JP5336298B2

JP5336298B2 - 搬送台車の位置決め停止装置

Info

Publication number: JP5336298B2
Application number: JP2009191707A
Authority: JP
Inventors: 宏三京和泉
Original assignee: サンテスト株式会社
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2029-08-21
Also published as: JP2011043985A

Description

本発明は、生産設備あるいは工場でのファクトリ・オートメーションに関するもので、生産の効率を上げるための自動搬送台車の位置決めに関し、ワークなどの受け渡し場所の多い、すなわち、台車が停止すべきステーションの数の多い場合に有効な搬送台車の位置決め停止装置に関する。

従来、生産設備あるいは工場などにおいて、所定の搬送路に沿って走行する搬送台車と、搬送路に沿って複数のステーションとを設け、搬送台車を所望のステーションの前で停止させて、搬送台車とステーションとの間でワークの受け渡しなどの所定の作業を行うものが知られている。その場合、所定の作業を正確に実施するには、搬送台車を所定のステーションの前で高精度に位置決め停止させる必要がある。

特許文献１には、無人搬送台車の走行制御方法が提案されている。この先行技術では、あるステーションと別のステーションの区別を搬送台車の走行距離で判別し、この走行距離を搬送台車の車輪に付けられた回転型エンコーダで検出している。また、各ステーションにリニアスケールを配設し、ステーション付近の移動量をリニアスケールにより計測して、停止点での位置決めを行うものである。

しかしながら、この方法では、エンコーダの読み取り誤差を生じる危険があり、また、現在どのステーション（あるいは台車の停止位置）に向かっているのか判明しない。さらに、停止位置の精度を上げるために、停止位置近辺に高精度なリニアスケールを設けなければならず、ステーションの数あるいは停止位置の数に応じた数量の高価なリニアスケールが必要になるという欠点がある。

特開２００４−２５８９８９号公報

本発明の目的は、停止すべきステーションの識別と正確な停止制御が搬送台車に取り付けられた１個の変位センサで可能な、搬送台車の位置決め停止装置を提案することにある。

本発明は、所定の搬送路に沿って走行する搬送台車と、前記搬送路に沿って設けられ、前記搬送台車との間で所定の作業を行う複数のステーションとを備え、前記搬送台車を前記ステーションの前で位置決め停止させる搬送台車の位置決め停止装置において、前記搬送台車の前記ステーションと対向する部位に、前記搬送台車の走行方向に延びる磁歪線を有する磁歪式変位センサを固定し、前記各ステーションの前記搬送台車と対向する部位に、前記搬送台車の走行方向に前記変位センサの有効検出ストロークより短い間隔をあけて、複数のマグネットを取り付け、前記変位センサは、前記磁歪線の軸線方向にスタートパルスを流すことにより、前記マグネットの近接する磁歪線の部位で弾性波を発生させ、磁歪線の特定部位に設けた受信器までの弾性波の伝播時間を計測することにより、前記マグネットに与えられた機械的変位を検出するものであり、前記搬送台車がいずれかのステーションの前に到達したとき、当該ステーションに取り付けられた前記複数のマグネットに起因して発生する複数の弾性波に基づいて、当該ステーションを判別し、かつ当該ステーションの所定位置に前記搬送台車を停止させる停止制御手段を設けたことを特徴とする、搬送台車の位置決め停止装置である。

本発明で使用する磁歪式変位センサは、その有効検出ストローク内に存在するマグネットの個数に応じた数の弾性波を発生させるので、複数のマグネットの個々の位置を検出できる。そのため、搬送台車のステーションと対向する部位に、搬送台車の走行方向に延びる磁歪線を有する磁歪式変位センサを固定し、各ステーションの搬送台車と対向する部位にマグネットを取り付ければ、搬送台車がステーションに近づいた時に発生する弾性波によって、搬送台車とステーションとの相対位置を正確に把握できる。特に、各ステーションのマグネットは、搬送台車の走行方向にかつ変位センサの有効検出ストロークより短い間隔をあけて複数個取り付けられているので、マグネット間の距離又はマグネットの個数を変位センサで検出することにより、複数のステーションの内のどのステーションに対して搬送台車を位置決めするのかも、１台の変位センサで知ることができる。マグネット自体は非常に安価であるから、ステーションの数が増えてもコスト上昇を抑制できる。本発明では、台車の走行距離を検出する必要がないので、目標とするステーションに到達する迄の間に台車が停止したり逆戻りしても何ら問題がなく、確実に目標とするステーションの前で位置決めすることができる。

