JP2016085711A - 自動搬送機用磁気ガイドセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】自動搬送機の制御を、アナログ制御で精度良く幅寄せを可能にするとともに、分岐制御を多数繰返す場合でも安全制御を行い得る磁気ガイドセンサを提供する。【解決手段】回路基板の一端側と他端側に配置される第１、第２の磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２を用い、自動搬送機７が磁性体ガイドテープ１０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、第２の磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２で検出され、直接或いは増幅回路を用い増幅した、それぞれのアナログ量の検出信号はリアルタイムで保持回路に保持され、外部より入力される分岐信号によって分岐信号の反対側のアナログ量の保持回路への検出信号入力は遮断されると共に分岐信号が入力される寸前の値が記憶保持されたアナログ量の検出信号と、分岐方向側のリアルに入力されるアナログ量の検出信号とで処理された信号によって、分岐走行する。【選択図】図１７

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、分岐制御が可能な自動搬送機用磁気ガイドセンサの一般的な物として、図１８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ビットに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１〜２参照）。

そして、搬送機の分岐制御を行う場合に凡そ５０ｍｍ幅の磁気ガイドテープより発生する磁気を磁気センサで検出する事により、その幅に相当して出力される連続した５〜６個の信号を用いて行っている。

例えば進行方向に対して磁気ガイドテープ左端側の出力信号を下位ビットとし、磁気ガイドテープの右端部の出力信号を上位ビットとした場合、搬送機が分岐点を通過する場合に右分岐をさせる場合は分岐動作に入る前の、磁気検出信号を出力している信号の一番上位ビットの出力を維持するよう走行ハンドル角度を制御し、又左分岐をさせる場合は分岐動作に入る前の出力している一番下位ビットの信号を維持する様に走行ハンドル角度を制御し、分岐制御を行っている。

特開平０９−２６９８２０号公報 特開平０８−０４４４２７号公報 特開２０１４−０８５９８２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は、一般的に磁気を検出する素子が基板上に設けられている１０ｍｍピッチ単位で位置検出信号が出力される。即ち１０ｍｍの幅を蛇行しての制御しかする事が出来ない。最近のロボット化された自動搬送機に於いては、重い部品の搬送に於いて自動的に荷物を、搬送機に積み込み、指定されたポイントに荷物を下ろすだけでは無く、次の工程と成る加工機械に積荷を自動的にセットする様になってきている為、搬送機の磁気ガイドテープに対する走行位置や停止位置は非常に精度を要する。

その為に発明された自動搬送機用のアナログ制御の可能な磁気ガイドセンサが知られている（例えば特許文献３参照）。然しそのような磁気ガイドセンサは、出力がアナログ量として出力されるため、そのアナログデータをもとにして分岐制御をさせる事が非常に困難であった。

本発明は、これらの問題即ち、自動搬送機をアナログ的に精度良く幅寄せ制御を可能にし、精密でスムーズな分岐制御させる事を可能にした自動搬送機用磁気ガイドセンサを提供することを目的とする。

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、着磁された磁気を発生す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の磁気検出素子を用い、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、直接或いは増幅回路を用い増幅した、それぞれのアナログ量の検出信号はリアルタイムで保持回路に保持され、外部より入力さる分岐信号によって分岐方向と反対側のアナログ量の保持回路への検出信号入力は遮断される共に、分岐信号が入力される寸前の値が記憶保持されたアナログ量の検出信号と、分岐方向側のリアルに入力されるアナログ量の検出信号とで処理された信号によって分岐走行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から直接或いは増幅回路で増幅されて出力されるアナログ信号の記憶保持は、検出信号ラインとＧＮＤ間に挿入された、フローティング・コンデンサを用い、コンデンサに充電された電圧である事を特徴としてもよい。

本発明の請求項１に係る発明によれば、自動搬送機に於いて、広大な工場等に網の目のように張り巡らされた走行ルートを自由に分岐走行し、しかも幅寄せがアナログ的で微細な制御を精度よく行う事が可能な、インテリジエントな自動搬送機用の磁気ガイドセンサを提供することが可能となる。

また、本発明の請求項２に係る発明によれば、第１及び第２の磁気検出素子其々のアナログデータの保持は、其々の検出信号ラインとＧＮＤ間にコンデンサを挿入しフローテイングするだけなので、パーツとしての費用やソフトの開発費用を掛けずにしかも変位データの保持が長時間可能と成り、安価な分岐制御の実用を可能とすることイが出来る。

