JP2014085982A - 自動搬送機用磁気ガイドセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】自動搬送機をアナログ的に任意な距離で高精度に幅寄せ制御でき、構成パーツを軽減することにより、材料費を安価にし、かつ加工・組立・調整費を安価にし、品質向上を計り得る磁気ガイドセンサを提供する。
【解決手段】プリント基板２上の、磁性体ガイドテープと直角の幅方向の一端側と側に第１の磁気検出素子Ｓ１と第２の磁気検出素子Ｓ２を設け、自動搬送機が磁性体ガイドテープの幅方向に移動変化するに伴い変化する磁気密度を第１と第２の磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２で検出し、これら磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２の検出信号を回路素子３の演算増幅回路でアナログ演算処理し、そのアナログ演算出力で、自動搬送機の磁気ガイドテープ幅方向の幅寄せを自在に制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工場や倉庫などにおいて、材料や製品を搬送機に乗せ、床面に設けられた磁気ガイドテープに沿って搬送する自動搬送機の走行制御を行う自動搬送機用磁気ガイドセンサに関する。

従来、自動搬送機用磁気ガイドセンサの一般的な物として、図１７に示すようにプリント基板５１上に磁気検出素子Ｓ１、・・・、Ｓ１６を進行方向と直角の磁気ガイドテープ５２の幅方向において例えば１５０ｍｍの幅に１０ｍｍピッチで１６個並べて実装し、磁気検出素子Ｓ１、Ｓ１６の右端面或いは左端面から１〜１６ビットの位置付けするとともに、１６個の磁気検出素子Ｓ１、・・・、Ｓ１６の信号を電気回路５３のアンプで増幅し、スイッチング信号化してパラレルに出力し、その信号で自動搬送機を磁気ガイドテープ５２の幅方向に制御するように構成したものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

そして凡そ５０ｍｍ幅の磁気ガイドテープより発生する磁気を検出する事により出力される連続した５〜６個の信号の最下位ビット信号を読み、或いは最上位ビット信号を読んでガイドライン幅方向の変位位置を制御しているため真の磁気ガイドテープの幅方向の中心位置を知る事は出来ない。

又他の方法としては前記同様１６個の磁気センサを１０ｍｍピッチで磁気ガイドテー幅方向に並べて実装し磁気ガイドテープの磁気を検出して出力される連続した５〜６個の位置付けされた信号をマイクロコンピュータで演算する事により磁気ガイドテープの中心位置を求め、磁気ガイドテープ幅方向の変位位置を磁気検出素子取り付けピッチの半分である５ｍｍ単位で推定させ、磁気ガイドテープ幅方向の制御している方式の自動搬送機用磁気ガイドセンサもある。

他の方法として自動搬送機が走行中に尻振りを防止する為、磁気ガイドテープの上方に１個の磁気検出素子を用い、磁気ガイドテープから発する磁力線が磁気ガイドテープの幅方向の異極に戻ろうとして曲線を描いて帰還する極めて少ない磁力線の方向を検出し、磁気ガイドテープの幅の範囲内で変位信号を知る様にした物もある（例えば特許文献４参照）。

特開２００２−１６３０２１号公報 特開平０９−２６９８２０号公報 特開平０８−０４４４２７号公報 特開平０７−１１０７１３号公報

上記した自動搬送機用の磁気ガイドセンサにおいて、磁気ガイドテープの微弱な磁気を精度よく、しかも検出応答スピードを速く行う事の出来る磁気検出素子は一定の大きさを必要とする。そのため一般的には磁気検出素子の大きさだけでなく、検出した磁気信号を増幅するためのアンプ回路や、アンプ回路の増幅率を調整するための多くの電子パーツを必要とするため検出ピッチは１０ｍｍ程度を必要とし、１０ｍｍピッチの物が多く用いられている。

その１０ｍｍピッチで実装された磁気検出素子は、上記したように磁気ガイドテープ幅方向に１６個をマルチに並べて１５０ｍｍ幅の磁気変位検出を行い、自動搬送機の幅寄せ制御を行っている物が多く一般的である。

