JPH0820272B2 - 直線動作式遮蔽インダクタンス型センサ - Google Patents

直線動作式遮蔽インダクタンス型センサ

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JPH0820272B2
JPH0820272B2 JP63109855A JP10985588A JPH0820272B2 JP H0820272 B2 JPH0820272 B2 JP H0820272B2 JP 63109855 A JP63109855 A JP 63109855A JP 10985588 A JP10985588 A JP 10985588A JP H0820272 B2 JPH0820272 B2 JP H0820272B2
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conductive
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secondary sensing
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、検知システム、そして特に、ある固定基準
に関する移動部材の位置を指示する信号を発生するため
の位置センサに関するものである。この位置信号の適当
な処理により、前記基準に関する移動部材の運動速度を
さらに導き出すことができる。この種のセンサは種々の
分野に対して適用可能である。
従来の技術 車輌誘導のために、走行面上に金属性マーカが存在す
るか否かを磁気的に識別してそれをたどる誘導方式は、
例えば、特開昭62−10709号公報に記載されているよう
に、従来より知られている。
発明が解決しようとする課題 特定すれば、本発明は、単なる道案内だけでなく、移
動部材の精密な位置検出を行うに適したセンサを指向す
るものである。本発明は、さらに所定の通路に沿って移
動する車輌の位置を監視するための検出システム並びに
そのような車輌を誘導し、かつ前記所定の道路から逸脱
しないようにするためのシステムに関するものである。
前述した種類の位置及び速度センサは本発明に関連す
る1985年に出願された米国特許第789,147号の主題をな
すものである。前記米国出願によれば、センサは順方向
の駆動磁界を確立するための駆動もしくは励磁巻線と、
前記駆動磁界による誘起電圧を発生する少くとも1個の
二次検知巻線と、前記駆動磁界の存在下において渦電流
を発生し、これによって反対方向の磁界を確立するため
の少くとも1個の導電スクリーンとを備えたものであ
る。前記少くとも1個の導電スクリーン及び前記少くと
も1個の二次検知巻線は前記駆動磁界内において互いに
相対移動するため、前記少くとも1個の二次検知巻線は
前記少くとも1個の導電スクリーンにより可変の範囲を
遮蔽されることになり、その結果、前記二次検知巻線に
おける誘起電圧が変化するものである。この場合、前記
少くとも1個の導電スクリーンと前記少くとも1個の二
次検知巻線との相対移動は実質上単一の方向に限られ
る。また、前記駆動巻線は前記少くとも1個の導電スク
リーンが存在しないとき、前記少くとも1個の導電スク
リーン及び前記少くとも1個の二次検知巻線の前記相対
移動方向を通じて前記少くとも1個の二次検知巻線に対
し、実質上均等に作用するような前記駆動磁界を発生す
るものである。さらに、前記少くとも1個の二次検知巻
線は2端子巻線であり、前記少くとも1個の導電スクリ
ーンは前記少くとも1個の二次検知巻線により形成され
る仮想面と実質的に平行した表面領域を有する。
前記少くとも1個の導電スクリーンにおける前記表面
領域は実質上平坦であり、前記少くとも1個の二次検知
巻線は前記表面領域に実質上平行した面を形成する実質
上平坦な巻線からなり、さらに前記少くとも1個の導電
スクリーン及び前記少くとも1個の二次検知巻線は、適
当な範囲で直線的に相対移動可能である。
前記米国特許願の発明によるセンサの有利な構造とし
てセンサには、さらに別の二次検知巻線が装備され、前
記少くとも1個の導電スクリーンと、前記少くとも1個
の二次検知巻線との相対移動中に生ずる前記別の二次検
知巻線の漸進的遮蔽は、前記相対移動中における前記少
くとも1個の二次検知巻線の漸進的遮蔽と実質上同様に
進行するものであり、前記別の二次検知巻線は前記少く
とも1個の二次検知巻線に対して特別の関係で配置さ
れ、これによって前記相対移動中における前記別の二次
検知巻線の漸進的遮蔽は、前記少くとも1個の二次検知
巻線の漸進的遮蔽とは空間的に分離して形成されるよう
になっている。好ましくは前記漸進的遮蔽中の各二次検
知巻線における電圧変動は周期的パターンを描き、前記
別の二次検知巻線は前記少くとも1個の二次検知巻線に
対し、前記電圧変動が90゜の位相差において生ずるよう
な関係で配置されている。
好ましい巻線構造において、前記少くとも1個の二次
検知巻線は第1及び第2のコイルを有し、これらのコイ
ルは前記駆動磁界の存在下において、前記少くとも1個
