JP4042665B2 - 移動体通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば誘導線路に沿って移動する移動体に信号を供給すると共に、移動体から前記誘導線路に対して信号を伝達する際に好適な移動体通信装置に関するものである。

近年、例えば、超精密加工を施す半導体回路（ＩＣ回路）の製造工場、または機械部品製造工場等では、省力化のために多くの自動作業機械が導入されており、これらの各部の作業機械に供給する材料や、加工後の製品、及び各種のツールを搬送するために、誘導線路に沿って所定の箇所まで自動的に移動できるように設定される移動体、例えば輸送ロボットや、搬送台車が利用されている。

これら移動体には、工場や倉庫内に敷設されている誘導線路（例えば平衡給電線等）と電磁誘導結合により非接触の状態で通信を行う結合器が配置されており、該結合器を介して、移動体への制御信号、及び移動体から固定局に送る各種信号で変調された高周波信号を相互に送受信することにより、誘導線路側に接続されている固定局等との間で双方向の通信が行われるようになっている。

図４はかかる移動体通信装置の一部分を示す模式図であって、１０は地上又は天井等に敷設されている誘導線路で、通常２本の平行導線を誘電体材料によって支持している平衡線路で構成されている。
誘導線路１０は例えば工場内の所定の位置間を移動体が走行できるように敷設されており、図に示されているように一方の端部には高周波信号を出力する固定局（高周波信号源）２０が、他方の端部には終端部３０が接続されている。

固定局２０は誘導線路１０に対して移動台車４０に制御信号を出力するものであり、一般的に制御信号は１５０ＭＨｚ〜２５０ＭＨｚ程度の高周波信号を変調して送出されている。
誘導線路１０の終端部３０は平衡線路の伝送インピーダンスと同じ値の整合インピーダンス素子を接続することによって誘導線路１０を終端し、反射波が生じないようにして誘導線路１０に定在波がのらないようにしている。

誘導線路１０は平衡線路等によって形成されることにより若干の漏れ磁界が線路に沿って生じ、この漏れ磁界が移動台車４０に搭載されている結合器４０ａ（アンテナ）により受信されると共に、移動台車４０からの送信情報はこの結合器４０ａを介しては誘導線路１０に結合され、固定局２０で受信されることにより双方向通信を行うように構成されている。

移動台車４０の所定の箇所に配置されている結合器４０ａ、４０ａ（受信素子、又は送信アンテナに相当する）は、通常は１個又は数個のループ状のコイルによって上記誘導線路１０に近接するように配置され、誘導線路１０から漏洩している電磁波（特に誘導磁界）を受信すると共に、移動台車４０から各種情報を送信するものである。
移動台車４０側で受信された高周波信号は、図示しない受信回路によって復調され、復号された制御信号は、移動台車４０の駆動機構等を制御する。例えば移動台車４０の走行および停止を制御すると同時に、制御信号によっては搬送している製品の積み替え、積み卸し等を行うようにしている。

ところで、上記したような移動台車４０の走行経路の近傍には、図示されているように多くの自動制御機械や、工作機械５１．５２．５３．・・・が設置されているため、このような環境化で敷設されている誘導線路１０は種種の外部ノイズの影響を受けることになる。

すなわち、図５に示すように平衡線路１を給電線路とする移動体通信方式の等価回路は、内部抵抗がそれぞれＺ₀/２とされている高周波信号源Ｓが固定局の信号源２として平衡線路１の一端に接続され、平衡線路１の他端は終端部３に整合インピーダンスＺが接続されていることになる。この場合、平衡線路１が工場内の各種機械装置の電子回路部等から放出される外部ノイズ電波Ｎｓに晒されると、これが等価的にはノイズ源５、浮遊容量Ｃ１、Ｃ２を介して平衡線路１の２本の導体１ａ、１ｂに供給されたことになる。

そして、このノイズ源５によって供給されたノイズ信号は、平衡線路１の信号源２、及び終端部３に浮遊している浮遊容量Ｃ３〜Ｃ６によってそれぞれアースされることにより平衡線路１を形成する各導体１ａ、１ｂにはノイズ電流が流れることになる。
このような場合、各浮遊容量の値は一般的にＣ１≠Ｃ２、Ｃ３≠Ｃ４、Ｃ５≠Ｃ６となっており、かつ、Ｃ３／Ｃ１≠Ｃ４／Ｃ２、Ｃ３／Ｃ１≠Ｃ６／Ｃ５、Ｃ２／Ｃ４≠Ｃ６／Ｃ５であるため、平衡線路１には信号源２からの対象性（ノーマルモード）の信号電流と共に、コモンモードのノイズ信号が流れる。

