JP4561750B2 - 走行車 - Google Patents
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Description
同一経路上を走行する先行走行車と後行走行車との間で、信号を送信するための光信号送信機と、前記信号を受信するための光信号受信機とを備える走行車であって、
前記光信号送信機には、複数の発光素子が、これらの各発光素子の光軸方向を徐々に変化させながら、半円弧状の有限曲線に沿って並べて配置されると共に、
前記有限曲線の両端に配置される一方の前記発光素子から他方の発光素子までの前記複数の発光素子の光軸範囲を合わせた全体の開き角は180度を超えるものとする、ものである。
前記半円弧状の有限曲線は、略楕円の半円弧とする、ものである。
前記複数の発光素子の全体によって形成される光軸範囲の中心軸が、前記走行車の走行方向に対して斜め後方を向く姿勢で、前記光信号送信機は前記走行車に配置される、ものである。
前記光信号送信機および前記光信号受信機は、前記走行車の左右両端部のうち、前記経路上に形成される曲率半径最小カーブの内径側となる左右端部の前後の角にそれぞれ配置される、ものである。
光信号送信機からの信号の送信範囲を広角とすることができる。そして、カーブ走行時に確実に先行走行車と後行走行車との間で信号を送信することができる。
正円の円弧上に発光素子を配置する場合と比べて、全体形状に突出部が少なくなり、光信号送信機のコンパクト化に繋がる。
光信号送信機からの信号の送信範囲が左右一側に偏りのある範囲となり、その偏りのある側では走行車の旋回半径を小さくしても、確実に後行走行車に信号を送信することができる。
走行車の本体自体が、光信号送信機による送信および光信号受信機による受信の障害となることが防止される。
走行車1は、床面上に敷設されたレール20上を走行する車両である。
ここで、走行車1の機体中心はレール20の左右側方(本実施形態では左方)に位置しており、走行車1はレール20に対して左右に偏った位置を走行する。
また、直線形状や曲線形状の種々のレール20を組み合わせた全体により、走行車1の移動可能な範囲である経路2が構成されている。
この走行車1には、右端部の前後に駆動ユニット10・10が配置されると共に、左端部の前後に従動ユニット14・14が配置されている。
駆動ユニット10には、レール20の上面に接触して回転する駆動輪11と、レール20の両側面に弾性的に当接する四つのガイド輪12と、駆動モータ13と、が備えられている。そして、駆動モータ13の駆動により駆動輪11が回転して、走行車1を走行させる。
従動ユニット14は、一対の自由回転する車輪14a・14aにより構成されており、これらの車輪14a・14aは床面上に接触して、走行車1の走行に伴って従動回転する。
走行車1は、駆動ユニット10・10と従動ユニット14・14とにより、床面もしくはレール20上に、四点で支持される構成となっている。
光信号送信機3は、走行車1の後端部の左右一側(本実施形態では左側)に配置されている。また、光信号受信機4は、走行車1の前端部の左右一側(本実施形態では左側)に配置されている。
そして、同一経路2上を走行する一対の走行車1・1間で、先行する走行車1の光信号送信機3より発せられた光信号が、後行する走行車1の光信号受信機4に受信される。つまり、光信号送信機3および光信号受信機4は、先行走行車1から後行走行車1に対して信号を送信するための手段である。
走行車1を前後方向(レール20の敷設方向)のいずれにも走行可能とする場合は、光信号送信機3および光信号受信機4を一対、この走行車1に設けるものとする。そして、走行車1がどちらの方向に進む場合も、常に走行方向前側に光信号受信機4が位置し、かつ走行方向後側に光信号送信機3が位置するようにする。
光信号送信機3には、直後方に向かって光信号を発信する一方向送信ユニット3aと、一定の広角にわたって光信号を発信する広角送信ユニット3b・3cと、が備えられている。
