(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイルを移動体の移動方向に沿って配列したコイルアレイを有する検出ヘッドを、移動体に設けると共に、前記コイルアレイの長さと等しいピッチで磁気マークを移動体の移動経路に沿って配列した区間を設け、前記区間での検出ヘッドの出力から移動体の位置を連続的に求めるようにした移動体システム。
【請求項２】
前記の区間を第１の区間とし、第１の区間の他に前記ピッチよりも広い間隔で移動経路に沿って磁気マークを設けた第２の区間を設けたことを特徴とする、請求項１の移動体システム。
【請求項３】
磁気マークの有無を検出するための手段を設けることにより、第１の区間と第２の区間とを識別すると共に、
第１の区間では区間の全域に渡って所定の精度で移動体の位置を出力し、第２の区間では、磁気マークの周囲の前記ピッチよりも狭い範囲に対して、前記所定の精度で位置を出力するように、検出ヘッドの検出範囲を変更するための手段を設けたことを特徴とする、請求項２の移動体システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は移動体システムに関し、特に移動体の位置検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
出願人は、磁気マークと複数個のコイルを配列したコイルアレイとを組み合わせて、移動体の位置を連続的に検出するシステムを提案した(特許文献１：特開２００２−３３７０３７)。磁気マークの長さには制限があるので、特許文献１では磁気マークを隙間なしに連続的に並べて、検出する磁気マークを切り替えながら使用する。またコイルアレイを搭載した検出ヘッドの長さは、個々の磁気マークの長さよりも短くし、ヘッドは１つの磁気マークのみの影響を受けるようにしている。
【０００３】
しかしながら長い移動経路に沿って、隙間無く磁気マークを配設することは困難である。そこで発明者は、１つの検出ヘッドで磁気マークを間隔を置いて配置しながら、移動体の位置を連続的に隙間なしに検出することを検討して、この発明に到った。
【特許文献１】特開２００２−３３７０３７
【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、１つの検出ヘッドで、かつ磁気マークを間隔を置いて配置しながら、移動体の位置を連続的に検出できる区間を設けることにある。
請求項２の発明での追加の課題は、移動体の停止位置等の、特定の位置に対してのみ正確に位置を求めれば良い区間にも対応できるようにすることにある。
請求項３の発明での追加の課題は、第１の区間と第２の区間との切替を制御すると共に、第２の区間でも第１の区間と同じ精度で位置を求めることができるように、第２の区間での検出範囲を変更することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、複数のコイルを移動体の移動方向に沿って配列したコイルアレイを有する検出ヘッドを、移動体に設けると共に、前記コイルアレイの長さと等しいピッチで磁気マークを移動体の移動経路に沿って配列した区間を設け、前記区間での検出ヘッドの出力から移動体の位置を連続的に求めるようにした移動体システムにある。
【０００６】
好ましくは、前記の区間を第１の区間とし、第１の区間の他に前記ピッチよりも広い間隔で移動経路に沿って磁気マークを設けた第２の区間を設ける。
特に好ましくは、磁気マークの有無を検出するための手段を設けることにより、第１の区間と第２の区間とを識別すると共に、
第１の区間では区間の全域に渡って所定の精度で移動体の位置を出力し、第２の区間では、磁気マークの周囲の前記ピッチよりも狭い範囲に対して、前記所定の精度で位置を出力するように、検出ヘッドの検出範囲を変更するための手段を設ける。
【発明の効果】
【０００７】
この発明では、コイルアレイの長さと等しいピッチで、磁気マークを移動体の移動経路に沿って配列した区間を設ける。この区間では、
・  コイルアレイの両端付近に共に磁気マークが有るか、
・  コイルアレイの両端よりも内側に１つの磁気マークが有るかの、
いずれかである。コイルアレイの両端よりも内側に１つの磁気マークが有れば、簡単に位置を求めることができる。またコイルアレイの両端付近に２つの磁気マークが有れば、両端付近のコイルが共に磁気マークと相互作用し、やはり位置を求めることができる。このためこの発明では、上記の区間内で連続的に移動体の位置を求めることができ、磁気マークを連続的に隙間無く配置する必要が無く、また検出ヘッドは１個で良い。  
【０００８】
ここで磁気マークのピッチは検出ヘッドでのコイルアレイの長さと等しいので、検出ヘッドは常時１個分の長さの磁気マークと相互作用することになる。例えばコイルアレイの両端に磁気マークが有る場合も、コイルアレイの中央部に磁気マークが有る場合も、コイルアレイと対向している磁気マークの合計長は、磁気マーク１個分である。このため磁気マークの検出条件は位置によらず一定になり、検出がより容易になる。