従って自動搬送機の磁気ガイドテープ幅方向の幅寄せ制御は磁気検出素子の実装ピッチの段階的にしかできなく、実装ピッチ以下での微細な精度を要する幅寄せ制御が自由には出来ない。
しかも、実装ピッチを狭くすると磁気検出素子の数量とそれに伴う、増幅回路、アンプゲイン調整回路、不平衡電圧調整回路等が増え大変高価で消費電力も過大なものとなる。
また、一般的に磁気ガイドラインとして用いる磁気ガイドテープは厚みが薄いゴムの磁気テープを用い、工場や倉庫の床面に張り付けられて使用される。
自動搬送機には、その磁気ガイドテープの３０〜５０ｍｍの検出距離を介した上方に磁気ガイドセンサが来るように取り付けられ、磁気ガイドテープが発生する磁束を検出する事により、磁気ガイドテープに沿って走行する。そのため磁気ガイドテープから磁気検出素子に入力される磁束密度は極めて微小である。従って磁気ガイドセンサに磁気抵抗素子やホール素子を磁気検出素子として用いる場合非常に大きな増幅度の複雑な増幅回路が必要となる。
また、磁気検出素子は磁気が無い場合、磁気抵抗素子では中点電圧が個々の素子でバラツキが非常に大きく、又リニアホールＩＣ素子の場合は不平衡電圧が個々の素子でバラツキが非常に大きい、その上磁気検出素子の磁気検出感度は個々において非常に大きな差が有るために個々の磁気検出素子の、アンプ回路の不平衡電圧や中点電圧調整とアンプゲインの調整は大変微妙を要し、多回転ボリュウム等を使った調整には技術を要し特定の作業者しかできなく非常に長時間が掛かることとなる
また、大変高価な磁気検出素子を１６個も使用すると、上記した様にその検出素子の数の増幅回路、アンプゲイン調整回路、不平衡電圧調整回路、多回転ボリュウムやそれらに付属した抵抗やコンデンサ等の電子パーツも多くなり材料費用が高価と成る。また、マイクロコンピュータを用いたものでは上記に加えさらに材料費が嵩む為大変高価な磁気ガイドセンサと成る。

また、磁気検出素子及びアンプ回路が１６個にもなると、それに伴い消費電力もその数に比例して大変多くなり、それに伴う発熱が他の半導体に与える温度による特性上の影響は大きく品質信頼性も低下する。また、特許文献４のような物も有るが、文献中の図９ 図１０に示す通り、磁束の発生方向と平行の磁束量を検出する為、変位量に対する磁束の変化は、磁束発生方向を検出する場合の数十分の一となりＳ/N比が非常に悪く実用的な変位検出精度が出ない。その上変位検出幅はせいぜい磁気ガイドテープの幅までしか出来ず、広い範囲の幅寄せ制御が出来ない。

その上１６個の信号を出力するためには１６本の信号線と電源用の２本が必要なため最低でも合計１８本の配線を必要とし、又ケーブルは太く高価となり配線が複雑と成る。
等の多くの問題が有る。

本発明はこれらの問題即ち、自動搬送機をアナログ的に任意な距離で精度よく幅寄せ制御を可能にし、使用磁気検出素子及び関連する回路パーツを数分の１に減少させることによって材料費を安価にし、それに伴って加工組み立て費と調整費を安価にすると共に、パーツを少なくすることによる品質信頼性の向上を計った自動搬送機用磁気ガイドセンサを提供する事を目的にする。

前記目的を達成するために、本発明の自動搬送機用磁気ガイドセンサは、着磁され磁気を発生する磁性体ガイドテープに沿って搬送するルートが設定され、前記磁性体ガイドテープに沿って走行する自動搬送機用に用いられる磁気ガイドセンサであって、回路基板上で前記磁性体ガイドテープと直角の幅方向に、互いの距離を少なくとも前記磁性体ガイドテープの幅以上において、回路基板の一端側と他端側に配置される第１の磁気検出素子及び第２の磁気検出素子と、自動搬送機が前記磁性体ガイドテープの幅方向に移動変位するに伴い変化する磁束密度が前記第１の磁気検出素子及び第２の磁気検出素子で検出され、これら検出信号を受けてアナログ演算処理する演算増幅回路と、を備え、前記演算増幅回路のアナログ演算出力で前記自動搬送機の磁気ガイドテープ幅方向の幅寄せを制御することを特徴とする。

本発明の自動搬送機用磁気ガイドセンサにおいて、より具体的な構成として、前記第１及び第２の変位検出用磁気検出素子の前方或いは後方、又はその両方に透磁率の大きく残留磁気の小さな磁性体を配置し、変化する磁気ガイドテープが発する周辺磁束を集めて磁気検出素子に印加させ、磁気検出感度を上げることにより磁束密度の変化検出を高感度にし、変位検出精度を高くし精度の高い幅寄せ制御を可能にしてもよい。

また、本発明の自動搬送機用磁気ガイドセンサにおいて、より具体的な構成として、前記第１及び第２の変位検出磁気検出素子の演算された出力電圧値には一定値の基準電圧が加算され、如何なる変位に於いても出力電圧値が０Ｖ以上のプラス電圧となるようにし、簡易で安価なユニポーラ回路で幅寄せ制御ができるようにしてもよい。
また、本発明の自動搬送機用磁気ガイドセンサにおいて、より具体的な講成として、前記第１の磁気検出素子及び第２の磁気検出素子の出力電圧値を加算する加算回路と、この加算回路の出力と設定比較電圧値を比較する比較回路と、を備え、出力電圧値が比較値より小さくなった場合は自動搬送機が磁気ガイドテープから所定の距離以上逸脱したとみなし、事故を防止用の脱線信号を出力するようにしてもよい。

また、本発明の自動搬送機用磁気ガイドセンサにおいて、より具体的な講成として、
前記第１の磁気検出素子の出力電圧値と比較電圧とを比較する第１の比較回路と、前記第２の磁気検出素子の出力電圧値と比較電圧とを比較する第２の比較回路と、第１及び第２の比較回路の出力を入力に受ける論理回路とを備え、論理回路より、第１及び第２の増幅回路の出力電圧値が比較電圧以下であること示す信号が出力された場合に、自動搬送機が磁気ガイドテープから所定の距離以上逸脱したとみなし、事故を防止用の脱線信号を出力するようにしてもよい。