好ましい実施形態では、マグネット間の間隔を各ステーション毎に個別に設定し、停止制御手段は、複数の弾性波の伝播時間の時間差に基づいて、当該ステーションを判別してもよい。例えば１個のステーションに２個のマグネットが取り付けられている場合、搬送台車に設けられた変位センサは、そのステーションに近づく時に２つの弾性波を検出する。これら２つの弾性波の伝播時間差はマグネット間の距離に比例するので、複数のステーションの中から１つのステーションを特定できる。

また、他の実施形態では、複数のマグネットは、各ステーションにおいて、個別の個数取り付けられており、停止制御手段は、複数の弾性波の個数に基づいて、当該ステーションを判別するようにしてもよい。この場合は、各ステーション毎にマグネットの個数が異なるので、複数の弾性波の個数によってステーションを特定できる。なお、マグネットの間隔と個数との組み合わせによってさらに多数のステーションの中から１つのステーションを特定することも可能になる。

本発明によれば、搬送台車がいずれかのステーションに接近した時、変位センサの検出信号に基づき搬送台車をそのステーションに対して正確に位置決めするだけでなく、複数のステーションの内のどのステーションに対して位置決めするのかも、１台の変位センサで知ることができる。また、特許文献１に示された先行技術に較べて、各ステーションに安価なマグネットを少なくとも２個取り付けるだけでよく、変位センサは搬送台車に１台設けるだけで済むため、非常に安価な位置決め停止装置を実現できる。

本発明に係る搬送台車の位置決め停止装置の第１実施形態の概略を示す平面図である。磁歪式変位センサの一例の原理図である。本発明に係る位置決め方法を説明する拡大平面図である。本発明に係る位置決め方法を説明する信号のタイムチャート図である。本発明の第２実施形態の概略を示す平面図である。本発明に係る位置決め方法の第２実施形態を説明する信号のタイムチャート図である。

〔第１実施形態〕
以下に、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。図１，図２は本発明に係るシステムの一例の構成図を示す。１は自走式の搬送台車、２は搬送路を形成するレールであり、搬送台車１に内蔵された駆動モータ１０によって車輪を駆動することにより、レール２上を走行できるように構成されている。この例では直線レールを示しているが、曲線レールでも良い。また、レール２は床又は天井に設けた電気あるいは磁気で搬送台車１の走行を制御しうるガイドのようなものでも良く、車輪とレールの物理的拘束で走行を規制するものに限る必要はない。

５，６，７は床に固定されたステーションであり、レール２に沿って複数個設置されている。図では３個のステーションを示しているが、１個でも良いし、３個以上の任意の個数でも構わない。各ステーション５，６，７では、搬送台車１との間でワークの受け渡しなどの所定の作業を行う。

３は搬送台車１のステーションに対向する側に固定された磁歪式変位センサ、４は当該センサ３を駆動して変位信号を取り出し、駆動モータ１０を制御するためのコントローラである。すなわち、コントローラ４は変位センサ３の検出信号を処理する処理回路と、本発明の停止制御手段とを兼ねるものである。当該センサ３の検出原理などの詳細は、例えば特開平１０−３３２４３３号公報などに開示されている通りであるから、以下にその概略だけを説明する。

変位センサ３は、図２に示すように、ベース３０上に設けられた支持部材３１，３２によって両端部が支持された磁歪線３３を備えている。磁歪線３３が台車１の走行方向と平行になるように、変位センサ３は台車１に固定されている。一方の支持部材３１の近傍にはコイルを有する受信器３４が配置されており、コイルの中心部に磁歪線３３が無接触で挿通されている。受信器３４はコントローラ４と接続されている。磁歪線３３の始端にはコントローラ４から電流パルス（スタートパルス）Ｐｓが周期的に供給され、磁歪線３３の終端はアースに接続されている。なお、磁歪線３３の終端側の支持部材３２を省略し、磁歪線３３を直接アースに接続してもよい。

