JP6790375B2 - 磁気マーカ - Google Patents

Description

本発明は、道路に敷設する磁気マーカに関する。

従来、車両に取り付けた磁気センサにより道路に敷設された磁気マーカを検出する車両用の磁気マーカ検出システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような磁気マーカ検出システムによれば、例えば車線に沿って敷設された磁気マーカを利用する自動操舵制御や車線逸脱警報などの各種の運転支援のほか、自動運転を実現できる可能性がある。

特開２００５−２０２４７８号公報

しかしながら、前記従来の磁気マーカでは、次のような問題がある。磁気マーカを路面の表面に設置したり、地中のごく浅い位置に埋設すれば、磁気センサに作用する磁界が強くなり検出が容易になる一方、耐久性を高めるために堅牢な構造が必要となって磁気マーカ自体の大型化やコスト上昇が誘発されるおそれがあるという問題がある。

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、耐久性に優れ、小型かつ低コストの磁気マーカを提供するものである。

本発明の一態様は、車両に取り付けられた磁気センサで検出できるように道路に敷設され、運転者による車両の運転操作の支援、あるいは運転者の操作に依らない自動運転を実現するための車両側の制御を実現するための磁気マーカであって、
磁性材料の粉末である磁粉が基材中に分散する磁性層に対して、母材に対して繊維を組み合わせた複合材料による保護層が積層され、
前記磁性層とは反対側に当たる前記保護層の外側には、前記繊維を含まない前記母材よりなる層が積層されている磁気マーカにある。
本発明の一態様は、車両に取り付けられた磁気センサで検出できるように道路に敷設され、運転者による車両の運転操作の支援、あるいは運転者の操作に依らない自動運転を実現するための車両側の制御を実現するための磁気マーカであって、
磁性材料の粉末である磁粉が基材中に分散する磁性層に対して、母材に対して繊維を組み合わせた複合材料による保護層が積層され、
前記基材と前記母材とが同じ材料である磁気マーカにある。

本発明の磁気マーカは、少なくとも繊維を含む前記保護層が前記磁性層に対して積層されている。前記保護層を構成する前記繊維によって前記磁性層を覆えば、該磁性層の磨耗を抑制できると共に、外力を吸収でき前記磁性層に作用する力の大きさを抑制できる。また、前記繊維を含む保護層を設ければ、前記磁気マーカ全体の強度を向上でき、割れや欠け等のトラブルを低減できる。

このように前記保護層は、前記磁性層の保護に有用であり、前記磁気マーカの耐久性を向上するために役立つ。例えばカバーを設けて前記磁性層を保護する構造と比較し、本発明の磁気マーカは、構造が簡単であり、低コストかつ小型に実現できる。
以上の通り、本発明の磁気マーカは、耐久性に優れ、小型かつ低コストの磁気マーカである。

車両の磁気センサで磁気マーカを検出する様子を例示する説明図。 磁気マーカが敷設された車線を例示する説明図。 磁気マーカの上面図及び側面図。 磁気マーカの断面構造を示す断面図。 磁気マーカの鉛直方向の磁界分布を示すグラフ。 磁気マーカを作製する工程の前半を示す説明図。 磁気マーカを作製する工程の後半を示す説明図。 ロール体を生成する様子を示す説明図。 磁気マーカを保持したキャリアシートを巻き取る様子を示す説明図。 作業車両を示す説明図。 磁気マーカの施工の手順を示すフローチャート図。

本発明の磁気マーカにおける好適な態様を説明する。
前記磁性層の表裏両面に前記保護層が積層されていると良い。
この場合には、前記磁気マーカの表裏両面を前記保護層によって保護し、耐久性を一層向上できる。

前記保護層は、母材に対して前記繊維を組み合わせた複合材料により形成されていると良い。
この場合には、前記母材（マトリクス）をなす材料本来の特性を活かしながら、強度や耐磨耗性等の特性を前記繊維によって改善できる。母材としては、ゴムやプラスチック等の樹脂やアスファルト等の高分子材料を利用でき、前記繊維としては、カーボン繊維やガラス繊維や金属繊維やアモルファスワイヤなど様々な素材を利用できる。前記繊維の形態としては、織り込まれていない単繊維であっても良く、織布であっても不織布であっても良い。

前記保護層は、前記繊維を布状にした繊維シートに母材が含浸した複合材料より形成されていると良い。
前記繊維シートとしては、ガラス繊維を布状にしたガラスクロスや、カーボン繊維を布状にしたカーボンクロス等を採用できる。前記繊維シートに前記母材を含浸させた前記保護層は、強固な層となり前記磁性層の保護に有効である。

前記磁性層とは反対側に当たる前記保護層の外側には、前記繊維を含まない前記母材よりなる層が積層されていると良い。
前記母材として道路の舗装用材料であるアスファルトを採用することも良い。アスファルトは、接着材としても利用可能であるため、前記母材よりなる層を道路に対する設置面に設けることも良い。また、アスファルトを母材とした層を設置面とは反対側の表面に設けることも良い。前記磁気マーカの表面を周囲の路面と一体化でき、良好な敷設状態を実現できる。なお、滑り止めのための骨材を前記母材に含めることも良い。

前記基材と前記母材とが同じ材料であっても良い。
前記基材と前記母材とが同じ材料であれば、前記磁性層と前記保護層との一体性が向上し、層間の剥離が発生するおそれを抑制できる。一方、前記基材と前記母材とが同じ材料であると、例えば融点等が同じであることから溶融状態となった前記基材中の前記磁粉が、同様に溶融状態となった前記母材に流出するおそれが生じる。このような前記磁粉の流出が発生すると、前記磁性層における磁粉の密度が変動し、所望の磁気的特性が実現できなくなるおそれがある。このようなおそれに対して前記繊維が有効になる。前記保護層の繊維は、前記保護層への前記磁粉の移動を防ぐバリアとして機能し、前記磁性層における前記磁粉の密度の変動を抑制するのに役立つ。