本発明の一実施形態に係る、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。 図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。 図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。 図１における磁気検出素子として使用するリニアーホールＩＣを示す外観斜視図である。 図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特性を比較する為の図である。 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動状況を説明するための概略外観斜視図（ａ）及び、側面図（ｂ）である。 本発明の一実施形態に係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と、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。 磁気ガイドセンサと磁気ガイドテープ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。 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の回路に脱線検出用の磁気検出素子を付加して使用される回路の構成を示すブロック図である。 図７の回路に脱線検出用の磁気検出素子を付加し、論理回路を用いて脱線信号を出力する場合の回路ブロック図である。 分岐される磁気ガイドテープに於いて磁気ガイドセンサを分岐制御する場合、の制御位置関連を示すである。 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、本発明を更に説明する。
図１は、本発明の一実施形態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２の磁気ガイドテープの幅方向（長手方向）の一方端と他方端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であるリニアー出力ホール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エライトを用いている。

以下、磁気検出素子Ｓ１、Ｓ２をリニアー出力のホール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剤で張り付けられ、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ことが出来ない。

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加されるため、磁性体が無い場合に比べて極めて強い磁束密度となり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直径０．３ｍｍ、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２ｍｍ×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倍とな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倍の感度に上昇することが分かる。その磁気検出出力特性の比較を図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形でも透磁率が高く磁気検出素子の検磁部に磁束を導くこと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感度は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にホールＩＣ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については直径２×１５ｍｍ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ーホールＩＣ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加される電源電圧（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方向に取り付けた場合のものはＳ極を検出すると出力電圧が低下し、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ーな電圧で変化し出力するようになっている。

即ちＤＣ５Ｖの電源電圧で使用する場合無磁気においては、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、図１４、図１６で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不平衡調整回路電圧が減算され、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、無磁気において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ＶＫとなるようにアンプゲインが演算増幅回路１２で調整される。

なお、減算増幅回路１１の出力ＶＳＳ１は、アナログスイッチＡＳＷＲを介して加算増幅回路１６の一方の入力端に入力され、減算増幅回路１２の出力ＶＳＳ２は、極性反転回路１５で極性反転した出力ＶＮＳ２を、アナログスイッチＡＳＷＬを介して加算増幅回路１６の他方の入力端に入力されるとともに、加算増幅回路１６のアナログスイッチＡＳＷＲが接続される入力端とアース間にコンデサＣＲが接続されている。また、加算増幅回路１６のアナログスイッチＡＳＷＬが接続される入力端とアース間にコンデンサＣＬが接続されている。

減算増幅回路１１の出力ＶＳＳ１及び極性反転回路１５の出力と、加算増幅回路１６の入力間にアナログスイッチＡＳＷＲと、コンデンサＣＲ、アナログスイッチＡＳＷＬとコンデンサＣＬを設けたことが、本発明の実施形態の最も特徴とするところである。この特徴部分における動作については、実施形態自動搬送機用磁気ガイドセンサによる動作説明として後述する。

上記減算増幅回路１１、１２の動作により、図８に示す磁気検出素子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で極性反転されプラスの電圧ＶＮＳ２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。

通常右分岐信号ＴＲが入力されない場合アナログスイッチＡＳＷＲがクローズし、左分岐信号ＴＬが入力されない場合アナログスイッチＡＳＷＬはクローズと成っている為、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のデータは減算処理されたことに成る）加算された変位出力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、安価で一般的なユニポーラのＡ／Ｄコンバータや、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に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コンバータやマイコン或いはコンパレータにそのまま入力できるため、磁気ガイドセンサ１のみで無く制御系を含めたシステム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。

何トンもの加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、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からの磁気ガイドセンサ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。

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からの所定の距離で使用する図１３の検出距離Ａにおいての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の中心にあるにも拘わ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になると変位出力電圧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、比較回路２１より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演算増幅回路２３において減算され、この減算増幅回路２３よりの出力ＳＳ３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を超える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の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が設けられ、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。その論理ブロック回路図を図１６に示す。

次に、本発明の最も特徴ある実施形態自動搬送機用磁気ガイドセンサについて、図７に従って、以下詳細に説明する。
自動搬送機が直進走行の場合は、磁気検出素子Ｓ１とＳ２の磁気ガイドテープ１０に対する変位量に従って変化する磁束の強さに従って制御され走行する。

直進走行中磁気ガイドセンサ１の左端に設けられた磁気検出素子Ｓ１によって検出されるアナログ量のＶＳＳ１と、右端に設けられた磁気検出素子２によって検出されるアナログ量のＶＳＳ２が同じ値と成り加算増幅回路１６の出力電圧ＶＢがゼロと成り、そのゼロとなった電圧ＶＢに基準電圧ＶＲＥＦが加算回路１８で加算され、出力がＶＵ＝ＶＲＥＦ、即ち変位信号出力が基準電圧を維持する様に、磁気ガイドテープ１０の幅方向の変位位置を保つように走行する。

