JPH0432642A - 追従式局所環境調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、固定設備間を移動する人に追従して局所的
環境調節を及ぼすようにした追従式局所環境調節装置に
関するものである。

（従来の技術） 従来、例えば工場内の冷暖房設備や空気清浄機等の環境
調節装置には、−人の作業員に集中的に局所的な環境調
節を及ぼすものがある。例えば、特開平１−１７９８５
０号公報には、スポットクーラのダクトを工場の天井か
ら垂下させ、このダクトを作業員に向けて追従するよう
に回転させる制御装置が開示されている。この装置は、
ダクトに取付けられた超音波センサによってダクト下方
の物体（主に作業員）を検出し、その物体にダクトの口
を向けるようにダクトの回転装置を制御するものである
。そして、人の身長がある一定の範囲内であることに着
目し、前記超音波センサの検知領域の下限を人の胸部付
近に設定しである。これにより、超音波センサで検出さ
れる物体が作業員である確率を高めている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記従来例にあっては、作業員を検出す
るために、超音波センサの検知領域を限定する方式であ
ったため、作業員と同程度の高さの設備があると、この
設備か作業員として検知され、この設備にダクトが向け
られてしまうことがあった。また、作業員が座って作業
をしている場合には、この作業員が検知されなくなり、
ダクトが作業員に向けられなくなることもあった。すな
わち、従来例の装置は、作業員のみを精度良く検知する
ことかできないものであった。

また、前記装置の現地設置時に、超音波センサの検知範
囲の設定のための調整か必要であり、この調整のための
作業に多大な労力が費やされ、場合によっては、設備を
一旦撤去して作業を行う必要もあった。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するために、本発明は、屋内に固定され
た設備の上方の一定範囲内に架設された軌道を駆動装置
によって移動する本体と、該本体に搭載された局所的な
環境調節を行う環境調節機と、前記本体に搭載されて該
本体下方の所定検知範囲内に存在する物体を検出する物
体センサと、前記軌道を移動する本体の所定の起点から
の移動位置を検出する移動位置検出手段と、前記物体セ
ンサにより検出される物体の情報を求める物体情報抽出
手段と、前記軌道の架設範囲内に存在する固定設備を予
め前記物体センサによって検出し、該検出された固定設
備の情報を前記移動位置検出手段によって検出される移
動位置とともに記憶しておく固定設備情報記憶手段と、
前記本体か移動する際に前記物体センサによって検出さ
れる物体が、前記固定設備情報記憶手段に記憶されてい
る固定設備であるか否かを照合することにより、固定設
備以外の物体の有無を判別する物体判別手段と、該物体
判別手段により、固定設備以外の物体が検出されたもの
と判別された場合には、その物体に追従するように前記
駆動装置を制御する追従制御手段とを具備するものであ
る。

（作用） 前記物体センサは、固定設備と作業員とを区別せずに検
出するが、前記固定設備情報記憶手段に予め固定設備の
情報が移動位置とともに記憶されているため、この情報
と照合することによって検出された物体が固定設備であ
るか否かが判別できる。従って、固定設備以外の物体が
検出されたときは、その物体か作業員であると判断でき
、その判断の確実性は極めて高い。

そして、作業員か検出された場合には、その作業員に追
従して本体を移動させ、該本体に搭載された環境調節機
によって作業員に対して集中的に局所的な環境調節を行
う。

（実施例） 第１図は本発明に係る追従式局所環境調節装置の一実施
例の外観を示す正面図、第２図はその側面図である。本
実施例は、工場内の作業員に集中的に局所的な冷房を行
うスポットクーラに本発明を適用した例である。