【０００９】
移動体が通過する頻度が低く、例えばステーション等の特定位置の付近でのみ、現在位置が分かれば良い場合がある。またカーブや分岐部、合流部などのように、磁気マークによる位置検出が難しい区間がある。そこで広い間隔で移動経路に沿って磁気マークを設けた第２の区間を設けると、必要な場所でのみ位置検出ができる。
【００１０】
また磁気マークの有無を検出するための手段を設けると、所定の位置での磁気マークの有無から、第１の区間と第２の区間とを容易に識別できる。そして好ましくは、第１の区間では全域に渡って所定の精度で移動体の位置を出力し、第２の区間では、磁気マークの周囲の狭い範囲に対して、前記所定の精度で位置を出力するように、検出ヘッドの検出範囲を変更する。すると、第２の区間でも検出ヘッドの検出範囲内で、第１の区間と同じ精度で位置を検出できる。
【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７に、実施例の移動体システムを示す。図１に検出ヘッド２と磁気マーク２２との配置を示す。４はコイルアレイで、複数個のコイル５を移動体の移動方向に沿って例えば１列に配列したものである。またコイルアレイ４の走行方向の前後に例えば一対のホール素子６，７を設け、磁気マーク２２の有無を検出する。ホール素子６，７に代えて任意の磁気センサを用いることができ、極端な場合、コイルアレイ４の両端のコイルをホール素子６，７に代用しても良い。８は駆動回路で、交流電源９からの交流電流を各コイル５に加え、評価回路１０は個別のコイル５を流れる電流、あるいは個別のコイル５に加わる電圧や、電流や電圧の位相などから、アドレスを出力する。
【００１３】
評価回路１０からの出力の軌跡が急激に変化することにより、カウンタ１２のカウンタ値を１ずつアップダウンする。検出範囲切り替え部１４はホール素子６，７からの信号により検出範囲を切り替えると共に、検出モードを全域検出と離散配置との間で切り替える。検出範囲は全域検出ではコイルアレイ４の長さＰ、即ち磁気マーク２２の配列ピッチ分で、離散配置モードでは検出範囲はピッチＰよりも狭い。
【００１４】
カウンタ値は現在検出中の磁気マーク２２を特定し、停電などからの復旧に備えて、カウンタ値をフラッシュメモリ１６などの不揮発性メモリで保存する。そして停電などからのリセット時には、フラッシュメモリ１６に保存したカウンタ値をカウンタ１２にセットする。オフセットテーブル１８はカウンタ値をオフセットに変換する。加算器２０はオフセットに評価回路１０からのアドレスを加算し、現在位置を出力する。検出ヘッド２が出力する現在位置を絶対位置といい、これは内界センサの信号に依存せずに、磁気マーク２２を直接検出することにより求めたデータである。なおオフセットテーブル１８や加算器２０は検出ヘッド２の後段に設けても良い。またエンコーダなどの内界センサにより概略の現在位置を認識する場合、検出ヘッド２から評価回路１０の出力をそのまま出力しても良く、その場合、オフセットによる絶対位置への換算は不要である。
【００１５】
磁気マーク２２は、永久磁石を極性を交互に変えて配列したアレイとする。ただし磁石のアレイに代えて１個の磁石を用いてもよく、また磁石に代えて磁性体を磁気マーク２２としても良い。磁気マーク２２の配列ピッチＰと、コイルアレイ４での検出可能範囲とを等しくする。するとコイルアレイ４から見て、常時合計１個分の磁気マーク２２が検出範囲内に存在することになる。なおコイルアレイ４の長さは検出可能範囲と同一である。磁気マーク２２とコイル５との間隔はごく僅かなので、磁気マーク２２からコイルアレイ４が受ける磁束は一定となり、磁束の分布が磁気マーク２２に対するコイルアレイ４の相対位置により変化することになる。そしてこの磁束の分布により、個々のコイル５を流れる電流が変化する。なお電流が変化するとは、電流の絶対値や位相あるいは一定の電流を流すために必要な電圧などが変化することをいう。そこで個々のコイル５に流れる電流の分布を評価回路１０で評価すればアドレスが求まる。またアドレスはコイルアレイ４の検出長Ｐを所定の分解能で割った位置を表している。
【００１６】
コイルアレイ４の長さ、即ちコイルアレイ４の検出長と、磁気マーク２２の配列ピッチＰを等しくする。このことにより、コイルアレイ４が磁気マーク２２から受ける磁束の総量をどの位置でも一定にし、検出を容易にする。例えばコイルアレイ４の長さを３００mmとする場合、磁気マーク２２の配列ピッチＰを３００mm±０.２mm以内とする。なお許容誤差を小さくするほど検出精度を上げることができ、許容誤差は要求される検出精度により定まる。
【００１７】