従って自動搬送機が右に分岐制御する場合、分岐制御が入力される寸前の直進走行中の磁束を検出する右側の磁気検出素子Ｓ２のアナログ量をリアルに検出しながらその信号と、左側に設けられた磁気検出素子Ｓ１に影響を及ぼす左側の磁気ガイドテープが発生する磁束によって加算される磁気検出素子Ｓ１の検出信号を加算回路１６に入力される事を、アナログスイッチＡＳＷＲをＯＦＦにして遮断し、その走行しない方の磁気ガイドテープの影響を制御用信号として排除すると共に、分岐信号が入力される寸前の直進中の磁気検出素子Ｓ１側のアナログ量の信号をコンデンサＣＲに記憶保管し、その保管された信号を用いて演算制御すれば常に走行する右方の磁気ガイドテープ１の右端と磁気検出素子Ｓ２の変位位置を保持して走行することが出来る。

以上のようにして、自動搬送機を分岐点で右に分岐させる場合磁気ガイドテープ１０の右端から、磁気検出素子Ｓ２までの距離を一定に保ちながら走行させることができる。このようにすれば分岐点に於いて、自動搬送機の走行中に左側に新たに磁気ガイドセンサ１の検出エリアに入ってくる分岐された磁気テープが現れても磁気検出素子S1が遮断されているため左側の影響を受けずに走行する事が可能と成る。

このことは左に分岐する場合も理論は同様で、磁気検出素子Ｓ２の信号をアナログスイッチＡＳＷＬをＯＦＦにして遮断して、分岐信号が入力される寸前の磁気検出素子Ｓ１側のアナログ量の信号をコンデンサＣＬに記憶保管し、その信号と磁気検出素子Ｓ１のリアルに検出されるアナログ量とで演算すれば左に分岐される磁気ガイドテープ１０の左端から磁気検出素子Ｓ１までの距離を一定に保ちながら左分岐走行をすることができる。

次に、図７に示す回路を有する磁気ガイドセンサによる自動搬送機の直進走行による制御動作を詳細に説明する。
自動搬送機が通常の直進走行状態に於いて、外部から分岐信号が入力されない場合、アナログスイッチＡＳＷＲとアナログスイッチＡＳＷＬがクローズされているためコンデンサＣＲ、ＣＬの電圧は、其々減算増幅回路１１の出力電圧ＶＳＳ１と極性反転回路１５の出力電圧で減算増幅回路１２の出力ＶＳＳ２の反転出力である電圧ＶＮＳ２と同一の値をリアルに保持している。

例えば、ＶＳＳ１＝２．００Ｖ、 ＶＳＳ２＝２．００Ｖで走行している場合ＶＳＳ２の極性反転回路１５から出力されるＶＮＳ２＝−２．００Ｖとなる為
ＶＢ＝ＶＳＳ１＋ＶＮＳ２＝２．００Ｖ＋（−２．００Ｖ）＝０Ｖ
例えば加算回路１８の出力電圧ＶＵの変化範囲が０〜５．００Ｖで変化する磁気ガイドセンサ１では基準電圧を変化範囲の中心にするため
ＶＲＥＦ＝５．００÷２＝２．５０Ｖとなる。

自動搬送機を制御するための出力信号ＶＵは、
ＶＵ＝ＶＲＥＦ＋ＶＢ＝０Ｖ＋２．５０Ｖ＝２．５０Ｖ
と成り、自動搬送機のハンドルは常にＶＵ＝２．５０Ｖとなるように制御される。
仮に自動搬送機に取り付けられた磁気ガイドセンサ１の幅方向の中心が磁気ガイドテープ１０の幅方向の中心になっている場合は出力信号ＶＵを常に２．５０Ｖに維持して走行するが、事情により左側に多少移動すると右側の磁気検出素子Ｓ２に磁気ガイドテープ１０は近づき、反面左側の磁気検出素子Ｓ１は磁気ガイドテープ１０から離れるため電圧ＶＳＳ１は低下し、逆に電圧ＶＳＳ２は上昇する。従って、加算増幅回路１６の出力電圧ＶＢはマイナスとなる為電圧ＶＵは２．５０Ｖより低下することになる。