一方向送信ユニット3aと広角送信ユニット3b・3cとでは、光軸範囲(光信号を発信する方向の広がり)と、光信号の有効到達距離(光信号として有効な強度で到達可能な距離)と、光信号の周波数とが相違するものとなっている。
また、光信号の周波数の相違により、受信側(光信号受信機4)では、一方向送信ユニット3aより発信された光信号と、広角送信ユニット3b・3cより発信された光信号とを区別して認識することが可能である。つまり、広角送信ユニット3b・3cの光軸範囲Tb・Tcと一方向送信ユニット3aの光軸範囲Taとが重複しても、受信側では差支えがない。
この一方向送信ユニット3aは、その光軸範囲Taが、直後方を向く略一方向のみとなっているが、広角送信ユニット3b・3cよりも光信号の有効到達距離が長くなるように構成されている。
この広角送信ユニット3b・3cは、一方向送信ユニット3aよりも光信号の有効到達距離が短いが、これらの光軸範囲Tb・Tcが広角となっている。本実施の形態では、広角送信ユニット3b・3cの光軸範囲Tb・Tcは、140度・130度程度の広角にわたっている。また、広角送信ユニット3b・3cの光軸範囲Tb・Tcは一部(60度程度)重なりながら隣り合うように配置されており、両光軸範囲Tb・Tcを合わせると210度程度の広角にわたるものとなる。特に、広角送信ユニット3bは、その光軸範囲Tbが走行車1の直後方を中心として扇形状に広がるものとなっている。また、広角送信ユニット3cは、その光軸範囲Tcが走行車1の側方へ扇形状に広がるものとなっている。
光信号受信機4には、一方向受信ユニット4a、広角受信ユニット4b・4cが配置されている。
一方向受信ユニット4aは、先行走行車1の一方向送信ユニット3aから発信された光信号を受信する手段である。また、広角受信ユニット4b・4cは、先行走行車1の広角送信ユニット3b・3cから発信された光信号を受信する手段である。
前述したように、一方向送信ユニット3aからの光信号と、広角受信ユニット4b・4cからの光信号とは、周波数が相違する。このため、一方向受信ユニット4aは一方向送信ユニット3aからの光信号のみを特定して受信でき、広角受信ユニット4b・4cは広角送信ユニット3b・3cからの光信号のみを特定して受信できる。
一方、広角受信ユニット4b・4cの受光範囲Rb・Rcは、それぞれ、150度程度の広角にわたっている。また、受光範囲Rb・Rcは一部(60度程度)重なりながら隣り合うように配置されており、両受光範囲Rb・Rcを合わせると240度程度の広角にわたるものとなる。加えて、広角受信ユニット4bの受光範囲Tbは、走行車1の直前方を中心として広がるものとなっている。広角受信ユニット4cの受光範囲Tcは、走行車1の直左方を中心として広がるものとなっている。
図2には、光信号送信機3の平面図を示しているが、紙面の上下方向が走行車1の前後方向(走行方向)となるように、走行車1における配置姿勢に合わせて図示している。
光信号送信機3のケーシングは、本体ケース31と、光源ケース32とからなっている。光源ケース32内には、一方向送信ユニット3a、広角送信ユニット3b・3cが配置されている。この光源ケース32は、透光性の樹脂材で形成されており、ユニット3a・3b・3cが外部へ照射する光信号を妨げることはない。また、本体ケース31には、ユニット3a・3b・3cの駆動や制御に係る電子部品等が収納されている。
一方向送信ユニット3aより出力される平行光は、集光レンズ34で集光されている分、発光素子33より広角に放射される光よりも強度が高くなっている。このため、発光素子33を単独で光源として用いた場合の放射光より、一方向送信ユニット3aより出力される平行光の方が、有効到達距離が長くなっている。
この有限曲線Cは、略楕円の半円弧となっており、両端部の曲率が中央部の曲率よりも大きな有限曲線である。発光素子35は、本実施形態では、都合21個配置されている。
