CN103688227B - 移动体系统及移动体的行走控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种移动体系统，其准确求出移动体在弯道区间的位置使移动体以高的精度行走。在从移动体的行走的控制中心沿与移动体的行走方向不同的方向发生了位移的位置，设置检测移动体沿着行走方向的位置的检测器。对移动体的行走路径中的至少弯道区间，将相对于检测器的输出值的控制中心沿行走方向的位置存储到存储部，根据从存储部读出的控制中心的位置利用控制部控制移动体的行走。

Description

移动体系统及移动体的行走控制方法

技术领域

本发明涉及检测移动体的位置并控制行走的技术。

背景技术

以往，我们知道例如对机床等设备搬入搬出工件或工具等物品的装载机，或者对半导体制造装置等设备搬入搬出工件或标线片等物品的桥式吊车系统等移动体系统。其中，如果在移动体的轨道上设置弯道区间，则配置设备的自由度增加，但如果在弯道区间不能够准确地测定移动体的位置，则不能反馈控制行走。并且，如果在弯道区间移动体能够与设备之间搬入搬出物品的话是很好，但为此有必要准确地测定移动体在弯道区间的位置，使移动体停止在规定的位置。

如果在此举例说明关联的现有技术，专利文献1（JP4513673B）公开了利用线性传感器检测移动体在弯道区间的位置的技术，尤其公开了在弯道区间缩短线性传感器的有效范围的技术。专利文献2（JP4148194B）公开了利用光学式传感器读取设置在轨道上的标记，在求出移动体的行走距离之际，利用轨道中心的曲率半径与设置了标记的位置的曲率半径之比修正利用光学式传感器求得的行走距离的技术。

但是，移动体轨道的弯道区间有时不同于1/4圆等。如果利用1/4圆实现弯道区间，则在弯道区间的出入口处离心力会突然变化。因此，如果在弯道区间的入口和出口处增大曲率半径、在弯道区间的中央部缩小曲率半径的话，则能够减小在弯道区间的出入口处离心力的变化。并且，虽然移动体在弯道区间被引导辊等引导，但由于在弯道区间的出入口处引导变得不完整，因此移动体容易产生摇摆。因此，仅利用曲率半径之比进行修正，难以准确地求出移动体在弯道区间的位置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP4513673B

专利文献2：JP4148194B

发明内容

发明要解决的课题

本发明的课题为通过准确求出移动体在弯道区间的位置使移动体以高的精度行走。

用于解决课题的手段

本发明的移动体系统，在从移动体的行走的控制中心，沿与移动体的行走方向不同的方向发生了位移的位置处，设置检测移动体沿着上述行走方向的位置的检测器，并且具备：

对移动体的行走路径中的至少弯道区间，存储相对于上述检测器的输出值的上述控制中心的沿行走方向的位置的存储部；以及，

根据从上述存储部读出的控制中心的位置来控制移动体的行走的控制部。

并且，本发明的移动体的行走控制方法反复执行以下步骤：在从移动体的行走的控制中心沿与移动体的行走方向不同的方向发生了位移的位置，利用检测器检测移动体沿着上述行走方向的位置的步骤；

从对移动体的行走路径中的至少弯道区间存储相对于上述检测器的输出值的上述控制中心沿着行走方向的位置的存储部，读出控制中心的位置的步骤；以及，

根据从上述存储部读出的控制中心的位置控制移动体的行走的步骤。

由于在弯道区间移动体的摇摆，因此利用曲率半径之比进行的修正难以将从控制中心发生了位移的位置变换成控制中心的位置。并且，在弯道区间的入口和出口处曲率半径比其他地方大的情况下，曲率半径之比说起来并不一定。但是，本发明设置对移动体的行走路径中的至少弯道区间存储与检测器的输出值相对应的上述控制中心沿行走方向的位置的存储部，根据从存储部读出的控制中心的位置控制移动体的行走。因此能够将检测到的位置准确地变换成控制中心的位置，因此即使在弯道区间也能够高精度地进行行走控制。并且，在弯道区间移动体能够准确地停止。另外，该说明书中有关移动体系统的记载原封不动地适用于移动体的行走控制方法。

