(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触給電用の給電線を敷設したレールと、前記レールに沿って走行し、かつピックアップコイルにより前記給電線から受電する有軌道台車とを備えたシステムであって、
前記レールは筒状で、筒状のレールの内部に、前記給電線と、有軌道台車の走行部と、前記ピックアップコイルとが配置されると共に、有軌道台車の本体が、レールの外部に位置するように、前記走行部から軸により支持され、
前記レールには、複数個の永久磁石を磁性体のヨークに固定した被検出プレートが取り付けられ、かつ前記複数個の永久磁石は、隣り合う磁石間で磁化の方向が逆となるように、レールの長手方向に沿ってヨークに固定され、さらに前記被検出プレートは、レールの外部に配置されるように、ブラケットにより前記レールに取り付けられ、  前記有軌道台車の本体には、複数のコイルを前記レールの長手方向に沿って配列したリニアセンサが取り付けられて、リニアセンサのコイルと前記永久磁石との磁気結合の変化から、被検出プレートに対する位置を求めるようにしたことを特徴とする、移動体システム。
【請求項２】
前記リニアセンサと被検出プレートとを、移動体の運動面に垂直な方向に間隔をおいて対向させたことを特徴とする、請求項１の移動体システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は移動体の位置を求めるシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は複数のコイルを直線状に配列したリニアセンサを設け、強磁性体の板等からなる被検出プレートとリニアセンサ間の相対的な位置を求めることを開示している。被検出プレートとリニアセンサの相対的な位置を位相と呼ぶと、位相によって各コイルと磁性体との磁気結合が変化する。そこで例えば直列に接続された複数のコイルの電圧の振幅や位相から、被検出プレートに対するリニアセンサの位置を求めることができる。
【０００３】
発明者は、この技術を天井走行車や地上走行の有軌道台車、スタッカークレーン、地上を無軌道で走行する無人搬送車、等の搬送車の位置認識、あるいはターンテーブルやリフタ、各種機械のヘッドなどの位置認識に用いることを検討した。ところでこのような用途では、周辺の電力線などに特にシールドが施されていない場合が多く、洩れ磁界がリニアセンサへの誤差となることが判明した。洩れ磁界に対してリニアセンサあるいは被検出プレートに充分なシールドを施せばよいが、それではリニアセンサや被検出プレートが大形化するし、シールドとの干渉も問題になる。
【特許文献１】特開２００１−１７４２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の課題は、リニアセンサのＳ／Ｎ比を向上させて、周辺磁界の影響を受け難くし、位置認識の精度を増すことにある。
この発明での追加の課題は、非接触給電用の給電線を備えたレールに沿って走行する有軌道台車が、給電線からの洩れ磁界の中で、正確に位置を認識できるようにすることにある。
請求項２の発明での追加の課題は、移動体が回動中でも位置を認識できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、非接触給電用の給電線を敷設したレールと、前記レールに沿って走行し、かつピックアップコイルにより前記給電線から受電する有軌道台車とを備えたシステムであって、前記レールには、複数個の永久磁石を磁性体のヨークに固定した被検出プレートが取り付けられ、かつ前記複数個の永久磁石は、隣り合う磁石間で磁化の方向が逆となるように、レールの長手方向に沿ってヨークに固定され、前記有軌道台車には、複数のコイルを前記レールの長手方向に沿って配列したリニアセンサが設けられて、リニアセンサのコイルと前記永久磁石との磁気結合の変化から、被検出プレートに対する位置を求めるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
この発明では、前記レールは筒状で、筒状のレールの内部に、前記給電線と、有軌道台車の走行部と、前記ピックアップコイルとが配置されると共に、有軌道台車の本体が、レールの外部に位置するように、前記走行部から軸により支持され、前記被検出プレートは、レールの外部に配置されるように、ブラケットにより前記レールに取り付けられ、前記リニアセンサは有軌道台車の本体に取り付けられている。
【０００７】