出力信号ＶＵが２．５０Ｖより低下すると自動搬送機のハンドル」制御は、右にハンドルを切るように設定されているため電圧ＶＳＳ１＝ＶＳＳ２で出力ＶＵが２．５０Ｖになるまで自動搬送機の走行は補正される。この時、実際のハンドル制御に於いて自動搬送機が右左に蛇行しないためにＰＩＤ制御が用いられスムーズに磁気ガイドテープ１０の中心と磁気ガイドセンサ１の中心を保つように補正され、走行する。

次に、図７の実施形態回路により、図１７に示す分岐制御を行う場合について詳細に説明する。
図１７に示す分岐磁気ガイドテープ１０において、直進磁気ガイドテープ１０ａのＡ点に於ける直進走行状態に於いて、例えばＢ点で右分岐信号ＴＲがアナログスイッチＡＳＷＲに入力されると、磁気検出素子Ｓ１が検出するリアルなアナログデータであるＶＳＳ１は、アナログスイッチＡＳＷＲがクローズからオープン切り替わる為ＶＳＳ１のリアルな検出信号データは遮断される。しかし、ＶＳＳ１のデータ（電圧）をフローテイング保管するコンデンサＣＲにはアナログスイッチＡＳＷＲが遮断される寸前のデータが充電保管され加算増幅器１６に入力されている。

即ち、新しく自動搬送機７が右に分岐し、磁気ガイドセンサ１の検出範囲に入ってくる左側の直線的に分岐された磁気ガイドテープ１０ｃの磁束データはアナログスイッチＡＳＷＲで遮断された状態である為走行制御には影響を及ぼす事は無く排除される。
又此のコンデンサＣＲに充電されたデータは加算増幅回路１６の入力部のインピーダンスによって放電するのであるが、加算増幅回路１６はＣＭＯＳ或いは入力部がＪ−ＦＥＴで作られたＯＰ−ＡＮＰが使用される為放電電流は
１ＰＡ＝１×１０^―１２Ａ
と極めて少ない為データの変化は無視できる、この点は後で詳細に説明する。

上記コンデンサＣＲに充電されたアナログデータと磁気ガイドセンサ１の右側に設けられた磁気検出素子Ｓ２から入力されるリアルなアナログデータによって加算増幅回路１６で演算された出力電圧ＶＢが０Ｖ、即ち制御出力信号ＶＵ＝ＶＲＥＦと成る様に自動搬送機７のハンドルは制御される。此の事は右分岐信号が入力されると直進走行状態の磁気ガイドテープ１０ａの右端と右側の磁気検出素子Ｓ２間の距離を一定に保ちながら走行する事と成る。

実際のデータを参考に、もう少し詳細に説明する。
右分岐信号が入力される前のＡ点で直進走行状態時
ＶＳＳ１＝２．００Ｖ、 ＶＳＳ２＝２．００Ｖ 時ＶＮＳ２＝−２．００Ｖ
ＶＲＥＦ＝２．５０Ｖ とすると ＶＢ＝０Ｖ ＶＵ＝２．５０Ｖ
即ち自動搬送機はＶＵ＝２．５０Ｖを維持する様にハンドルをＰＩＤ制御されながら走行する。

Ｂ点に於いて右分岐信号ＴＲが入力されるとアナログスイッチＡＳＷＲはクローズ状態からオープン状態に成る為、加算増幅回路１６には分岐信号が入力される寸前の電圧２．００Ｖが充電されたコンデンサＣＲの電圧とＶＮＳ２＝−２．００Ｖで ＶＢ＝０Ｖ ＶＵ＝２．５Ｖを維持しながら走行する。
従って、図１７の右分岐用の磁気ガイドテープ１０ｂが現れるまで全く直進走行動作が継続される。この後右分岐磁気ガイドテープ１０ｂが磁気ガイドセンサ１の検出範囲に入ってくる場合其のまま直進走行すると右側を検出する磁気検出素子Ｓ２に右側に分岐する磁気ガイドテープ１０ｂによって磁束が大きく印加されＶＳＳ２＝２．００Ｖから増大しようとする。

応じて ＶＮＳ２＝−２．００Ｖから低下しょうとし、ＶＢ＝０Ｖからマイナス側に成ろうとし制御信号ＶＵ＝２．５０Ｖから低下しようとする。そうすると自動搬送機７はハンドルを右に切りＶＮＳ２＝−２．００Ｖを維持する。即ち右に分岐された磁気ガイドテープ１０ｂの右端と磁気ガイドセンサ１の右側を検出する磁気検出素子Ｓ２間を一定に保つ。