工場屋内には、高さや容積か異なる種々の設備が固定さ
れている。これらの固定設備１５〜１９は、作業員１４
か移動するための通路５０に沿って並べられている。

設備１５〜１９の上方の一定範囲内（本実施例では、作
業員が作業するために移動する範囲の上方である）に軌
道３が架設されている。この軌道３は、断面略コ字状の
鋼材であり、図示は省略するが、作業通路５０が長ルー
プ状であるため、この軌道３は作業通路５０の長軸に沿
って直線上に所定長さにわたって架設されている。軌道
３の架設は、工場の天井から垂下された吊り棒によって
支持する等の公知の方法で行われている。なお後述のク
ーラユニット（スポットクーラ）■は、軌道３から作業
通路５０両側の固定設備に対面して長ループ状に移動し
て作業する作業員に冷風を及ぼすことができる。また、
物体センサ５，５′６．６′も作業通路５０両側に配置
されている固定設備及びそれに対面して作業する作業員
を検出できるようになっている。

軌道３の下には、鉄枠材を組んで直方体状に形成された
本体１０か懸下されている。この本体１０は、その上面
前後に立設された２本の懸下アーム５３．５４を軌道３
上に引っ掛けることによって軌道３に懸下されており、
懸下アーム５３，５４は、タイヤ５１．５２を介して軌
道３上に乗っている。タイヤ５１．５２が回転すること
によって、本体１０は軌道３に沿って移動する。

一方の懸下アーム５３には、タイヤ５１の駆動装置とし
てモータ５５か取付けられている。モータ５５の回転軸
５６とタイヤ５１の間にはベルト５７が掛は渡され、モ
ータ５５の回転によってタイヤ５１が回転する。回転軸
５６に隣接してロータリーエンコーダ６０が取付けられ
ている。

懸下アーム５３．５４の軌道３に対向する面には、先端
に軌道３内面に摺接する摺動子５９を有するスライダ５
８が水平に突設されており、このスライダ５８か軌道３
内を摺動することにより、本体ｌが軌道３に沿って移動
する。

本体１下面にはダクト４が取付けられており、このダク
ト４の下面には、吹き出し口（図示路）が開口している
。この吹き出し口には、手動のフィン若しくは電動式ル
ーバか設けられ、吹き出し口からの送風角度を変えるこ
とができる。本体１内には、クーラユニット１が搭載さ
れており、このクーラユニット１で冷却された空気が前
記吹き出し口から送風される。

クーラユニットｌの一側面には、マイクロコンピュータ
を用いて構成された制御装置を備える制御ユニット２０
か固定されており、この制御ユニット２０は、前記モー
タ５５の駆動制御やクーラユニットｌの駆動制御等を行
うものである。

軌道３には、懸下アーム５３．５４の移動の邪魔になら
ない位置で、所定間隔毎（例えば、１ｍ毎）に近接スイ
ッチ６Ｉ−１〜６１−ｎか設けられている。また、軌道
３の端部には、懸下アーム５３．５４か軌道３の端から
飛び出さないように規制する弾性体を用いたストッパ８
か立設されている。

ダクト４の下面の４隅には、４つの物体センサ５、　５
’、　　６．　６’　　（物体センサ５′は第１図中の
物体センサ５に隠れた位置にある）が取付けられている
。物体センサ５，５’、６．６’としては、光学式や超
音波式、マイクロ波式等の種々の物体センサのうちの何
れでも適用可能である。本実施例では、光学式の物体セ
ンサを使用した例を示す。

この物体センサ５，５’、６．６’は、所定周波数の光
信号をダクト４下方へ投光し、所定の検知範囲内に物体
か存在すると、この物体に反射した光か受光器に入射す
るので、一定レベル以上の反射光か受光器に入射したと
きに、物体を検出した旨の信号を出力するものである。

これらの物体センサ５，５’、６．６’の検知領域は、
ダクト４の下方に広がる高さ３ｍ程度の長円形のもので
あり、通路５０上数ｃｍの高さからダクト４の下面まで
に存在する物体を検出する。また、他の物体センサの信
号光との干渉を避けるため、各物体センサの信号光の周
波数か異なり、各物体センサ毎に自己の送信した信号光
のみを検出する。