図２に全域検出仕様での検出ヘッド２の出力を示す。２４は走行経路で、図の右から左へ移動体が走行し、コイルアレイの長さと等しいピッチで磁気マーク２２が配列され、ここでは右から左へ(Ａ)，(Ｂ)，(Ｃ)の３個の磁気マークを考える。検出ヘッド２がａの位置にあるときは(Ａ)の磁気マークを検出しており、検出ヘッド２の右端(正確にはコイルアレイ４の右端)が(Ｂ)の磁気マークの中心に達すると、カウンタ値を１変更する。この時の検出ヘッド２の位置が図２のｂである。次いでｃの位置では(Ｂ)の磁気マークのみを用いて検出し、ｄの位置でコイルアレイの左端が(Ｃ)の磁気マークの中央部に達したので、カウンタ値をさらに１変更する。ｅの位置では(Ｃ)の磁気マークを用いて検出を行っている。これらに伴い、検出ヘッド２からの出力されるアドレスは、図２の下側のように変化する。
【００１８】
図３に離散配置仕様での検出ヘッドの出力を示す。走行経路２４に沿って(Ｄ)の磁気マークがあり、他の磁気マークとは充分離れているものとする。ｆの位置で検出ヘッドは(Ｄ)の磁気マークを認識しているが、コイルアレイの左端にしか磁気マークがないので検出精度が低い。ｇの位置でコイルアレイに磁気マーク２２の１個分が面することになり、図２の全域検出仕様の各点と等しい検出精度が得られることになる。この状態がｉの位置まで続き、ｊの位置ではコイルアレイに面した磁気マークの長さが１／２個分となり、これよりも左側では位置の認識が不能である。
【００１９】
これらに伴って検出ヘッドからデータが得られない領域(ｆよりも右側の領域)、全域検出よりも低い精度でのみ現在位置が得られる領域(ｆ−ｇ間とｉ−ｊ間)、並びに全域検出と同じ精度で現在位置が得られる領域(ｇ−ｉ間)が生じる。なお特許請求の範囲などで検出範囲という場合、全域検出と同じ精度で位置が求められる範囲をいう。
【００２０】
図４に走行経路２４の例を示す。ここでは移動体として図示しない天井走行車を想定し、３０はインターベイルート、３１はイントラベイルートでループ状をなし、走行経路２４には分岐部３２や合流部３３、カーブ部３４がある。イントラベイルート３１に沿ってロードポート３５が設けられ、天井走行車の停止位置となっている。イントラベイルート３１中の離散配置区間３６では、例えばロードポート３５の付近でのみ現在位置を認識できれば良い。そこで停止位置に対して磁気マーク２２を配置し、磁気マークと磁気マークとの間はロータリエンコーダなどにより位置を推測しながら走行し、停止位置では磁気マーク２２を用いて停止制御を行う。分岐部３２や合流部３３、カーブ部３４では、磁気マークを設置するとコイルアレイと干渉する恐れがあり、磁気マークを設置できない。そのため検出不能区間３８では磁気マークによる現在位置の検出ができない。これ以外の区間では全域検出が可能である。
【００２１】
このようにすると交通量の多いインターベイルート３０では正確に現在位置を求めて天井走行車間の干渉を防止できる。交通量の少ないイントラベイルート３１では、ロードポート３５などの停止位置の付近にのみ磁気マーク２２を設置する。検出不能区間３８では、磁気マーク２２以外の手段によって天井走行車間の干渉を防止する。例えば分岐部３２や合流部３３の走行を、図示しない地上側のコントローラなどで排他制御する。またカーブ部３４へ進入前に、天井走行車間に所定長以上の車間距離が存在するようにする。
【００２２】
図５，図６に、全域検出仕様と離散配置仕様での現在位置の検出アルゴリズムを示す。全域検出仕様ではコイルアレイからの信号を評価回路で評価し、アドレスを出力する（ステップ１）。またカウンタ値をオフセットに変換し（ステップ２）、ホール素子で磁気マークの有無をサーチ（ステップ３）する。例えばアドレスをオフセットに加算し現在位置に変換して出力する（ステップ４）。そして評価回路の出力軌跡から、即ち評価回路の出力が増加しつつあるか減少しつつあるかと、カウンタ値のアップダウン用の所定の値に達したかとから、カウンタの値をアップダウンする（ステップ５）。また例えば評価回路の出力が所定の値に達した際に、ホール素子が次の磁気マークを検出している場合、全域検出（連続検出）のままとし、検出していない場合は磁気マークが全域検出仕様よりも広い間隔で配置されているものとして、図６の離散配置仕様のアルゴリズムに移行する（ステップ６）。
【００２３】
図６において図５と同じステップは同じものを表し、離散配置仕様では検出範囲を図３の精密検出が可能な範囲に縮小し(ステップ１１)、検出範囲内ではコイルアレイ間の信号をアドレスに変換し（ステップ１）、例えばカウンタ値から求めたオフセットと加算して現在位置を出力する（ステップ４）。またこの間ホール素子で磁気マークをサーチする（ステップ３）。評価回路の出力軌跡からカウンタ値をアップダウンし（ステップ５）、評価回路の出力が所定の値に達した際に、ホール素子が次の磁気マークを検出していると、図５の全域検出仕様のアルゴリズムへ移行し、ホール素子が磁気マークを検出していないと、離散配置仕様のままとする（ステップ１２）。その後、例えばホール素子が次の磁気マークを検出すると、検出ヘッドの状態を検出範囲内に戻す(ステップ１３)。