ここで、各発光素子35も前記発光素子33と同じく、円柱状形状であって、その一底面が発光面となっていて、コーン状の範囲に光を照射する仕組みとなっている。このコーン状の光照射範囲が当該発光素子35の光軸範囲であり、この光軸範囲の中心軸方向が当該発光素子35の光軸方向である。また、これらの発光素子35の光軸範囲の全体によって形成される光軸範囲が、広角送信ユニット3b・3cの光軸範囲Tb・Tcを合わせた光軸範囲である。
なお、本実施形態では、21個の発光素子35により、210度の光軸範囲を得るようにしているが、発光素子の配設数や光軸範囲は限定されるものではない。
また、広角送信ユニット3cは、有限曲線Cの中央から他端(左上端)までの10個の発光素子35により構成されている。これら10個の発光素子35の光軸範囲の全体により、広角送信ユニット3cの光軸範囲Tcが形成される。この光軸範囲Tcの広がり角は、130度程度となっている。この光軸範囲Tcは、走行車1の左側方に広がるものであり、走行車1の直左方を中心に前後に広がるものとなっている。
図4には、光信号受信機4の平面図を示しているが、紙面の上下方向が走行車1の前後方向(走行方向)となるように、走行車1における配置姿勢に合わせて図示している。
光信号受信機4のケーシングは、本体ケース41と、検出部ケース42とからなっている。検出部ケース42内には、一方向受信ユニット4a、広角受信ユニット4b・4cが配置されている。この検出部ケース42は、透光性の樹脂材で形成されており、外部から検出部ケース42の内部へと送信される光信号の通過を妨げることはない。また、本体ケース41には、ユニット4a・4b・4cの駆動や制御に係る電子部品等が収納されている。
この受光素子43は、一方向送信ユニット3aから送信された光信号を受信する受光素子である。
受光素子43の正面(受光面)は、先行走行車1の一方向送信ユニット3aからの光送信方向に対応して、走行車1の前方を向くように配置されている。
この受光素子45は、広角受信ユニット4b・4cのいずれかから送信された光信号を受信する受光素子である。
広角受信ユニット4bに備える受光素子45の正面(受光面)は、走行車1の前方を向くように配置されている。そして、当該広角受信ユニット4bを備える走行車1の前側より進入してくる光信号を受信できるようにしている。
また、広角受信ユニット4cに備える受光素子45の正面(受光面)は、走行車1の左方を向くように配置されている。そして、当該広角受信ユニット4cを備える走行車1の左側より進入してくる光信号を受信できるようにしている。
ここで、走行車1の前側より進入してくる光信号は、当該走行車1の先行走行車1の広角送信ユニット3b(後側への光源)からの光信号の場合もあれば、この先行走行車1の広角送信ユニット3c(左側への光源)からの光信号の場合もある。つまり、先行走行車1および後行走行車1の少なくとも一方がカーブを走行する場合など、先行走行車1と後行走行車1との位置関係が変化する場合、先行走行車1の広角送信ユニット3c(左側への光源)からの光信号が、後行走行車1の広角受信ユニット4bに受信されることもある。
同様に、走行車1の左側より進入してくる光信号は、当該走行車1の先行走行車1の広角送信ユニット3b(後側への光源)からの光信号の場合もあれば、この先行走行車1の広角送信ユニット3c(左側への光源)からの光信号の場合もある。
以下で、先行走行車1と後行走行車1との位置関係によって、送受信手段が切換えられることについて、詳しく説明する。
走行車1には、光送信手段として、一方向送信ユニット3aおよび広角送信ユニット3b・3cが備えられている。このうち、一方向送信ユニット3aは、先行走行車1および後行走行車1が共に直線経路上を走行している際(直線経路走行時)に、停止状態から作動状態に切換えられて用いられる。一方、広角送信ユニット3b・3cは、先行走行車1および後行走行車1の少なくとも一方が曲線経路上を走行している際(カーブ走行時)に用いられる。このカーブ走行時に、広角送信ユニット3b・3cの少なくとも一方が停止状態から作動状態に切換えられて用いられる。