また好ましくは、前記リニアセンサと被検出プレートとを、移動体の運動面に垂直な方向に間隔をおいて対向させる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明では、永久磁石と磁性体のヨークとからなる被検出プレートを用いるので、鉄板やニッケル板などの強磁性体の被検出プレートに比べ、コイルとの磁気結合がはるかに強くなる。このため、周囲からの磁気ノイズに対するＳ／Ｎ比を高め、ノイズの大きい環境でも、例えば磁気シールド無しでも、正確に移動体の位置を認識できる。
【０００９】
この発明では、永久磁石を被検出プレートに用いることにより、非接触給電用の給電線からの磁気ノイズに対するＳ／Ｎ比を高められることを利用して、有軌道台車の位置を正確に認識することができる。
【００１０】
請求項２の発明では、被検出プレートとリニアセンサは運動面に垂直な向きに対向しているので、移動体が回動しても被検出プレートとリニアセンサが干渉し難い。このため移動体がカーブ運動中でも位置を認識できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。
【実施例】
【００１２】
図１〜図８に、実施例とその変形とを示す。図において、２は天井走行車システムで、地上走行の有軌道台車システムや、スタッカークレーンのシステム、あるいは地上を無軌道で走行する無人搬送車システムなどとしてもよい。スタッカークレーンの場合、走行台車の位置認識に用いても、昇降台の高さ認識に用いても、あるいはターンテーブルの回動角やスライドフォークなどの移載手段の位置認識に用いても良い。またこれ以外に各種のターンテーブルやリフタ、工作機械のヘッド、その他の各種の移動体の位置認識に適用できる。
【００１３】
４はレールで、例えばクリーンルーム内の天井空間に沿って設置され、６はその直線区間、８はカーブ区間で、９ａはカーブ入口、９ｂはカーブ出口である。１０は天井走行車で、例えばレール４に懸垂するようにして走行し、天井走行車本体には横送り部と水平面内での回動部、及び昇降駆動部と昇降台とを設け、昇降台で半導体カセットなどの物品を把持して搬送する。
【００１４】
１２はリニアセンサで、天井走行車１０の側部に設けられ、１４は被検出プレートで、レール４の側部に設けてあり、リニアセンサ１２と被検出プレート１４は鉛直方向に間隔をおいて対向する。天井走行車１０の運動面は水平で、リニアセンサ１２と被検出プレート１４を鉛直方向に間隔を置いて対向させると、カーブ区間でも干渉せず、従って被検出プレート１４をカーブ区間にも設置できる。１６はロードポートで、例えば処理装置１８の物品の搬出入口であり、ここでは天井走行車１０の停止位置をロードポート１６で代表して示す。
【００１５】
リニアセンサや被検出プレートは、水平方向に間隔をおいて配置しても良い。このような天井走行車を１０'で示すと、リニアセンサ１２'が図示しない被検出プレートと水平方向に向き合い、これらの対向面は鉛直を向いている。このようにすると、リニアセンサ１２'の干渉範囲１３は図１の鎖線のようになり、被検出プレートとリニアセンサ１２'との間に大きな間隔をおく必要が生じる。従ってリニアセンサ１２'の感度は低く、カーブ区間では位置を検出できなくなる。例えば天井走行車１０'がカーブ出口９ｂよりも完全に下流側に脱出した際に、リニアセンサ１２'が走行レール４に平行になるとする。すると処理装置のロードポート１６などを設置できる位置は図１の鎖線９ｃよりも下流側となり、カーブ入口９ａやカーブ出口９ｂの付近、並びにカーブ区間８にはロードポートなどを設置できない。クリーンルームのスペースが高価であることを考慮すると、これはかなりの問題である。なおリニアセンサ１２'のような配置を排除するものではない。
【００１６】
図２の２２は走行レールで、２４はその下部の給電レールであり、被検出プレート１４をブラケット２６により給電レール２４の側方に支持する。なお被検出プレート１４は、給電レール２４の底面などに設けて、リニアセンサ１２を天井走行車本体４４の上面に設けて上下に対向配置しても良い。走行ルート２２にはガイド２８を設けて、天井走行車１０の直進や分岐をガイドし、走行部３１には例えば左右の支持輪３２，３２と中央上部の駆動輪３４とを設ける。さらにガイド輪３６，３８を設けて、ガイド２８でガイドする。給電レール２４には例えば一対のリッツ線３０，３０を設け、１〜１０ｋＨｚ程度の高周波電流を流し、天井走行車１０のピックアップコイル４０により受電し、これと共にリッツ線３０を介して図示しない天井走行車コントローラや他の天井走行車との間で通信する。４２は軸で、天井走行車本体４４を支持し、本体４４には横送り部や水平回動部、昇降駆動部及び昇降台などを設ける。
