转动驱动器。
35.由此,例如有可能借助于可由转动值编码器为相应的车轮布置测定的转动值(例如角度),使车轮布置的转动位置匹配于沿着输送区段的特定点处的额定转动位置,并且由
此总体上跟随预设的区段走向。
36.为此,特别有益的是,一个、更多个或者所有可主动转动的车轮布置都可借助于轨迹控制单元单独地转动。由此,有可能在输送区段的曲线部段中,使车轮布置的车轮悬挂轴分别单独地对准曲线部段的曲率中心。
37.对于开头所述类型的用于输送至少一个工件的输送系统,开头提到的目的通过以下方式得以实现,即输送系统包括至少一个具有若干或者所有上文中提及的特征的自由行驶的运输车。
38.对于开头所述类型的处理设备,上文中阐述的目的通过以下方式得以实现:
39.d)除了自由行驶的运输车的控制装置外,处理设备还包括机械的和/或取决于传感器的轨迹支持装置,其被设置用于根据至少一个取决于连接通路的参数,使自由行驶的运输车的主要取向和输送方向主动地和/或被动地相互匹配。
40.根据本发明已知了,借助于这种轨迹支持装置,可以更安全地,即很大程度上无碰撞地沿着输送区段,将延伸穿过处理设备的连接通路的连接装置引导通过连接通路。通过额外存在的轨迹支持装置,还有可能特别灵活且对应于需求地配置处理设备中的输送区段。由此,目前由于输送方向与自由行驶的运输车的主要取向缺少匹配而不可能的区段走向可能。因此,例如,通过处理装置的曲线状区段走向成为可能,其中随即同样可以在曲线区域中对工件进行处理。另外,连接通路可以通过本发明保持得特别窄,由此可以例如更高效地为行驶空间屏蔽掉来自工件输送空间的有害气氛。
41.在轨迹支持装置中,特别有利的是,取决于连接通路的参数至少间接地是:
42.a)连接通路的边缘和/或内表面在输送方向上的走向;和/或
43.b)连接通路的内表面相对于在输送方向上伸长的垂直平面的倾斜度;和/或
44.c)连接通路的局部宽度。
45.局部宽度理解为连接通路的边缘或者内表面距通常垂直于输送方向相对的边缘或者内表面的距离。优选地,连接通路沿着输送区段的宽度是恒定的。
46.优选地,自由行驶的运输车的主要取向和输送方向可通过轨迹支持装置相互匹配,使得
47.a)在匹配自由行驶的运输车之后或者过程中,主要取向始终平行于或者垂直于输送方向伸长或者说被保持为平行于或者垂直于输送方向;和/或
48.b)在匹配之后或者过程中,连接装置的延伸穿过连接通路的至少一个部段与连接通路的至少一个边缘和/或内表面存在于或保持在预设的公差距离内。
49.由此,有可能整体上将连接装置的部段相对于连接通路的一个或两个边缘和/或内表面保持在分别预设的公差距离内。连接装置的延伸穿过连接通路的部段例如可以是支柱(stange)或者撑杆(strebe)等。
50.优选地,该公差距离为至少3到7mm,优选地为至少6到9mm,并且特别优选地为至少8到14mm。
51.在一种特别优选的设计方案中,连接装置的部段的最大横向伸展的中心被保持在连接通路的中心线上。连接通路的中心线理解为连接通路中和输送方向上假想的线,其距连接通路的两个边缘和/或内表面始终具有相同的距离。
52.对于处理设备,进一步有益的是:
53.a)为了使主要取向和输送方向主动地相互匹配,轨迹支持装置包括至少一个近场传感器布置,该近场传感器布置与轨迹控制单元耦合,
54.其中
55.b)轨迹控制单元能够通过可由近场传感器布置测定的位置原始信息,在一个或更多个取决于连接通路的参数方面,分别至少间接地确定自由行驶的运输车的一个或更多个点的相对位置。位置原始信息可由轨迹控制单元加工成位置信息。
56.在该意义上,主动匹配理解为存在至少一个驱动器,以使自由行驶的运输车的主要取向与输送方向相互匹配。
57.在这种情况下,可借助于位置原始信息测定的位置信息优选地包括至少一种以下组中的信息:连接通路的至少一个边缘和/或内表面的位置、连接通路的中心线的位置、连接装置相对于连接通路的至少一个边缘和/或内表面的距离。同样地,对于有效力的位置信息而言,有必要将规定的额定值或者其它测量信息一同纳入到测定中。
58.优选地,将位置信息与额定值相比较,以便能够根据比较结果,进行主要取向与可变的输送方向的匹配。这些额定值可以例如是至少一种以下组中的信息:连接通路的边缘和/或内表面的额定走向、连接通路的中心线的额定走向、连接装置相对于连接通路的至少一个边缘和/或内表面的公差距离。
59.具有一个、更多个或者所有上文中提及的特征的处理设备优选地包括根据本发明的输送系统。