また、走行車1には、光受信手段として、一方向受信ユニット4aおよび広角受信ユニット4b・4cが備えられている。このうち、一方向受信ユニット4aは、直線経路走行時に、停止状態から作動状態に切換えられて用いられる。一方、広角受信ユニット4b・4cは、カーブ走行時に用いられる。このカーブ走行時に、広角受信ユニット4b・4cの少なくとも一方が停止状態から作動状態に切換えられて用いられる。
広角送信ユニット3b・3cや広角受信ユニット4b・4cが同時に作動状態におかれるのは、送信源を広角送信ユニット3bから広角送信ユニット3cに切換える際や、受信源を広角受信ユニット4bから広角受信ユニット4cに切換える際である。このような切換え時は、先行走行車1または後行走行車1の姿勢変化が激しいときであり、択一的に送受信手段を切換えると、切換えに際して瞬間的に送信・受信が途絶えてしまう虞がある。そこで、切換え時点を挟む前後の一定時間の間、広角送信ユニット3b・3cや広角受信ユニット4b・4cを同時に作動させることで、切換えに際して送信・受信が途絶えてしまうような不具合の発生を防止している。
ここで、経路2のデータは、各走行車1に記憶されている。このため、先行走行車1が経路2上における自らの現在位置に関するデータを、光通信を介して後行走行車1に送信すれば、その後行走行車1は、この後行走行車1に対する先行走行車1の姿勢や位置関係を把握できる。
図6、図7には、同一経路上を走行する走行車1a・1bが図示されている。特に、先行走行車を1a、後行走行車を1bとして、符号を区別する。
また、図6、図7に図示される範囲の経路2は、直線経路2aと、曲線経路2bと、直線経路2cと、曲線経路2dと、直線経路2eと、から構成されるU字状の経路である。曲線経路2b・2dは、4分の1の円弧状の経路である。
このため、この状況においては、先行走行車1aは常に光信号の送信元であって光送信手段(ユニット3a・3b・3c)の作動切換えを行う。また、後行走行車1bは常に光信号の受信先であって光受信手段(ユニット4a・4b・4c)の切換えを行う。
そして、以下における図7の各図の説明においては、特に明示しない場合であっても、ユニット3a・3b・3cの作動切換えを行う走行車1は常に先行走行車1aであり、ユニット4a・4b・4cの切換えを行う走行車1は常に後行走行車1bである。
そして、先行走行車1aが曲線経路2bの走行を開始したため、先行走行車1aの一方向送信ユニット3aおよび後行走行車1bの一方向受信ユニット4aの作動が停止される。加えて、先行走行車1aの広角送信ユニット3bおよび後行走行車1bの広角受信ユニット4bの作動が開始される。そして、光軸範囲Tb内に光信号の送信が開始され、受光範囲Rb内が受信可能な範囲となる。
先行走行車1aおよび後行走行車1bの少なくとも一方が曲線経路を走行する際(カーブ走行時)、一方の走行車1の姿勢が他方の走行車1の姿勢に対して傾斜して、傾斜した走行車1の角が前後に突出するので、実質的な車間距離が狭められることになる。そこで、カーブ走行時には、直線経路走行時よりも車間距離を保つものとしている。
このとき、先行走行車1aの姿勢が後行走行車1bに対して傾き始めている。
図7(c)に示す状態は、先行走行車1aの姿勢が後行走行車1bに対して45度程度傾いて、先行走行車1aの光軸範囲Tbが、後行走行車1bの受光範囲Rbから外れそうな状態である。これは、広角送信ユニット3bから広角送信ユニット3cへの切換え時であり、このとき、広角送信ユニット3b・3cの双方を作動状態とする。そして、光軸範囲Tb・Tcの双方に光信号が送信される。一方、先行走行車1aおよび後行走行車1bの姿勢や位置関係上、広角受信ユニット4bから広角受信ユニット4cへの切換えは必要ないので、広角受信ユニット4bの作動状態が保たれる。つまり、受光範囲Tbのみが受信可能な範囲である。
図7(f)には、先行走行車1aが直線経路2cを走行している状態を示している。
これらの状態の間、先行走行車1aおよび後行走行車1bにおいて送受信手段の切換えは行われない。
また、後行走行車1bは、車間距離を保つべく、図7(a)に示す状態から停止したままの状態にある。