第３図は、本実施例装置の構成を概念的に示すブロック
図である。前記制御ユニット２０は、制御装置２３と空
調コントローラ２４とモータコントローラ２５に大別さ
れる。制御装置２３は、マイクロコンピュータを用いて
構成され、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリの他、種々のイン
ターフェース回路等を備えたものである。この制御装置
２３には、前記物体センサ５，５’、６．６’の検出信
号と、ロータリーエンコーダ６０の出力信号と、近接ス
イッチ６１−１〜６１−ｎの出力信号か入力されている
。また、制御装置２３は、空調コントローラ２４及びモ
ータコントローラ２５へそれぞれの制御信号を出力する
。空調コントローラ２４は、制御装置２３からの制御信
号に応答してクーラユニット１の駆動制御を行うもので
あり、モータコントローラ２５は、制御装置２３からの
制御信号に応答してモータ５５の駆動制御を行うもので
ある。

次に、第４図〜第７図は、制御装置２３において実行さ
れる制御内容を示すフローチャートであり、以下これら
のフローチャートを用いて本実施例の動作及び作用を説
明する。

先ず、第４図は、固定設備情報を予め記憶するための初
期調整ルーチンの内容を示すフローチャートである。こ
の初期調整ルーチンは、本実施例装置の設置時に、当該
モートを選択して行う。また、毎日の始業開始前に実行
しても良いし、必要に応じて定期的若しくは不定期的に
実行することも可能である。この初期調整ルーチンを実
行する場合には、通路５０には固定設備１５〜１９以外
の物体（作業員等）が存在しない状態で行う。

ステップ７０で初期調整モートか選択されている場合に
は、前進（又は後退）速度を設定し、モータコントロー
ラ２５に制御信号を発してモータ５５を駆動させること
により本体１０を前進（又は後退）させ、所定の起点（
本実施例では、前記ストッパ８に懸下アーム５４か当接
する位置を起点とする）に本体１０を戻す。そしてステ
ップ７１で、この起点から本体７１を前進（又は後退）
させ、ステップ７２で物体センサ５，５’、６゜６′の
何れかか物体を検出するまで本体１０を移動させる。何
れかのセンサによって物体が検出された場合には、ステ
ップ７３でモータ５５を停止して本体ＩＯをその位置で
停止させる。

第８図は起点ＳからＬ　１．　Ｌ　２．　Ｌ　３の距離
に本体１０が移動したときの物体センサ５，６の出力を
示す図である。今仮に、距離Ｌ２の位置まで本体が前進
したときに、物体センサ６の下方に固定設備１５か存在
するものとすると、先ず物体センサ６が固定設備１５を
検出するため、本体ＩＯを停止しくステップ７３）、そ
の時点での本体１０の起点Ｓからの移動距離Ｌ２を計算
する（ステップ７４）。移動距離の計算は、ロータリー
エンコーダ６０の出力パルスを常時カウントし、そのカ
ウント値に基づいて計算する。実際には、固定設備１５
は、起点ＳからＬ２　＋ＡＩ　　（ｊ７１は物体センサ
５と６の間隔）の位置にあるが、カウンタは、本体１０
の移動距離を表すため、計算上はＬ２となる。

このロータリーエンコーダ６０の出力パルスのカウント
は、メモリ内のカウンタによって行う。

またカウンタ内のカウント値は、近接スイッチ６１−１
〜６１−ｎがオンとなる毎に各近接スイッチ毎に決めら
れたカウント値に代替されることによって誤差の修正を
行う。この移動距離Ｌ２は、障害物である固定設備１５
の起点からの位置を示す位置情報となる。

そしてステップ７５て、物体センサ６の出力信号に基つ
いて障害物である固定設備１５の高さｈを測定する。こ
の固定設備１５の高さｈは、物体センサ６の通路５０か
らの高さＨは決まっているため、物体センサ６から固定
設備１５までの距離（Ｈ−ｈ　）で代替できる。この固
定設備１５の高さ情報（Ｈ−ｈ、　）は物体センサ６か
ら信号光を発信してから反射光を受信するまでの時間に
基ついて計算する。

固定設備１５の高さ情報（Ｅ（−ｈ）を計算した後は、
モータ５５を駆動して物体センサ６か物体を検出しなく
なるまで（ステップ７７）本体１０を前進させる。物体
センサ６が物体を検出しなくなったときには、本体１０
の移動を停止しくステップ７８）、その時点における本
体１０の移動距離を前記カウント値に基づいて計算する
。このときの移動距離は、固定設備１５の長さを１２と
すると（Ｌ２　＋１２　）になる。この値を固定設備１
５の長さ情報とする。

