JP5340510B2 - 子局ターミナル - Google Patents

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Description

本発明は、共通のデータ信号線を介して制御側との間で制御・監視信号の伝送を行なう子局ターミナルに関するするものである。なお、共通のデータ信号線とは、子局ターミナルの複数が並列に接続され、更に制御側の親局がそれら複数の子局と並列に接続される信号線である。
物品の保管棚に保管している物品の中から製品の組立てに必要な部品を受け取る作業や、逆に保管棚へ補給する作業の指示を制御するピッキングシステムでは、各保管棚に関する受け取り指示や補給指示に子局ターミナルが使用される。より具体的には、物品が配置されていることを表示するとともに、その物品が搬出されたことを内容とする通知情報の入力手段を備えた子局ターミナルを複数の保管棚の各々に配置し、これら子局ターミナルを、制御装置を介してホストコンピュータに接続した構成とする。そして、ホストコンピュータは部品の受取り指示を制御装置に送信し、制御装置が受取り指示の出された部品受取り棚に装着された前記ターミナルのランプや表示器により指示状態を表す。一方、指示された部品を受取り完了した作業者は、受取り完了入力として、子局ターミナルのレバースイッチを操作する。操作信号は、前記制御装置を経由し、ホストコンピュータにより受信され、作業の進捗や、誤作業の防止や、部品受取り棚への部品の補給、更には部品の在庫管理や、補給部品の発注などが行われる仕組みとなっている。
上記ピッキングシステムで使用される子局ターミナルのレバースイッチは、作業者の利便性を考慮し任意の全方向に操作できるものが好ましいといえるが、レバースイッチの操作性を向上させる手法については、以前から様々な考案がなされている。そして、本出願人も、操作性に優れたスイッチレバーを備えた、非接触型オンオフスイッチを、特開2009−26509号公報で提案している。この非接触型オンオフスイッチは、可撓性を有し常態へ復元自在に伸展する筒材の一端を基材に固定し、可撓性を有する棒材を前記筒体に挿通し、その棒材の一端を前記筒材の基材に固定されていない端部に固定し他端を筒材から突出させたものである。そして、筒材の自由端(棒材の一端が固定されている端部)に曲げ力が加わると、筒体及び棒材が曲がった状態となり、筒材から突出した棒材の端部(移動端部)が棒材の軸線に沿って自由端方向に移動するか或いは軸線に対し傾斜する。この棒材の移動端部の動きは、自由端に加わる曲げ力がどのような方向となっても同じとなるため、この端部の動作を電気的信号2値に変換して出力するものとすれば、自由端をどの方向に曲げても同様の出力を得ること、すなわちオンオフ操作を行うことが可能となる。
上記非接触型オンオフスイッチに用いられる筒材が必要とする性状を有するもの、すなわち、棒材を挿通する中空部を備えながら常態へ復元自在に伸展するものとして、コイルばねが相当する。しかしながら、コイルばねは、伸展した状態において隣接する線材に隙間が生じ、この隙間に挟まった配線等を損傷させるおそれがあった。更に、上記性状を有する筒体としてコイルばねを採用した場合、棒材の接合に手間を要し、コストが高くなるという問題があった。
そこで、本出願人は、実用新案登録第3148937号公報に開示されている、スイッチレバーを提案している。このスイッチレバーは、底面に対向する頂点を有し可撓性を有する錘形体の、高さ方向の途中位置外周に蛇腹を形成し、底面で開口し、蛇腹の底面側端部と重なる位置が底となる中空部を形成し、中空部の底に鏡面を設けたものである。そして、全周方向において任意の方向に傾けることができる操作性を維持しながら、配線等を損傷させるおそれがなく、しかも低コストで生産することが可能となる。