磁歪線３３にマグネット３５を近づけた状態で、スタートパルスＰｓが供給されると、ビーデマン効果によりマグネット３５の近接する磁歪線３３の部位で弾性波が発生し、受信器３４は逆磁歪効果を利用して磁歪線３３を伝播する弾性波の到来を検出する。弾性波には縦波と横波とがあるが、いずれの波を検出してもよい。マグネット３５は、磁歪線３３の軸方向に着磁されたものに限らず、磁歪線３３に対して垂直方向に着磁されたものでもよい。コントローラ４は、マグネット３５から受信器３４までの弾性波の伝播時間を計測することにより、マグネット３５に与えられた機械的変位を検出できる。なお、受信器３４はコイルを用いたものに限らず、例えば米国特許第３８９８５５５号公報、特開昭６１−１１２９２３号公報のように接触式の受信器を用いてもよい。

各ステーション５〜７の搬送台車１に対向する側には、少なくとも２個のマグネット５１〜７２が取り付けられており、当該２個のマグネットの取り付け位置（搬送台車の走行方向の離間距離）が夫々のステーションで異なるように設定されている。すなわち、ステーション５の２個のマグネット５１，５２の離間距離はＬ５、ステーション６の２個のマグネット６１，６２の離間距離はＬ６、ステーション７の２個のマグネット７１，７２の離間距離はＬ７である。但し、離間距離Ｌ５〜Ｌ７は変位センサ３の有効検出ストロークＳ（図２参照）より短く設定されている。

コントローラ４は、弾性波の伝播時間を計測することにより、マグネットと変位センサ３との相対位置、つまりステーションと搬送台車１との相対位置を検出できる。搬送台車１がレール２上を走行していずれかのステーションに接近した時、変位センサ３の検出信号に基づきコントローラ４は搬送台車１に内蔵された駆動モータ１０を停止させることで、搬送台車１をそのステーションに対して正確に位置決めできる。但し、搬送台車１の停止制御は、内蔵した駆動モータ１０を停止させると共に、別のブレーキ手段を作動させてもよい。本発明は、搬送台車１を単に位置決めするだけでなく、後述するように、複数のステーションの内のどのステーションに対して位置決めするのかも、１台の磁歪式変位センサ３で知ることができる。

本発明の詳細を図３と図４を使って説明する。一例として、搬送台車１をステーション６の前で停止させる場合について述べる。図３はまさに搬送台車１がステーション６に左方向から近付こうとしている状態を示し、図４はその時の変位センサ３の検出信号を示す。図４の（１）のように、センサ３に対してコントローラ４から予め決められたサンプリングレート（例えば１msecごと）でスタートパルスＰｓが供給される。このスタートパルスＰｓに呼応して、センサ３の有効検出ストローク範囲内にマグネットが存在すれば、マグネットパルス（弾性波を成形したパルス）を検出する事が出来る。図４の（２）の信号では、ステーション６に取り付けてあるマグネット６１がまだセンサ３の有効ストローク範囲内に入っていないので、なんらのマグネットパルスも検出されない。

この状態から、搬送台車１が図３の矢印方向に移動すると、一方のマグネット６１がセンサ３の有効ストローク範囲内に入るため、マグネット６１によって生じるマグネットパルスＰ61が図４の（３）の信号上に現れる。さらに、搬送台車１が右方向に移動すると、マグネット６２もセンサ３の有効ストローク範囲内に入るので、図４の（４）の信号上に２個のパルスＰ61、Ｐ62が現れる。当該２個のパルスの時間差ｔ１は、これら２個のマグネット６１，６２の離間距離Ｌ６（図３参照）に比例する。

さらに搬送台車１が右方向に移動した時の信号を図４の（５）に示し、この時、２個のマグネットの離間距離はＬ６と固定されているので、時間差ｔ１は変化しない。マグネット６１に呼応するマグネットパルスＰ61とスタートパルスＰｓの間の時間ｔｄはステーション６と搬送台車１の相対位置に比例して変化するから、時間ｔｄを検出して搬送台車１の走行を制御すれば、搬送台車１をステーション６に対して正確に位置決めできる。時間ｔｄを用いた具体的な位置決め方法は、既に多くの技術が確立しているので、ここでは具体的な説明を省略する。要するに、時間ｔｄが所定値に達した時に搬送台車１を停止させればよい。

図１に示すように、各ステーション５〜７のマグネットの離間距離Ｌ５〜Ｌ７はそれぞれ異なるので、時間差ｔ１がそのステーション固有の値を取ることになる。そのため、搬送台車１を位置決めしなければならないステーションも、時間差ｔ１を計測することによって特定できる。