前記磁気マーカの外周側では、少なくとも前記磁性層の外周側面が切断加工面により形成されていても良い。
この場合には、例えば前記磁性層となる層を含むシート状の中間加工品である中間シートを対象とした打ち抜き加工等の切断加工により、効率良く前記磁気マーカを切り出すことで、生産コストを低減してコストを抑制できる。

前記磁粉は、磁性材料である酸化鉄の粉末であると良い。
例えばネオジウムマグネット等の希土類磁石は酸化により性能の劣化を生じやすいため、気密性の高い容器等に収容する必要がある。一方、酸化鉄であれば、既に鉄が酸化した状態にあるので、それ以上の酸化が起こり難い。前記磁粉の磁性材料として酸化鉄を採用すれば、前記磁性層の防水、防湿等の処理が完全でなくても長期に及ぶ使用期間に渡って初期性能を維持できる可能性が高い。

しかしながら、酸化鉄の粉末を前記磁粉として採用する場合には、例えばネオジウムマグネット等を採用する場合と比べて、前記磁気マーカが発生する磁気が弱くなる傾向にある。そこで、例えばマグネトインピーダンスセンサ（ＭＩセンサ）、フラックスゲートセンサ、ＴＭＲ型センサ等の高感度な磁気センサを組み合わせると良い。また、前記磁気マーカの直径を大きくすることも良い。例えば、直径を８０ｍｍ以上にすれば、前記磁気マーカが発生する磁束の直進性が強くなるため、磁極面の垂直方向の減衰率が低くなって磁気センサ側に作用する磁気の強さを確保し易くなる。

（実施例１）
本例は、車両の運転操作の支援や自動運転や情報提供等を目的として道路に敷設される磁気マーカ１に関する例である。この内容について、図１〜図１１を参照して説明する。

図１及び図２の磁気マーカ１は、例えば、車両５が走行する車線５３０の中央に沿って敷設される。このように路面５３に敷設された磁気マーカ１は、例えば車両５の底面５０に取り付けた磁気センサ２等により検出できる。磁気センサ２による磁気マーカ１の検出信号は、例えば車両５側の図示しないＥＣＵ等に入力され、車線維持のための自動操舵制御や車線逸脱警報などの運転支援制御や自動走行制御など各種の車両側の制御に利用できる。

磁気マーカ１は、図３及び図４のごとく、直径１００ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの扁平な円形シート状のマーカである。この磁気マーカ１では、磁気を発生する磁性層１１の表裏両面に、ガラス繊維の繊維シートであるガラスクロス１２Ｇ（図７）を含む保護層１２が積層されている。さらに、各保護層１２の外側には、舗装用材料であるアスファルトを主体とした層が積層され、これにより磁気マーカ１は５層構造となっている。

磁性層１１は、最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）＝６．４ｋＪ／ｍ³の等方性マグネットよりなる層である。この磁性層１１は、基材としてのアスファルトの中に酸化鉄の粉末である磁粉１１１（図６）を分散させて形成されている。
保護層１２は、母材（マトリクス）としてのアスファルトをガラスクロス１２Ｇに含浸させた複合材料（繊維強化複合材料）の層である。
保護層１２の外側の層のうち、敷設時に路面５３に面することになる層は、アスファルトよりなる接合層１６である。この接合層１６をなすアスファルトは、路面５３に接合する際に接着材として機能する。
保護層１２の外側の層のうち、接合層１６とは反対側の層は、砂等の骨材をアスファルトに混ぜた防滑層１５である。

磁気マーカ１は、図４のごとく、接着材として機能する接合層１６を形成するアスファルトにより路面５３に接着される。厚さ２．５ｍｍという磁気マーカ１の厚さは、路面５３にプリントされる白線や制限速度表示等の路面標識の厚さと同程度となっている。また、表面側の防滑層１５は、周囲の路面５３と同様、アスファルトにより形成されているうえ、滑り止めを目的とした骨材が含まれている。それ故、車両タイヤが磁気マーカ１を踏んだときにも運転者が違和感を感じるおそれが少なく、スリップ等の生じるおそれも極めて少なくなっている。

ここで、作製する磁気マーカ１の仕様の一部を表１に示す。

有限要素法を用いた軸対称３次元静磁場解析によるコンピュータシミュレーションを利用すると、表面磁束密度Ｇｓが１ｍＴで直径１００ｍｍの磁気マーカ１が作用する鉛直方向の磁界分布が図５のように求まる。同図は、鉛直方向に作用する磁気の磁束密度の対数目盛を縦軸に設定し、磁気マーカ１の表面を基準とした鉛直方向の高さ（マーカ表面からの高さ）を横軸に設定した片対数グラフである。同図によれば、車両５側の磁気センサ２の取り付け高さとして想定される２５０ｍｍの位置について、磁気マーカ１が作用する磁束密度が８マイクロテスラ（０．０８×１０^-4テスラ）となることを把握できる。なお、利用したコンピュータシミュレーションについては、発明者らが実証実験により精度を予め確認済みである。