また、本発明の自動搬送機用磁気ガイドセンサにおいて、より具体的な講成として、前記第１の磁気検出素子と前記第２の磁気検出素子の中間に第３の磁気検出素子を設けるとともに、前記第１の磁気検出素子及び第２の磁気検出素子の変位検出電圧値に第３の磁気検出素子の出力電圧値を加算し、加算した電圧値を予め設定された比較電圧値と比較し、比較値より小さくなった場合に、自動搬送機が磁気ガイドテープから所定の距離以上逸脱したとみなし、事故防止用の脱線信号を出力するようにしてもよい。

また、本発明の自動搬送機用磁気ガイドセンサにおいて、より具体的な講成として、前記第１の磁気検出素子と前記第２の磁気検出素子の中間に第３の磁気検出素子を設けるとともに、前記第１の磁気検出素子の出力電圧値と比較電圧とを比較する第１の比較回路と、前記第２の磁気検出素子の出力電圧値と比較電圧とを比較する第２の比較回路と、前記第３の磁気検出素子の出力電圧値と比較電圧とを比較する第３の比較回路と、前記第１、第２第３の比較回路の出力を入力に受ける論理回路とを備え、論理回路より、第１、第２及び第３の増幅回路の出力電圧値が比較電圧以下であること示す信号が出力された場合に、自動搬送機が磁気ガイドテープから所定の距離以上逸脱したとみなし、事故防止用の脱線信号を出力するようにしてもよい。

この発明の請求項１に係る発明によれば、自動搬送機の幅寄せがアナログ的に詳細な制御が精度よく可能となりインテリジェントな搬送ロボット化が計れる。

また、請求項２に係る発明によれば、磁気検出素子の出力は磁気検出素子と磁気ガイドテープ間の２乗に反比例して減少する為、従来の磁気検出素子だけでの検出は、検出距離を長くし或いは磁気検出素子間を広げることが出来なかった。

それは磁気検出素子の微小な出力をそのまま電気的に増幅した場合に、補正処理の全く出来ない磁気検出素子の不平衡電圧の周囲温度の変化に伴って定量的で無く又定性的でない個々の素子でばらつき変化する問題が有ったが、この発明で電気的に検出感度の増幅を大きくする必要が無くなった為、磁気ガイドセンサと磁気ガイドテープの検出距離を長くすることを可能とすると共に２個の変位測定用磁気検出素子間の幅方向の距離を広くすることが可能と成り、幅方向の制御が数倍〜数十倍の精度で行うことが可能になる。

また、請求項３に係る発明によれば、出力電圧をユニポーラ電圧にしているため、自動搬送機の幅寄せ制御が簡易な回路で、しかも安価なコンパレータやコンバーター回路や、安価なマイコンなどのパーツが使用可能と成り、トータルコストを下げることが可能となる。

また、請求項４、請求項５に係る発明によれば、変位信号をそのまま使うことにより、
自動搬送機の正常な走行状態と脱線状態が確認でき、搬送機が磁気ガイドテープから脱した場合による大惨事を防止することが可能と成る。

また、請求項６、請求項７に係る発明によれば、磁気ガイドテープから発する磁気の検出に於いてデッドエリアをなくすことが出来ると共に、磁気ガイドテープと磁気ガイドセンサ間の検出距離範囲を真近まで使用することが出来ると共に、磁気ガイドテープ幅方向に実装する変位検出用の磁気検出素子の実装幅を広げることが可能と成り、広い範囲の幅寄せ制御を可能とする事が出来ると共に誤った脱線信号を防止する事が出来ると共に、実際の脱線時も確実に脱線検出することが可能と成る。

また、この発明によれば、従来信号用１６本と電源用２本（マイナス電圧であるＶＥＥは内部で作る）の合計１８本の配線を必要にしていたが、変位信号用１本 脱線信号用１本電源用２本（マイナス電圧であるＶＥＥは内部で作る）の合計４本の配線で制御が可能と成るため、配線ケーブルは細くて済み安価と成り又配線接続人件費も低減が可能と成る。