60.为了沿着输送区段,使主要取向和输送方向被动地相互匹配,轨迹支持装置优选地预设了一个或更多个机械导向结构,其能够对自由行驶的运输车分别施加导向阻力。
61.在该意义上,被动匹配理解为并非强制性地要求有专门的驱动器,以使自由行驶的运输车的主要取向与可变的输送方向相互匹配。
62.导向结构可以理想地由
63.a)一个或更多个行驶机构导向结构形成,行驶机构导向结构被布置在行驶空间内,特别地被布置在行驶空间内的行驶地面上,并且可以对行驶机构施加导向阻力,其中转动轴垂直于车轮悬挂轴伸长,特别地竖直地伸长;和/或
64.b)行驶空间限制件形成,该行驶空间限制件可以对行驶机构的行驶机构壳体施加导向阻力。
65.该行驶机构导向结构可以例如通过匹配于连接通路的走向伸长的导向板形成。然而,也有可能在行驶地面中预设对应的沟槽或者类似的凹进部分,行驶机构在其中行进。
66.为了额外地避免连接装置与连接通路可能的碰撞,在连接装置上布置有接触元件,特别是滚动或者滑动元件会是有利的,其可以沿着连接通路的至少一个边缘和/或内表面滚动或者滑动。
67.优选地,在一种变体中,针对自由行驶的运输车已经提到的力传感器可以被布置在滚动元件或者滑动元件内或者其上。如上文中已经提到的,该力传感器也可以例如被设计为测量头。特别地,可以考虑一种实施方案,其中测量头分别在自由行驶的运输车的移动方向上超出连接装置。测量头随即通过记录下接触而至少逐段地检测与其中一个上述额定值的偏差。
68.额外地或者替代地,被设计为应变片的力传感器例如还可以被布置在连接装置
上,使得其在沿着连接通路滑动、滚动或者撞上连接通路时记录下其最小可逆偏转。
69.优选地,包括可以通过其实现被动匹配的机械导向结构的处理设备的输送系统是根据本发明的输送系统,该输送系统包括至少一个用于将主要取向主动匹配至变化的输送方向的轨迹控制单元。
70.为了以特别有益的方式提高处理设备的效率,有利的是,运输车的主要取向和输送方向的匹配的主动部分和被动部分可相互叠加。换言之,这意味着,既存在机械的轨迹支持装置的元件,也存在取决于传感器的轨迹支持装置的元件,并且可以依次或者同时实现匹配。
71.根据本发明的另一方面,该目的通过以下方式得以实现,即具有若干或者所有上文中提及的特征的处理设备是用于工件(特别地用于车辆车身)的制造设备的一部分。
72.根据本发明的另一方面,上文中提到的目的通过自由行驶的运输车在用于处理工件(特别地用于处理车辆车身)的处理设备中的应用得以实现,其中自由行驶的运输车具有若干或者所有上文中针对自由行驶的运输车提到的特征。
73.对于开头提及的方法,该目的通过以下方式得以实现,即该方法包括以下步骤:
74.a)接收由近场传感器布置提供的位置原始信息,该近场传感器布置特别地被布置在自由行驶的运输车上;
75.b)将位置原始信息加工成位置信息,通过位置信息,根据取决于行驶环境,特别是取决于连接通路和/或处理设备的行驶空间的一个或更多个参数,确定自由行驶的运输车的一个或更多个点的相对位置;
76.c)根据确定的位置信息,生成位置修正指示,其中位置修正指示引起由自由行驶的运输车的行驶机构定义的主要取向和可变的输送方向的匹配,特别是适配。
77.有利的是,由近场传感器布置为轨迹控制单元提供来自以下部件的位置原始信息:
78.a)至少一个摄像头或者至少一个光学扫描器,特别是激光扫描器,其被布置在自由行驶的运输车上,并且借助于摄像头图像或者说可光学扫描的结构,从连接通路上方和/或从连接通路下方测定位置原始信息;和/或
79.b)至少一个力传感器,其被布置在连接装置上或者布置在自由行驶的运输车的行驶机构壳体上,并且检测连接装置与连接通路的边缘或者内表面和/或与行驶空间的行驶空间限制件的碰撞。
80.优选地,通过位置修正指示,激活至少一个转动驱动器,使得转动驱动器引起对应的车轮布置围绕转动轴的转动,其中转动驱动器通过垂直于车轮布置的车轮悬挂轴(特别地竖直地)伸长的转动轴与可主动转动的车轮布置相连。额外地或者替代地,对于包括至少两个可主动驱动的车轮布置的自由行驶的运输车,位置修正指示还可以优选地引起车轮布置彼此对向地被驱动,由此实现主要取向匹配于可变的输送方向。
81.有益的是,通过位置修正指示激活至少一个转动驱动器,使得车轮悬挂轴在输送区段的曲线部段中保持对准曲线部段的曲率中心。这意味着,在自由行驶的运输车的输送运动中,实现了主要取向持续地匹配于可变输送方向的变化的切向矢量。由此,能够在特别狭窄的空间内确保自由行驶的运输车的特别流畅的转弯行驶。