例えば、磁束密度の測定レンジが±０．６ミリテスラであって、測定レンジ内の磁束分解能が０．０２マイクロテスラの高感度のマグネトインピーダンス（ＭＩ：Magneto Impedance）センサを採用すれば、磁気マーカ１が作用する８マイクロテスラの磁界を確実性高く検出できる。ここで、ＭＩセンサは、外部磁界に応じてインピーダンスが変化する感磁体を含むマグネトインピーダンス素子を利用した磁気センサである。マグネトインピーダンス素子（ＭＩ素子）は、パルス電流あるいは高周波電流等が感磁体を流れるときに表皮層の電流密度が高くなる表皮効果に起因し、外部磁界によって表皮層の深さ（厚さ）が変動して感磁体のインピーダンスが敏感に変化するというマグネトインピーダンス効果（ＭＩ効果）を利用して磁気を検出する素子である。このようなＭＩ効果を利用するＭＩ素子によれば、高感度な磁気計測が可能である。なお、ＭＩ素子を利用したＭＩセンサについては多数の出願がなされており、例えば、ＷＯ２００５／１９８５１号公報、ＷＯ２００９／１１９０８１号公報、特許４６５５２４７号公報などに詳細な記載がある。

次に、（１）磁気マーカの作製、（２）磁気マーカを保持するロール体の形成、（３）磁気マーカの施工、の各内容について順番に説明する。
（１）磁気マーカの作製
本例では、磁性層１１をなす磁性シート１０４Ａを形成した後、その表裏両面に保護層１２等をなす層を積層した打抜き用の中間シート１０４Ｂを中間加工品として得、さらに、この中間シート１０４Ｂを対象とした打抜き加工により着磁前の磁気マーカ１を作製している。

磁性シート１０４Ａを作製するに当たっては、まず、基材となる溶融状態のアスファルトの中に磁粉１１１（本例では酸化鉄の粉末）を混練したスラリー１１３を生成する（図６（ａ））。このスラリー１１３を所定形状に成型したペレット１０１（図６（ｂ））を乾燥させた後、圧延ローラ１０２によりシート状に薄く引き延ばすことにより、シート状の磁性シート１０４Ａを作製できる（図６（ｃ））。この磁性シート１０４Ａは、磁気マーカ１の磁性層１１となる第１の層をなすシートである。

続いて、この磁性シート１０４Ａの表裏両面に、磁気マーカ１の保護層１２となる第２の層等を積層する工程を実施することにより、磁気マーカ１を打ち抜くための中間加工品である中間シート１０４Ｂを生成する。本例では、加工面が鉛直方向上方に面するように磁性シート１０４Ａを水平に延べた状態でこの工程を実施し、磁性シート１０４Ａを裏返して表裏両面に同様の加工を施している。

まず、磁性シート１０４Ａの表面を覆うようにガラス繊維の織布であるガラスクロス１２Ｇを配置する（図７（ｄ））。そして、アスファルトを主体とした溶融材料をガラスクロス１２Ｇの表面に塗布し、ガラスクロス１２Ｇにアスファルトを含浸させる。これにより母材（マトリクス）であるアスファルトがガラスクロス１２Ｇにより強化された複合材料が形成され、これにより、複合材料よりなる上記の第２の層を形成できる。

その後、ガラスクロス１２Ｇにアスファルトが含浸できる量を超えて、さらに上記の溶融材料を供給する。そうすると、複合材料よりなる上記の第２の層の外側にアスファルトを主体とした層を形成できる。なお、磁性シート１０４Ａの両面で、適用する溶融材料の成分が相違している。一方の面に塗布する溶融材料の成分はほぼ全てアスファルトである一方、他方の面に塗布する溶融材料は、アスファルトに砂等の骨材を混ぜた材料となっている。骨材を混ぜたアスファルトによって形成される層が磁気マーカ１の上記の防滑層１５となり、ほぼアスファルトのみで形成される層が磁気マーカ１の上記の接合層１６となる。

このように作製した図７（ｅ）の中間シート１０４Ｂは、磁性シート１０４Ａの一方の表面側に、保護層１２となる層と接合層１６となる層とが積層され、他方の表面側に、保護層１２となる層と防滑層１５となる層とが積層されたシートである。この中間シート１０４Ｂの断面構造は、磁性層１１をなす第１の層の表裏両面に保護層１２をなす第２の層が積層され、さらに、この第２の層の外側に、接合層１６となる層または防滑層１５となる層が積層された５層構造（図示略）をなしている。

中間シート１０４Ｂは、実線円で打ち抜き済みの位置を示し、破線円で打ち抜き予定位置を示す通り（図７（ｅ））、複数の磁気マーカ１を打ち抜き可能な大判シートである。磁気マーカ１の打ち抜きには、例えば図８のごとく、打ち抜いた磁気マーカ１を収容可能な円筒状の打抜き型３を利用できる。打抜き型３は、図示しない油圧シリンダに従動して上下にストロークするトムソンホルダ３２と、先端に円形状の刃先を有する略円筒状のトムソン型３１と、トムソン型３１に内挿配置された状態で筒方向に摺動可能な吸着ユニット３３と、を含めて構成されている。

図８の吸着ユニット３３は、図示しないエアポンプから延設されたチューブを接続する吸入ポート３３０を備え、この吸入ポート３３０が空圧回路を介して先端面の吸引口３３２に連通している。この吸着ユニット３３は、同図のごとく、中間シート１０４Ｂから打ち抜いた磁気マーカ１を吸着すると共に、新たに磁気マーカ１を打ち抜く毎にその厚さ分だけ後退することで、トムソン型３１内において打ち抜いた磁気マーカ１を順次積層する。

