(57)【要約】【課題】非常に簡単な構成でありながら相対移動対称物同士の間の近接等を検知できるようにする。【構成】無人搬送車１Ｂ等との間の近接等を磁気により検知する近接センサであって、無人搬送車１Ｂに備えられた近接センサ１Ｂに含まれた磁石３０Ｂによる磁界の大きさを検出するホール素子１０Ａと、ホール素子１０Ａの検出結果に基づいて無人搬送車１Ｂ等の近接の有無を判定するコンパレータ２０Ａと、近接センサ１Ｂが無人搬送車Ａ等との近接等を検知するために必要な磁石３０Ａと、ホール素子１０Ａを動作させるための電流を出力する定電流回路４０Ａとを具備している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の相対移動対象物の各々に備えられ且つ他の相対移動対象物との間の近接を磁気により検知する近接センサであって、他の相対移動対象物に備えられた他の近接センサに含まれた他の磁石による磁界の大きさを検出する磁気検出素子と、磁気検出素子の検出結果に基づいて他の相対移動対象物の近接の有無を判定する及び／又は磁気検出素子の検出結果を他の相対移動対象物との間の距離データとして出力する出力部と、他の近接センサが自己の相対移動対象物との近接を検知するために必要な磁石とを具備したことを特徴とする近接センサ。
【請求項２】
前記磁石として電磁石を用いた請求項１記載の近接センサにおいて、前記電磁石を励磁する励磁回路と、前記磁気検出素子を駆動させるための電流／電圧を生成する駆動回路と、励磁回路又は前記出力回路と駆動回路とを時分割で順次動作させる第１の切換回路とを具備したことを特徴とする近接センサ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の近接センサにおいて、他の相対移動対象物との間の近接だけでなくその方向も検知するために、前記磁気検出素子として同一のものを複数用いるとともに互いに異なる位置に配設されていることを特徴とする近接センサ。
【請求項４】
請求項３記載の近接センサにおいて、前記磁気検出素子を駆動させるための電流／電圧を各々生成する複数の駆動回路と、複数の駆動回路を時分割で順次動作させる第２の切換回路とを具備したことを特徴とする近接センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気により近接等を検知する新種の近接センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、複数台の無人搬送車が自動走行して全体として所定の処理を行なう無人搬送システム等においては、無人搬送車同士の接触を防止するために近接センサが無人搬送車に備えられている。このようなシステムに用いられている近接センサは光学式や電波式等であるのが一般的である（例えば、特許文献１、２等参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１８３１７４号公報
【特許文献２】
特開平０５−０７３１３９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例による場合、構成が非常に複雑であり、コスト高であるという本質的な欠点がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、非常に簡単な構成でありながら相対移動対象物同士の間の近接等を検知することが可能な新種の近接センサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の近接センサは、複数の相対移動対象物の各々に備えられ且つ他の相対移動対象物との間の近接を磁気により検知する近接センサであって、他の相対移動対象物に備えられた他の近接センサに含まれた他の磁石による磁界の大きさを検出する磁気検出素子と、磁気検出素子の検出結果に基づいて他の相対移動対象物の近接の有無を判定する及び／又は磁気検出素子の検出結果を他の相対移動対象物との間の距離データとして出力する出力部と、他の近接センサが自己の相対移動対象物との近接を検知するために必要な磁石とを具備している。
【０００７】
前記磁石として電磁石を用いた場合、好ましくは、前記電磁石を励磁する励磁回路と、前記磁気検出素子を駆動させるための電流／電圧を生成する駆動回路と、励磁回路又は前記出力回路と駆動回路とを時分割で順次動作させる第１の切換回路とを付加した構成のものを用いることが望ましい。