の導電スクリーンが出現(対応)しない場合の前記第2
コイル誘起電圧を、前記第1コイル誘起電圧と大きさが
等しく、極性が逆になるように接続される。前記好まし
い構成において、前記少くとも1個の二次検知巻線は前
記1つの相対移動方向に敷延された複数のコイルを有
し、前記相対移動方向に配列された各コイルは各隣接コ
イル間において電気的極性が逆になるように巻かれてい
る。
特に、好ましい構成において、前記少くとも1個の二
次検知巻線は、前記単一の相対移動方向におけるピッチ
もしくは範囲を有する少くとも1個のコイルからなり、
前記少くとも1個の導電スクリーンは前記少くとも1個
のコイルのピッチに実質的に等しい前記相対移動方向に
おけるピッチを有し、さらに前記少くとも1個の導電ス
クリーンはそのスクリーンの前記ピッチ間隔を通じて、
前記単一の相対移動方向に直角な方向の、実質上一定な
寸法を有する。また、前記少くとも1個の二次検知巻線
は前記少くとも1個のコイルのピッチを通じて、前記相
対移動方向と直角な方向の実質上一定な寸法を有する。
この場合、前記単一の相対移動方向に対して直角な前記
スクリーン寸法は、前記相対移動方向に対して直角な前
記少くとも1個の二次検知巻線の最大寸法と実質的に等
しいものである。
選択的に前記少くとも1個の二次検知巻線は前記単一
の相対移動方向におけるピッチ範囲を有する少くとも1
個のコイルからなり、前記少くとも1個の導電スクリー
ンは前記単一の相対移動方向において前記少くとも1個
のコイルのピッチ範囲と実質的に等しいピッチ範囲を有
する。そして、前記少くとも1個の銅電スクリーンは前
記単一の相対移動方向に対して直角な方向の寸法を有
し、前記少くとも1個の二次検知巻線もまた前記単一の
相対移動方向に対して直角な方向の寸法を有するもので
あるが、前記直角方向の寸法のうちの少くとも1つは、
前記少くとも1個の導電スクリーンのピッチ範囲又は前
記少くとも1個のコイルのピッチ範囲を通じて変化し、
これによって前記相対移動中における前記少くとも1個
の二次検知巻線の未遮蔽領域の漸進的な増分変化を実質
上正弦関数に従わせるものである。
別の好ましい構成において、前記少くとも1個の二次
検知巻線は単一基板の両面上に配置された第1及び第2
のトラックを有するプリント回路巻線からなっており、
前記第1及び第2のトラックの各々は複数の同心コイル
ターンを備えたものであり、前記第1トラックのコイル
ターンは前記少くとも1個の二次検知巻線の第1端子か
ら前記第2トラックへの接続部分にかけて内向きに敷延
され、前記第2トラックへの接続部は前記基板を貫通し
て形成される。また、前記第2のトラックは前記接続部
から前記少くとも1個の二次検知巻線における第2端子
にかけて外向きに敷延され、その結果、前記第1及び第
2のトラックは背中合せの配置関係となり、さらに前記
第1及び第2のトラックの各々における隣接コイルター
ン間の連絡は互いに整列し、これによって不平衡電気効
果が実質的に減少する。
さらに、別の態様において、前記米国特許願の発明は
1つの順方向磁界又は駆動磁界を確立するための駆動も
しくは励磁巻線と前記駆動磁界の存在下において誘起電
圧を発生する少くとも1個の二次検知巻線と、前記駆動
磁界の存在下において渦電流を発生し、これによって前
記駆動磁界と逆向きの磁界を確立するための複数の導電
スクリーンとを含む検出システムを開示している。前記
複数の導電スクリーン及び前記少くとも1個の二次検知
巻線は前記駆動磁界内において互いに相対移動し、これ
によって前記少くとも1個の二次検知巻線は前記複数の
導電スクリーンにより可変範囲を遮蔽され、その結果、
前記少くとも1個の二次検知巻線の誘起電圧が変化する
ものである。この場合、前記複数の導電スクリーンと前
記少くとも1個の二次検知巻線との相対移動は実質上単
一の方向に限られ、前記駆動巻線は前記複数の導電スク
リーンが存在しない場合において、前記駆動磁界が前記
少くとも1個の二次検知巻線に対し、前記スクリーンと
検知巻線との相対移動方向を通じて、実質上均等に作用
するように配列形成されている。前記少くとも1個の二
次検知巻線は2端子巻線であり、前記少なくとも1個の
導電スクリーンは前記少くとも1個の二次検知巻線によ
り形成される仮想面に実質上平行した表面領域を有する
ものである。
さらに、別の態様において、前記米国特許願の発明
は、各々順方向駆動磁界を確立するための駆動又は励磁
巻線と、前記順方向駆動磁界の存在下において電圧を誘
起する少くとも1個の二次検知巻線と、前記順方向駆動
磁界の存在下において渦電流を発生することにより、前
記順方向駆動磁界に対向する逆磁界を発生するための複
数の導電スクリーンを有する2個のセンサを含む位置検
出装置を提供するものである。前記センサの各々におけ
る前記複数の導電スクリーン及び前記少くとも1個の二
次検知巻線は前記順方向駆動磁界内において互いに相対
移動可能であり、これによって前記少くとも1個の二次
検知巻線は前記複数の導電スクリーンにより可変の範囲
を遮蔽される結果、前記少くとも1個の二次検知巻線に