最好是，在移动体的行走路径和移动体上设置线性电动机，上述控制中心为控制线性电动机时的基准位置，上述检测器为设置在行走路径或者移动体上的线性电动机侧面的磁性传感器，检测设置在移动体或者行走路径上的线性电动机侧面的磁铁或磁性体地配置。在利用线性电动机使移动体行走的情况下，检测移动体的中心附近地配置检测器由于与线性电动机的配置重叠而较难。因此如果在行走路径或移动体上的线性电动机的侧面设置由磁性传感器构成的检测器，检测设置在移动体或行走路径上的线性电动机侧面的磁铁或磁性体的话，能够与线性电动机没有干涉地检测移动体的位置。并且，能够利用存储部的数据将检测到的位置变换成控制中心的位置。

尤其最好是，为了检测设置在移动体上的磁铁或磁性体，沿行走路径设置有多个上述检测器；设置从上述多个检测器的输出值取出检测磁铁或磁性体过程中的至少一个检测器的输出值的选择器；利用上述选择器的输出值从上述存储部读出移动体的控制中心的位置。如果在行走路径中设置检测器，由于在弯道区间检测器的检测范围变窄，因此需要多个检测器。因此，如果利用选择器选择检测器，接着从存储部读出位置，则一个存储部就可以。

附图说明

图1为示意地表示实施例中移动体的轨道的图；

图2为移动体和轨道的垂直方向剖视图；

图3为移动体的行走驱动系统的方框图；

图4为表示线性传感器和被检测用磁铁的图；

图5为线性传感器的主要部分方框图；

图6为表示2个线圈量的线性传感器的图；

图7为表示弯道用线性传感器的输出值和设置在驱动部轨道上的其他传感器的输出值的图。

具体实施方式

以下举例说明用来实施本发明的最佳实施例。本发明的范围应该根据权利要求范围的记载，参照说明书的记载和本领域的众所周知的技术，依据本领域技术人员的理解而确定。

实施例

图1～图7表示实施例的移动体系统2。在各图中，4为移动体8行走的轨道，具备直线区间5和弯道区间6。移动体8利用例如3个车轮9、10、10沿轨道4行走，在弯道区间6利用被轨道4引导的引导辊11、11引导。在弯道区间6轨道4改变90°方向，但弯道区间6并不是1/4圆，而是在入口附近和出口附近曲率半径大，在中心部曲率半径小。C1为弯道区间6的入口附近的曲率中心，C2为中心附近的曲率中心，C3为出口附近的曲率中心。实施例中轨道4为在弯道区间6的两侧设置了直线区间5、5的L字形的轨道，但轨道的布局、种类及结构是任意的。并且，移动体8的种类和结构也是任意的，例如可以是沿着建筑物的顶棚空间环绕行走的桥式吊车，或者在设置于地上的轨道上行走的有轨台车。

移动体8具备永久磁铁列12，这是线性电动机的转子。以下有时将永久磁铁列12仅称为永久磁铁12。在永久磁铁12的侧面，移动体8具备被检测用磁铁列14。以下有时将该列14仅称为被检测用磁铁14。G为由移动体8的中心构成的控制中心，也是永久磁铁12的中心，以该位置G为基准控制线性电动机。15为控制中心G的轨道，16为被检测用磁铁14的轨道，准确地说为被检测用磁铁14的长度方向上的中心部的轨道。

图2表示轨道4和移动体8，线性同步电动机的初级线圈18给转子永久磁铁12施加推力，使移动体8行走。另外，线性电动机的种类是任意的，既可以是线性感应电动机等，也可以取代线性电动机将普通的行走电动机搭载在移动体8上。而且，也可以将线性电动机的初级线圈18设置在移动体8上、将转子设置在轨道4上。20为线圈驱动部，驱动初级线圈18。22为设置在弯道区间的线性传感器，为磁性传感器的例子，检测被检测用磁铁列14。在直线区间5隔开比弯道区间的线性传感器22大的间隔配置同样的线性传感器23。并且，移动体8从轨道4一侧接受非接触供电，24为李兹线，25为受电用线圈。26为轨道4的支柱，既可以取代非接触供电采用接触式供电方式，也可以将锂离子电池等搭载在移动体8上。