【０００８】
好ましくは、他の相対移動対象物との間の近接だけでなくその方向も検知するために、前記磁気検出素子として同一のものを複数用いるとともに互いに異なる位置に配設するようにすることが望ましい。この場合、より好ましくは、前記磁気検出素子を駆動させるための電流／電圧を各々生成する複数の駆動回路と、複数の駆動回路を時分割で順次動作させる第２の切換回路とを付加した構成のものを用いることが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態及び第１の変形例を説明するための図であって、近接センサの構成図、図２は近接センサに含まれるホール素子の磁界−出力電圧特性を示すグラフ、図３は第２の変形例を説明するための図であって、近接センサに含まれる励磁回路と定電流回路のオンオフのタイミングを示す図、図４は第３の変形例を説明するための図であって、図１に対応する図、図５は第４の変形例を説明するための図であって、近接センサに含まれる定電流回路のオンオフのタイミングを示す図である。
【００１０】
ここに掲げる近接センサ１は、例えば複数台の無人搬送車が自動走行して全体として所定の処理を行なう無人搬送システム等に利用されており、無人搬送車同士の接触を防止するために無人搬送車の各々に備えられている。図示例では無人搬送車Ａ、Ｂのみが示されている。無人搬送車Ａ、Ｂに備えられた近接センサを１Ａ、１Ｂとして示している。近接センサ１Ａ、１Ｂは基本的に同一であるので、近接センサ１Ａの構成について以下説明する。
【００１１】
近接センサ１Ａは、無人搬送車１Ｂ（他の相対移動対象物に相当する）等との間の近接等を磁気により検知する近接センサであって、無人搬送車１Ｂに備えられた近接センサ１Ｂ（他の近接センサに相当する）に含まれた磁石３０Ｂ（他の磁石に相当する）等による磁界の大きさを検出するホール素子１０Ａ（磁気検出素子に相当する）と、ホール素子１０Ａの検出結果に基づいて無人搬送車１Ｂ等の近接の有無を判定するコンパレータ２０Ａ（出力部に相当する）と、近接センサ１Ｂが無人搬送車Ａ等との近接等を検知するために必要な磁石３０Ａと、ホール素子１０Ａを駆動させるための電流を出力する定電流回路４０Ａ（駆動回路に相当する）とを具備している。
【００１２】
ホール素子１０Ａは図２に示すように磁界の大きさを出力電圧に変換する磁気検出素子である。温度特性が優れた定電圧制御と、出力電圧のリニアリティが優れた定電流制御との双方の制御方法が可能であるが、ここでは磁界の大きさの変化を重視しているので、定電流方式を採用している。即ち、ホール素子１０Ａは定電流回路４０Ａにて生成された定電流が入力されると、これにより駆動状態になり、磁界の大きさを検出し、この検出結果を出力電圧としてコンパレータ２０Ａに出力するようになっている。
【００１３】
定電流回路４０Ａはホール素子１０Ａに必要な大きさの電流を生成し、これを定電流化してホール素子１０Ａに出力する回路である。
【００１４】
コンパレータ２０Ａはホール素子１０Ａの出力電圧と図外の定電圧回路の出力電圧（基準電圧Ｖｒｅｆ）とを大小比較し、この比較結果を無人搬送車１Ｂ等の近接の有無を示すデジタル信号として出力する回路である。基準電圧Ｖｒｅｆ  については、無人搬送車１Ｂ等の近接の有無を判定する際の境界となる近接距離設定値Ｌ及びホール素子１０Ａが検出してしまう磁石３０Ａによる磁界の大きさを考慮して適宜設定すれば良い。即ち、ホール素子１０Ａは近接センサ１Ｂに含められた磁石３０Ｂ等から発生する磁界と磁石３０Ａから発生する磁界とが加算された磁界の大きさを検出する形になるものの、無人搬送車１Ｂ等が近接距離設定値Ｌにまで近接した時点でコンパレータ２０Ａから出力されるデジタル信号が反転するように基準電圧Ｖｒｅｆ  が設定されている。
【００１５】
磁石３０Ａはここでは永久磁石を用いている。永久磁石の代わりに電磁石を用いてもかまわない。電磁石を用いた例を図１中３０Ａ’として表している。もっとも、磁石３０Ａ’を用いた場合、磁石３０Ａ’を励磁するための励磁電流を生成する励磁回路５０Ａが必要になる。
【００１６】
これらのホール素子１０Ａ、定電流回路４０Ａ、コンパレータ２０Ａ及び磁石３０Ａ等の部品は図外の基板上に実装されている。ここではホール素子１０Ａにより検出される磁石３０Ａの磁界を小さくするため、少なくともホール素子１０Ａと磁石３０Ａとを互いに反対面に実装するようにしている。