82.被执行的位置修正指示可以被存储在修正协议中,该修正协议可以被转交给上文
中提及的中央控制系统,而该中央控制系统可以为驶经的部段计算适用于后续运输车的经修正的基础运动轨道并且对应地将其传送至后续的运输车。必要时,也可以在两个或更多个运输车之间交换这种修正协议,使得经修正的基础运动轨道可以由运输车搭载的控制系统计算。如果需要的话,那么经修正的基础运动轨道必要时也可以再次通过位置修正指示有所变化。
83.在输送区段的未细分用于行驶机构的行驶空间和工件输送空间的部段内,通常由控制装置控制自由行驶的运输车。输送区段的一些部段的特征在于变窄的行驶空间和从行驶空间到工件输送空间的连接通路,由此,在这些部段中会出现控制装置和轨迹控制单元相互竞争指示主导权。特别有利的是,轨迹控制单元根据一个或更多个规定的决策参数,完全或者部分地阻断控制装置对于自由行驶的运输车的行驶机构的控制指示。以此方式,避免了潜在的生产停工,其中例如可能会由于控制装置基于识别到的收窄处而使运输车停止并且运输车不能继续前进,产生生产停工。
84.在这种情况下,可以例如根据规定的亮度值或者对比度值、边缘在边缘图像中的某个位置、规定的反射光谱、吸收光谱或者偏振光谱和/或规定的力传感器数值,计算这种决策参数。在这种情况下,一个或更多个用于阻断控制装置的决策参数可以与之前已经阐述的位置信息一致,根据这些位置信息实现位置修正指示。
附图说明
85.在下文中,根据附图,详细地阐述本发明的实施方案。在附图中:
86.图1a和图1b示出了根据现有技术已知的用于处理工件的处理设备的横截面和局部纵截面,其中包括工件输送空间,该工件输送空间通过连接通路与布置于其下方的用于输送系统的行驶空间相连,通过该行驶空间,沿着输送区段,在可变的输送方向上输送工件,其中输送系统包括多个自由行驶的运输车;
87.图2a和图2b分别示出了对应于图1a的横截面的和对应于图1b的纵截面的处理设备的放大局部图,其中包括根据本发明的轨迹支持装置的第一实施方案;
88.图3a和图3b分别示出了对应于图2a和图2b的处理设备的截面,其中包括根据本发明的轨迹支持装置的第二实施方案;
89.图4a至图4c示出了不同的自由行驶的运输车的相应行驶机构的仰视图,其中分别示出了四个车轮布置,这些车轮布置可以是可主动转动的或者可被动转动的并且分别包括一个或两个车轮;
90.图5a至图5e示出了根据图4c的自由行驶的运输车的俯视图,其中以驶经输送区段的曲线部段的多个阶段显示了该运输车,并且其中在所显示的所有阶段中,运输车的主要取向和输送方向都相互匹配;
91.图6a至图6d示出了对应于图5a至图5d的自由行驶的运输车的视图,其中在运输车中,连接装置的两个竖直撑杆延伸穿过连接通路;
92.图7示出了自由行驶的运输车在对应于图6b的曲线部段中的细节视图,其中显示了相对于连接通路的边缘和/或内表面的不同输送方向和公差距离;
93.图8示出了根据图7的区域viii的放大图,其中通过虚线显示连接通路的边缘和/或内表面的额定走向;
94.图9以流程图示出了由轨迹控制单元实施的方法的示意图。
具体实施方式
95.图1a和图1b示意性地图解了整体以10所标记的、用于处理工件12的处理设备,正如其本身是已知的并且只要没有阐述任何差异,该处理设备就也用于当前情况。工件12被示例性地显示为车辆车身14。
96.处理设备10包括具有壳体18的处理装置16,其中壳体定义处理空间20。在处理装置16中,例如可以对工件12实施干燥步骤、预处理步骤或者涂覆步骤(例如喷漆步骤)。但是,处理装置16同样可以是工作装置22,在其中可以实施组装步骤和/或例如用于检查涂覆质量的质量控制之类的工序。
97.在下文中,基于处理装置16的示例,阐述本发明,其中处理空间20被设计为处理隧道24并且包括两面形式为侧壁26的隧道壁和两面形式为顶棚28和地面30的另外的隧道壁。处理装置16还可以替代地是向上敞开的并且不具有任何侧壁26和顶棚28。但是,无关于其具体的设计,即无论敞开还是封闭,处理空间20任何情形下都具有地面30。
98.通过输送系统32,沿着输送区段sf,在可变的输送方向rf上输送工件12。在当前的实施方案中,工件12被输送穿过处理空间20,即在此被输送穿过处理装置16的处理隧道24,并且还被输送到处理装置16外。在后一种情况下,例如在沿着输送区段sf而存在的两个处理装置16之间被输送,或者在通往处理装置16的途中被输送,或者在远离处理装置16的途中被输送,例如甚至是被输送到处理设备10的存储区域。