図８の打抜き型３を用い、中間シート１０４Ｂの位置を順次ずらしながら打ち抜き加工を連続的に施せば、打ち抜いた磁気マーカ１（図７（ｆ））を複数、重ね合わせた積層体１００を形成できる。打ち抜き加工を連続的に実施する途中で、中間シート１０４Ｂを取り替えることも良い。中間シート１０４Ｂを途中で取り替えれば、より多くの枚数の磁気マーカ１が積層された積層体１００が得られる。

（２）磁気マーカを保持するロール体の形成
保管や施工現場への運搬等の利便性を考慮し、磁気マーカ１を保持するロール体１０を利用している。本例では、長い帯状のポリエチレン製のキャリアシート４００がロール状に巻かれたシートロール４０を用いてこのロール体１０を形成している（図９参照。）。なお、本例では、磁気マーカ１の直径１００ｍｍに対応して、キャリアシート４００の幅を１５０ｍｍとしている。巻出し軸４６１にセットされたシートロール４０から巻き出したキャリアシート４００は、ガイドローラ４６４等を利用して作業面４７の上面を経由し、その先端が巻取り軸４６３に係止される。

キャリアシート４００に対する磁気マーカ１の移載には、例えば、積層体１００を収容すると共に取り出し口３４０に磁気マーカ１を１枚ずつ供給するホルダー３４を利用できる。ホルダー３４は、作業面４７のキャリアシート４００に対して取り出し口３４０が対面するように位置し、判子を押すようにキャリアシート４００の表面に１枚ずつ磁気マーカ１を移載可能である。

ホルダー３４は、付勢部材３４２により押し出し方向に付勢されたサポート板３４１を有している。このサポート板３４１により押し出し方向に付勢された積層体１００は、内径がわずかに絞られた取り出し口３４０に対して端面が面一をなすように位置する。この状態で判子を押すようにホルダー３４をキャリアシート４００に押し当てれば、積層体１００の端面に位置する磁気マーカ１を１枚、キャリアシート４００に移載できる。その後、ホルダー３４を後退させれば、サポート板３４１により付勢された積層体１００が取り出し口３４０と面一になるまで押し出されて磁気マーカ１の厚さ分だけ前進し、次の磁気マーカ１をキャリアシート４００に移載できる状態となる。

なお、ホルダー３４では、取り出し口３４０の開口側に防滑層１５が面するように積層体１００が収容される。したがって、このホルダー３４を利用して磁気マーカ１をキャリアシート４００に移載すれば、磁気マーカ１の防滑層１５がキャリアシート４００側に位置し、接合層１６が反対側に位置する状態となる。

ロール体１０を形成するに当たっては、キャリアシート４００の巻き出し部分が作業面４７に沿って一定速度で通過するように巻出し軸４６１及び巻取り軸４６３の回転速度が制御される。キャリアシート４００が通過している間、繰り返し判子を押すように一定の時間間隔で上記のホルダー３４を昇降させれば、磁気マーカ１を一定の間隔でキャリアシート４００に移載できる。巻取り軸４６３側では、磁気マーカ１を一定の間隔で保持するキャリアシート４００が巻き取られて、磁気マーカ１を保持するロール体１０を形成できる。

（３）磁気マーカの施工
まず、ロール体１０に保持された磁気マーカ１の施工に適用する作業装置あるいは作業車両システムの一例である作業車両４の構成を説明し、続けてこの作業車両４による施工の手順について説明する。
図１０に示すこの作業車両４は、磁気マーカ１を敷設する路面５３を洗浄する洗浄装置４１０、路面５３等を加熱する２基の加熱装置４１１・４１２、磁気マーカ１を供給する供給装置４２、供給装置４２から供給された磁気マーカ１を路面５３に配置する配置装置４３、路面５３を加圧する加圧装置４４、敷設された磁気マーカ１を着磁する着磁装置４５、磁気を検出する検出装置４７を装備する特殊車両である。

洗浄装置４１０は、路面に向けて高圧水流を噴射する噴射ノズルを含む装置である。
加熱装置４１１・４１２は、火炎を放射するバーナーを含み、路面５３に対面するように火炎放射口を設けた装置である。加熱装置４１１・４１２は、配置装置４３を挟んで前後に２基設けられている。前側の第１の加熱装置４１１が磁気マーカ１を配置する前の路面５３を加熱し、後ろ側の第２の加熱装置４１２が磁気マーカ１を配置済みの路面５３を加熱する。

供給装置４２は、キャリアシート４００に保持された磁気マーカ１を配置装置４３に供給する装置である。供給装置４２は、上記のロール体１０を取り扱い、キャリアシート４００を巻き出して磁気マーカ１を取り外し可能とする。供給装置４２は、ロール体１０をセットするための巻出し軸４２１と、ロール体１０から巻き出したキャリアシート４００を巻き取る巻取り軸４２２と、を備えている。ロール体１００から巻き出され、巻取り軸４２２に巻き取られる前のキャリアシート４００は、保持する磁気マーカ１を外側にした状態で配置装置４３を構成する加圧ローラ４３１の外周に巻き付けられる。ここで、巻出し軸４２１は、キャリアシート４００を巻き出し可能にロール体１０を保持する手段を構成し、巻取り軸４２２は、ロール体１０から巻き出され、磁気マーカ１が取り外された後のキャリアシート４００を巻き取る手段を構成している。

配置装置４３は、磁気マーカ１を路面５３に配置する装置である。配置装置４３は、キャリアシート４００を巻き付けた状態で路面５３を加圧しながら転動する加圧ローラ４３１を備えている。加圧ローラ４３１は、路面５３を転動しながらキャリアシート４００を路面５３に押し付けることにより、キャリアシート４００に保持された磁気マーカ１を路面５３に移載する。