本発明の実施形態１に係る、変位検出用の磁性体と組み合わせられた磁気検出素子２個が実装されたプリント基板の実装図である。 同実施形態１における磁気検出素子の検出面前後に設ける磁性体を示す外観斜視図である。 同実施形態１における磁気検出素子の両面に磁性体を保持するためのセンサホルダを示す外観斜視図である。 同実施形態１における磁気検出素子として使用するリニアホールＩＣ素子を示す外観斜視図である。 同実施形態１における磁気検出素子の前後面に、磁性体がある場合と無い時の磁気検出出力特性を示す図である。 同実施形態１における磁気ガイドセンサを用いて磁気ガイドテープを検出する稼働状況を説明するための概略外観図（ａ）及び、側面図（ｂ）である。 同実施形態１おける磁気ガイドセンサの全体回路構成を示す回路ブロック図である。 図７、図１５に示す実施形態回路において、２個の変位検出用磁気検出素子と脱線検出用磁気検出素子１個の出力電圧ＶＳ１ ＶＳ２ ＶＳ３ と５０ｍｍ幅の磁気ガイドテープを用いて幅方向に変位したときの変位距離と各磁気検出素子の変位検出出力電圧の関連を示す図である。 図７、図１５に示す実施形態回路において、３個の磁気検出素子出力電圧の不平衡電圧を減算補正しＶＳ１→ＶＳＳ１、ＶＳ２→ＶＳＳ２、ＶＳ３→ＶＳＳ３とした、変位距離と変位出力電圧の関連を示す図である。 図７に示す実施形態回路において、変位出力電圧ＶＳＳ２を、加算回路を用いて他方の変位出力電圧ＶＳＳ１から減算させるため、極性を反転させた電圧ＶＮＳ２との関連を示す図である。 図７に示す実施形態回路において、ＶＳＳ１とＶＮＳ２の出力電圧を加算したバイポーラ電圧ＶＢと、磁気ガイドテープ幅方向中心点の変位距離との関連を示す図である。 図７に示す実施形態回路において、バイポーラ電圧ＶＢに基準電圧ＶＲＥＦを加算させ、変位出力電圧をユニポーラに変換したＶＵと磁気ガイドテープ幅方向中心点の変位距離との関連を示す図である。 上記実施形態における、磁気ガイドセンサと磁気ガイドテープ間の検出距離と等磁束密度曲線の関連を示す磁束密度曲線図である。 実施形態２に係る変位検出用の磁性体と組み合わされた２個の磁気検出素子に、脱線検出用の磁気検出素子１個が実装されたプリント基板の実装図である。 図７の回路に付加して使用される実施形態２の回路の構成を示す回路ブロック図である。 実施形態３に係る磁気ガイドセンサの回路構成を示す回路ブロック図である。 磁気検出素子が１６個実装された、従来の１６ビット磁気ガイドセンサのプリント基板を示す実装図である。

以下、実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。
〈実施形態１〉
図１は本発明の実施形態１に係る磁気ガイドセンサのプリント基板（回路基板）の実装平面図である。この実施形態における磁気ガイドセンサ１は、２個の磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２を変位検出用磁気検出素子として使用することを特徴としており、この２個の変位検出用磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２が、長方形状のプリント基板（回路基板）２の磁気ガイドテープの幅方向（長手方向）に、互いの距離を少なくとも前記磁性体ガイドテープの幅以上において、プリント基板２の一端側と他端側に設けられることを特徴としている。

この２個の変位検出用の磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２には、プリント基板２の検出面２ａ側、即ち磁気ガイドテープ側に各々１個とその反対側に各々１個、透磁率が大きく残留磁気の少ないパーマロイで形成した磁性体ＰＣ１〜ＰＣ４が、センサホルダ４ａ、４ｂに保持され磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２に密着するようにして実装されている。なお、プリント基板２の中央部には、磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２より出力される検出磁気信号を演算処理するための電気回路を構成する回路素子３が実装されている。

図２に磁性体ＰＣ（上記各磁性体ＰＣ１〜ＰＣ４）の外観斜視図を、図３にセンサホルダ４ａ（４ｂ）の外観斜視図を示す。磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２であるリニアホールＩＣ素子５の外観図を図４に示す。図２に示す、この磁性体ＰＣは主にパーマロイ或いはフェライトを用いている。

以下、磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２をリニアホールＩＣ素子を使った場合の検出の磁気検出について説明する。磁気ガイドテープは大変高価で、幅３０ｍｍ厚さ２ｍｍ程度の物から一般的な幅５０ｍｍ厚さ１ｍｍ程度の物が色々と用途に従って用いられ、工場や倉庫などの床の表面に接着材で張り付けられ、長いものは数Ｋｍの長距離となり、自動搬送機の走行ルートをガイドする。磁気ガイドテープから発する磁束はその本質から、透磁率が高い所を、或いは磁気抵抗が少ない所を、最短の距離で通過しようとする性質を持っている。

変位検出用磁気検出素子は広い間隔を於いて実装されているため磁気検出素子近辺の磁束密度は極めて小さく非常に高い倍率で増幅しないと制御信号として利用する事が出来ない。電気的に増幅器の増幅率を上げ増幅すると電気的なノイズの処理やノイズシールド構造を必要とするため品質信頼性やコスト的に採用する事が出来ない。

そのため本実施形態に於いては、磁気ガイドテープから発した磁気は、磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２前面（プリント基板２の検出面２ａ側）の磁性体ＰＣ１、ＰＣ２に吸収収束され磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２を通過して、後方の磁性体ＰＣ３、ＰＣ４を通過し後方に通過して行くようにしている。