このようして得られた、固定設備１５の位置情報（Ｌ２
）、高さ情報（Ｈ−ｈ）及び、長さ情報（Ｌ２　＋１２
　＞は、物体センサ６について割当られた固定設備情報
記憶エリアに記憶される。

そして、再びステップ７１に戻り、本体１０を更に前進
させて同様の処理を行う。この処理は、本体ＩＯか軌道
３終点に至るまで繰り返され、軌道３下に存在する全て
の固定設備に関する情報が測定されて記憶される。

なお、図示は省略するが、他の物体センサ５゜５′　６
′についても同様の処理が並列的に実行され、各センサ
毎に割り当てられた固定設備情報記憶エリアに記憶され
る。第８図の下段には、物体センサ６と５が固定設備１
５を検出したときの信号を示しである。物体センサ６の
検出信号は、本体１０の移動距離がＬ２のときから現れ
、更に本体１０が固定設備１５の長さ１２だけ進んだと
きに消滅する。また、物体センサ５の検出信号は物体セ
ンサ６との距離１１遅れて出現し、そこから１２進んだ
ときに消滅する。

本体１０が軌道３の終点に到達した後、操作者が、動作
モートを初期調整モートから通常運転モートに切替える
ことによって（自動的に初期調整を実行するようにプロ
グラムされている場合は、自動的に動作モードが切替え
られる）、作業員に追従して本体１０を移動させる通常
運転が開始される。第５図は、通常運転モードにおける
制御ルーチンの内容を示すフローチャートである。

先ずステップ８２で、起動信号があるか否かを判別する
。起動信号は、所定の起動スイッチかオン操作されてい
る場合に発生する。起動信号か無ければ、本装置の追従
使用が要求されていないのであるから、モータ５５は停
止したままとされ、本体１０は移動しない。なお、本体
１０の移動が停止している場合に、クーラユニット１の
みを作動させることも可能である。この場合には、定位
置でクーラユツト１の送風が行われる。

起動信号が有れば、追従運転が要求されているのである
から、ステップ８３でモータ５５を駆動して本体１０を
一旦起点Ｓに後退させ、起点に戻った後に前進を開始さ
せる。そして、物体センサ５．５’、６．６’の何れか
が物体を検出するまで（ステップ８４）本体１０を前進
させる。

何れかの物体センサか物体を検出すると、検出された物
体（障害物）か固定設備１５〜１９であるか作業員であ
るかを判別する障害物判定ルーチン８５か開始される。

この障害物判定ルーチン８５の内容を第６図に示す。

このルーチンは、物体を検出したセンサか何れのセンサ
であるかを判別しくステップ１０１〜１０４）、物体を
検出したセンサに対応する固定設備情報記憶エリア内の
情報を検索して、検出された物体が固定設備であるか否
かを判別する（ステップ１０５〜１０８）。すなわち、
物体センサか物体を検出した時点で、物体センサの検出
信号に基づいて物体までの距離（高さ情報）を計算し、
この高さ情報とその時点の本体１０の位置情報とを記憶
されている固定設備情報と照合して、当該位置に同一の
高さ情報が記憶されているか否かによって、検出された
物体が固定設備であるか否かを判別する。

今仮に、第９図に示すように、第８図の場合と同位置（
起点ＳからＬ２＋ｌの位置）に固定設備１５かあり、起
点ＳからＬ２の位置に身長ｈ　’の作業員１４か立って
いるものとする。

本体１０を起点Ｓから前進させて行くと、移動距離がＬ
２となったときに、物体センサ６か作業員１４を検出す
る。そして、このときの作業員１４の検出信号から得ら
れる高さ情報（Ｈ−ｈ’）は物体センサ６についての固
定設備情報記憶エリア内には合致する情報か無いため、
作業員１４か検出されたものと判別される。