一方、上記非接触型オンオフスイッチにおけるスイッチレバーの動き(棒材の移動端部の動き)を非接触で電気的信号2値に変換する原理として、光の反射を利用することが特に好ましいが、この光の反射を利用する場合は反射面の劣化による問題があった。すなわち反射面が劣化し受光素子の検出レベルが変わってしまうため、劣化した都度の交換が必要となりその維持に手間やコストを要する問題があった。そこで、本出願人は、特開2010−123320号公報に開示されている、非接触型オンオフスイッチのスイッチレバー構造を提案している。このスイッチレバー構造は、可撓性を有し常態へ復元自在に伸展する筒体に、棒材の一端が挿入固定され、棒材の筒体で包囲された端面に鏡面が形成され、鏡面に対向する位置に検出部が配置されたものである。そして、検出部は、受光素子で受ける光量の棒材端部鏡面の傾斜に伴う変化を、受光素子が起動時に受けた光量を基準として検知する。すなわち、基本となる検知レベルを都度リセットするため、鏡面の経年劣化の影響が小さくなり、耐久性を上げることができる。従って、任意の方向に傾けることができる操作性を維持しながら、故障の頻度を減らし、維持に要する手間やコストを低減することを可能とする。
特開2009−26509号公報 特開2010−123320号公報 実用新案登録第3148937号公報
子局ターミナルのスイッチレバーは、作業者の操作性を考慮した場合、子局ターミナルの本体部から垂下させる形態が好ましい。しかしながら、上記スイッチレバーやスイッチレバー構造を子局ターミナルに適用した場合、棒材を鉛直方向に沿って配置すると、反射面上方に形成された空間に塵などが侵入し反射面上に堆積して、感度を低下させる、或は機能不能な状態にするという問題があった。
更に、可撓性を有し変形を繰り返す筒材は、ある程度の期間を使用して損耗した場合には交換が必要となる。ところが、子局ターミナルを機能させるためには、制御側とのデータ授受を行うための設定などが必要となることから、子局ターミナルそのものを交換するには手間がかかり、また、子局ターミナル内部の回路装置等は上記筒材ほど損耗するものではない。従って、子局ターミナルにおけるスイッチレバー部分のみの損耗により、子局ターミナル全体を交換することは、不経済であり、また現実的ではない。
そこで本発明は、鉛直方向に配置されても塵の堆積による不具合を生じることなく操作性にも優れたスイッチ部のみを、低コストで容易に交換できる子局ターミナルを提供することを目的とする。
本発明に係る子局ターミナルは、制御側と信号の授受を行う伝達手段と、表示手段と、入力手段と、前記表示手段および前記入力手段とデータの授受を行う入出力手段を備える。前記入力手段は、スイッチ部と検出部を備える。
前記スイッチ部は、前記伝達手段と前記入出力手段と前記検出部を内包し本体を構成する筐体に着脱可能に取り付けられ、任意の全方向に自在に撓む可撓性筒体と、前記可撓性筒体の自由端に取り付けられた操作棒で構成される。操作棒は、前記可撓性筒体へ挿入取り付けされる端部に形成された鏡面と、前記鏡面の周縁で開口し塵を捕集する空隙を有し、前記空隙の周壁が、前記鏡面よりも高い帯電性を有し、前記空隙の内部を視認できる透明部分を有する。
前記伝達手段は、制御側に接続されている共通データ信号線を介して伝送される、スタート信号に続く一連のパルス状信号の1周期毎に順次に割り当てられたアドレスデータを、前記スタート信号を起点としてカウントし、前記アドレスデータが自局アドレスデータと一致したとき、前記一連のパルス状信号に重畳された制御データを抽出するとともに、前記共通データ信号線に監視データ信号を送出するものであってもよい。
本発明に係る子局ターミナルのスイッチ部は、任意の全方向に自在に曲げることができ、操作性に優れたものとなる。また、鏡面の周縁で開口する空隙の周壁が鏡面よりも高い帯電性を有するため、可撓性筒体の中に入り込んだ塵は、静電気により空隙の周壁に付着する。そのため、スイッチ部を鉛直方向に配置しても、鏡面上に塵が堆積することによる不具合を生じることがない。更に、スイッチ部を構成する可撓性筒体は、子局ターミナルの本体を構成する筐体に着脱可能に取り付けられるため、この可撓性筒体を筐体から取り外すことでスイッチ部を一体に取り外すことができる。逆の取り付けも同様である。すなわち、スイッチ部全体を容易に交換することができる。しかも、塵を捕集する空隙の周壁は透明部分を有するため、空隙内における塵の堆積量を視認し、適切な交換時期を把握することで無駄な交換を防ぎ、交換コストの低減を図ることができる。