これにより、磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２には、磁気ガイドテープが発する周囲の磁束が磁性体ＰＣ１・ＰＣ３、ＰＣ２・ＰＣ４により集められて印可されるため、磁性体が無い場合に比べて極めて強い磁束密度と成り検出感度は高感度と成る。
例えば図１に於いて、磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２中のホール素子の検磁部面積がφ０．３ｍｍ、磁束の通過するセンサ素子の厚みが１．１５ｍｍ、磁性体ＰＣ１〜ＰＣ４はパーマロイで直径がφ２ｍｍ×長さ１５ｍｍを磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２の両面に密着して実装した場合と、このパーマロイを取り除いた場合とを比較すると、同一磁気ガイドテープを同一検出距離で検出する場合、磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２への磁束入力差は約１０倍と成るため変位出力値も１０倍と成る、即ち磁気検出感度は凡そ１０倍の検出感度に上昇する事が分る。その磁気検出出力特性を図５に示す。

この磁性体ＰＣ１〜ＰＣ４の形状にはコスト的に安価な丸棒で示したが、これに限ることなく、角棒型や板状の短冊型でも透磁率が高く磁気検出素子の検磁部に磁束を導く事ができるならば同様の機能を果たすことができる。
特性としては磁性体ＰＣ１〜ＰＣ４の断面太さを大きくすると磁気検出感度は低下するため磁気検出素子の検磁面積と、磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２への磁性体の組み付け誤差等を考慮して断面太さを決めることが望ましい。また長さを長くすると磁気検出感度は大きくなるが磁気ガイドセンサの形状がそれに連れて大きくなるので、磁気検出感度と磁気ガイドセンサ１の大きさの兼ね合いを考慮することが望ましい。また磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２の片面のみに用いると勿論、磁気検出感度は両面に用いた場合に比べ半減する。

一方磁気の無い場合、即ち磁気テープが無い場合は、磁気検出素子の前後方向にこの磁性体が有る場合も無い場合も磁気センサに印加される磁束密度はゼロで何ら差は無いから検出精度は１０倍に向上したことを意味する。
それゆえ、磁気検出素子Ｓ１，Ｓ２の両面に磁性体ＰＣ1〜ＰＣ４を設けるのは、印加される磁束のロスをなくし効率よく磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２周囲の磁束を集めて磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２に磁束を集中させるためであり、磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２にリニアホールＩＣ素子を使った場合だけでなく磁気抵抗素子を用いた場合も全く同様の特性を得ることができる。

この磁性体ＰＣに付いてはφ２×１５ｍｍで説明したが、磁気ガイドセンサ全体の構成が大きくなって良い場合はこの磁性体ＰＣを長くする事により、検出感度を上げ、変位検出用の磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２の間隔を広げる事や、変位検出精度を向上させる事が出来る。

上記構成による磁気検出部を用いた搬送機用磁気ガイドセンサの実際の使用状態を図６に、この磁気ガイドセンサ１の全体回路を示すブロック図を図７に示す。一般に知られているようにリニアホールＩＣ素子はＮ極でもＳ極でも検出できるように磁気の無い場合は印可される電源電圧（Ｖｃｃ）の凡そ１/２にバイアスされている。
そしてＮ極を検出するとバイアス電圧より出力電圧が増加する場合の物は、Ｓ極を検出するとバイアス電圧より出力電圧は減少する様になっていて、Ｎ極の磁束密度もＳ極の磁束密度も磁気検出素子の飽和磁束密度以内に於いては磁束密度に比例したリニアな電圧で変化し出力する様になっている。

即ちＤＣ５Ｖの電源電圧で使用する場合無磁気に於いては、個々の磁気検出素子でばらつくが電源電圧の凡そ２分の１である２．５Ｖ近辺の電圧が不平衡電圧として出力される。

図６に於いて磁気ガイドテープ１０と磁気ガイドセンサ１間の検出距離を一定にし、例えば磁気検出素子Ｓ１とＳ２間を、従来一般的に使用されている１６ビットの検出幅と同一の１５０ｍｍに設定した場合の、磁気ガイドテープ１０と磁気ガイドセンサ１の変位量に対する磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２の出力電圧関連図を図８、図９（図中ＶＳ３、ＶＳＳ３は、後記の実施形態で使用する磁気検出素子Ｓ３に関するものを図示したものである）に示す。

図８に於いては、磁気ガイドテープ１０の幅方向中心部が磁気ガイドセンサ１の中心点（Ｓ１とＳ２の中間）に有る時を変位量ゼロ点とし、磁気ガイドテープ１０が左方向に変位した場合をＬ、右側に変位した時をＲとして表示している。

この凡そ１/２Ｖｃｃの不平衡電圧は磁気検出素子個々において大きくばら付くので精度よく変位量の測定をするためには不平衡電圧を個々の磁気検出素子に合わせキャンセル補正することが望ましい。

図７の回路構成ブロック図に於いて変位検出用の磁気検出素子Ｓ１の出力ＶＳ１は、減算増幅回路１１で、Ｓ１不平衡調整電圧が減算され、無磁気に於いて減算増幅回路１１の、出力ＶＳＳ１はゼロＶになるように、又磁気ガイドテープ１０の幅方向中心がＳ１の真下即ちＬ７５ｍｍの時所定の電圧値ＶＫと成る様にアンプゲインが減算増幅回路１１で調整される。