99.工件12沿着输送区段sf,在位于地面30上方的、沿着输送区段sf而延伸的工件输送空间34内移动。地面30也可以存在于分别存在的处理装置16之前和/或之后。在处理装置16的范围内,工件输送空间34与其处理空间20重合。工件输送空间34可以由此同样是敞开的或者封闭的。
100.输送区段sf可以包括一个或更多个曲线区域36,这些曲线区域显示在图5a至图8内。一个或更多个曲线区域36可以存在于处理装置16的范围内。然而,曲线区域也可以出现在处理装置16的外部,以便例如将工件12蜿蜒地输送通过处理设备10。在输送区段sf的曲线区域36内,输送方向rf始终描述垂直于曲线曲率的半径rk伸长的切向矢量v
t
。这些切向矢量v
t
显示在图7中;在下文中还会详细地对此进行讨论。
101.在当前的实施方案中,在通过模式中运行处理装置16,并且处理装置对应地在端面侧端部处具有入口并且在相对的端部处具有出口,这些在附图中是看不到的。入口和出口可以被设计为闸门,如其本身根据现有技术是已知的。然而,处理装置16也可以被规划为批次系统(batch-system)并且必要时只有唯一的接入端,通过该接入端,工件12被输送进入到处理空间20内并且在处理后从中再次被输送离开。该唯一的接入端必要时也可以被设计为闸门。
102.输送系统32包括多辆自由行驶的运输车38,在附图中只显示了其中单独一辆运输车。工件12在自由行驶的运输车38上,被沿着输送区段sf,在运输方向rf上输送通过处理装置16。运输车38在布置在工件输送空间34下方的行驶空间42内的行驶地面40上行驶并且是运用于地面的。包括自由行驶的运输车38的输送系统也以“无人驾驶运输系统”之名或者简称fts为本领域技术人员所熟知,其特征在于,运输车是可彼此独立地驱动并且转向的。
103.每辆运输车38都包括具有行驶机构壳体46的行驶机构44,该行驶机构壳体从外面看至少部分地向外限制行驶机构44。行驶机构44定义了仅显示在图5a至图7中的主轴并且同时定义了主要取向ah。在自由行驶的运输车38的当前实施方案中,主轴是纵向轴线,具体地参照所示的实施方案,在其余部分也将其称为纵向轴线。
104.然而,运输车38的各具体的主要取向ah通常始终根据自由行驶的运输车38参照所规定的前部向前行驶的方向而定向。举例而言,对于未示出的自由行驶的运输车38的具有基本上立方体的形状和/或基本上方形的底面的实施方案,该定义很有意义。主要取向ah和输送方向rf也可以完全根据自由行驶的运输车38向哪个方向移动而相互成一定角度地伸长。当运输车38没有参照所规定的前部向前行驶时,这一点特别恰当。特别地,对于可全向移动的自由行驶的运输车38而言,这一差异是至关重要的;例如,当全向运输车38以规定的前部横向于一侧移动时,纵向轴线以及主要取向ah和运输方向rf成90
°
角。
105.运输车38包括紧固装置48,工件12可以被紧固于其上并且被输送通过工件输送空间34。连接装置50将紧固装置48与行驶机构44耦合,必要时使其在外部与行驶机构壳体46耦合。连接装置50延伸穿过连接通路51,该连接通路将工件输送空间34与行驶空间42相连。因此,这种连接通路51特别地是必需的,因为来自处理空间20的污染性气氛应远离行驶空间42。在涂装间中,这种污染性气氛可以例如由于过喷物而积聚涂料颗粒。然而,在烘干机中,污染性气氛也可以处于这样的温度和/或装载有害物质,使得运输车38在该气氛中过长时间的暴露可能会引起运输车38上的值得注意的损害。在图1至图5中的实施方案中,连接装置50由唯一的竖直撑杆形成。
106.在未特意显示的连接通路51的实施方案中,其具有屏蔽装置,该屏蔽装置可以被构建为例如鳞片状的或者层状的。这种构造使得不停移动的通路窗口成为可能,在沿着输送区段sf进行运输的过程中,该通路窗口被连接装置50开启并且在其后方再次关闭。因此,虽然连接装置50可以沿着输送区段sf移动通过连接通路51,但是运输车38在此过程中尽可能保持了屏蔽对有害气氛的屏蔽。
107.运输车38从位置信息编码器52处获得位置信息,通过这些位置信息,在处理设备10中可以协调地对自由行驶的运输车38进行导航。位置信息编码器52可以例如被设计为远场传感器布置54并且被布置在运输车38上。如开头提到的,由此对于运输车38,还有可能借助于障碍物传感器避开沿着输送区段sf的障碍物,并且额外地或者替代地,借助于路径标记传感器,跟踪未特意示出的路径标记元件。在图1b中,在运输车38的尾部区域56a中显示远场传感器布置54。