本発明に係る子局ターミナルの実施形態のハードウェア構成図である。 同子局ターミナルの正面図である。 物品受取管理システムにおける子局ターミナルの機能ブロック図である。 同物品受取管理システムにおける制御部および親局の機能ブロック図である。 スイッチ部の操作棒を拡大して示す正面図である。 操作棒の平面図である。 スイッチ部の動きを示し、(a)は常態の側面図、(b)は操作された状態の側面図である。 子局ターミナルのシステムブロック図である。
図1〜8を参照しながら、本発明に係る子局ターミナルの実施形態を説明する。
子局ターミナル5は図3に示す構成の物品受取管理システムに使用されるもので、図2に示すように物品を収容する棚を構成するパイプラック10に固定されている。そして、子局ターミナル5の下側が物品収容部とされている。この物品収容部に収容された物品の取り出し指示は、子局ターミナルの指示灯81の点灯により行われ、取り出し作業を終えた作業者がスイッチレバー71(本発明の操作棒に相当)を操作することにより、その情報が制御部1に伝えられる。スイッチレバー71は、任意の全方向に傾けることができるので、作業者は取り出し作業の流れの中でその操作を極めて容易に行うことができる。
制御部1は、例えばプログラマブルコントローラ、コンピュータ等であり、子局ターミナル5に対する制御データ13を送出する出力ユニット11と、子局ターミナル5のスイッチ操作の有無を示す監視データ14を受け取る入力ユニット12を有し、これら出力ユニット11と入力ユニット12に親局2が接続されている。
親局2は、図4に示すように、出力データ部22、タイミング発生部23、親局出力部24、親局入力部25、および入力データ部26を備える。そして、共通データ信号線DP、DNに接続され、一連のパルス状信号である制御データ信号(以下、伝送クロック信号20というものとする)を共通データ信号線DP、DNに送出するとともに、子局ターミナル5から送出された監視データ信号50を並列データに変換し、監視データ14として制御部1の入力ユニット12へ送出する。
出力データ部22は、制御部1の出力ユニット11から制御データ13として受けた並列データをシリアルデータとして親局出力部24へ引き渡す。
タイミング発生部23は、発振回路(OSC)31、タイミング発生手段33からなり、OSC31を基にタイミング発生手段33が、このシステムのタイミングクロックを生成し親局出力部24に引き渡す。
親局出力部24は、制御データ発生手段34とラインドライバ35からなり、出力データ部22から受けたデータと、タイミング発生部23から受けたタイミングクロックに基づき、ラインドライバ35を介して共通データ信号線DP、DNに一連のパルス状信号として伝送クロック信号20を送出する。
制御部1の出力ユニット11から制御データ13として並列(パラレル)データを受け取った場合、そのデータ値は、伝送クロック信号20の1周期における電圧レベルの高い期間のパルス幅により表現される。伝送クロック信号20は、1周期の後半が高電位レベル(例えば+24V)と、前半が低電位レベル(例えば0Vまたは+12V)とされる。そして、高電位レベルの幅は、制御部1から入力される制御データ13の各データの値に応じて拡張され、例えば、伝送クロック信号の1周期をt0とした時に(3/4)t0まで拡張される。
親局出力部24から共通データ信号線DP、DNに送出される伝送クロック信号20のデータ値(制御データ)には、また、伝送クロック信号20の1周期毎に順次にアドレスデータが割り当てられている。更に、伝送クロック信号20の最初には、アドレスデータのカウントを行うための最初を決定するために、スタート信号(StartBit)が形成されている。スタート信号は、例えば、伝送クロック信号20の高電位レベルと同じ電位レベルであって、伝送クロック信号20の1周期より長い信号としてもよい。