加圧装置４４は、路面５３を転動しながら加圧する加圧ローラ４４１を含み、この加圧ローラ４４１の重みにより路面５３を均す装置である。加圧装置４４は、磁気マーカ１を加熱した後の路面５３を均すことができるよう、第２の加熱装置４１２よりも後ろ側に配置されている。

着磁装置４５は、路面５３に敷設された磁気マーカ１に対して磁界を作用し、磁気マーカ１が磁極性を持つように着磁する装置である。着磁装置４５は、電線を巻回した円筒状のコイル４５１と、コイル４５１の内側に内挿配置される強磁性材料よりなる鉄芯４５２と、の組み合わせを含む磁界発生部、コイル４５１に対する通電を制御する電力供給部（図示略）等を備えている。この着磁装置４５は、後ろ側の第２の加熱装置４１２及び加圧ローラ４４１よりもさらに後ろ側に配置され、加熱・加圧がなされた後の磁気マーカ１を対象として着磁を実行する。なお、加圧後、着磁前の磁気マーカ１を冷却するための送風装置を設けることも有効である。磁気マーカ１の温度が高くキュリー温度に近い状態では効率良く着磁できないおそれがある一方、磁気マーカ１を予め冷却しておけば効率の良い着磁が可能になる。

以上のような構成の作業車両４を用いた磁気マーカ１の施工方法（図１１）は、磁気マーカ１を敷設する位置に当たる路面５３を洗浄する洗浄工程Ｐ１０１と、路面５３を予め加熱する第１の加熱工程Ｐ１０２と、路面５３に磁気マーカ１を配置する配置工程Ｐ１０３と、磁気マーカを配置した路面５３を加熱する第２の加熱工程Ｐ１０４と、磁気マーカ１を配置した路面５３を加圧する加圧工程Ｐ１０５と、路面５３に配置された磁気マーカ１に磁界を作用して着磁する着磁工程Ｐ１０６と、磁気マーカ１が発生する磁気を検出する検出工程Ｐ１０７と、をこの順番で実施する方法である。

なお、図１０の作業車両４では、前進に応じて、洗浄装置４１０による洗浄位置、前側の第１の加熱装置４１１による加熱位置、配置装置４３による磁気マーカ１の配置位置、後ろ側の第２の加熱装置４１２による加熱位置、加圧装置４４による加圧位置、着磁装置４５の着磁位置、及び検出装置４７による検出位置が、この順番で磁気マーカ１の敷設位置を通過するように各装置が配置されている。この作業車両４を前進させることで、洗浄工程Ｐ１０１、第１の加熱工程Ｐ１０２、配置工程Ｐ１０３、第２の加熱工程Ｐ１０４、加圧工程Ｐ１０５、着磁工程Ｐ１０６、検出工程Ｐ１０７等の各工程を順番に実施できる。以下、磁気マーカ１の施工方法を構成する各工程（図１１）の内容について説明する。

上記の洗浄工程Ｐ１０１は、路面５３に対面するように取り付けられた洗浄装置４１０の噴射ノズルから高圧水流を噴射することにより、路面５３のゴミや汚れを除去して磁気マーカ１を敷設する位置を洗浄する工程である。

第１の加熱工程Ｐ１０２は、磁気マーカ１を敷設する位置に当たる路面５３を加熱装置４１１のバーナーにより予め加熱する予加熱工程である。この工程は、車線に沿って移動する作業車両４の前側の第１の加熱装置４１１による加熱範囲内に、磁気マーカ１を敷設する位置が含まれたときに実施する。なお、磁気マーカ１を敷設する位置は、予め×印などでマーキングされた位置であっても良く、ＤＧＰＳ（Differencial Global Positioning System）により測位した所定の位置であっても良い。この第１の加熱工程Ｐ１０２によれば、バーナーから放射した火炎により路面５３をなす舗装用材料であるアスファルトを加熱し、軟化できる。

配置工程Ｐ１０３は、ロール体１０から巻き出したキャリアシート４００に保持された磁気マーカ１を路面５３に移載して配置する工程である。供給装置４２によるロール体１０からのキャリアシート４００の巻き出しは、図示しない減速機構を介して作業車両４の駆動輪の回転に従動して行われる。減速機構による減速度合いは、磁気マーカ１を敷設する位置に到達する毎に、キャリアシート４００に保持された磁気マーカ１が加圧ローラ４３１と路面５３との間隙に位置するように調整されている。加圧ローラ３１と路面５３との間隙に位置した磁気マーカ１は、加圧ローラ３１により路面５３に押し付けられて圧着される。

上記のようにキャリアシート４００では、防滑層１５を内側（シート側）にして磁気マーカ１が保持され、接合層１６が外側となっている。キャリアシート４００の裏側から加圧すれば、路面５３に対して接合層１６が押し付く状態で磁気マーカ１を配置できる。磁気マーカ１を配置する際、路面５３は加熱されて高温状態にあるため、接合層１６を形成するアスファルトが暖められて軟化し、路面５３側のアスファルトと一体化する。これによりアスファルトが接着材として機能し、磁気マーカ１を強固に接着できる。

第２の加熱工程Ｐ１０４では、路面５３に配置された磁気マーカ１を周囲の路面５３と共に加熱する後加熱工程である。この加熱工程Ｐ１０４によれば、周囲の路面５３のアスファルトと共に、磁気マーカ１の表面をなす防滑層１５のアスファルトを加熱して軟化できる。
加圧工程Ｐ１０５は、磁気マーカ１及び周囲を加熱した後で加圧する工程である。道路の路面５３を舗装するのとほぼ同様のこの工程を実施すれば、磁気マーカ１を敷設した路面５３を均一性高く均すことができると共に、磁気マーカ１の表面側のアスファルトと周囲のアスファルトとを渾然一体に近づけて境界をなくすことができる。