【００２４】
図７にスタッカークレーン４０を移動体とした例を示す。スタッカークレーン４０の走行レールなどに沿って、コイルアレイの検出長と同じピッチで磁気マーク２２を配列する。またマスト４１に沿って、検出ヘッド２のコイルアレイの検出長と同じピッチで磁気マーク２２を配列する。これらによって水平方向にも鉛直方向にも絶対位置を求めることができる。４２は昇降台で、４３はスライドフォークなどの移載装置である。スタッカークレーンの場合、台車の走行範囲も昇降台４２の昇降範囲も一定で、走行や昇降は共に直進運動である。このため全ストロークを全域検出仕様とするのが好ましい。
【００２５】
実施例では天井走行車とスタッカークレーンの２つの例を示したが、これ以外に有軌道台車や地上に基部を固定した移載装置、工作機械、コンベヤその他の移動体に、この発明を適用できる。
【００２６】
実施例では以下の効果が得られる。
(1)  磁気マークを飛び飛びに隙間を設けて配置し、しかも１つの検出ヘッドを用いて、連続的に位置を検出できる区間を設けることができる。
(2)  コイルアレイの長さと磁気マークの配列ピッチとを等しくするので、コイルアレイから見た磁気マークの長さは常時合計１個分であり、検出条件が安定する。
(3)  磁気マークをコイルヘッドの検出長よりも広い間隔で配置した区間を設けると、直線区間ではあるが特定の位置の付近でのみ位置を認識できれば良いエリアや、カーブ区間や分岐合流部のように磁気マークを所定のピッチで配置し難い区間にも対応できる。また直線区間の全域にコイルヘッドの検出長と同じピッチで磁気マークを配置すると、直線区間の長さが磁気マークの配列ピッチの整数倍に限られる。これに対して、磁気マークをコイルヘッドの検出長よりも広い間隔で配置した区間を設けると、直線区間の長さに制約が生じない。このためイントラベイルートのレイアウト変更、例えば停止ポイントの変更、追加、等が容易になる。
(4)  どの磁気マークを検出しているかをカウントすることにより、コイルヘッドから求めたアドレスを絶対位置に容易に換算できる。また磁気マークの数をカウントして不揮発性メモリに記憶すると、停電などからの復旧が容易である。
(5)  磁気マークの番号などを直接オフセットとする代わりに、中間にオフセットテーブルを設けると、離散配置仕様でも容易に絶対位置を求めることができる。
(6)  ホール素子などの磁気センサによる磁気マークの検出結果に応じて検出範囲を切り替えることにより、磁気マークを広い間隔で配置した区間に対しても、全域検出仕様の場合と同じ精度で現在位置を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例での絶対位置の検出ヘッドと磁気マークとの配置を示すブロック図
【図２】全域検出仕様での、磁気マークに対する検出ヘッドの位置と出力との関係を示す図
【図３】離散配置仕様での、磁気マークに対する検出ヘッドの位置と出力との関係を示す図
【図４】天井走行車システムでの、全域検出区間と離散検出区間、及び検出不能区間とを示す図
【図５】全域検出仕様での処理を示す図
【図６】離散配置仕様での処理を示す図
【図７】実施例のスタッカークレーンシステムを模式的に示す図
【符号の説明】
【００２８】
２          検出ヘッド
４          コイルアレイ
５          コイル
６，７      ホール素子
８          駆動回路
９          交流電源
１０        評価回路
１２        カウンタ
１４        検出範囲切り替え部
１６        フラッシュメモリ
１８        オフセットテーブル
２０        加算器
２２        磁気マーク
２４        走行経路
３０        インターベイルート
３１        イントラベイルート
３２        分岐部
３３        合流部
３４        カーブ部
３５        ロードポート
３６        離散配置区間
３８        検出不能区間
４０        スタッカークレーン
４１        マスト
４２        昇降台
４３        移載装置
Ｐ          コイルアレイ長
【図１】
0004438882.tif 000002
【図２】
0004438882.tif 000003
【図３】
0004438882.tif 000004
【図４】
0004438882.tif 000005
【図５】
0004438882.tif 000006
【図６】
0004438882.tif 000007
【図７】
0004438882.tif 000008