【００１７】
このような構成の近接センサ１Ａによる場合、無人搬送車Ｂ等が近接距離設定値Ｌにまで近接すると、コンパレータ２０Ａから出力されるデジタル信号が反転するので、無人搬送車Ｂ等が近接距離設定値Ｌにまで近接している否かを検知することが可能になる。これは近接センサ１Ｂ等についても全く同様である。即ち、近接センサ１Ａ、１Ｂだけで無人搬送車Ａ、Ｂ同士の近接の有無を双方において検知することが可能になる。
【００１８】
また、複数のコンパレータ２０Ａを並列接続し、コンパレータ２０Ａに各々入力すべき基準電圧Ｖｒｅｆ  を互いに異なるように設定すれば、近づいてきた無人搬送車の台数を検知することも可能である。この場合の各基準電圧Ｖｒｅｆ  については、無人搬送車の近接の有無を判定する際の境界となる近接距離設定値Ｌ及びホール素子１０Ａが検出してしまう磁石３０Ａによる磁界の大きさに加えて、検知すべき無人搬送車の台数を考慮して適宜設定すれば良い。
【００１９】
このように近接センサ１Ａは、ホール素子１０Ａを用いて磁気により無人搬送車Ｂ等の近接の有無を検知しているので、従来の光学式や電波式のものに比べて構成が非常に簡単であり、低コスト化を図ることができる。しかも従来の光学式のものとは異なり、近接センサ１Ａの周りの３６０度の広範囲で無人搬送車Ｂ等の近接の有無を検知することがことができることから、この点で高性能化を図ることも可能になる。これに伴って、無人搬送システム等の低コスト化及び高性能化を実現されることになる。
【００２０】
次に第１の変形例を説明する。この変形例は近接センサ１Ａのコンパレータ２０Ａの代わりにマイコン２０Ａ’を用いて、無人搬送車Ｂ等の近接の有無だけでなくその近接距離まで検知している。
【００２１】
マイコン２０Ａ’のアナログ入力ポートにホール素子１０Ａを接続し、マイコン２０Ａ’によりコンパレータ２０Ａと同等の機能を果たす一方、ホール素子１０Ａの出力電圧をマイコン２０Ａ’のＡ／Ｄ変換機能を用いてデジタル信号として出力する。即ち、マイコン２０Ａ’の出力ポートから無人搬送車Ｂ等の近接の有無を示すデジタル信号を出力する一方、ホール素子１０Ａの出力電圧が無人搬送車Ｂ等との間の距離に反比例して変化することを利用して、別の出力ポートから無人搬送車Ｂ等との間の近接距離を示す別のデジタル信号を出力する。
【００２２】
このような第１の変形例による場合、無人搬送車Ｂ等の近接の有無に加えてその近接距離までも検知することができ、この点で高性能化を図ることが可能になる。また、近接センサ１Ａ、１Ｂ・・・等に備えられた磁石３０Ａ、３０Ｂ・・等に関して磁力が互いに異なるものを使用すれば、無人搬送車Ａに近接する無人搬送車を特定して検知することも可能である。
【００２３】
なお、無人搬送車Ｂ等の近接距離だけを検知すれば十分なときにはマイコン２０Ａ’の代わりにＡ／Ｄ変換器を用いると良い。また、出力形式がアナログで良いときには、マイコン２０Ａ’の代わりにバッファ回路を用いて、ホール素子１０Ａの出力電圧をバッファ回路を介して出力する形態にすれば良い。
【００２４】
第２の変形例を説明する。この変形例は第１の変形例をベースとし、永久磁石の磁石３０Ａの代わりに電磁石の磁石３０Ａ’を用いた例であって、マイコン２０Ａ’（第１の切換回路と出力部とを併有する）により図３に示すように定電流回路４０Ａと励磁回路５０Ａとを時分割で順次動作させるようにしている。
【００２５】
即ち、磁石３０Ａ’が励磁状態であり磁界を発生する期間において、ホール素子１０Ａが動作しておらず、無人搬送車Ｂ等との間の近接等を検知していない状態になる一方、磁石３０Ａ’が無励磁状態であり磁界を発生していない期間において、ホール素子１０Ａが動作し、無人搬送車Ｂ等との間の近接等を検知する状態になる。
【００２６】
なお、図３に示すように定電流回路４０Ａと励磁回路５０Ａとを時分割で順次動作させる際の周期をＴ１として示している。また、励磁回路５０Ａのオン期間（定電流回路４０Ａのオフ期間）をＴ１１、励磁回路５０Ａのオフ期間（定電流回路４０Ａのオン期間）をＴ１２として各々示している。
【００２７】
もし、近接センサ１Ａの磁石３０Ａ’の無励磁期間と近接センサ１Ｂの磁石３０Ｂ’の無励磁期間とが重なると、両センサでもって無人搬送車Ａ、Ｂ同士の近接の有無等を検知することが不可能になる。この状態を回避するために、近接センサ１Ａの励磁回路５０Ａのオン期間と近接センサ１への励磁回路５０Ｂ（図外）のオン期間とが互いに素な関係になるように時間設定されている。これは近接センサ１Ａと近接センサ１Ｂだけでなく、図外の他の無人搬送車に備えられた近接センサとの関係においても全く同様である。