着磁工程Ｐ１０６は、敷設した磁気マーカ１に対して磁界を作用して着磁する工程である。
検出工程Ｐ１０７は、磁気マーカ１が発生する磁気を検出することで、着磁により所望の磁気特性が実現されているかどうかの検査を行う工程である。この検出工程Ｐ１０７による検査に合格すれば、磁気マーカ１の敷設が完了する。

次に、本例の（１）磁気マーカ自体、（２）磁気マーカの作製方法、（３）ロール体、（４）施工、の特徴等について総括して説明する。
（１）磁気マーカについて
本例の磁気マーカ１は、基材であるアスファルトに磁粉１１１を分散させた磁性層１１の表裏両面に、ガラスクロス１２Ｇを含む保護層１２が積層された磁気マーカ１である。この保護層１２は、ガラスクロス１２Ｇにアスファルトを含浸させた複合材料により形成されている。ガラス繊維によってアスファルトの材料的な強度や対磨耗性等の特性が改善された複合材料による保護層１２によれば、内側の磁性層１１を保護でき、磁気マーカ１の耐久性を向上できる。

磁気マーカ１では、敷設時に路面５３に面する側の保護層１２の外側にアスファルトよりなる接合層１６が形成されている。また、敷設時の磁気マーカ１の表面側の保護層１２の外側には、アスファルトに骨材を混ぜた防滑層１５が形成されている。詳しくは後述するが、接合層１６は施工の際、接着材として機能する層として有用である。防滑層１５は、敷設後に路面５３と一体をなし車両タイヤのスリップ防止に寄与する層として有用である。

以上のように、磁気マーカ１は、高い耐久性を簡単な構造で実現することで、低コストかつ小型化を実現した優れた特性の製品となっている。
磁気マーカ１を構成する磁性層１１をなす基材として本例では高分子材料であるアスファルトを例示している。これに代えて、高分子材料であるゴムやプラスチック等の樹脂材料を基材として採用しても良い。ゴムを基材にすればラバーマグネットとなり、プラスチックを基材とすればプラスチックマグネットとなる。アスファルトやゴムや樹脂材料などの高分子材料を基材として磁粉１１１を分散させたマグネットは柔軟性を備え、例えば焼結磁石等のマグネットに比べて割れが生じにくいという利点がある。柔軟性の高い磁気マーカ１であれば、施工時の路面５３の凹凸に対応できるので施工不良を抑制できる。また、運用中の路面５３の変形等にも対応できるので、長期に渡る使用期間における不良の発生を抑制できる。さらに、アスファルト等の高分子材料を基材とした磁性シート１０４Ａは比較的低コストで高精度に成形可能であるため、生産コストを抑制しながら高品質の磁気マーカ１を提供できる。

磁性層１１をなす基材を樹脂材料とする一方、保護層１２の母材をアスファルトにする等、異なる材料としても良い。
保護層１２をなす繊維としてガラスクロス１２Ｇを例示したが、不織布や単繊維であっても良い。また保護層１２をなす材料として、アスファルトを含浸させた複合材料を例示したが、カーボンクロスやガラスクロスのみよりなる層であっても良い。ガラスクロス等により磁性層１１を覆うことは、耐久性を高めるために有効である。
防滑層１５は、例えばポリアミド樹脂材料の中に硬質骨材を混ぜ込んだ粉体塗料の塗膜層であっても良い。

磁粉１１１をなす磁性材料は、本例の酸化鉄には限定されず、ネオジウム、サマリウムコバルト等の様々な材料を採用できる。基材をなす材料や磁粉１１１をなす磁性材料については、磁気マーカ１に要求される磁気的仕様や環境仕様等に応じて、適切な磁性材料を選択的に決定するのが良い。すでに金属が酸化した状態の酸化鉄は、錆等による性能劣化が少なく、長期に渡って初期性能を維持できるという利点がある。磁気マーカ１は、ある程度の透湿性を有するアスファルトにより形成された保護層１２等により磁性層１１の両面を覆った構造を有し、磁性層１１の密閉が完全とは言えない。酸化鉄の磁粉を採用すれば、不完全な密閉状態であっても酸化等による性能劣化のおそれが少ないため、磁気マーカ１の初期性能が損なわれるおそれが少ない。

なお、磁気マーカ１では、磁性層１１の基材としてアスファルトを採用する一方、アスファルトを主体とした防滑層１５や接合層１６が外側に積層されている。このように磁性層１１の基材と接合層１６や防滑層１５の構成材料が同じ材料であると、磁性層１１に含まれる磁粉１１１が接合層１６や防滑層１５に流出するおそれが生じる一方、保護層１２を構成するガラスクロス１２Ｇによれば、磁粉１１１の流出を防止でき、磁気マーカ１の磁気的特性の劣化を防止できる。

なお、打ち抜きにより磁気マーカを作製する方法に代えて、１枚ずつ磁気マーカを作製することもできる。また、磁気マーカは、積層体やロール体とせずに１枚ずつ取り扱うことも可能である。接合層及び保護層をあらかじめ設けた磁気マーカを例示したが、磁性層と、両面の保護層との３層構造の磁気マーカや、磁性層と保護層との２層構造の磁気マーカであっても良い。この場合には、施工の際、接着層を設けて路面に接着すると共に、舗装用材料等を表面側に配設しても良い。また、着磁した磁気マーカを製品としても良い。