同様に変位検出用の磁気検出素子Ｓ２の出力は、減算増幅回路１２で、Ｓ２不平衡調整電圧が減算され、無磁気に於いてＶＳＳ２はゼロＶになるように、また磁気ガイドテープ１０の幅方向中心がＳ２の真下即ちＲ７５ｍｍの時所定の電圧値ＶＫとなるようにアンプゲインが減算増幅回路１２で調整される。

上記動作により、図８の磁気検出素子Ｓ１の出力ＶＳ１は減算増幅回路１１で出力ＶＳＳ１に、磁気検出素子Ｓ２の出力ＶＳ２は減算増幅回路１２で出力ＶＳＳ２に補正される。その出力特性を図９に示す。不平衡電圧が補正された出力ＶＳＳ２はオペアンプを用いた極性反転増幅回路１５で極性が反転されプラスの電圧が絶対値が同一で極性がマイナスの電圧ＶＮＳ２に変換される。その入出力特性を図１０に示す。
減算増幅回路１１の出力ＶＳＳ１と極性反転回路１５の出力ＶＮＳ２を加算増幅回路１６で加算増幅すると（結果として２個の変位検出用磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２のデーターは減算処理されたことと成る）加算された変位出力電圧ＶＢは磁気ガイドテープ１０の幅方向中心がＳ１の真下、即ち Ｌ７５ｍｍで最大の出力電圧と成り、磁気ガイドテープ１０の幅方向中心がＳ１とＳ２の中間に有る時極性の異なった同一の電圧を加算回路１６で加算するため変位出力電圧ＶＢはゼロＶと成り、磁気ガイドテープ１０の幅方向の中心が磁気検出素子Ｓ２の真下即ちＲ７５ｍｍの点で変位出力電圧ＶＢは最小値を出力する。その出力特性を図１１に示す。

この図１１の出力ＶＢを幅寄せなどの自動ハンドル操作の制御信号に用いる場合Ａ/Ｄコンバーターやマイクロコンピュータを用いて信号処理をしてから制御してやらなければならない。

しかし、この電圧ＶＢはバイポーラ電圧で、磁気ガイドテープ１０の幅方向中心点が磁気検出素子Ｓ１ Ｓ２の中間点よりもＲで示す右側に有ると変位検出電圧はマイナス電圧となるので、安価なユニポーラのＡ/Ｄコンバーターや ユニポーラのコンパレータ或いはユニポーラのマイコンではそのまま信号の処理が困難である。従って、この磁気ガイドセンサ１では基準電圧源１７より一定の基準電圧ＶＲＥＦを加算回路１８でバイポーラ電圧ＶＢと加算しユニポーラ電圧ＶＵに変換して出力をしている。

ユニポーラ電圧で出力された変位信号ＶＵは安価な汎用のＡ/Ｄコンバーターやマイコン或いはコンパレータにそのまま入力出来るため、磁気ガイドセンサ１のみで無く制御系を含めた全体の価格も安価にする事が出来る。その出力特性を図１２に示す。

図１１には示されていないが先に記載したように磁気ガイドテープ１０が磁気ガイドセンサ１から遠く離れ磁気の無い場合、即ち脱線状態に於いて ＶＳＳ１ ＶＮＳ２は共にゼロＶに補正されているため、恰も通常使用状態での磁気ガイドテープ１０が磁気ガイドセンサ１の中心に有る場合のＶＢ、ＶＵは全く同一の信号と成る。

何トンもの荷重のある荷物を乗せた自動搬送機が磁気ガイドテープで指定されたルート以外を走行すると大惨事が発生する。従ってこれらの問題を防ぐため、この実施形態において、減算増幅回路１１の出力ＶＳＳ１と演算増幅回路１２の出力ＶＳＳ２を加算回路１９で加算し、加算された電圧値ＶＡＤを、比較電圧源２０よりの予め決められた任意の比較電圧ＶＣＭと比較回路２１で比較し、ＶＳＳ１ ＶＳＳ２ が共に減少して加算値ＶＡＤが小となり、ＶＣＭより小さいと、磁気ガイドテープ１０から磁気ガイドセンサ１が逸脱した状態となると、比較回路２１より脱線信号ＶＤＲを出力し、この信号ＶＤＲにより自動搬送機の走行を停止する。

通常は上記のように変位検出用の磁気検出素子Ｓ１，Ｓ２の両サイドの加算で何ら脱線検出に対して問題は無いが、自動搬送機への磁気ガイドセンサの取り付け場所が制約され、磁気ガイドセンサと磁気ガイドテープ間の検出距離を短い距離で使用しなければならない場合がある。
〈実施形態２〉
上記、不都合を解決し得る実施形態２に係る磁気ガイドセンサについて説明する。
磁気ガイドセンサ１を自動搬送機に取り付け、磁気ガイドテープ１０から所定の距離で使用する図１３の検出距離Ａにおいては上記のように磁束の通過方向は正常で問題は無いが、磁気ガイドセンサ１が磁気ガイドテープ１０に近づいた検出距離Ｂになると、磁気ガイドテープ１０が磁気ガイドセンサ１の中心に有るにも拘らず変位検出用の磁気検出素子Ｓ１及び磁気検出素子Ｓ２には僅かな磁束しか入力されない。