このときも、先行走行車1aおよび後行走行車1bにおいて送受信手段の切換えは行われない。ただし、後行走行車1bは、一旦走行を開始し、図7(e)・図7(f)に示す状態での停止位置より進んだ位置に移動して、再び停止する。このときの停止位置から直線経路2cまでの距離をd0とする。
後行走行車1bは、車間距離を保つべく、図7(g)に示す状態の位置から停止した状態にある。
図7(k)には、先行走行車1aが曲線経路2dから直線経路2eに完全に乗り移ろうとする状態を示している。
図7(l)には、先行走行車1aが曲線経路2dから直線経路2eに完全に乗り移った状態を示している。
図7(m)には、先行走行車1aが直線経路2e上の走行を開始した状態を示している。
これらの状態の間、後行走行車1bは、停止した状態に保たれる。
このとき、先行走行車1aを停止させると共に、広角送信ユニット3b・3cの双方を作動状態として、光軸範囲Tb・Tcに光信号を送信する。これは、後行走行車1bが曲線経路2bで旋回して姿勢変化する際に、先行走行車1aからの光信号を、広角受信ユニット4b・4cのいずれかで必ず受信できるようにするためである。また、このときの先行走行車1aの停止位置から直線経路2cまでの距離をd2とする。
一方、後行走行車1bは、このときから広角受信ユニット4b・4cの双方を作動状態として、受信範囲Rb・Rcで受信を可能とする。
図7(p)には、後行走行車1bが直線経路2aから曲線経路2bに乗り移ろうとする状態を示している。
図7(q)には、後行走行車1bが曲線経路2b上を走行している状態を示している。
図7(r)には、後行走行車1bが曲線経路2b上を走行し、この後行走行車1bの姿勢が直線経路2cに対して45度程度傾いた状態を示している。
図7(s)には、図7(r)に示す状態よりも、後行走行車1bが曲線経路2b上を進んだ状態を示している。
図7(t)には、後行走行車1bが曲線経路2bから直線経路2cに完全に乗り移ろうとする状態を示している。
図7(u)には、後行走行車1bが曲線経路2bから直線経路2cに完全に乗り移った状態を示している。
また、この間、光軸範囲Tb・Tcに光信号が送信される状態が保たれると共に、受信範囲Rb・Rcで受信可能な状態が保たれる。そして、光軸範囲Tb・Tcに送信された光信号が、受信範囲Rb・Rcのいずれかで受信されるものとなっている。
距離d3は、直線経路2e上で、前記距離d2よりも直線経路2cから離間している距離であり、後行走行車1bが直線経路2eに完全に乗り移っても走行車1a・1b同士の接触が避けられる距離である。
このとき、広角送信ユニット3bは作動状態にあると共に、広角受信ユニット4b・4cが作動状態にある。そして、後行走行車1bが曲線経路2dを通過する間、光軸範囲Tbは、受信範囲Rb・Rcのいずれかには必ず入っていて、先行走行車1aから後行走行車1bへの光信号の送信が可能となっている。
このとき、光軸範囲Tbは、受信範囲Rbに入っていて、先行走行車1aから後行走行車1bへの光信号の送信が可能となっている。
距離d4は、直線経路2e上で、前記距離d3よりも直線経路2cから離間している距離である。
図8にも、同一経路上を走行する走行車1a・1bが図示されている。特に、先行走行車を1a、後行走行車を1bとして、符号を区別する。
また、図8に図示される範囲の経路2は、直線経路2fと、曲線経路2gと、直線経路2hと、から構成されるL字状の経路である。曲線経路2gは、4分の1の円弧状の経路である。
特に、右カーブである曲線経路2gの曲率半径は、図7で示した左カーブである曲線経路2b・2dの曲率半径よりも、大きく形成されている。
これは、広角受信ユニット4cや広角受信ユニット4cが、左カーブに特化した送受信手段であることによる。
そして、先行走行車1aが曲線経路2gの走行を開始したため、先行走行車1aの一方向送信ユニット3aおよび後行走行車1bの一方向受信ユニット4aの作動が停止される。加えて、先行走行車1aの広角送信ユニット3bおよび後行走行車1bの広角受信ユニット4bの作動が開始される。そして、光軸範囲Tb内に光信号の送信が開始され、受光範囲Rb内が受信可能な範囲となる。