おける誘起電圧を変化させるものである。前記センサの
各々における前記複数の導電スクリーンと前記少くとも
1個の二次検知巻線との相対移動は実質上単一方向の変
位に限られ、この単一の変位方向は前記各センサにおい
て同方向となる。前記各センサにおける少くとも1個の
二次検知巻線は前記単一の相対移動方向に敷延された複
数のコイルを有し、前記単一の相対移動方向において順
次隣接した各コイルは各隣接コイルに対し電気的に逆極
性となるように巻かれており、前記センサの各1つにお
ける導電スクリーン数は他方のセンサの導電スクリーン
数とは異なるものである。
前記米国特許願の発明は、さらに別の態様において、
順方向駆動磁界を確立するための駆動または励磁巻線
と、前記順方向駆動磁界の存在下において誘起電圧を発
生する少くとも2個の二次検知巻線と、前記順方向駆動
磁界の存在下において渦電流を発生し、これによって前
記順方向駆動磁界に対向する逆方向磁界を確立するため
の少くとも1個の導電スクリーンとを含むセンサを提供
するものである。前記少くとも1個の導電スクリーン及
び前記少くとも2個の二次検知巻線は前記順方向駆動磁
界内において互いに相対変位可能であり、これによって
前記少くとも2個の二次検知巻線の各々が前記少くとも
1個の導電スクリーンにより可変の範囲を遮蔽され、そ
の結果、前記少くとも2個の二次検知巻線における誘起
電圧が変化するようになっている。前記少くとも2個の
二次検知巻線の1つは、前記少くとも1個の導電スクリ
ーンと前記少くとも2個の二次検知巻線との第1の方向
における相対変位中において、前記少くとも1個の導電
スクリーンの位置を実質的に指示する可変電圧出力を提
供するように配列され、前記少くとも2個の二次検知巻
線のうちの他方は前記少くとも1個の導電スクリーンと
前記少くとも2個の二次検知巻線との第2の方向におけ
る相対変位中において、前記少くとも1個の導電スクリ
ーンの位置を実質的に指示する可変電圧出力を提供する
ように配列されている。
前記米国特許願の発明はさらに、順方向駆動磁界を確
立するための駆動又は励磁巻線と、前記順方向駆動磁界
の存在下において誘起電圧を発生する少くとも1個の二
次検知巻線と、前記順方向駆動磁界の存在下において渦
電流を発生することにより、前記順方向駆動磁界に対向
する逆方向磁界を確立するための少くとも1個の導電ス
クリーンを有するセンサを含む検出システムを提供する
ものである。前記少くとも1個の導電スクリーンと前記
少くとも1個の二次検知巻線とは前記順方向駆動磁界内
において互いに相対変位可能とされたことにより、前記
少くとも1個の二次検知巻線は前記少くとも1個の導電
スクリーンにより可変の範囲を遮蔽され、その結果、前
記少くとも1個の二次検知巻線中の誘起電圧が変化する
ようになっている。前記少くとも1個の導電スクリーン
及び前記少くとも1個の二次検知巻線の相対変位は実質
上単一の方向に限られ、前記駆動又は励磁巻線は、前記
少くとも1個の導電スクリーンの不存在下において前記
順方向駆動磁界が前記導電スクリーンとの単一の相対変
位方向を通じて、前記少くとも1個の二次検知巻線に均
等に作用するように構成されている。前記少くとも1個
の二次検知巻線は2端子巻線であり、前記少くとも1個
の導電スクリーンは前記少くとも1個の二次検知巻線に
より形成された仮想面と実質的に平行した表面領域を有
するものである。前記センサにはさらに、前記駆動又は
励磁巻線に交流電圧を印加するための手段と、前記少く
とも1個の二次検知巻線からの出力信号を処理して、前
記少くとも1個の導電スクリーンと前記少くとも1個の
二次検知巻線との相対位置関係を示す信号を発生するた
めの手段とを備えている。
以上の記載は2巻線間の誘導結合を受動的な導電スク
リーンの位置により制御するようにした位置測定装置と
しての遮蔽インダクタンス型センサに関するものであっ
た。これらの2巻線は互いの関係においてのみ固定的と
するか、又は装置に関して絶対的に固定されてもよい。
したがって、相対変位はスクリーンと検知巻線、すなわ
ち一般にはスクリーンと2巻線との間で行われるもので
ある。センサ出力は検知巻線に対して、すなわち2個の
相対的に固定された巻線に対してスクリーンが占める位
置を指示するものである。
遮蔽インダクタンス原理に基づく位置及び速度測定シ
ステムは、センサ幾何学の多様性、広範囲の形状、寸法
及び精度の選択可能性において、設計及び製作できると
いうことに注目すべきである。これはその構成中におけ
る基本素子及び材料の固有の単純性に直接由来するもの
である。
好ましい位置測定構造において、スクリーンインダク
タンスセンサは、したがって次のような構成要素からな
っている。
(a) 駆動巻線、 (b) 駆動巻線を付勢して交番磁界を確立するための
手段、 (c) 駆動巻線と磁気結合する少くとも1個の検知巻
線、 (d) 駆動磁界の空間分布を変調するためのスクリー
ン素子、及び、 (e) 前記少くとも1個の検知巻線における誘起電圧
の変動を測定して前記スクリーン素子と前記検知巻線と