一方、分岐点で自動搬送機が右にハンドルを切ると直線状に張り付けられた直進用の磁気ガイドテープ１０ｃが磁気ガイドテープ１０ｃの左側を検出する磁気検出素子Ｓ１に近づきＶＳＳ１は２．００Ｖから増大するのであるがアナログスイッチＡＳＷＲがオープンと成っている為走行制御には影響を与えない。

自動搬送機が図１７に示すＣ点に来ると走行していない左側の磁気テープの磁束は磁気検出素子Ｓ１の検出範囲以外になり、分岐信号ＴＲは解除されアナログスイッチＡＳＷＲはクローズと、アナログスイッチＡＳＷＲがクローズになるとコンデンサＣＲの電圧は当初充電されていた２．００Ｖから極めて少ない値に減少しているが、入力されるＶＳＳ１で再びコンデンサＣＲに充電されると共に加算増幅回路１６に入力される。この時、ＶＳＳ２＝２．００Ｖを維持して走行している為磁気ガイドテープ１０ｂが直線状の物と同一であれば、ＶＳＳ１≒２．００Ｖ近辺の値を示し、ＶＳＳ１＝ＶＳＳ２と成る変位位置に修正され停止信号が入力されるまで走行を継続する。上記の動作説明は左分岐制御される場合も全く同一の理論通りであり詳細説明は省く。

因みに、実使用上に於ける、Ｂ点やＣ点に於ける制御入力は一般的には床面に磁気テープをＮ極とＳ極のコードで組み合わせたバイナリーコードでアドレスが指定された磁気アドレス情報板の磁気コードを自動搬送機７に搭載された磁気アドレスセンサーを用いて判断をしている。（特願２０１４−０９１１２２、特願２０１４−０９１１２３参照）

次に磁気検出信号ラインに設けられたフローティング・コンデンサＣＲ、ＣＬのアナログ信号の記憶保管について説明する。演算増幅回路１６は先に記載したが、主にＣＭＯＳや入力部がＪ−ＦＥＴ素子で作られたＯＰ−ＡＭＰが用いられている。それらのＡＭＰの入力インピーダンスは非常に高く又バイアス電流は１ＰＡ（１×１０^＝１２Ａ）以下の電流しか流れない。

例えば、コンデンサの放電電流を１ＰＡ、コンデンサの容量を０．４７μＦの場合に、充電されたアナログデータの電圧Ｖ１＝２．００Ｖから放電後の電圧Ｖ２＝１．９５に低下する時間Ｔ秒は（Ｑの高いフイルムコンデンサの自己放電電流を無視すると）
Ｔ＝Ｃ（Ｖ１−Ｖ２）÷I
であるから
Ｔ＝０．４７×１０^−６（２．００−１．９５）÷（１×１０^＝１２）
＝０．４７×０．０５×１０^６＝２３５００秒
≒６．５時間
となる。

以上より、５０ｍＶの誤差が発生するまでには６．５時間データを保持する事ができる。従って、例えば図７に示す場合において、分岐走行が終了し自動搬送機７が走行しない側の磁気ガイドテープ１０ｃが磁気ガイドセンサ１の検出範囲から充分遠ざかった後、分岐信号入力の停止がなされない場合でも、次の分岐点まで長時間僅かの変位誤差で直進走行する事が出来る。

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 リニアー出力ホールＩＣ素子
６ リード線
７ 自動搬送機
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 磁気ガイドテープ
１１、１２、１３ 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
ＴＲ 右分岐制御入力信号
ＴＬ 左分岐制御入力信号
ＡＳＷＲ ＶＳＳ１信号遮断アナログスイッチ
ＡＳＷＬ ＶＮＳ２信号遮断アナログスイッチ
ＣＲ ＶＳＳ１データ保持コンデンサ
ＣＬ ＶＮＳ２データ保持コンデンサ

Claims (2)

1. 着磁された磁気を発生す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の磁気検出素子を用い、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、直接或いは増幅回路を用い増幅した、それぞれのアナログ量の検出信号はリアルタイムで保持回路に保持され、外部より入力さる分岐信号によって分岐方向と反対側のアナログ量の保持回路への検出信号入力は遮断される共に、分岐信号が入力される寸前の値が記憶保持されたアナログ量の検出信号と、分岐方向側のリアルに入力されるアナログ量の検出信号とで処理された信号によって分岐走行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から直接或いは増幅回路で増幅されて出力されるアナログ信号の記憶保持は、検出信号ラインとＧＮＤ間に挿入された、フローティング・コンデンサを用い、コンデンサに充電された電圧である事を特徴とする請求項１記載の自動搬送機用ガイドセンサ。

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