親局入力部25は監視データ信号検出手段36と監視データ抽出手段37で構成され、入力データ部26へ直列の入力データを送出する。監視データ信号検出手段36は、共通データ信号線DP、DNを経由して子局ターミナル5から送出された監視データ信号50を検出する。子局ターミナル5から送出される監視データ信号50のデータ値は、伝送クロック信号における1周期の前半(低電位レベルの期間)の電圧レベルで表わされており、スタート信号が送信された後、子局ターミナル5の各々から順次受け取るものとなっている。監視データ信号50のデータは、タイミング発生手段33の信号に同期して監視データ抽出手段37で抽出され、直列の入力データとして入力データ部26に送出される。入力データ部26は、親局入力部25から受け取った直列の入力データを並列(パラレル)データに変換し、監視データ14として制御部1の入力ユニット12へ送出する。
子局ターミナル5は、図3に示すように、伝達手段54、入出力手段55、記憶手段56、入力手段57、出力手段58を備える。そして、共通データ信号線DP、DNに接続され、伝送クロック信号20の制御データに基づいて受取指示の表示を行うとともに、受取作業完了時のスイッチ操作の有無を示す監視データ信号を共通データ信号線DP、DNに送出する。ただし、この子局ターミナル5では、マイクロコンピュータ・コントロール・ユニット(MCU)59が、伝達手段54、入出力手段55、および記憶手段56の機能を果たすものとなっている。
入力手段57は検出部60とスイッチ部70で構成され、MCU59の入力端子SWに接続されている。また、出力手段58は前記指示灯81を含み、MCU59の出力端子LDに接続されている。
MCU59は、図1、図8に示すように、CPU、RAM、ROMを備え、ROMには、物品受取管理に必要な機能を果たすためのプログラム(PRG)が記憶されている。また、RAMには、入力端子SWからの入力信号に基づいたSWデータと、出力端子LDから指示信号を出力するためのLデータと、アドレスデータが記憶される。そして、CPUの演算機能を用いて、必要な機能を果たすための処理が行なわれるものとなっている。なお、RAMに記憶されるアドレスデータとは、前記伝送クロック信号に割り当てられたアドレスの何れかに対応する、自局アドレスである。この自局アドレスは、制御部1や、図示しない別体の端末装置などを使用し、外部から記憶させることとしてもよい。また、子局ターミナル5の製造時に、FROM(書き換えが可能な不揮発性のメモリ)等に予め記憶させたものを、起動時に読み込むこととしてもよい。
MCU59には、また、共通データ信号線DP、DNの間の電位差を分割抵抗R1、R2で分割して得られた分割信号が入力端子CKから入力される。更に、共通データ信号線DP、DNにSWデータを監視データ信号として送出するためのout信号が出力端子OUTから出力される。
上記構成のMCU59は、物品受取管理システムにおける通常の使用状態では、常時、スタート信号を起点として伝送クロック信号の周期をカウントすることで伝送アドレスデータを得ている。そして、そのアドレスデータと、RAMに記憶されている自局アドレスデータと比較し、互いのアドレスデータが一致すれば、そのときにMCU59のRAMに記憶されているSWデータに相応する信号を出力端子OUTからトランジスタTR0のベースへ出力する。具体的には、SWデータが”on”(レバースイッチ71が操作されたことを示すもの)であれば、トランジスタTR0が”on”となり、SWデータが”off”(レバースイッチ71が操作されていないことを示すもの)であれば、トランジスタTR0が”off”となる。SWデータが”on”(レバースイッチ71が操作されたことを示すもの)であれば、トランジスタTR0に”on”電流が流れることで電圧が降下し、電圧レベルが0V近傍となり、その信号が共通データ信号線DP、DN上に伝送される。SWデータが”off”(レバースイッチ71が操作されていないことを示すもの)であれば、トランジスタTR0が”off”電流となり、電圧が降下せず電圧レベルが12V近傍となる信号が共通データ信号線DP、DN上に伝送される。すなわち、伝送クロック信号の1周期における低電圧期間の電圧が下がった形で共通データ信号線DP、DN上に監視データ信号として送出されることになる。なお、伝送アドレスデータが自局のアドレスデータでない場合は、自局のアドレスデータとなるまで周期をカウントしアドレスデータを歩進する。