图3表示初级线圈18和线性传感器22、23等的配置。初级线圈18沿控制中心的轨道15配置，线性传感器22、23沿被检测用磁铁的轨道16配置。弯道区间的多个线性传感器22的输出值向选择器28输入，选择器28利用振幅变成最大的传感器的输出值，从LUT30（参照表）读出控制中心的位置。LUT30将使用弯道区间6内的第几个线性传感器22和使用的线性传感器的输出值作为标题来存储控制中心在弯道区间内的位置，读出的控制中心的位置向控制器32输出。实施例中使用1个LUT30，但也可以在各线性传感器22中分别设置独立的LUT，从各线性传感器22输出控制中心在弯道区间6内的位置和传感器输出值的振幅，利用选择器28进行选择。另外，在相邻的一对线性传感器22、22输出同等程度的振幅的情况下，既可以从2个传感器的输出值求出各控制中心的位置来例如平均，也可以利用2个传感器中的一个的输出值求出控制中心的位置。

在直线区间5中，线性传感器23隔开比线性传感器22大的间隔而配置，将例如利用线性传感器23求出的控制中心的坐标直接向控制器32输出。以上的结果是，在直线区间5和弯道区间6求出移动体8的控制中心的坐标，控制器32根据该坐标通过线圈驱动部20反馈控制初级线圈18，使移动体8行走。

图4表示线性传感器22对被检测用磁铁的列14的配置，其中线性传感器22b与磁铁的列14完全重叠，前后的线性传感器22a、22c部分重叠。这种情况下，由于线性传感器22b的输出值与线性传感器22a、22c的输出值相比振幅大并且精度高，因此利用选择器取出线性传感器22b的输出值。

图5表示线性传感器22的结构，线性传感器23也同样。例如，6个、10个、14个等线圈34串联配置，利用来自使用了DA变换器的交流电源36的电压驱动。交流电源36的输出值一部分相对于接地电位为＋V0/2·sinωt，另一部分为－V0/2·sinωt。如果线性传感器22相对于磁铁列14移动1个永久磁铁的量，则线性传感器22的输出值相位改变2π。如果假设该相位为θ，则线圈34的输出值有sinθsinωt和cosθsinωt以及－sinθsinωt和－cosθsinωt这4种，将输出值的种类显示在线圈34的上部。并且，两端的2个线圈34d、34d为虚设线圈。如果这样，由于8个相位检测用线圈34都是在左右两侧存在其他的线圈，因此线圈之间的互电感是共同的，能够使8个相位检测用线圈34的阻抗均匀。

由于从图5的电路获得sinθsinωt和cosθsinωt的输出值，ωt的值在交流电源36侧已知，因此利用未图示的辅助电路（auxiliary circuit）将例如sinθsinωt变换成sinθcosωt。接着，如果将sinθcosωt与cosθsinωt相加，则得到sin（θ＋ωt）。然后，从例如成为θ＋ωt＝nπ（n为整数）的时刻能够得知相位θ。

利用图6说明在图4的状况下能够从中央的线性传感器22b获得大的振幅输出值的机构。图5的电路将获得sinθsinωt的输出值的线圈与获得－sinθsinωt的输出值的线圈串联连接，将获得cosθsinωt的输出值的线圈和获得－cosθsinωt的输出值的线圈串联连接。如果将线圈34分解成每2个的组合，则成为图6的样子。图6中，利用相对于被检测用磁铁14的、线圈34、34间的相位差而产生输出值。其中，在像传感器22a、22c那样只与磁铁部分重合的情况下，不与磁铁重合的线圈输出值小，并且输出值的线性度也低。因此，利用选择器选择输出值在a·sinθsinωt、a·cosθsinωt的幅度a的值最大的线性传感器。

图7表示弯道用线性传感器的输出值与驱动部轨道（控制中心的轨道）上的传感器输出值之间的关系。虽然有事先求出该关系作成对应表的必要，但由于多数情况下难以在控制中心的位置设置线性传感器，因此通过例如在安装了车轮9、10、10的3根轴中的至少2根轴以上安装编码器等，将编码器的输出值与线性传感器的输出值建立对应关系，能够从线性传感器的输出值推定驱动部轨道上的位置。这种情况下，使移动体8低速行走，并且提高车轮9、10对轨道4的轮压使滑行能够忽略，利用编码器检测车轮9、10的转速，根据其平均值求出控制中心的位置。除了这样的方法以外，也可以例如在图2的永久磁铁列12的左右两边设置光学传感器，在轨道4的相对面上配置光学标记，将读取标记而求得的位置平均作为轨道中心的位置。