【００１７】
図３〜図７に、リニアセンサ１２や被検出プレート１４の構成を示し、各図の左向きの矢印は天井走行車の走行方向である。実際には被検出プレート１４に対してリニアセンサ１２が移動するが、図３ではリニアセンサ１２の位置を固定して、被検出プレート１４が運動するかのように図示する。また被検出プレート１４の付近で、天井走行車１０の運動面は水平で、リニアセンサ１２と被検出プレート１４の鉛直方向の高さは一定である。
【００１８】
４６は強磁性体のヨークで、４８〜５０はそれぞれ永久磁石で、例えばフェライト系などの磁石を用い、希土類系などのより強い磁石でも良い。また永久磁石に代えて電磁石を用いても良いが、この発明では永久磁石を用いる。磁石４８〜５０は天井走行車の走行方向に沿って好ましくは複数個直線状に配列され、それぞれのサイズは例えば一定で、磁化の向きは鉛直方向でもあるいは天井走行車の走行方向でも良い。そして隣り合った磁石の間で磁化の向きを逆にする。磁石４８〜５０の個数は２個以上が好ましく、上限は例えば１６個以下とする。
【００１９】
リニアセンサ１２には複数個のコイル５４を直線状に配列し、例えばコイル５４を４個ずつで１組として、これを２組〜１６組程度配置する。５１〜５３は光センサで、リニアセンサ１２の前方（走行方向前側）から後方（走行方向後側）の向きに直線状に配置され、その個数は例えば３個で、リニアセンサ１２の上部に被検出プレート１４が存在するかどうかを検出する。光センサ５１〜５３に代えて、超音波センサや磁気センサなどを用いても良い。
【００２０】
リニアセンサ１２に対する被検出プレート１４の通過範囲を図３の鎖線５６で示すと、カーブ区間では光センサ５１は被検出プレート１４を検出しないが、光センサ５２，５３は被検出プレート１４を検出する。また直線区間では光センサ５１〜５３は何れも被検出プレート１４を検出し、光センサ５１による検出の有無でカーブ区間と直線区間とを識別できる。そして直線区間では図３の範囲Ｌ１をリニアセンサ１２の有効範囲とし、カーブ区間では範囲Ｌ２を有効区間とする。またリニアセンサ１２はその長手方向に対する位置を検出し、天井走行車がカーブ区間を走行する際もこのことは変わらないので、位置センサなどの名称ではなく、リニアセンサと呼ぶ。
【００２１】
図４，図５に示すように、リニアセンサ１２と被検出プレート１４は高さ位置が一定なので、これらの間の上下の間隔をごく小さくでき、コイル５４と永久磁石４８〜５０間の磁気結合を強くできる。また周囲のヨーク４６などにより、リッツ線などからの磁界が侵入することを制限できる。被検出プレート１４からの磁束は図５に示すように、磁石４８，５０とヨーク４６の間、並びに磁石４８，４９の間と磁石４９，５０の間で、リニアセンサ１２側へ漏れ出す。なおこのことは図５の右上側に示すように、磁石４８などでの磁化方向を鉛直方向としても、磁石４８'のように磁化の方向をレールの走行方向としても変わらない。そして磁石４８〜５０の個数を増すほど、例えば同時に検出に用いることができるコイル５４の数が増して、検出精度が向上する。被検出プレート１４からリニアセンサ１２側に漏れ出した磁束がコイル５４の磁束と干渉し、コイル５４の磁気抵抗を変化させて、位置の検出を可能にする。なお永久磁石４８〜５０からリニアセンサ１２へ漏れ出す磁束は、リッツ線３０から漏れ出す磁束よりも充分、例えば１０〜１０００倍程度、強くする。
【００２２】
実施例ではコイル５４を４個単位で１ブロックとして用いるので、各ブロックに対する位相を図６のように定義する。即ち１つのブロック内には４つの検出コイル５４ａ〜５４ｄがあり、被検出プレート１４が最も上流側の検出コイル５４ａの上部に表れる位置で位相θを０とし、被検出プレート１４が最後部のコイル５４ｄから脱出する位置で位相θを１８０°とする。位相が０°から１８０°へ変化する間に、コイル５４ａ〜５４ｄのそれぞれが磁石４８〜５０から受ける磁束の強弱とその向きが変化し、これにより位相θを検出できる。
【００２３】
位相θの検出回路の例を図７に示すと、６０は交流電源で、例えば１ブロックのコイル５４ａ〜５４ｄを直列に接続して、位相ωtでsin波の電流を加える。これに対して各コイルの電圧の絶対値とその位相とを演算部６２で処理すると、例えばsinθやcosθを求めることができる。なお複数のコイルの電圧や電流の位相から位置を求める演算手法は、特許文献１に種々のものが記載され、図７のものに限るものではない。