の相対位置関係を指示するための手段。
発明の目的 上述のようなセンサシステムは直線的及び回転的な配
置において構成され得る。本発明の目的は、例えば工場
施設内における自動運転車輌に関連して用いるための直
線的利用に適した遮蔽インダクタンス型センサを提供す
ることである。また、本発明の別の目的は、高精度な遮
蔽インダクタンス型リニアセンサシステムを提供するこ
とである。
課題を解決するための手段 本発明によれば、順方向駆動磁界を確立するための駆
動又は励磁巻線と、前記順方向駆動磁界の存在下におい
て誘起電圧を発生する少くとも1個の二次検知巻線と、
前記順方向駆動磁界の存在下において渦電流を生ずるこ
とにより、その順方向駆動磁界に対向する逆方向磁界を
確立するための少くとも1個の導電スクリーンを含む検
出システムが提供される。この場合、前記駆動又は励磁
巻線と前記少くとも1個の二次検知巻線とは移動可能な
センサ部分に収容されるが、前記少くとも1個の導電ス
クリーンは前記センサ部分の移動に対して静止した絶対
位置に置かれる。前記二次検知巻線は前記移動可能なセ
ンサ部分が前記少くとも1個の導電スクリーンに近接す
るとき前記少くとも1個の導電スクリーンにより可変の
範囲を遮蔽され、これによって自身の誘起電圧を変化す
るようになっている。前記少くとも1個の二次検知巻線
は前記移動可能なセンサ部分と前記少くとも1個の導電
スクリーンとの単一の相対移動方向における、前記少く
とも1個の導電スクリーンに対する前記移動可能なセン
サ部分の位置を実質的に指示する可変電圧出力を発生す
るように構成されている。また、前記駆動もしくは励磁
巻線はその特定の配置により、前記少くとも1個の導電
スクリーンの不存在下において前記順方向駆動磁界が、
前記センサ部分と前記少くとも1個の導電スクリーンと
の前記単一の相対移動方向を通じて前記少くとも1個の
二次検知巻線の全体に実質上均等に作用するようにした
ものであり、さらに前記少くとも1個の導電スクリーン
は前記少くとも1個の二次検知巻線により形成された仮
想面に対して実質上平行した面を形成するものである。
前記駆動及び検出巻線は車輌又は他の可動目的物に装
着可能なケーシング中に取付け、もしくは収容すること
が可能であり、前記スクリーン又はスクリーン機構は車
輌の移動通路と整列配置されるものであり、これによっ
て前記ケーシングが車輌等の移動により前記スクリーン
機構に近接するように搬送されたとき、前記少くとも1
個の検知巻線が前記少くとも1個のスクリーン機構によ
り遮蔽されるものである。
車輌は軌道又は誘導走行車であり、複数のスクリーン
機構はその移動通路に沿って配置される。同一の軌道上
には複数の車輌を運転することが可能であり、これらは
本発明のセンサシステムにより提供された位置情報に応
答して個々の車輌駆動手段を付勢するための制御手段に
より互いの間隔を維持される。
前記ケーシングは空間的に分離した上部及び下部を有
し、その一方は駆動巻線を収容し、他方は前記少くとも
1個又は複数の検知巻線を収容するものである。複数の
スクリーン機構の目的は、前記移動可能なセンサ部分が
スクリーン機構と整列するとき前記ケーシングの上部及
び下部間のスペース内に位置するように配列されてい
る。選択的に駆動巻線及び二次巻線の両方を収容する単
一部分ケーシングが用いられ、導電スクリーンは前記移
動可能なセンサ部分が前記スクリーンと整列するときそ
れが前記単一のケーシング部分に近接するように配置さ
れる。前記少くとも1個の導電スクリーンはなるべくな
ら、前記少くとも1個の二次検知巻線により形成された
前記仮想面に平行した前記平面を規定する実質上平坦な
表面領域を有するものである。
別な態様によれば、本発明は、順方向駆動磁界を確立
するための駆動又は励磁巻線と前記順方向駆動磁界の存
在下において誘起電圧を発生する少くとも1個の二次検
知巻線と、前記順方向駆動磁界の存在下において渦電流
を発生することにより前記順方向駆動磁界に対向する逆
方向磁界を確立するための少くとも1個の導電スクリー
ンとを含む通路誘導車用位置検出システムを提供するも
のである。前記駆動もしくは励磁巻線と前記少くとも1
個の二次検知巻線とは通路誘導車に取付け可能な又は回
転可能なセンサ部分中に収容され、前記少くとも1個の
導電スクリーンは基準通路と整列するものである。前記
二次検知巻線は前記移動可能なセンサ部分が前記少くと
も1個の導電スクリーンに近接するように移動すると
き、前記少くとも1個の導電スクリーンにより可変の範
囲を遮蔽され、これによって前記少くとも1個の二次検
知巻線に誘起される電圧を変化させるものである。前記
少くとも1個の二次検知巻線は前記少くとも1個の導電
スクリーンに近接した前記移動可能なセンサ部分の存在
を指示する電圧出力を供給するように構成されている。
前記駆動又は励磁巻線が前記少くとも1個の導電スクリ
ーンの不存在下において前記順方向駆動磁界が前記通路
誘導車の移動方向を通じて少くとも1個の二次検知巻線
の全体に実質上均等に作用するように構成されている。
さらに、前記少くとも1個の二次検知巻線は2端子巻線