（２）磁気マーカの作製方法について
本例では、磁性層１１となる層、保護層１２となる層などを予め積層した中間シート１０４Ｂから打ち抜いて磁気マーカ１を効率良く作製している。大判の中間シート１０４Ｂを準備し、複数の磁気マーカ１を打ち抜けば、作製効率を向上でき製品コストを抑制できる。例えば車線逸脱警報や自動運転等を実現する場合、車線に沿わせて比較的短い間隔で磁気マーカ１を連続的に敷設する必要があり膨大な数の磁気マーカ１が必要になる。それ故、磁気マーカ１の製品コストの抑制は、磁気マーカ１の施工コストの削減に直結する。

ここで、磁気マーカ１の磁性層１１は、磁粉１１１として酸化鉄が分散する層である。酸化鉄の磁粉１１１は、打ち抜き加工による磁気マーカ１の作製方法に適している。磁性材料として酸化鉄を採用した磁気マーカ１であれば、酸化による性能劣化が生じ難いので、打ち抜き断面のコーティング処理等の必要性が低く、手間を低減できるからである。

さらに、本例では、打ち抜いた磁気マーカ１を型内で積層可能な打抜き型３を利用し、磁気マーカ１の積層体１００を形成している。そして、この積層体１００を収容して１枚ずつ排出可能なホルダー３４を利用して、判子を押すように磁気マーカ１を１枚ずつキャリアシート４００に移載している。大径で薄い磁気マーカ１を単体で取り扱う場合、外周が欠けたり割れたりするおそれがある一方、本例の作製方法では、磁気マーカ１を単体で取り扱うことがない。本例の作製方法による作製過程における磁気マーカ１は、中間シート１０４Ｂの一部をなす状態、積層体１００を構成する状態、及びキャリアシート４００に保持された状態、いずれかの状態にある。磁気マーカ１が単体で取り扱いされることが少ないので、上記のような外周の欠けや割れ等のトラブルを未然に回避できる。

なお、上記の打抜き型３をホルダー３４のように活用することもできる。キャリアシート４００を打ち抜かないようにトムソンホルダ３２の下死点高さを調節すると共に、磁気マーカ１を移載する毎に積層体１００を押し出すように吸着ユニット３３を動作させれば、ホルダー３４の機能を打抜き型３の構成で実現できる。打抜き型３をホルダー３４のように活用する場合には、接合層１６となる層が上面を向くように裏返した中間シート１０４Ｂを打ち抜くと良い。このように打ち抜けば、キャリアシート４００に磁気マーカ１を移載したとき、キャリアシート４００側に防滑層１５を位置させることが可能になる。

（３）磁気マーカを保持するロール体について
磁気マーカ１を保持するキャリアシート４００を巻き取ったロール体１０を利用すれば、施工場所への運搬等が非常に容易であり、さらに、キャリアシート４００を巻き出しながら磁気マーカ１を１つずつ敷設できる。ロール体１０において、磁気マーカ１はキャリアシート４００に巻き込まれた状態で保護されるため、保管や運搬中に割れや欠け等のトラブルを未然に回避できる。

キャリアシート４００の材質として、ポリエチレンを例示したが、これに代えてポリプロピレン等の樹脂材料を採用することも良く、紙や布等であっても良い。
磁気マーカ１を１枚ずつキャリアシート４００の長手方向に配置したロール体１０を例示したが、例えば、車線に沿って磁気マーカ１を２個、３個など複数個ずつ並列配置する場合には、その複数個を並列して保持する幅広のキャリアシート４００を採用することもできる。このときキャリアシート４００における磁気マーカ１の並列幅を、車線に敷設する際の並列幅と一致させることも良い。この場合には、キャリアシート４００に並列して保持する複数の磁気マーカ１をそのまま路面５３に転写するように移載できる。

（４）磁気マーカの施工（路面への敷設）
本例の施工では、磁気マーカ１を敷設する位置に当たる路面５３を予め加熱しておき、設置面にアスファルトよりなる接合層１６が形成された磁気マーカ１を押し付けている。例えば予め加熱した路面５３に磁気マーカ１を配置すれば、路面５３の熱により接合層１６をなすアスファルトを溶融状態に近づけて路面５３側のアスファルトと一体化でき、これにより磁気マーカ１を強固に接着できる。

敷設状態の磁気マーカ１の表面側にも、アスファルトを主体とした防滑層１５が形成されている。本例では、上記のように路面５３に磁気マーカ１を配置した後、磁気マーカ１の表面を含む範囲を再度、加熱し加圧している。磁気マーカ１の表面側を周囲の路面５３と共に加熱すれば、防滑層１５及び周囲のアスファルトを溶融状態に近づけることができ、この状態で加圧すれば、防滑層１５のアスファルトと周囲のアスファルトとを渾然一体に近づけながら表面を均すことができる。磁気マーカ１と周囲との境界や段差を解消できれば、車両タイヤが通過する際に磁気マーカ１に作用するおそれがある外力を抑制でき、磁気マーカ１にトラブルが生じるおそれを抑制できる。

さらに、本例の施工では、敷設した磁気マーカ１を加熱、加圧した後で、作業車両４側から磁界を作用することで磁気マーカ１を着磁し、所望の磁気的特性を実現している。このように加熱工程の後で着磁を実施すれば、加熱工程で加熱された磁粉１１１の温度がキュリー温度に達して起こり得る減磁や消磁によるトラブルの心配がない。