图7的轨道中心的驱动部轨道上的传感器输出值和弯道用传感器输出值不是直线，相对于弯道的中央部，弯道的入口和出口倾斜不同。这是因为使弯道的曲率半径在入口和出口与中央部不同的缘故。在弯道的入口和出口，在引导辊与轨道的接触稳定之前产生摇摆。因此传感器输出值都存在细微的波动，作为弯道用传感器输出值的简单的函数不能求出控制中心的位置。但是，如果使用参照表，就没有函数这样的制约，利用弯道用传感器的输出值就能够从参照表立即读出控制中心的位置。并且，能够利用1个LUT30对多个线性传感器22读出控制中心的位置。

实施例能够获得以下效果。

（1）即使在弯道区间也能够准确地检测移动体8的控制中心的位置，能够进行准确的行走控制。

（2）即使为了不与移动体的宽度方向中央部的线性电动机干涉而将线性传感器22和被检测用磁铁列14配置在线性电动机的侧面，也能够求出控制中心的位置。

（3）能够从多个线性传感器22选择最合适的线性传感器，能够从1个LUT30中读出控制中心的位置。

（4）因此能够在弯道区间等使移动体8准确地停止，机床、装载口等的配置的自由度增加。

虽然实施例中，使用线性传感器输出值的振幅决定了使用哪个线性传感器22，但由于在控制器32一侧刚刚之前的控制中心的位置已知，因此也可以根据该位置决定使用哪个线性传感器22。虽然实施例中举例说明了使用了线圈34的线性传感器，但也可以取代线圈34而使用霍尔元件等其他的磁性传感器。并且，也可以取代被检测用磁铁列14而检测交互配置了磁性体和非磁性体的列等。

附图标记的说明

2-移动体系统；4-轨道；5-直线区间；6-弯道区间；8-移动体；9、10-车轮；11-引导辊；12-永久磁铁列（转子）；14-被检测用磁铁列；15-控制中心的轨道；16-被检测用磁铁的中心轨道；18-初级线圈；20-线圈驱动部；22、23-线性传感器；24-李兹线（litz wire）；25-线圈；26-支柱；28-选择器；30-LUT；32-控制器；34-线圈；36-交流电源；G-控制中心；C1、C2、C3-曲率中心。

Claims (6)

1.一种移动体系统，在从移动体的行走的控制中心，沿与移动体的行走方向不同的方向发生了位移的位置处，设置检测移动体沿着上述行走方向的位置的检测器，并且具备：

对移动体的轨道中的至少弯道区间，存储相对于上述检测器的输出值的上述控制中心的沿行走方向的位置的参照表；以及，

根据从上述参照表读出的控制中心的位置来控制移动体的行走的控制部；

此外，在移动体的轨道和移动体上设置有线性电动机，上述控制中心为控制线性电动机时的基准位置。

2.如权利要求1所述的移动体系统，其特征在于：

上述轨道在上述弯道区间的入口和出口处曲率半径大、在上述弯道区间的中央部曲率半径小。

3.如权利要求1所述的移动体系统，其特征在于：

上述检测器为设置在轨道或者移动体上的线性电动机侧面的磁性传感器，被以检测设置在移动体或者轨道上的线性电动机侧面的磁铁或磁性体的方式配置。

4.如权利要求3所述的移动体系统，其特征在于：

沿着轨道设置有多个上述检测器，以便检测设置在移动体上的磁铁或磁性体；

设置有选择器，该选择器从上述多个上述检测器的输出值取出检测磁铁或磁性体过程中的至少一个检测器的输出值；

利用上述选择器的输出值，从上述参照表读出移动体的控制中心的位置。

5.一种移动体的行走控制方法，反复执行以下步骤：

在从移动体的行走的控制中心沿与移动体的行走方向不同的方向发生了位移的位置，利用检测器检测移动体沿着上述行走方向的位置的步骤；

从对移动体的轨道中的至少弯道区间存储相对于上述检测器的输出值 的上述控制中心沿着行走方向的位置的参照表，读出控制中心的位置的步骤；以及，

根据从上述参照表读出的控制中心的位置控制移动体的行走的步骤；

此外，在移动体的轨道和移动体上设置有线性电动机，上述控制中心为控制线性电动机时的基准位置。

6.如权利要求5所述的移动体的行走控制方法，其特征在于：

上述轨道在上述弯道区间的入口和出口处曲率半径大、在上述弯道区间的中央部曲率半径小。