上記実施形態では、搬送台車１のステーションに対する相対位置の検出に時間ｔｄを計測したが、この方法に変えて、時間ｔｄ＋ｔ１を使って搬送台車１の停止制御を実施しても良い。また、図４では、搬送台車１が左方向からステーションに近づく場合のマグネットパルスの発生について説明したが、搬送台車１が右方向からステーションに近づいた場合でも、同様に検出できる。ここでは、右方向からステーションに近づく場合のマグネットパルスの発生についての説明を省略するが、当業者であれば磁歪式変位センサの動作原理から容易に推定できる。

〔第２実施形態〕
図５は本発明の第２実施形態を示す。第１実施形態と共通する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この実施形態では、ステーション５〜７に取り付けられるマグネットの個数を各ステーション毎に変えたものである。図５では、ステーション５には２個のマグネット５１，５２、ステーション６には３個のマグネット６１〜６３、ステーション７には４個のマグネット７１〜７４が取り付けられている。各マグネットの間隔は任意であるが、１個のステーションに取り付けられた全てのマグネットが、変位センサ３の有効検出ストロークＳ内に配置されていることが必要である。

図６は、搬送台車１がステーション６に左方向から近付こうとしている時の変位センサ３の検出信号を示す。図６の（１）はセンサ３に対してコントローラ４から供給されたスタートパルスＰｓであり、図６の（２）では、ステーション６に取り付けてあるマグネット６１がまだセンサ３の有効ストローク範囲内に入っていないので、なんらのマグネットパルスも検出されない。一端のマグネット６１がセンサ３の有効ストローク範囲内に入ると、マグネット６１によって生じるマグネットパルスＰ61が図６の（３）の信号上に現れる。さらに、搬送台車１が右方向に移動すると、中央のマグネット６２もセンサ３の有効ストローク範囲内に入るので、図６の（４）の信号上に２個のパルスＰ61、Ｐ62が現れる。さらに搬送台車１が右方向に移動すると、他端のマグネット６３もセンサ３の有効ストローク範囲内に入るので、図６の（５）のように３個のパルスＰ61、Ｐ62、Ｐ63が現れる。最初のパルスＰ61から所定期間ΔＴ内に現れるパルスの個数をカウントすることにより、ステーション６を特定することができる。所定期間ΔＴは、例えばスタートパルスＰｓの周期より短い一定期間とすればよい。なお、スタートパルスＰｓと最初のマグネットパルスＰ61との間の時間ｔｄを検出して搬送台車１の走行を制御すれば、搬送台車１をステーション６に対して正確に位置決めできることは第１実施形態と同様である。

１搬送台車
２レール（搬送路）
３磁歪式変位センサ
４コントローラ（停止制御手段）
５〜７ステーション
１０モータ
５１〜７２マグネット
３３磁歪線
３４受信器
３５マグネット

Claims

所定の搬送路に沿って走行する搬送台車と、前記搬送路に沿って設けられ、前記搬送台車との間で所定の作業を行う複数のステーションとを備え、前記搬送台車を前記ステーションの前で位置決め停止させる搬送台車の位置決め停止装置において、
前記搬送台車の前記ステーションと対向する部位に、前記搬送台車の走行方向に延びる磁歪線を有する磁歪式変位センサを固定し、
前記各ステーションの前記搬送台車と対向する部位に、前記搬送台車の走行方向に前記変位センサの有効検出ストロークより短い間隔をあけて、複数のマグネットを取り付け、
前記変位センサは、前記磁歪線の軸線方向にスタートパルスを流すことにより、前記マグネットの近接する磁歪線の部位で弾性波を発生させ、磁歪線の特定部位に設けた受信器までの弾性波の伝播時間を計測することにより、前記マグネットに与えられた機械的変位を検出するものであり、
前記搬送台車がいずれかのステーションの前に到達したとき、当該ステーションに取り付けられた前記複数のマグネットに起因して発生する複数の弾性波に基づいて、当該ステーションを判別し、かつ当該ステーションの所定位置に前記搬送台車を停止させる停止制御手段を設けたことを特徴とする、搬送台車の位置決め停止装置。
前記複数のマグネットの間隔は各ステーション毎に個別に設定されており、
前記停止制御手段は、前記複数の弾性波の伝播時間の時間差に基づいて、当該ステーションを判別することを特徴とする、請求項１に記載の搬送台車の位置決め停止装置。
前記複数のマグネットは、各ステーションにおいて、個別の個数取り付けられており、
前記停止制御手段は、前記複数の弾性波の個数に基づいて、当該ステーションを判別することを特徴とする、請求項１に記載の搬送台車の位置決め停止装置。