【００２８】
このような第２の変形例による場合、ホール素子１０Ａが動作し、無人搬送車Ｂ等との間の近接等を検知する状態では、磁石３０Ａ’が無励磁状態であり磁界を発生していないので、磁石３０Ａ’の磁界の影響を全く受けることなく、ホール素子１０Ａにより微細な磁界の変化を検出することができ、この点で検知の高精度化を図ることが可能になる。
【００２９】
なお、マイコン２０Ａ’を用いて定電流回路４０Ａをオンオフ制御する代わりに、マイコン２０Ａ’により磁石３０Ａ’が励磁状態である期間だけ信号出力を停止させる形態をとってもかまわない。また、マイコン２０Ａ’の代わりにリングカウンター回路等を用いて定電流回路４０Ａと励磁回路５０Ａとを時分割で順次動作させるようにしてもかまわない。
【００３０】
第３の変形例を説明する。この変形例は第１の変形例をベースとした例であって、無人搬送車Ｂ等との間の近接等だけでなくその方向も検知するために、ホール素子１０Ａとして同一のものを複数用いるとともに互いに異なる位置に配設している。ここではホール素子１０Ａ及び定電流回路４０Ａを図４に示すように合計４セット用いている。図中、ホール素子１０Ａ１，１０Ａ２，１０Ａ３，１０Ａ４  及び定電流回路４０Ａ１，４０Ａ２，４０Ａ３，４０Ａ４  として各々表している。なお、図１に示す例と同一の構成部品については同一の番号を付してその説明を省略する。
【００３１】
ホール素子１０Ａ１  〜１０Ａ４  は図外の基板上に格子状に配置されており、その中心に磁石３０Ａを配置している。磁石３０Ａがホール素子１０Ａ１  〜１０Ａ４  の中心に配置されていることから、ホール素子１０Ａ１  〜１０Ａ４  により検出される磁石３０Ａから発生する磁界の大きさは全て同一となる。
【００３２】
ホール素子１０Ａ１  〜１０Ａ４  が図４に示すような配置になっている場合、例えば、無人搬送車Ｂが同図に示すような方向から無人搬送車Ａに近づくときは、ホール素子１０Ａ１  〜１０Ａ４  と無人搬送車Ｂに備えられた近接センサ１Ｂに含まれる磁石３０Ｂとの距離の相違から、ホール素子１０Ａ１  〜１０Ａ４  の各出力電圧には大小関係には特有のパターンが現れる。即ち、ホール素子１０Ａ１，１０Ａ２，１０Ａ３，１０Ａ４  の各出力電圧をＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４  で表すとすると、Ｖ２  ＞Ｖ４  ＞Ｖ１  ＞Ｖ３  の大小関係になる。無人搬送車Ｂが他の方向から近づくときもホール素子１０Ａ１  〜１０Ａ４  の各出力電圧には、ホール素子１０Ａ１  〜１０Ａ４  の配置によって定まる特有の大小関係が現れる。このような大小関係はホール素子１０Ａ１  〜１０Ａ４  の配置によって定まる。
【００３３】
ホール素子１０Ａ１  〜１０Ａ４  から各々出力された電圧データについてはマイコン２０Ａ’から各デジタル信号として各々出力される。これらの電圧データの間の大小関係により無人搬送車Ｂが無人搬送車Ａに近接する方向が判るのは上記した通りであるので、結果として、近接センサ１Ａにより無人搬送車Ｂ等の近接方向が検知されることになる。また、ホール素子１０Ａ１  〜１０Ａ４  から各々出力された電圧データのうち最大値を示すものは、無人搬送車Ｂ等との間の近接距離を示すことになる。
【００３４】
このような第３の変形例による場合、無人搬送車Ｂ等との間の近接等だけでなくその方向も検知することができることから、この点で高性能化を図ることが可能になる。また、図１に示す例に比べて必要とされる部品が多くなるが、ホール素子１０Ａ１  〜１０Ａ４  等と磁石３０Ａとが互いに基板の反対面に実装しているので、大きな基板が不要になり、この点で小型化を図ることも可能になる。
【００３５】
なお、マイコンＡ’において無人搬送車Ｂ等が近接する方向を求めてこれを出力する形態をとってもかまわない。例えば、Ｖ１  〜Ｖ４  の比率と無人搬送車Ｂ等が近接する方向とのパターンを予め求めデータテーブルとしてメモリに記憶しておき、ホール素子１０Ａ１  〜１０Ａ４  の各出力電圧が入力されると、上記データテーブルを参照して無人搬送車Ｂ等が近接する方向を求め、その方向をデジタル信号として出力するようにすると良い。また、ホール素子１０の数やその配置方法についても適宜設計変更すれば良く、第２の変形例と組み合わせることができるのも当然である。