108.位置信息编码器52可以例如是设备内部的gps系统58,其仅由布置在运输车38的前部区域56b内的gps接收天线60表示。为了能够加工由远场传感器布置54和/或gps系统58提供的位置信息,运输车38还搭载控制装置62。
109.借助于控制装置62,每个运输车都可以单独地加工由远场传感器布置54和/或gps系统58提供的位置信息,使得其自主地沿着输送区段sf,行驶穿过处理设备10。控制装置62可以是完全自主的。同样可能的是,控制装置62,还有像gps系统58,与上文中提到的更高层级的设备内部的中央控制系统进行通信。由每个运输车38的远场传感器布置54测定的位置信息随即例如通过gps、w-lan之类手段,被发送至该中央控制系统以进行处理,该中央控制系统又将对应的控制指示传送至自由行驶的运输车38的控制装置62。
110.对于这种本身根据现有技术已知的控制装置62,当必须沿着连接通路并且在连接通路中引导连接装置50时,会出现困难。主要存在以下问题,即连接装置50会与连接通路51的边缘64a和/或内表面64b相撞,如其图1a和图2a中所示。由此,在连接通路51上和连接装置50上都产生磨损。
111.已知的这种类型的控制装置62的另一问题在于,根据确切的实施方案,处理设备10的远场传感器布置54或者gps系统58必要时分别只实现非常粗略的位置确定。
112.由此,例如可能会出现以下情况,即通过远场传感器布置54,识别到误以为位于输送区段sf上的障碍物,紧接着,即便障碍物实际位于输送区段sf旁,运输车38也停止。还可能会出现以下情况,即运输车38在驶入处理装置16的行驶空间42中时停止,因为借助于远场传感器布置54,错误地将图1a、图2a和图3a中标出的行驶空间限制件66识别为障碍物。
113.如图2a和图2b中显示的,根据本发明的处理设备10此时包括轨迹支持装置68,除了控制装置62外,其可以使输送方向rf和运输车38的主要取向ah相互匹配。在这种情况下,在当前的实施方案中,主动地和/或被动地实现匹配。这意味着,既可以机动地,也可以通过施加作用于运输车38的导向阻力非机动地实现匹配。
114.在被动的情况下,轨迹支持装置68的当前实施方案包括导向结构70。其由行驶机构导向结构72形成,但是必要时也可以包括行驶空间限制件66。在当前情况下,行驶机构导向结构72在其方面被设计为行驶空间42的行驶地面40中的导向槽72a,如图2a中显示的。运输车38的车轮布置74可以在这些沿着输送区段sf并且在输送方向rf上延伸的导向槽72a中滚动。在这种情况下,导向槽72a与连接通路51的走向匹配地伸长。安排导向槽72a的宽度,使得连接装置50始终被保持在相对于连接通路的边缘64a和/或内表面64b的公差距离da内。特别地,还会参照图7和图8详细地阐述公差距离da并且还只在此示出。
115.必要时,运输车38包括传感机构,其在车轮布置74碰上导向槽72a的侧面时进行检测,从而可以启动反向运动。
116.运输车38的车轮布置74被实施为可主动转动的车轮布置74a。当在转动轴ad上没有机动的能量输入发生时,车轮布置可以通过由导向槽72a施加的导向阻力但还是被动地围绕转动轴ad转动。在当前情况下,转动轴ad分别垂直于车轮布置74a的车轮悬挂轴ar伸长,其中在图4a至图5e中只标出了若干车轮悬挂轴ar。如果运输车38离开了要保持的最佳轨迹,则可以由此通过导向槽72a的内壁76对车轮布置施加导向阻力,由此防止运输车38还会继续离开对于连接装置50而言还要驶过的最佳区域。
117.对此额外地或者必要时替代地,根据图2a和图2b的实施方案包括近场传感器布置78,其在当前情况下包括至少一个摄像头80。摄像头80被布置在行驶机构壳体46的上侧82上并且对准连接通路51的下侧84。在此,摄像头80连续地或者根据应用需求以规定的周期拍摄连接通路51的边缘64a或者内表面64b。由此测定的位置原始信息被传递至布置在运输车38中的轨迹控制单元86。摄像头80可以可选地同样布置在连接装置50的穿过连接通路51伸出的部段之前或者之后。同样地,有可能使摄像头80对准连接通路51的没有配备附图标记的上侧。