であり、前記少くとも1個の導電スクリーンは前記少く
とも1個の二次検知巻線により形成された仮想面に対し
て実質上平行した表面領域を有するものである。
前記通路誘導車の移動通路に沿って設けられた固定ス
クリーン素子に加えて、基準通路上において動作する各
誘導車輌にも、さらに別のスクリーン機構を取付けるこ
とができる。このさらに別のスクリーン機構は、後続の
車輌が余りにも接近した場合においてその車輌における
前記少くとも1個の検知巻線を、遮蔽するように位置決
めされている。したがって、この構成は衝突防止機能を
提供するものである。
前記固定されたスクリーン機構は前記移動可能なセン
サ部分の移動通路に沿って一列に均等間隔で設置され、
これによって前記移動可能なセンサ部分を装備した車輌
もしくは移動目的物の間欠的な位置情報を提供するもの
である。前記スクリーン機構の各々は、車輌が前記ケー
シングの上部及び下部間における前記スペースと整列す
るようにその上を移動する軌道もしくは通路の直上に配
置された導電材料の一部からなっている。
選択的に複数のスクリーン機構は各々が例えばテー
プ、又は所定の長さを有する材料片上に取付けられた一
連の導電領域より形成することができる。この場合、各
々導電領域からなる平行した2列のスクリーン機構を前
記移動可能なセンサ部材の移動通路に沿って隣合せに配
置することにより副尺機構を構成することができる。こ
の列の一方は前記通路の特定の長さを通じて他方の列よ
り小さい1つの導電領域を有する。これにより2個の検
知巻線が提供され、その各々は前記導電領域のいずれか
1列と整列した状態で用いられ、前記センサシステムの
使用上、協同する前記導電領域の1列のピッチと整合す
るように設定された寸法を有する。システム制御手段は
前記隣合せの巻線の出力信号より、前記移動可能なセン
サ部分の変位を指示することができるように構成されて
いる。
この変形において、本発明は、順方向駆動磁界を確立
するための駆動又は励磁巻線と、前記順方向駆動磁界の
存在下においてそれぞれ誘起電圧を発生することができ
る2個の二次検知巻線と、前記順方向駆動磁界の存在下
において渦電流を生ずることにより、前記順方向駆動磁
界に対向する逆方向磁界を確立するための2列の導電ス
クリーンとを備えた検出システムを提供する。この場
合、前記駆動又は励磁巻線及び前記2個の二次検知巻線
は移動可能なセンサ部分内に収容されるが、前記2列の
導電スクリーンはシステム中において固定されている。
前記二次検知巻線の各々は前記移動可能なセンサ部分が
前記導電スクリーンに近接する方向に移動するとき、前
記2列の導電スクリーンの各列におけるスクリーンによ
り可変範囲を遮蔽され、これによって巻線中の誘起電圧
を変化するようになっている。また、前記二次検知巻線
の各々は前記移動可能なセンサ部分及び前記2列の導電
スクリーンの単一の相対変位方向において前記2列の導
電スクリーンに関し前記移動可能なセンサ部分が占める
位置を実質的に指示する可変の電圧出力を発生するよう
に配列構成されている。さらに、前記駆動又は励磁巻線
は前記導電スクリーンの不存在下において前記順方向駆
動磁界が前記移動センサ部分と前記2列の導電スクリー
ンとの単一の相対移動方向を通じて、前記2個の二次検
知巻線に実質上均等に作用するように配列構成されてい
る。前記2個の二次検知巻線の各々は2端子巻線であ
り、前記導電スクリーンの各々は前記少くとも1個の二
次検知巻線が形成する仮想面に対して実質上平行した表
面領域を有する。そして、前記2列の導電スクリーンの
うちの1列の導電スクリーン数は他方の列の導電スクリ
ーン数とは異なっている。
本発明のセンサシステムにおける何らかの配置によれ
ば、前記少くとも1個の二次検知巻線は1つの電気極性
において巻かれた正相ループコイル及び逆の電気極性に
おいて巻かれた逆相ループコイルを有することにより、
前記順方向駆動磁界の存在下において前記少くとも1個
のスクリーン素子が存在しないときに、前記逆相コイル
に誘起される電圧が前記正相コイルに誘起される電圧に
対して大きさが等しく、極性が反対となるようにしてあ
る。このような構成は適当なコイル形状又は配置を採用
することにより、直線的又は正弦波に復調された信号の
引き出しを容易にするものである。
本発明の前述した特徴は、次に述べる本発明のセンサ
システムの実施例に特に関連するものである。この実施
例においては、システムは自動誘導車輌の誘導及び位置
制御に適用されるものである。この場合において、1又
は2以上のスクリーン素子は車輌が走行する面上の所定
の通路に沿って敷延された導電トラック又は一連の導電
領域により形成される。移動可能なセンサ素子はこの導
電トラック又は導電領域に近接して配置され、駆動巻線
及び1又は2以上の検知巻線の双方を収容している。し
たがって、巻線のすべてはスクリーン素子の上方に位置
するものであり、前述したような一方側に駆動巻線を配
置し、他方側に駆動巻線を配置するという構成にはとら
われない。
この適用において、本発明は、第1の順方向駆動磁界