【００３６】
第４の変形例を説明する。この変形例は第３の変形例をベースとした例であって、マイコン２０Ａ’（第２の切換回路と出力部とを併有する）により図５に示すように定電流回路４０Ａ１  〜４０Ａ４  を時分割で順次動作させるようにしている。その周期を図中Ｔ２として示している。周期Ｔ２は、ホール素子１０Ａが動作し、その出力電圧をマイコン２０Ａ’に確実に取り込むことができるに要する時間を考慮して適宜設定すれば良い。
【００３７】
このような第４の変形例による場合、第３の変形例の場合とは異なり、ホール素子１０Ａ１  〜１０Ａ４  が動作するのに必要な電源電流が同時に流れず、ホール素子１０Ａ１  〜１０Ａ４  に順次的に流れることから、結果として、近接センサ１Ａの消費電流が抑えられ、この点で高性能化を図ることが可能になる。
【００３８】
なお、マイコン２０Ａ’の代わりにリングカウンター回路等を用いて定電流回路４０Ａ１  〜４０Ａ４  とを時分割で順次動作させるようにしてもかまわない。
【００３９】
なお、本発明に係る近接センサは上記したような無人搬送システムだけでなく、複数の相対移動対象物の各々に備えることが必要であり、且つ相対移動対象物同士の近接等を検知することが必要な対象である限り、どのようなものにも適用可能であるのは当然である。例えば、衝突回避機能を有したラジコン（車・飛行機・ヘリコプター等）にも適用可能である。また、磁気検出素子についてもホール素子に限定されず、磁界の大きさを検出することができる素子である限り、どのようなものを用いてかまわない。
【００４０】
【発明の効果】
以上、本発明の請求項１に係る近接センサによる場合、磁気検出素子を用いて他の相対移動対象物との間の近接の有無やその距離を検知する構成となっている。即ち、磁気式であることから、従来例による場合に比べて非常に簡単な構成となり、この点で低コスト化を実現することができる。一方、他の近接センサが自己の相対移動対象物との近接等を検知するために必要な磁石を含んだ構成となっている。即ち、両近接センサでもって相対移動対象物同士の間の近接を検知することが可能になり、全体としての低コスト化を実現することも可能になるという効果を奏する。
【００４１】
本発明の請求項２に係る近接センサによる場合、電磁石が磁界を発生しない状態で他の相対移動対象物との間の近接等を検知する構成となっているので、検知精度を高く設定することが可能になるという効果を奏する。
【００４２】
本発明の請求項３に係る近接センサによる場合、他の相対移動対象物との間の近接等だけでなくその方向も検知することが可能な構成となっているので、この点で高性能化を図ることが可能になるという効果を奏する。
【００４３】
本発明の請求項４に係る近接センサによる場合、複数の磁気検出素子が時分割で順次駆動される構成となっているため、磁気検出素子を動作させるために必要な電源電流が小さくなり、これに伴って全体の消費電流を抑えることができ、この点で高性能化を図ることが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態及び第１の変形例を説明するための図であって、近接センサの構成図である。
【図２】同近接センサに含まれるホール素子の磁界−出力電圧特性を示すグラフである。
【図３】第２の変形例を説明するための図であって、近接センサに含まれる励磁回路と定電流回路のオンオフのタイミングを示す図である。
【図４】第３の変形例を説明するための図であって、図１に対応する図である。
【図５】第４の変形例を説明するための図であって、近接センサに含まれる定電流回路のオンオフのタイミングを示す図である。
【符号の説明】
Ａ  無人搬送車（相対移動対象物）
１Ａ  近接センサ
１０Ａ  ホール素子（磁気検出素子）
２０Ａ  コンパレータ（出力部）
３０Ａ  磁石
４０Ａ  定電流回路（駆動回路）
Ｂ  無人搬送車（他の相対移動対象物）
１Ｂ  近接センサ
【図１】
2004301720.tif 000003
【図２】
2004301720.tif 000004
【図３】
2004301720.tif 000005
【図４】
2004301720.tif 000006
【図５】
2004301720.tif 000007