118.轨迹控制单元86首先将位置原始信息与保存的且确定的额定值相比较(也可参见图9中的步骤s4)。如开头提到的,系统可以例如以亮度值或者对比度值进行工作。如果例如由摄像头80拍摄的图像的平均亮度值由此高于所保存的亮度额定值,则位置原始信息被加
工成位置信息,这些位置信息允许关于以下方面的更确切的情报,即运输车38关于连接通路51位于哪一位置。这一加工主要包含背景信号的清除,位置原始信息由此变得更易管理并且更可对比。同样地,在加工的范畴内检验运输车38是否还位于相对于连接通路51的边缘64a或者内表面64b的公差距离da内。然而,还有可能不直接将位置信息与公差距离da相比较,而是与通过测试测定的公差范围相比较,特定来源的位置信息可以在这些公差范围内波动。
119.轨迹控制单元86现在例如检测:摄像头80直接位于连接通路51下方并且由此要实现沿着输送方向rf向右的位置修正运动。该位置修正运动一直进行到由轨迹控制单元86加工的位置信息再次处于额定范畴内。
120.为了位置修正运动,786生成位置修正指示,通过该位置修正指示操控与可主动转动的车轮布置74a耦合的转动驱动器88,使得附属的车轮布置74a在运输车38行驶过程中围绕转动轴ad旋转。转动驱动器88可以被预设为专门的结构单元,或者也可以仅通过在控制技术上获得可能性来形成;这一点还会继续在下文中再次讨论。
121.然而,摄像头80同样还可以例如通过边缘识别,检测连接通路51的边缘64a或者内表面64b的走向。对于生成位置修正指示而言,相较于上文中描述的通过亮度值进行工作,该方法显著地更不易受可能的加工错误的影响。轨迹控制单元86随即例如通过边缘识别算法,将位置原始信息与保存的额定走向相比较。通过将测定的实际走向变换成额定走向,可以由此间接地生成位置修正指示,通过该位置修正指示,可以操控转动驱动器88,使得实际走向基本上对应于额定走向。
122.原则上,当运输车38位于连接通路51的范围内时,轨迹控制单元86接管其控制,并且阻断控制装置62。
123.必要时,在上文中描述的过程中,或者说在到达连接通路51时,控制装置62最初可以是仍然活跃的。之后,必须避免控制装置62和轨迹控制单元86竞争指示主导权。为了避免运输车38由于该冲突不能继续前进并且由此引起生产延迟,在存在位于位置信息的公差范围以外的位置信息时,或者额外地或者替代地,在超过公差距离da时,轨迹控制单元86可以阻断控制装置62。轨迹控制单元86随即自主地控制运输车38。在缺少满足已经提到的标准的位置信息时,不再维持轨迹控制单元86的阻断指令,控制装置62由此可以再次接管运输车38的控制。
124.在当前实施方案中,运输车38的近场传感器布置78额外地包括接触元件90,该接触元件可以是滚动元件或者滑动元件,其被布置在连接装置50上并且包括力传感器92,而该力传感器可以探测施加到接触元件90上的力。轨迹控制单元86随即根据该探测到的力,为车轮布置74a生成位置修正指示。由力传感器92提供的位置原始信息可以与由摄像头80提供的位置原始信息一同由轨迹控制单元86加工。一种特别可靠的位置确定由此是可能的。替代地,可以放弃摄像头80或者说一般而言,放弃光学系统,并且只使用接触元件90。
125.在图3a和图3b中,显示了轨迹支持装置68的一种变型。
126.首先,机械行驶机构导向结构72在此并非设计成导向槽72a,而是被设计成导向板72b。以类似于导向槽72a的方式,导向板72b适应于连接通路51,沿着输送区段sf并且与变化的输送方向rf协调一致地伸长。导向板72b同样具有内壁76b,这些内壁可以对车轮布置74施加导向阻力。
127.作为与图2a和图2b的实施方案的另一区别,代替摄像头80,当前的轨迹支持装置68具有两个光学扫描器94,其例如被实施为未特意配备附图标记的激光扫描器。其连续地将光束96对准布置在连接通路51的下侧84上的标记元件98。在未特意示出的变型中,光可以主要由红色光谱区或者红外光谱区组成。标记元件98既可以被实施为可光学扫描的结构,例如被实施为连续的条形码,也可以被实施为规律重复的几何结构。在其它实施方案中,同样可以沿着行驶空间限制件66布置标记元件98。
128.在未特意示出的变型中,替代地或者补充地,还可以存在一个或更多个超声传感器或者雷达传感器,其与反射结构共同作用,使得可由轨迹控制单元86加工成位置信息的位置原始信息能够被测定。