また、本体１０が更に距離β２だけ前進した位置では、
物体センサ６は固定設備１５を検出し、他方の物体セン
サ５は作業員１４を検出する。そして、物体センサ６て
検出された物体は当該物体センサ６についての固定設備
情報記憶エリア内に記憶された情報に一致するため、固
定設備１５であると判別され、他方の物体センサ５で検
出された物体は当該物体センサ５についての固定設備情
報記憶エリア内に一致する情報か無いため、作業員１４
であると判別される。

他方、物体センサにより検出された物体が固定設備であ
る場合にはステップ８３に戻り、更に本体１０を前進さ
せ、物体が検出された場合には、再び障害物判定ルーチ
ン８５によって固定設備であるか否かを判別する。

そして、障害物判定ルーチン８５で固定設備以外の物体
が検出されたものと判定した場合には、次に追従制御ル
ーチン８６が開始される。この追従制御ルーチンは、作
業員が移動した場合に、作業員の移動方向に本体１０を
追従して移動させる制御を行うものであり、その具体的
な動作を第７図と共に説明する。

第７図では、物体センサ５′と６′については（）を付
しであるが、これは、物体センサ５若しくは６について
判断する場合には、物体センサ６若しくは５を対象とし
、他方の物体センサ５′若しくは６′について判断する
場合には、物体センサ６′若しくは５′を対象とするこ
とを意味する。以下の説明では、物体センサ５と６につ
いての処理を説明し、他方の物体センサ５′と６′につ
いての処理は同様のものが実行されるものとしてその説
明は省略する。また、第７図でセンサ検知と表示されて
いるのは、第６図の処理で固定設備以外の物体が検出さ
れたことを意味する。

なお、ステップ１１７，１１８，１２０，１２１．１２
７，１２８，１３０，１３１，１３２゜１３３．１４０
の終了後はステップ８３に戻るものとする。

この追従制御ルーチンは、要するに、一方の物体センサ
５又は６が固定設備以外の物体（すなわち、作業員）を
検出したとき、他方の物体センサ６又は５も物体を検出
しているか否かを判別し、以下の■〜■の処理を実行す
る。

■　両センサ５，６が作業員１４を検出しているときは
、ダクト４の下に作業員１４が居ることになるため、本
体１０の移動は不要であるから停止させておく（ステッ
プ１２０．１２１）。この場合、少なくとも一方のセン
サか作業員１４を検出していることを２度確認する（ス
テップ１１２と１１・１又はステップ１２２と１２４）
。

■　一方のセンサ５（又は６）か作業員１４を検出し、
他方のセンサ６（又は５）か作業員１４を検出しない場
合にも、ダクト４は作業員１４よりやや前止（又はやや
抜上）にあるが、本体１０の移動は不要なので停止させ
ておく　（ステップ１３０，１３１，１３２，１３３）
。この場合、同一の物体センサ５（又は６）が作業員１
４を検出していることを再度確認する（ステップ１］、
５，１１６，１２５．１２６）。

■　一方のセンサ５（又は６）か−度作業員１４を検出
していたか、その後に検出しなくなり、かつ他方のセン
サ６（又は５）も作業員１４を検出してしない場合には
、作業員１４は前者のセンサ５（又は６）の方向へ移動
してダクト４の下から離れたことになるので、作業員１
４の移動方向へ本体１０を移動させる（ステップ１１７
，１１８，１２７．１２８）。

■　両センサ５，６共に作業員１４を検出していないと
きは、本体１０を停止させる（ステップ１４０）。

以上説明したように、本実施例装置は、軌道３に沿って
クーラユニット１を搭載した本体１０を移動させ、物体
センサ５，５’、６．６’で物体を検出し、検出した物
体か固定設備１５〜１９であるか否かを判別することに
よって、作業員１４のみを正確に検出して、作業員１４
の移動に追従して本体１０を移動させることかできる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものでは無く、
以下のような他の構成も可能である。

■　軌道３は作業員の移動範囲の上方に架設する以外に
、通路上若しくは通路に沿って移動するレールやライン
であっても良く、本体の形状や駆動機構も限定されるも
のでは無い。