を確立するための駆動又は励磁巻線と、前記順方向駆動
磁界の存在下において誘起電圧を発生する少くとも1個
の二次検知巻線と、前記順方向駆動磁界の存在下におい
て渦電流を発生することにより、その順方向駆動磁界に
対向する逆方向磁界を確立するための少くとも1個の導
電スクリーンを含む操縦可能な車輌のための誘導システ
ムを提供する。前記駆動又は励磁巻線及び前記少くとも
1個の二次検知巻線はシステムにより誘導されるべき車
輌に取付けられた移動センサ部分中に収容されるが、前
記導電スクリーンは前記車輌の移動通路と整列し、これ
によって前記二次検知巻線は前記移動可能なセンサ部分
が前記少くとも1個の導電スクリーンの近傍にあると
き、前記少くとも1個の導電スクリーンにより可変範囲
を遮蔽され、その結果、巻線中に誘起された電圧が変化
するようになっている。さらに、前記少くとも1個の二
次検知巻線は前記移動可能なセンサ部分及び前記少くと
も1個の導電スクリーンの単一の相対移動方向において
前記少くとも1個の導電スクリーンに関する前記移動セ
ンサ部分の位置を実質的に指示する可変電圧出力を提供
するように配列構成されている。前記駆動又は励磁巻線
は前記少くとも1個の導電スクリーンの不存在下におい
て前記順方向駆動磁界が前記移動センサ部分及び前記少
くとも1個の導電スクリーンの単一の相対移動方向を通
じて前記少くとも1個の二次検知巻線に実質上均等に作
用するように配列構成されている。前記少くとも1個の
二次検知巻線は2端子巻線であり、前記少くとも1個の
導電スクリーンは前記少くとも1個の二次検知巻線によ
り形成される仮想面に実質上平行した面を形成するもの
である。
上記の構成において、車輌の誘導のみが要求される場
合、スクリーン素子は導電材料の連続片からなり、検知
巻線はその導電片の長さ方向に対し直角に整列した正相
及び逆相コイルを有する単一巻線からなっている。これ
により移動センサ部分が前記スクリーン片と整列した移
動通路から車輌が脱線したときは、前記検知巻線から補
正出力が発生する。この出力は車輌の操縦手段に加えら
れ、これによって車輌はその通路上に正確に維持される
ものである。
システムにおいて、操縦情報、及び距離もしくは位置
情報の双方が要求される場合、スクリーン素子は1列の
導電領域からなり、二次検知巻線は車輌の進行方向に整
列した正相及び逆相コイルを有する。車輌の移動通路か
らの横方向の脱線は第1の検知巻線により検出され、走
行距離情報は先述したと同様の方法において二次検知巻
線により提供される。先述した態様とは、車輌の連続し
た導電領域上での走行中において検知巻線の出力が連続
した出力信号サイクルを通じて送られるようにすること
である。導電トラックは必要な導電材料の厚みがきわめ
て薄くなるよう種々の方法において形成される。したが
って、床面には、例えば銅被覆を有する可撓性テープを
張り付けることができ、したがって、車輌が走行すべき
通路の変更を容易に行うことができる。また、選択的に
導電層は床面上に塗装することも可能である。スクリー
ン素子は1列の導電領域からなる場合、これらは床面上
に張り付けられる粘着テープ上に形成することができ
る。さらに、床面上に導電領域を順次適当な均等間隔で
形成するために自動塗装手段を用いることができる。
本発明の選択的な導電スクリーン構造においては、複
数の導電スクリーンの少くとも1つが導電材料からなる
2端子ループより形成され、前記2端子ループの両端子
を接続して閉ループを形成し、前記少くとも1個の二次
検知巻線の存在下においてこの閉ループに渦電流を通じ
させるためのスイッチ手段が装備される。前記複数の導
電スクリーンのうちの前記少くとも1つは導電材料から
なる第1群の複数の2端子ループの1つからなり、前記
第1群の2端子ループは前記車輌のための第1の通路の
一部を形成するものである。前記システムはさらに、導
電材料からなる第2群の2端子ループ(複数)を含み、
前記第2群のループは前記第1の通路から分岐した第2
の通路を規定するものである。スイッチ手段は前記各ル
ープを閉じて渦電流を生じさせるため、前記第1及び第
2群の2端子ループ中の各2端子ループについて装備さ
れる。前記第1群の2端子ループの各々におけるスイッ
チ手段は前記車輌を前記第1の通路に沿って誘導するた
めに閉じられるものであり、前記第2群の2端子ループ
の各々におけるスイッチ手段は前記車輌を前記第1の通
路から分岐させて前記第2の通路に沿って走行させるた
めに閉じられるものである。
いま1つの態様として、本発明は、順方向駆動磁界を
確立するための駆動又は励磁巻線と、前記駆動巻線を付
勢して交番磁界を発生するための手段と、前記順方向駆
動磁界の存在下において誘起電圧を生ずるための少くと
も1個の二次検知巻線と、前記順方向駆動磁界の存在下
において渦電流を発生することにより、前記順方向駆動
磁界に対向する逆方向磁界を確立するための少くとも1
個の導電スクリーンとを含む遮蔽インダクタンス型セン
サシステムを提供するものである。この場合、前記駆動
又は励磁巻線及び前記少くとも1個の二次検知巻線は移