129.在当前的实施方案中,光学扫描器94连续测量由标记元件98反射的光的沿未示出的光敏传感器上入射的反射光谱。相较于之前的实施方案,图3a和图3b中显示的实施方案不具有任何布置在接触元件90中的力传感器92。更确切地说,在连接装置50上布置有测量头99,其在前向运动的方向上探出连接通路51中的连接装置50。由此,可以提前就探测出连接通路51的走向改变。在这种情况下,测量头99可以被布置在未显示的可移动的导向件上。
130.在一种未显示的实施方案中,额外地或者必要时替代地,在连接装置50上布置有设计为应变片的力传感器92,其被近场传感器布置78所包括。借助于其,还可以探测连接装置50在沿着连接通路51的边缘64a或者内表面64b滑动、滚动或者相撞时的最小可逆偏转。在这种情况下,由应变片生成的位置原始信息由轨迹控制单元86以与其它力传感器92可比的方式进行操作。类似于已经针对摄像头80和其它力传感器92阐述的,这些位置原始信息被连续地与额定值相比较。如果位置原始信息与额定值有偏差,则位置原始信息由轨迹控制单元86加工成位置信息。如果这些平均的位置信息超过公差范围,则轨迹控制单元生成位置修正指示,由此激活转动驱动器88。例如当光学扫描器94的光不再入射到标记元件98上时,或者当力传感器测量到超过噪点值(rauschwert)的力时,就是这种情况。
131.如已经在图2a和图2b的实施方案中阐述的,轨迹控制单元86随即一直生成位置修正指示,直至连接装置50再次处于距连接通路51的边缘64a或者内表面64b的公差距离da内。
132.现在,在图4a至图4c中只显示了行驶机构44的可能设计方案的三种实施方案。自由行驶的运输车38分别从下方显示。图4a中示出的运输车38在前部区域56b中具有可主动转动的车轮布置74a,这些车轮布置分别与转动驱动器88耦合并且在其上分别布置有车轮100。转动轴ad在此与转向轴相交。在尾部区域56a中布置有另一类型的可转动的车轮布置74b,其中转动轴ad与转向轴不相交;转向轴或者说转向轴承在此作为圆圈可以被看到,其相对于转动轴ad,朝向前部区域56b的方向偏移。图4b中的运输车具有四个可主动转动的车轮布置74a,其分别包括布置在其上的车轮100。在图4c中示出了运输车38,其包括四个可主动转动的车轮布置74a,其分别包括两个布置在其上的车轮100。在这种包括两个车轮100的轮对中,优选地通过以下方式形成转动驱动器88,即两个车轮100能够对向转动,使得轮对(即由此形成的车轮布置74a)整体围绕转动轴ad转动。
133.出于简单和清楚的原因,并未特意显示另外的实施方案。这些另外的实施方案中的第一种在尾部区域56a内具有关于转动固定的车轮布置74,这些车轮布置由此不可围绕转动轴ad转动,并且就这一点而言,也不可以使其偏转。在第二实施方案中,沿着圆周布置
三个可主动转动的车轮布置74a。未示出的实施方案还可以只包括三个或者五个或者更多个车轮布置74。
134.在图5a至图5e中,以曲线区域36中的多个移动阶段,示出了运输车38的一种实施方案。运输车38沿着输送区段sf,以变化的输送方向rf行驶。输送区段sf在曲线区域36内具有曲线部段102。可以看到,轨迹控制单元86沿着输送区段sf控制运输车38,使得从图5a中驶入曲线部段102到根据图5c的位置,主要取向ah都与输送方向rf一致。
135.这通过以下方式实现,即位于曲线部段102中的车轮布置74的车轮悬挂轴ar始终由轨迹控制单元86取向,使得其对准曲线部段102的曲率中心m并且在沿着曲线部段102的移动过程中保持对准。为了除了或者替代于迄今为止提到的方案,还为轨迹控制单元86提供其它位置原始信息,对于每个车轮布置74,可以分别存在未显示的转动值编码器,其将车轮布置74的转动位置传送至轨迹控制单元86并且包括在近场传感器布置78中。这些转动位置随即可以通过轨迹控制单元86,用为输送区段sf的特定部段预定义的转动位置补偿,并且在与额定值有偏差时适应于额定值。
136.在图5d和图5e中显示了:主要取向ah并不一直平行于各自实际的输送方向rf伸长。主要取向ah在此垂直于输送方向rf伸长,并且运输车38朝向一侧并且横向于其纵向轴线ah移动。
137.在图6a至图6d中,以类似于图5a至图5e的方式,显示了运输车38的另一实施方案。在该运输车38中,连接装置50包括两个竖直撑杆,其在此用50a和50b标出并且在纵向轴线ah的方向上彼此相隔。
138.在这种情况下,近场传感器布置78适应于存在的两个撑杆50a、50b。举例而言,对于每个撑杆50a、50b,分别存在专门的摄像头80,其在每个撑杆50a、50b前扫描连接通路51。对应内容适用于多于两个撑杆50之类的情况。