そして、このコモンモードのノイズ信号が制御情報信号に加算されて移動体結合器４のアンテナ、例えば４ａ，４ｂで受信され、結果的に伝送信号のS/Nを劣化するという問題が生じる。
特に交信用の漏れ電磁界の強度が国内法に定める微弱電波の規格となるように設定され、移動体の走行環境が悪い工場内等の場合は、前記Ｓ／Ｎが特に低下して誤った制御データが多発することになる。

そこで、比較的外部ノイズに対して強い漏洩同軸ケーブルや漏洩導波管等を給電線として用いることも考えられるが、漏洩同軸ケーブルや漏洩導波管は高価であり、その取り付け作業も容易ではない。

本発明の移動体通信装置はかかる問題点を低減することを目的としてなされたもので、
所定の位置間を連絡するように敷設されている平衡線路からなる誘導線路と、
前記誘導線路と結合する結合器を備え、前記所定の位置間を誘導線路に沿って移動することができる移動体とを備えている。
そして、前記誘導線路の一端に接続され前記移動体に結合器を介して種種の制御情報を送信する高周波信号出力部と、
前記誘導線路の他端部に接続され平衡線路と整合する入力インピーダンスによって形成されている終端部とを備えている移動体通信装置において、
前記平衡線路と前記高周波信号出力部との接続部、及び前記平衡線路と前記終端部の接続部には、前記平衡線路が貫通している円筒状の高透磁率リングが装着されていることを特徴とするものである。

上記終端部は中継器や、信号分配器であっても終端部として終結される場合に有効であり、前記高透磁率リングはフエライトコア、またはダストコアによって形成されるものである。

移動体を制御するために誘導線路として平衡線路を使用し、その平衡線路の漏れ磁界によって移動体を制御するような移動体通信装置において、外部ノイズにさらされることになる平衡線路の終端部分に、中心部の平衡線路がそのまま貫通するような円筒状の高透磁率のリングを挿入するだけで、極めて簡単に平衡線路に誘起された不要のノイズが誘導線路内を貫流することを抑圧でき、移動体通信装置の制御信号をより正確に伝送することができる。

本発明は移動体を任意の位置間で走行可能にする誘導線路を敷設する際に、誘導線路として平衡線路を使用すると共に、当該平衡線路の漏れ磁界を伝送媒体として移動体の結合器との間で交信できるようにすると共に、平衡線路の各終端位置に高透磁率のリングを挿入しているので、移動体の走行経路に放射される多数のノイズ電波が平衡線路に誘起される環境下においても、不要のノイズを簡単な構成で抑圧して、Ｓ／Ｎの劣化しない制御信号の伝送ができ、移動体の各種制御が確実になされるという効果を奏する。

図１は本願発明の移動体通信装置の平衡線路１の等価的な回路を示めしたもので、図５と同一部分は同一符号とされている。
すなわち、所定の位置間に敷設されている平衡線路１（１ａ、１ｂ）の一端部に内部抵抗がＺ₀／２とされた高周波の信号源２が接続され、他方の端部には線路の伝送インピーダンス、例えば２００Ωと等しい整合インピーダンスＺ₀を接続した終端部３とされている。

４はこの平衡線路１に近接してその漏れ電磁界を結合器（アンテナ）を介して受信しながら走行している移動体の結合部であり、５は平衡線路１に誘導された外部ノイズ源を等価的に示す。
外部ノイズ源５のノイズ信号Ｎは浮遊容量Ｃ１，Ｃ２を介して平衡線路１の２本の導体部に結合され、電流Ｉｃｏｍ１〜Ｉｃｏｍ４として線路の終端部に向かって流れることを示している。

したがって、信号源２側の内部抵抗Ｚ₀／２にはこの電流の差分（Ｉｃｏｍ１−Ｉｃｏｍ３）がコモン電流Ｉｄｆとしてを流れ、終端部３側の整合インピーダンスＺ₀にも同様に電流（Ｉｃｏｍ２−Ｉｃｏｍ４）がコモン電流として流れる。
この場合は線路の終端部に派生している浮遊容量Ｃ３〜Ｃ６と、外部ノイズの注入部となる点の浮遊容量Ｃ１、Ｃ２には特別な比例関係がないため、整合インピーダンスＺ₀、および各内部インピーダンスＺ₀／２にはコモン電流が流れることによってノイズ電圧が発生し、誘導線路のＳ／Ｎを低下する。