また、MCU59は、伝送アドレスデータと自局アドレスデータが一致しているときに、伝送クロック信号20に重畳された自局のための制御データを抽出する。そして、その制御データに基づいて、指示灯81に対する出力端子LDからの電流信号を、出力信号61として出力手段58に送出する。指示灯81は、出力端子LDからの電流信号に応じて点灯または消灯する。その表示に従って物品の受取作業を行なった作業者が、その完了を報告するためにスイッチレバー71を操作すると、入力手段57から入力端子SWを介してMCU59に入力信号62が入力される。MCU59は、この入力信号62に基づきSWデータ”on”をRAMに記憶する。そして、伝送クロック信号20の次の伝送サイクルにおいて、伝送アドレスデータと自局アドレスデータが一致したときに、トランジスタTR0に”on”電流を流し、監視データ信号として共通データ信号線DP、DNに送出する。
スイッチ部70は、子局ターミナル5のケーシング51(本発明の筐体に相当)に対し着脱自在となっており、操作回数寿命による故障時にはスイッチ部70のみを交換して再使用できるようになっている。スイッチ部70においてケーシング51への接続部分をなす接続筒体73は、その一端がケーシング51に設けられた図示しない筒状突出部に挿入され、袋ナット74を使用してケーシング51に固定できるものとなっている。なお、以下の説明では、接続筒体73におけるケーシング51側の端部を基端と、その反対側の端部を自由端とし、スイッチ部70を構成するその他の部材についても同様とする。
接続筒体73の自由端には、蛇腹の形成されているゴム製の可撓性筒体72が取り付けられ、更に、可撓性筒体72の自由端には、スイッチレバー71の基端が挿入取り付けされている。
スイッチレバー71は、三角錐体71aの底面に筒体71bを連結させた外形をなし、筒体71bの中空部に底面から開口に向って延出する棒体71cが設けられている。これら、三角錐体71a、筒体71b、棒体71cは透明な合成樹脂で一体に成形されており、筒体71bの周壁の外側から筒体71bの内部を視認できるものとなっている。また、棒体71cの端部に、棒体71c及び筒体71bよりも帯電性の低い材質の円盤体71dが取り付けられ、更に、円盤体71dの表面には円盤体71dと帯電性が同程度かそれよりも低い材質の鏡板71eが固定されている。円盤体71dは、筒体71bの内径よりも径が小さく、その周縁は筒体71bの内壁面から離れている。そして、円盤体71dと筒体71bの周壁面との隙間が、筒体71bの中空部の開口71fとなっている。なお、筒体71bの開口部に近い外周には、可撓性筒体72の開口縁部と係合する環状の溝が設けられ、可撓性筒体72からの脱落防止が図られている。
ケーシング51において接続筒体73を受け入れる筒状突出部の底面には開口が設けられており、この開口を渡してケーシング51内部に配置された図示しない回路基板上に検出部60が装着されている。検出部60は、筒状突出部の底面開口に露出した状態とされており、スイッチ部70をケーシング51に取り付けると、スイッチレバー71が操作されていない常態(図7(a)に示す状態)において、スイッチレバー71の鏡板71eと検出部60が向き合う位置に配置されるものとなっている。
検出部60は、発光部60aと受光部60bとで構成され、スイッチレバー71が操作されていない常態においては、発光部60aの発光は鏡板71eで反射され受光部60bに到達する。これに対し、スイッチレバー71に力が加えられ可撓性筒体72が湾曲した図7(b)の状態になると、鏡板71eが傾き、発光部60aの発光が受光部60bに到達できなくなる。そこで、この受光部60bにおける受光の有無でスイッチレバー71の操作の有無を検出することができる。