139.该实施方案和图6a至图6d以及图7和图8显示了,如何能够通过根据本发明的轨迹支持装置68,在存在弦线效应(sehneneffekten)的情况下使主要取向ah和输送方向rf相互匹配。当连接装置50的多于仅一个例如杆状部段延伸穿过连接通路51时,一直会形成在图6a至图6d中用104标出的这种“弦线”。那么对沿着曲线部段102的运输车38的控制必须被视为沿着具有弦线104的纵向延伸的连接通路51输送物品。
140.对此,图7示出了位于根据图6b的位置中运输车38在输送区段sf的曲线部段102上的的细节视图。同样显示了输送方向rf关于运输车38在曲线区域36中的不同位置的切向矢量v
t
。图8以放大的比例尺示出了图7中的片段viii,并且显示了公差距离da,其中连接装置50至少被保持在距连接通路51的边缘64a或者内表面64b的该公差距离内。
141.显示了边缘64a或者内表面64b的实际走向106a和边缘64a或者内表面64b的额定走向106b。在测定实际走向106a关于额定走向106b的这一偏差时,轨迹控制单元86生成位置修正指示,由此通过转动驱动器88操控车轮布置74,使得运输车实施修正运动,直至实际走向106a和额定走向106b再次基本对应。在这种情况下,确切的额定走向106b首先取决于如何安排或者说预设公差距离da。
142.图9示出了由轨迹控制单元86实施的方法108的流程图。在步骤s1中,由近场传感器布置78持续产生位置原始信息,这些位置原始信息在步骤s2中被传递至轨迹控制单元86。在于步骤s3中接收位置原始信息后,随即在步骤s4中,在轨迹控制单元86中检验所传送
的位置原始信息是否超过了规定的额定值。如果不是这种情况,则方法108再次跳至步骤s1。但是,如果超过了额定值,则在步骤s5中,由轨迹控制单元86将位置原始信息加工成位置信息。现在,在步骤s6中,根据保存的或者测量出的参数,将这些位置信息用于关于行驶环境,特别地关于连接通路51的边缘64a或者内表面64b,确定运输车38的相对位置。
143.在所示的实施方案中,关于其确定相对位置的点分别是运输车38上的一个或更多个地方,在其上布置有摄像头80或者光学扫描器94。在未特意示出的实施方案中,在轨迹控制单元86中保存运输车38的相关点在xyz坐标系中的代表值。通过位置信息,可以测定摄像头80或者光学扫描器94关于行驶环境的相对位置;借助于这些位置信息,还可以通过对应的矩阵变换,测定连接装置50或者运输车38的其它点相对于行驶环境的相对位置。
144.现在,在方法步骤s7中检验:借助于位置信息测定了其相对位置的点是否超过关于行驶环境的公差距离da。如果不是这种情况,则方法重新从步骤s1开始。然而,如果是这种情况,则在方法108的步骤s8中检验:控制装置62是否是激活的并且是否将控制指示传送至运输车38的行驶机构44。为了避免特别地由于关于指示主导权的竞争而导致的生产停摆,轨迹控制单元86在一段时间内阻断控制装置62,轨迹控制单元86在该时间内控制运输车38。在这种情况下,轨迹控制单元86不仅控制转动驱动器88,还控制运输车38的剩余驱动机构,而出于清楚的原因,并未特意显示该剩余驱动机构。
145.紧接着,在方法步骤s9中,生成位置修正指示,根据该位置修正指示,在方法步骤s10中激活车轮布置74的转动驱动器88。
146.一旦由近场传感器布置78传送的位置原始信息不再超过或者低于保存的额定值,控制装置62就重新接管运输车38的控制,即例如在离开行驶空间42时或者说之后。
147.然而,虽然在图9中未显示,额外地,为此还需要控制装置62实施类似的方法。控制装置62的远场传感器布置54测定位置信息,而该位置信息在用为此预设的额定值均衡后允许得出关于运输车38的行驶环境如何形成的结论,因此可以例如接着忽略轨迹控制单元86的阻断指示。
148.在另一未显示的实施方案中,为了避免虽然不需要这种远程控制,但由于超过或者低于额定值而由轨迹控制单元86接管运输车38的控制,只有在远场传感器布置54探测到具体的标记时,才会激活轨迹控制单元86。该标记可以例如被布置在工件输送空间34下方的行驶空间42的入口处。对应地,随即可以在行驶空间42的出口处布置另一标记,其引起轨迹控制单元86的阻断指示被忽略或者替代地停用轨迹控制单元86。随即可以在重新探测对应的标记时将该轨迹控制单元再激活。