その上Ｎ極から出た磁束はＳ極に向かって帰ろうとするため、磁束の通過方向が磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２の検出エリアで平行になり、或いは反転すると磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２はＮ極の方向が反転したＳ極として検出することとなる。そのエリア図を図１３の点線で示す。

磁気ガイドテープ１０が磁気ガイドセンサ１の中心に有った時 図７の回路における減算増幅回路１１の出力ＶＳＳ１と、減算増幅回路１２の出力ＶＳＳ２ が共にゼロＶに成ると変位出力電圧ＶＵは基準電圧ＶＲＥＦを出力するため変位出力は変化がなく磁気ガイドテープ１０の幅方向中心を走行している事を示し問題は無いが、加算回路１９の出力ＶＡＤは０Ｖと成りＶＤＲ信号が出力され自動搬送機は脱線状態とみなされ搬送機は停止され機能しなくなる。

従って、この実施形態２に於いては、これらの問題の発生を防ぐため、図１４に示すように、第３の磁気検出素子Ｓ３が、第１の磁気検出素子Ｓ１と第２の磁気検出素子Ｓ２の間の中間位置で、磁気ガイドセンサ１のプリント基板２の検出面２ａ側近くに実装され、回路的には図１５に示すように、磁気検出素子Ｓ３と、Ｓ３不平衡調整電圧源２２と、減算増幅回路２３を、図７に示す回路に付加するようにした回路を備えている。

この実施形態磁気ガイドセンサの図１５に示す回路において、脱線検出用磁気検出素子Ｓ３の検出電圧ＶＳ３からＳ３不平衡調整電圧が減算増幅回路２３において減算され、この減算増幅回路２３よりの出力ＶＳＳ３が加算回路１９に入力され、不平衡電圧の調整された電圧ＶＳＳ３が、加算回路１９で、第１の磁気検出素子Ｓ１に係る減算増幅回路１１の出力ＶＳＳ１、第２の磁気検出素子Ｓ２に係る減算増幅回路１２の出力ＶＳＳ２と加算され、加算出力ＶＡＤが比較回路２１で、比較電圧ＶＣＭと比較され、第３の磁気検出素子Ｓ３が磁気ガイドテープ１０の中心を通過する場合で、ＶＳＳ１とＶＳＳ２の加算値が小さくても、出力ＶＳＳ３を加算した電圧値が比較電圧ＶＣＭを越えるＶＡＤを発生させ、これにより、誤った脱線信号の出力を防止するようにしている。

図１３に於いて点線で示す逆極性の磁束曲線は磁気ガイドテープ１０の検出面から放射されたＮ極の磁束が磁気ガイドテープ１０の裏面Ｓ極に帰還するため磁束の通過方向が反転し、磁気ガイドセンサ１から見た場合Ｎ極を検出しなければならないにもかかわらず検出極性がＳ極となる線を示す。これは磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２の前後に設けられた磁性体ＰＣの長さにも影響を受けた曲線であり磁性体の長さを変えると変化する。

この逆極性の影響も重なってＶＳＳ１、ＶＳＳ２の出力電圧は小さくなり検出距離Ｂはあまり短くすることが出来ず、その補正のために磁気ガイドテープ１０が磁気ガイドセンサ１の中心部にあることを確認し、誤脱線信号を出さないためにも磁気検出素子Ｓ３を設けることが望ましい。

この実施形態において、磁気検出素子Ｓ３は、上記したように磁気検出素子Ｓ３の真近に磁気ガイドテープ１０が接近した時のみ機能すればよいこと、即ち強い磁束密度時のみ機能させるので高価な磁性体を用いて検出感度を上げる必要が無い。また、制御するための外部との接続も電源用２本と変位信号用１本及び脱線信号用１本の合計４本の配線で済み長距離を配線する場合は従来の１８本の配線に比べ配線が容易になると共に配線用ケーブルも細く安価になる。
〈実施形態３〉
他の実施形態３として、特に脱線信号を精度良く出力し得る磁気ガイドセンサについて説明する。この実施形態磁気ガイドセンサは、図１６に示す回路を、実施形態２における図１５の脱線信号出力回路に代えて採用したことを特徴とする。

この実施形態磁気ガイドセンサでは、第１の磁気検出素子Ｓ１に係る減算増幅回路１１の出力ＶＳＳ１と比較電圧源２６の比較電圧ＶＣＭを比較回路２４で、第２の磁気検出素子Ｓ２に係る減算増幅回路１２の出力ＶＳＳ２と比較電圧源２７の比較電圧ＶＣＭを比較回路２５で、第３の磁気検出素子Ｓ３に係る減算増幅回路２３に出力ＶＳＳ３と比較電圧源２９の電圧ＶＣＭを比較回路２８で、それぞれ比較し、各比較回路２４、２５、２８の各比較電圧に対し各検出信号ＶＳＳ１、ＶＳＳ２、ＶＳＳ３が大なるか否か各論理出力を論理積回路３０に入力し、信号ＶＳＳ１、ＶＳＳ２、ＶＳＳ３がいずれも比較電圧より低い場合に論理積回路３０より脱線信号ＶＤＲを出力する。