スイッチ部70は、図2に示すように鉛直方向に配置されているため、ケーシング51に塵が侵入した場合、可撓性筒体72を通って鏡板71eの配置された部位にまで到達することになる。しかしながら、スイッチレバー71の棒材71cおよび筒体71bは、鏡板71eおよび鏡板71eが固定されている円盤体71dよりも帯電性が高いことから、鏡板71eの配置されている部位に到達した塵は、静電気により筒体71bの内周面に付着する。そして、筒体71bの内周面に付着した塵は筒体71bの内部に捕集される。そのため、鏡板71eの上に塵が堆積することを防止できる。
また、筒体71bの内部は外側から視認できるため、筒体71bの内部に捕集された塵の量を確認し、適切な交換時期を把握することで無駄な交換を防ぎ、交換コストの低減を図ることができる。
円盤体71dおよび鏡板71eを構成する材質は、三角錐体71a、筒体71b、および棒体71cを一体に構成する合成樹脂よりも帯電性の低いものであれば制限はなく、例えば金属製としてもよい。
可撓性筒体72の材質は、必要な可撓性が得られるものであれば制限はなく、合成樹脂で構成してもよい。蛇腹も必要に応じて設ければよい。また、接続筒体73は、可撓性筒体72よりも剛性の高いものとなればその材質に制限はなく、合成樹脂などで構成してもよい。
この物品受取管理システムは、親局を含む制御側と子局ターミナル5が、共通データ信号線を利用して信号を伝送するものとなっているが、子局ターミナル5が制御側と信号を授受する方式に制限はない。例えば、各子局ターミナル5を制御側とそれぞれ専用線で接続し、各子局ターミナル5と制御側がそれぞれ信号を授受する方式としてもよい。
1 制御部
2 親局
5 子局ターミナル
10 パイプラック
11 出力ユニット
12 入力ユニット
13 制御データ
14 監視データ
20 伝送クロック信号
22 出力データ部
23 タイミング発生部
24 親局出力部
25 親局入力部
26 入力データ部
31 発振回路(OSC)
33 タイミング発生手段
34 制御データ発生手段
35 ラインドライバ
36 監視データ信号検出手段
37 監視データ抽出手段
50 監視データ信号
51 ケーシング
54 伝達手段
55 入出力手段
56 記憶手段
57 入力手段
58 出力手段
59 MCU
60 検出部
60a 発光部
60b 受光部
61 出力信号
62 入力信号
70 スイッチ部
71 スイッチレバー
71a 三角錐体
71b 筒体
71c 棒体
71d 円盤体
71e 鏡板
71f 開口
72 可撓性筒体
73 接続筒体
74 袋ナット
81 指示灯
DP、DN 共通データ信号線
R1、R2 抵抗
TR0 トランジスタ

Claims (3)

  1. 制御側と信号の授受を行う伝達手段と、表示手段と、入力手段と、前記表示手段および前記入力手段とデータの授受を行う入出力手段を備え、
    前記入力手段は、スイッチ部と検出部を備え、
    前記スイッチ部は、前記伝達手段と前記入出力手段と前記検出部を内包し本体を構成する筐体に着脱可能に取り付けられ、任意の全方向に自在に撓む可撓性筒体と、前記可撓性筒体の自由端に取り付けられた操作棒で構成され、前記操作棒は、前記可撓性筒体へ挿入取り付けされる端部に形成された鏡面と、前記鏡面の周縁で開口し塵を捕集する空隙を有し、前記空隙の周壁が、前記鏡面よりも高い帯電性を有し、前記空隙の内部を視認できる透明部分を有することを特徴とする子局ターミナル。
  2. 前記鏡面は、帯電防止材の表面に形成されている請求項に記載の子局ターミナル。

  3. 前記伝達手段は、制御側に接続されている共通データ信号線を介して伝送される、スタート信号に続く一連のパルス状信号の1周期毎に順次に割り当てられたアドレスデータを、前記スタート信号を起点としてカウントし、前記アドレスデータが自局アドレスデータと一致したとき、前記一連のパルス状信号に重畳された制御データを抽出するとともに、前記共通データ信号線に監視データ信号を送出する請求項1又は2に記載の子局ターミナル。
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