動可能なセンサ部分中に収容されるが、前記少くとも1
個の導電スクリーンはシステム中において固定され、前
記二次検知巻線は前記移動可能なセンサ部分が前記少く
とも1個の導電スクリーンに近接しするように移動する
とき、前記少くとも1個の導電スクリーンにより可変範
囲を遮蔽され、これにより前記二次検知巻線中の誘起電
圧が変化するようになっている。前記少くとも1個の二
次検知巻線は前記移動可能なセンサ部分及び前記少くと
も1個の導電スクリーンの単一の相対移動方向におけ
る、前記少くとも1個の導電スクリーンに関する前記移
動可能なセンサ部分の位置を実質的に指示する可変電圧
出力を提供するように構成されている。さらに、前記駆
動又は励磁巻線は前記少くとも1個の導電スクリーンの
不存在下において前記順方向駆動磁界が前記単一の相対
移動方向を通じて前記少くとも1個の二次検知巻線に実
質上均等に作用するように構成されている。さらに、前
記少くとも1個の二次検知巻線は2端子巻線であり、前
記少くとも1個の導電スクリーンは前記少くとも1個の
二次検知巻線により形成された仮想面と実質的に平行し
た面を形成するものである。前記システムはさらに、前
記少くとも1個の二次検知巻線の前記可変電圧出力を測
定して前記移動センサ部分及び前記少くとも1個の導電
スクリーンの相対位置関係を指示するための手段を含ん
でいる。
以下、本発明を添付の図面に従って説明する。
実施例の説明 遮蔽インダクタンス型トランスデューサの基本要素は
少くとも2個の基準固定巻線と、その位置により前記2
巻線関の相互誘導を制御するための移動可能な受動型導
電スクリーンからなっている。このような基本構造を有
するセンサの効果は最近の位置測定システムにおいて広
範囲に用いられるものである。この構造の特徴は単純
性、特に移動要素の受動性に基づくものである。
トランスデューサの基本的幾何学構造は第1図に示さ
れている。すなわち、第1図はスクリーン(1)、動作
時において発振器(4)により付勢される駆動コイル巻
線(2)、及び検知又は測定コイル巻線(3)を示して
いる。第1図はさらに、センサの検知巻線(3)から信
号を受け取るための信号処理手段(5)を略示してお
り、この信号処理手段はスクリーン位置や、検知巻線に
関するスクリーン移動速度又はその双方を指示するため
の所望の出力を発生すべく動作するものである。スクリ
ーンは物理的に巻線間隔中に位置することが望ましい
が、それは動作上不可欠な要件ではない。スクリーンが
移動すると、それは検知コイルを可変の範囲において駆
動磁界から遮蔽し、したがって、検知巻線中の誘起電圧
を制御するものである。
システムはここでは組立ライン上の作業ステーション
間における部品の自動送りに適用されるものとする。遮
蔽インダクタンス型センサ又はトランスデューサは、こ
のような環境において適用される。したがって、本発明
は、特に検出システムのスクリーンと二次検知巻線との
相対移動が実質上単一の方向において実行されるような
遮蔽インダンクタンス型センサの構造に関連するもので
ある。この発明は、また遮蔽インダクタンス型センサの
直線型平面構造に関するものである。
部品の自動送り、特に自動車の車体のような負荷質量
の大きい送り行程の場合には、しばしば軌道走行車輌が
用いられる。特定の自動溶接ラインにおいて所定ステー
ションでの車輌の駐車制御は線型ポテンショメータを用
いることにより達せられる。すなわち、このポテンショ
メータのスライダは固定された機械レール上を走行する
ものである。作業ステーションにおける駐車位置はレー
ル中に形成された“V"型溝の最低点により指示される。
要求される駐車制度は数ミリメートル以下である。用い
られるシステムは単純ではあるが、きわめて可撓性に乏
しいものであり、ポテンショメータにおける摩耗問題な
どが常に生じていた。
被誘導車輌の制御に遮蔽インダクタンス型センサを適
用する場合には、第2A図に示した技術的配置が最も効果
的なものとして採用される。検知巻線(3)は互いに逆
相関係で巻かれた直立コイル(3a)、(3b)からなって
いる。これはスクリーンが存在しないとき、すなわちス
クリーンが中間に位置するとき、ゼロ出力にするもので
ある。この状態は第2B図に示したトランスデューサ出力
の同期復調信号からも明らかである。
第2A図において平面型で示した検知巻線の構成は、出
力信号の片(ピース)方向直線変調に用いられる。検知
巻線(3)はスクリーンとその巻線との相対変位方向に
おいて進展する一連の矩形ループコイルとして配列され
ており、巻線(3)の連続したループコイルA1、A2は正
相/逆相関係であり、さらに巻線は実質上各ループコイ
ルと同一寸法にされた矩形スクリーン(2)によって遮
蔽される。この略図には描かれていない駆動巻線はこれ
ら検知コイルの領域全体を通じて少くとも前記相対移動
方向における移動軸に沿って実質上均等に分布した磁界
を確立するものである。この相対変位は検知巻線のルー
プコイルが配列された方向において生ずるものである。
この単一の相対移動方向における検知巻線のピッチは