なお、この実施形態においては、磁気検出素子Ｓ３は、必ずしも設けなくてもよく、その場合は、信号ＶＳＳ１、ＶＳＳ２がいずれも比較電圧よりも低い場合に脱線信号を出力する。

Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 磁気検出素子
ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３、ＰＣ４ 磁性体
１ 磁気ガイドセンサ
２ プリント基板
３ 回路素子
４ａ、４ｂ センサホルダ
５ リニアホールＩＣ素子
６ リード線
１０ 磁気ガイドテープ
１１、１２、２３ 減算増幅回路
１３、１４、２２ 不平衡調整電圧
１５ 極性反転回路
１６ 加算増幅回路
１７ 基準電圧、
１８、１９ 加算回路
２０、２６、２７、２９ 比較電圧
２１、２４、２５、２８ 比較回路
３０ 論理積回路
Ｎ ネガティブ入力
Ｐ ポジティブ入力

Claims (7)

1. 着磁され磁気を発生する磁性体ガイドテープに沿って搬送するルートが設定され、前記磁性体ガイドテープに沿って走行する自動搬送機用に用いられる磁気ガイドセンサであって、
   回路基板上で前記磁性体ガイドテープと直角の幅方向に、互いの距離を少なくとも前記磁性体ガイドテープの幅以上において、回路基板の一端側と他端側に配置される第１の磁気検出素子及び第２の磁気検出素子と、
   自動搬送機が前記磁性体ガイドテープの幅方向に移動変位するに伴い変化する磁束密度が前記第１の磁気検出素子及び第２の磁気検出素子で検出され、これら検出信号を受けてアナログ演算処理する演算増幅回路と、
   を備え、前記演算増幅回路のアナログ演算出力で前記自動搬送機の磁気ガイドテープ幅方向の幅寄を制御することを特徴とする自動搬送機用磁気ガイドセンサ。
2. 前記第１及び第２の変位検出用磁気検出素子の前方或いは後方、又はその両方に透磁率の大きく残留磁気の小さな磁性体を配置し、変化する磁気ガイドテープが発する周辺磁束を集めて磁気検出素子に印加させ、磁気検出感度を上げることにより磁束密度の変化検出を高感度にし、変位検出精度を高くし精度の高い幅寄せ制御を可能にしたことを特徴とする請求項１記載の自動搬送機用磁気ガイドセンサ。
3. 前記第１及び第２の変位検出磁気検出素子の演算された出力電圧値には一定値の基準電圧が加算され、如何なる変位に於いても出力電圧値が０Ｖ以上のプラス電圧と成るようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の自動搬送機用磁気ガイドセンサ。
4. 前記第１の磁気検出素子及び第２の磁気検出素子の出力電圧値を加算する加算回路と、この加算回路の出力と設定比較電圧値を比較する比較回路と、を備え、出力電圧値が比較値より小さくなった場合は自動搬送機が磁気ガイドテープから所定の距離以上逸脱したとみなし、事故を防止用の脱線信号を出力するようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の自動搬送機用磁気ガイドセンサ。
5. 前記第１の磁気検出素子の出力電圧値と比較電圧とを比較する第１の比較回路と、前記第２の磁気検出素子の出力電圧値と比較電圧とを比較する第２の比較回路と、第１及び第２の比較回路の出力を入力に受ける論理回路とを備え、論理回路より、第１及び第２の増幅回路の出力電圧値が比較電圧以下であること示す信号が出力された場合に、自動搬送機が磁気ガイドテープから所定の距離以上逸脱したとみなし、事故を防止用の脱線信号を出力するようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の自動搬送機用磁気ガイドセンサ。
6. 前記第１の磁気検出素子と前記第２の磁気検出素子の中間に第３の磁気検出素子を設けるとともに、前記第１の磁気検出素子及び第２の磁気検出素子の変位検出電圧値に第３の磁気検出素子の出力電圧値を加算し、加算した電圧値を予め設定された比較電圧値と比較し、比較値より小さくなった場合に、自動搬送機が磁気ガイドテープから所定の距離以上逸脱したとみなし、事故防止用の脱線信号を出力するようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の自動搬送機用磁気ガイドセンサ。
7. 前記第１の磁気検出素子と前記第２の磁気検出素子の中間に第３の磁気検出素子を設けるとともに、前記第１の磁気検出素子の出力電圧値と比較電圧とを比較する第１の比較回路と、前記第２の磁気検出素子の出力電圧値と比較電圧とを比較する第２の比較回路と、前記第３の磁気検出素子の出力電圧値と比較電圧とを比較する第３の比較回路と、前記第１、第２第３の比較回路の出力を入力に受ける論理回路とを備え、論理回路より、第１、第２及び第３の増幅回路の出力電圧値が比較電圧以下であること示す信号が出力された場合に、自動搬送機が磁気ガイドテープから所定の距離以上逸脱したとみなし、事故を防止用の脱線信号を出力するようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の自動搬送機用磁気ガイドセンサ。