そこで、本発明の場合は平衡線路１の終端領域にコモンノイズを抑圧するためのコモンノイズフイルタ６ａ、６ｂを挿入する。
このコモンノイズフイルタ６ａ、６ｂは図２（ａ）（ｂ）に一部を断面図として示すように、高透磁率のリング状磁性体、例えばフライトコア６０によって構成することができる。
すなわち 図２に示されているように、一部を断面で示した平衡線路１０の導体１０ａ、１０ｂに流れる信号電流は対象性があるため、２本の導体１０ａ、１０ｂによって誘起される磁束φはフエライトコア６０内で磁束φ１、φ２となり、互いにキャンセルされて信号電流に対してインピーダンス変化が生じないが、２本の導体１０ａ、１０ｂに同方向のコモンノイズ電流（Ｉｄｆ）が流れると、フエライトコア６０には加算された同一方向の磁束が生じ、この合計磁束φの時間的な変化ωがこの線路に対して誘導性インピーダンスＺｔ＝ωＬ＋Ｒを付加することになる。

従って、ノイズによって誘起されたコモンモードの電流Ｉｄｆはこの誘導性インピーダンスＺｔによって減衰され、終端部に発生することになるノイズ電圧の発生を小さくすることになる。
高透磁率のフエライトコア６０は図２（ｂ）に示すように、上下、又は左右に２分割されている半円形のコアを２個をリング状に重ねることによって構成することもでき、このフエライトコア６０を平衡線路１０の終端に挿入することによって、コモンモードのノイズ電流に対してのみ、図１の等価回路に示すように誘導性インピーダンス６ａ，６ｂ（Ｚｔ＝ωＬ＋Ｒ）を実現することができる。

図３は本発明の移動体通信装置が２系統（２ベイ）敷設された場合の概要を模式的に示したもので、１０ー１、１０−２は工場内の所定の位置間を移動台車４０ー１、４０−２を走行させるために敷設した平衡線路、２０−１、２０−２はそれぞれの平衡線路に信号を送信する固定局、３０−１．３０−２は整合インピーダンスが備えられている終端部である。
なお、この実施の形態では第１の平衡線路１０−１は途中に中継器７０ー１が設けられている例を示している。

そして各平衡線路１０−１，１０−２の各終端には前記した高透磁率のフエライトコア６０−１、６０−２，６０−３，６０−４，６０−５，６０−６が挿入されており、この誘導通信ネット環境に侵入するノイズ電波によって平衡線路に誘起されるノイズ電圧を抑圧するようにしている。
本実施例の場合は移動台車４０−１．４０−２等の制御用の信号レベル（漏れ電磁界レベル）が低い微弱電波の場合でも、外部環境ノイズによって制御信号が劣化され、制御信号のＳ／Ｎを低下するという課題を、ドーナツ状の高透磁率のコアーを採用することによって簡単に解消することができる。

本発明の移動体通信装置の等価的な回路例を示す図である。 実施例に採用される高透磁率リング状のフエライトコアを挿入した一部断面図である。 本発明の移動体通信装置の全体的な模式図を示す図である。 移動体通信装置の概要を示す斜視図である。 図に示した誘導線路と移動台車の結合状態を等価的に示した回路図である。

符号の説明

１０ 平衡線路（給電線）
２０ 固定局
３０ 終端部
４０ 移動台車
６０ 高透磁率リング

Claims (4)

1. 所定の位置間を連絡するように敷設されている平衡線路からなる誘導線路と、
   前記誘導線路から漏洩する電磁波と結合する結合器を備え、前記所定の位置間を前記誘導線路に沿って移動制御される移動体と、
   前記誘導線路の一端部に接続され、前記移動体に前記結合器を介して種種の制御情報を送信する高周波信号出力部と、
   前記誘導線路の他端部に接続され、前記平衡線路と整合する入力インピーダンスによって形成されている終端部とを備えている移動体通信装置において、
   前記平衡線路と前記高周波信号出力部との接続部、及び前記平衡線路と前記終端部の接続部には、前記平衡線路が貫通する円筒状の高透磁率リングが挿入されていることを特徴とする移動体通信装置。
2. 前記円筒状の高透磁率リングは２分割されたフエライトコアを衝合して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の移動体通信装置。
3. 上記終端部は中継器回路とされていることを特徴とする請求項１に記載の移動体通信装置。
4. 上記終端部は分配器回路とされていることを特徴とする請求項１に記載の移動体通信装置。

Images