このとき、先行走行車1aの姿勢が後行走行車1bに対して傾き始めている。
この間、後行走行車1bは、光軸範囲Tbから受光範囲Rbが外れないように、先行走行車1aに追従しながら移動する。
この間も、後行走行車1bは、光軸範囲Tbから受光範囲Rbが外れないように、先行走行車1aに追従しながら移動する。
前述したように、広角送信ユニット3b・3cは、走行車1が経路2上の左右カーブを走行する際に用いる送信手段である。広角送信ユニット3bの光軸範囲Tbは、走行車1の後方へ扇形状に広がるものであり、広角送信ユニット3cの光軸範囲Tcは、走行車1の左側方へ扇形状に広がるものである。このため、広角送信ユニット3b・3cの光軸範囲Tb・Tcを合わせた全体は、左右均等の光軸範囲ではなく、左側に偏った光軸範囲となっている。
カーブ走行時に用いられる光軸範囲を、このように左側に偏った光軸範囲とすることで、左カーブにおける最小の旋回半径を、右カーブにおける最小の旋回半径よりも小さくしながら、カーブ走行時に走行車1・1間の光通信を継続させることができる。
これは次の理由による。カーブ走行時には、後行走行車1に対する先行走行車1の相対的な姿勢が変化するので、先行走行車1・後行走行車1間で通信を継続するには、送信手段の光軸範囲をできるだけ広角とする必要がある。特に、カーブの旋回半径が小さくなるほど、先行走行車1の相対的な姿勢変化が急激となる。そこで、姿勢変化が急激となる左カーブに特化するように、走行車1の左側への光軸範囲を、走行車1の右側への光軸範囲よりも広げているのである。
このように、曲率半径が最小のカーブが左カーブとなる経路2に合わせて、走行車1の光軸範囲(および受光範囲)が左側に偏って広がるように構成している。
前述したように、光信号送信機3は、走行車1の後端部の左側(左後の角)に配置されている。また、光信号受信機4は、走行車1の前端部の左側(左前の角)に配置されている。
これらの配置位置は、走行車1の左右両端部のうち、経路2上に形成される曲率半径最小カーブの内径側となる左右端部の前後の角、を意味する。ここで、経路2に形成される種々の曲率半径の左カーブの中に曲率半径が最小となるカーブが含まれているので、曲率半径最小カーブの内径側とは、左側を意味する。
逆に、光信号送信機3および光信号受信機4を走行車1の左右中央などに配置する場合は、光信号送信機3および光信号受信機4を走行車1の本体よりも上方に配置しない限り、カーブ走行に伴う走行車1の姿勢変化によって、光軸範囲や受光範囲が走行車1の本体に干渉してしまう虞がある。
1a 先行走行車
1b 後行走行車
3 光信号送信機
4 光信号受信機
35 発光素子
C 有限曲線
Claims (4)
- 同一経路上を走行する先行走行車と後行走行車との間で、信号を送信するための光信号送信機と、前記信号を受信するための光信号受信機とを備える走行車であって、
前記光信号送信機には、複数の発光素子が、これらの各発光素子の光軸方向を徐々に変化させながら、半円弧状の有限曲線に沿って並べて配置されると共に、
前記有限曲線の両端に配置される一方の前記発光素子から他方の発光素子までの前記複数の発光素子の光軸範囲を合わせた全体の開き角は180度を超えるものとする、
ことを特徴とする走行車。 - 前記半円弧状の有限曲線は、略楕円の半円弧とする、
ことを特徴とする請求項1に記載の走行車。 - 前記複数の発光素子の全体によって形成される光軸範囲の中心軸が、前記走行車の走行方向に対して斜め後方を向く姿勢で、前記光信号送信機は前記走行車に配置される、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の走行車。 - 前記光信号送信機および前記光信号受信機は、前記走行車の左右両端部のうち、前記経路上に形成される曲率半径最小カーブの内径側となる左右端部の前後の角にそれぞれ配置される、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の走行車。
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