加圧ローラ４３１によりキャリアシート４００の裏側から加圧し、路面５３に磁気マーカ１を圧着する構成を例示している。これに代えて、巻き出したキャリアシート４００から磁気マーカ１を吸着して取り外し、路面５３に移載するピック・アンド・プレース機構を利用することもできる。ピック・アンド・プレース機構は、例えば左右方向及び鉛直方向に進退可能であって、かつ、磁気マーカ１を負圧により吸着可能な吸着ヘッドを備える配置装置により構成できる。

なお、本例では、車線に沿って磁気マーカ１を連続的に配置する施工を例示しているが、例えば、分岐路や交差点等への接近情報を報知するために分岐路等の手前に磁気マーカ１を配置することも良い。
本例では、予め磁気マーカ１の表面側にアスファルトを含む防滑層１５を設けた例である。これに代えて、あるいは加えて、磁気マーカ１を配置する工程の後、前記第２の加熱工程（後加熱工程）の前に、アスファルトの層を磁気マーカ１の表面側に形成する工程を実施することもできる。

着磁装置４５を備える作業車両４は、着磁済みの磁気マーカの磁極性を変更するための再着磁や、長年の使用によって減磁を生じた磁気マーカの再着磁等の作業にも適用可能である。検出装置４７を備えていれば、再着磁した磁気マーカの磁極性の確認や、磁気特性の確認等を併せて実施できる。

本例では、ロール体１０からキャリアシート４００を巻き出す作業装置の一例として作業車両４を例示している。作業装置は、車両に搭載可能な装置であっても良く、車両等で牽引して移動できる装置であっても良い。

本例では、磁気マーカ１を検出する磁気センサ２としてＭＩセンサを例示している。これに代えて、例えばフラックスゲートセンサやＴＭＲ型センサなど他の原理を採用する高感度センサを組み合わせても良い。フラックスゲートセンサは、軟磁性コアに周期電流を流したときのコア磁束の飽和タイミングが外部磁界に応じて変化することを利用し、飽和のタイミングから磁気強度を計測する高感度な磁気センサである。なお、フラックスゲートセンサについては多数の出願がなされており、例えば、ＷＯ２０１１／１５５５２７号公報、特開２０１２−１５４７８６号公報などに詳細な記載がある。
ＴＭＲ（Tunneling Magneto Resistive）型センサは、強磁性層の間に膜厚１ｎｍ程度の絶縁体層を挟み込む構造をもち、膜面に対して垂直に電圧を印加するとトンネル効果によって絶縁体層に電流が流れ、その際の電気抵抗が外部磁界に応じて大きく変化するトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果を利用した高感度な磁気センサである。なお、ＴＭＲ型センサについては多数の出願がなされており、例えば、ＷＯ２００９／０７８２９６号公報、特開２０１３−２４２２９９号公報などに詳細な記載がある。

以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して前記具体例を多様に変形、変更あるいは適宜組み合わせた技術を包含している。

１ 磁気マーカ
１０ ロール体
１００ 積層体
１０４Ａ 磁性シート
１０４Ｂ 中間シート
１１ 磁性層
１２ 保護層
１５ 防滑層
１６ 接合層
２ 磁気センサ
３ 打抜き型
３４ ホルダー
４ 作業車両（作業装置、作業車両システム）
４０ シートロール
４００ キャリアシート
４１１、４１２ 加熱装置
４２ 供給装置
４３ 配置装置
４５ 着磁装置
４７ 検出装置
５ 車両
５３ 路面

Claims (8)

1. 車両に取り付けられた磁気センサで検出できるように道路に敷設され、運転者による車両の運転操作の支援、あるいは運転者の操作に依らない自動運転を実現するための車両側の制御を実現するための磁気マーカであって、
   磁性材料の粉末である磁粉が基材中に分散する磁性層に対して、母材に対して繊維を組み合わせた複合材料による保護層が積層されていると共に、
   前記磁性層とは反対側に当たる前記保護層の外側には、繊維を含まない母材の層が積層され、
   前記保護層と前記母材の層との間には、前記母材の層の積層前に前記保護層をなす母材と繊維とが複合化して生じる界面が存在している磁気マーカ。
2. 請求項１において、前記保護層の繊維は、単繊維である磁気マーカ。
3. 車両に取り付けられた磁気センサで検出できるように道路に敷設され、運転者による車両の運転操作の支援、あるいは運転者の操作に依らない自動運転を実現するための車両側の制御を実現するための磁気マーカであって、
   磁性材料の粉末である磁粉が基材中に分散する磁性層に対して、母材に対して繊維を組み合わせた複合材料による保護層が積層され、
   前記磁性層とは反対側に当たる前記保護層の外側には、滑り止めのための骨材を含む防滑層が積層されている磁気マーカ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、前記保護層は、前記磁気マーカを道路に敷設する際に道路の表面の反対側に形成される層である磁気マーカ。
5. 車両に取り付けられた磁気センサで検出できるように道路に敷設され、運転者による車両の運転操作の支援、あるいは運転者の操作に依らない自動運転を実現するための車両側の制御を実現するための磁気マーカであって、
   磁性材料の粉末である磁粉が基材中に分散する磁性層に対して、母材に対して繊維を組み合わせた複合材料による保護層が積層され、
   前記基材と前記母材とが同じ材料である磁気マーカ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項において、前記保護層は、前記繊維を布状にした繊維シートに母材が含浸した複合材料より形成されている磁気マーカ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項において、前記磁気マーカの外周は、打ち抜き加工による打ち抜き断面により形成されている磁気マーカ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項において、前記磁粉は、磁性材料である酸化鉄の粉末である磁気マーカ。

Images