【００２４】
図８に変形例のリニアセンサ７０と変形例の被検出プレート７４とを示す。リニアセンサ７０ではその上下の各々に、コイル７２を直線状に複数配置する。被検出プレート７４ではヨーク７６により永久磁石７８を支持し、永久磁石７８の上下を上下のコイル７２，７２と対向させる。この場合カーブ区間では、リニアセンサ７０を固定して考えた場合の被検出プレート７４の干渉範囲は図８の８０のようになり、水平方向でリニアセンサ７０と被検出プレート７４との間に間隔をおくと、干渉を防止できる。また図８とは逆に、被検出プレートをゲート状に構成し、ゲートの隙間をリニアセンサが通過するようにしても良い。
【００２５】
実施例では以下の効果が得られる。
1)  被検出プレート１４等には永久磁石４８〜５０等を用いるので、リニアセンサ１２等のコイル５４等との磁気結合が、鉄板やニッケル板の場合よりもはるかに強い。このためリッツ線３０等のため、磁気ノイズが強い環境下でも、高いＳ／Ｎ比で位置を検出できる。
2)  またこれに伴い、リニアセンサ１２と被検出プレート１４のように、これらの対向部を開放でき、シールドする必要がない。なお図８のように、リニアセンサ７０と被検出プレート７４のいずれかにより対向部を囲むようにしてシールドし、Ｓ／Ｎ比を更に向上させても良い。
3)  リニアセンサ１２等と被検出プレート１４等は鉛直方向に間隔を開けて水平に対向するので、天井走行車１０がカーブ走行しても、これらが干渉することがない。
4)  この結果、リニアセンサ１２等と被検出プレート１４等との間隔を小さくし、磁気結合をさらに大きくできる。
5)  直線区間６のみでなく、カーブ区間８でも天井走行車１０の位置を検出できる。このためロードポート１６等をカーブ区間８やその周囲の直線部に配置でき、クリーンルームを有効利用できる。
6)  光センサ５１〜５３で、直線区間かカーブ区間かをリニアセンサ１２，７０内で検出できる。このためリニアセンサ１２，７０の有効範囲を的確に切り換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例の天井走行車システムの要部平面図
【図２】実施例でのレールと被検出プレート及び天井走行車を示す部分切欠部付き要部正面図
【図３】実施例での、リニアセンサと被検出プレートとを示す平面図
【図４】実施例でのリニアセンサと被検出プレートとを示す側面図
【図５】実施例でのリニアセンサの検出コイルと被検出プレートからの磁束とを模式的に示す図
【図６】実施例でのリニアセンサの位相を示す図
【図７】実施例でのリニアセンサのブロック図
【図８】変形例のリニアセンサと被検出プレートとを示す図
【符号の説明】
【００２７】
２          天井走行車システム
４          レール
６          直線区間
８          カーブ区間
９ａ        カーブ入口
９ｂ        カーブ出口
１０        天井走行車
１２        リニアセンサ
１３        干渉範囲
１４        被検出プレート
１６        ロードポート
１８        処理装置
２２        走行レール
２４        給電レール
２６        ブラケット
２８        ガイド
３０        リッツ線
３１        走行部
３２        支持輪
３４        駆動輪
３６，３８  ガイド輪
４０        ピックアップコイル
４２        軸
４４        天井走行車本体
４６        ヨーク
４８〜５０  永久磁石
５１〜５３  光センサ
５４        コイル
５６        被検出プレートの通過範囲
６０        交流電源
６２        演算部
７０        リニアセンサ
７２        コイル
７４        被検出プレート
７６        ヨーク
７８        永久磁石
８０        干渉範囲
Ｒ          曲率中心
Ｌ１        直線区間の有効範囲
Ｌ２        カーブ区間の有効範囲
θ          位相
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004591694.tif 000008
【図８】
0004591694.tif 000009