■　環境調節機は、クーラユニット以外に、空調装置や
ストーブ、又は空気清浄機等であっても良い。

■　物体センサの数は４個以外であっても良く、作業員
の移動及び移動方向を検出する手段は、前記実施例に限
定されるものでは無い。例えば物体の移動速度と方向で
判断することも可能である。

■　本体１０の移動距離が計算されるので、軌道３から
のオーバーランを防止するための速度制御も可能である
。

■　ライン作業は、略一定の調子で行われため、本発明
に係る制御とともに、作業員の作業位置や移動位置等を
学習させて、予測制御やファジー制御を行うことによっ
て、作業員のみの検出精度及び追従精度を一層向上させ
ることも可能である。予測制御に際しては、Ｎ回の制御
サイクルの実行後に、作業員の行動の平均（又は加重平
均）を求め、作業員の平均行動ノくターンを求める構成
としたり、更に、この平均行動ノ々ターンとＮ＋１回目
の作業員の行動パターンとの差異から平均行動パターン
をその都度修正する構成によって、より正確かつ先行的
な制御が可能となる。

また、作業員の移動範囲（移動速度か速い範囲）と作業
範囲（立ち止まっているか、極めて移動速度が遅い範囲
）を学習させて、追従速度を可変制御することにより、
追従性能を向上させることも可能である。

■　物体センサによって作業員が検出されない間は環境
調節機を停止させることにより、省エネ対策が可能であ
る。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明は、物体センサによ
って検出される物体を、予め記憶されている固定設備情
報と照合することによって、正確かつ迅速に作業員の存
在及びその位置を検出することかできる。従って、本発
明は、作業員を正確に検出することによって、環境調節
機を作業員に追従して移動させる際の追従精度か向上す
る。

また、物体センサの検知範囲は、その下方の物体が検知
できれば良いため、その調整が容易であり、装置の設置
作業が簡便になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の外観構成を示す正面図、第
２図はその側面図、第３図その制御系の概略を示すブロ
ック図、第４図〜第７図は同実施例を構成する制御装置
において実行される制御内容を示すフローチャート、第
８図は固定設備情報の学習時の装置の位置と物体センサ
の出力との関係図、第９図は作業員検出時の装置の位置
と物体センサの出力との関係図である。 １・・・クーラユニット　　　３・・・軌道４・・・ダ
クト ５．５’、６．６’・・・物体センサ １０・・・本体　　　　　　　１４・・・作業員１５〜
１９・・・固定設備　　２０・・・制御ユニ・ソト２３
・・・制御装置 ２４・・・空調コントローラ ２５・・・モータコントローラ ５１．５２・・・タイヤ　　　５５・・・モータ６０・
・・ロータリーエンコーダ ６１−１〜６１−ｎ・・・近接スイッチ筑　　１　図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　屋内の一定範囲内に設けられれた軌道に沿って移動し
   、当該範囲内に固定された設備の間を移動する人を検出
   し、当該人に追従して当該人に集中して局所的な環境調
   節を行う追従式局所環境調節装置であって、 駆動装置を搭載して前記軌道に沿って移動する本体と、 該本体に搭載された局所的な環境調節を行う環境調節機
   と、 前記本体に搭載されて所定検知範囲内に存在する物体を
   検出する物体センサと、 前記軌道を移動する本体の所定の起点からの移動位置を
   検出する移動位置検出手段と、 前記物体センサにより検出される物体の情報を求める物
   体情報抽出手段と、 前記軌道の架設範囲内に存在する固定設備を予め前記物
   体センサによって検出し、該検出された固定設備の情報
   を前記移動位置検出手段によって検出される移動位置と
   ともに記憶しておく固定設備情報記憶手段と、 前記本体が移動する際に前記物体センサによって検出さ
   れる物体が、前記固定設備情報記憶手段に記憶されてい
   る固定設備であるか否かを照合することにより、固定設
   備以外の物体の有無を判別する物体判別手段と、 該物体判別手段により、固定設備以外の物体が検出され
   たものと判別された場合には、その物体に追従するよう
   に前記駆動装置を制御する追従制御手段とを具備するこ
   とを特徴とする追従式局所環境調節装置。