Pwにより示され、この相対移動方向における矩形スクリ
ーンのスパンPsは前記巻線コイルピッチにほぼ等しい。
スクリーンと検知巻線との相対移動方向に対して直角な
方向におけるスクリーンの幅は各検知巻線コイルの横幅
と実質的に等しいか、又はそれよりわずかに大きく仕上
げられている。これにより検知巻線出力には線型ランプ
変調が具現される。本発明に従って構成されたセンサ構
造においては、多数のスクリーンを用いることができ、
この場合、各スクリーンは順次コイルピッチに等しい間
隔だけ隔てられる。このような構成において、集中巻型
であって完全ピッチ配列された検知巻線と完全ピッチ配
列されたスクリーンを用いると、スクリーン間に位置し
た非遮蔽磁束(強磁界)が検知巻線と交差する断面積
と、スクリーンに被覆された遮蔽磁束(弱磁界)が検知
巻線と交差する断面積はスクリーンの移動と共に、片
(ピース)方向直線変調モードにおいて変化するもので
ある。安定な動作の場合、復調された検知電圧は第2B図
に示す通りの三角波形に近付く。この種の三角出力波形
はアナログ微分又は減算により速度信号を算出し、さら
にはデジタル位置信号の算出を容易にするものである。
第3B図はこのような遮蔽インダクタンス型センサの基
本幾何学的構成から得られた実際的な出力を示すもので
あり、トランスデューサ自体は第3A図において示した通
り、駆動コイル(2)、検知コイル(3a)、(3b)及び
スクリーン(1)からなるものである。正相コイル(3
a)及び逆相コイル(3b)からは個々に接続線が引き出
され、これらは個別に又は直列に接続して用いられる。
第3B図はスクリーンがトランスデューサ部分を急速に移
動するときの復調波形を示すものである。電圧Va及びVa
1は互いに逆極性であり、かつ互いにずれた位相を有す
る。スクリーン遮蔽効率は約50%である。これらの波形
が互いに加算される場合には、スクリーンが一方又は他
方の大きさを変調した領域を除き、両波形は完全に相殺
される。Va+Va1の中間部は高い直線性を有し、中心点
がゼロに一致している。これは理想的な駐車制御信号で
ある。このような信号が速度要求入力として用いられる
場合、車輌の駆動は直線的に減速され、Va+Va1のゼロ
点において停止するようになる。しかしながら、システ
ムは波形の中央部を識別する手段を用いなければならな
い。これは個々の電圧Va及びVa1を一定の基準電圧と比
較し、第3C図において“接近”及び“離間”として指示
するような論理信号を発生することにより達成せられ
る。これらの論理信号が重なり合う“有効”領域はVa+
Va1の中央部を示すものである。
第4A及び4B図は典型的な軌道走行車(12)上に支持さ
れたセンサ巻線部(11)を示すものである。車輌通路の
側部にはアルミニウムなどのような導電材料片からなる
“駐車板”(13)が適当な高さにおいて設置される。こ
の駐車板(13)の設置高さはそれが所望の停止位置に達
した巻線部(11)と相互作用し得る程度に定められてい
る。システムには、駐車点を微調整するために駐車板の
位置を調整する手段が装備される。各車輌の後端には衝
突防止板(14)が装備される。この衝突防止板(14)は
背後から接近してくる他の車輌のセンサ巻線部(11)と
係合してセンサ制御システムに対し“ダミー”駐車位置
の存在を効果的に指示することによりこのような後続車
輌を停止させるものである。
第5図は検知巻線部(11)とスクリーン(13)及び
(14)の断面を示している。車輌(12)の側部(16)か
らは二股状保護ケース(15)が外側に向かって突出して
いる。ケースの上部(17)は駆動巻線(18)を包囲して
いる。この巻線(18)はケース(15)中を下向きに進行
する均一磁界を発生する。また、ケース(15)の下部
(19)内には検知巻線(20)が収容されている。ケース
(15)の上部(17)及び下部(19)間のギャップ(21)
内には駐車用スクリーン(13)及び衝突防止用スクリー
ン(14)が通過するように配列され、そのとき検知巻線
(20)を遮蔽するようになっている。したがって、本発
明のこのような検知システムの構成において、スクリー
ン素子(13)及び(14)の各々はスクリーン及び検知巻
線の相対移動方向を横切る検知巻線の横向き寸法より短
い幅を有する。
第6図は第4A及び4B図の構成に対して適用されるアウ
トライン制御システムを示すものである。ステーション
間において、車輌(12)は速度基準(31)によりセット
された所定の運転速度において走行する。トランスデュ
ーサ(11)により論理装置(32)に加えられる“接近”
信号は基準速度を適当な値まで減少させるものである。
また、“有効”トランスデューサ出力信号はライン(3
3)において電力増幅器(34)への速度要求信号入力を
切り換え、駐車のための位置ランプ信号(35)(Va+Va
1)による制御を行わせるものである。“次ステーショ
ン”命令は制御を速度基準(31)に戻し、これによって
車輌が運転速度まで加速されるようにするものである。
速度基準は1つの演算増幅器、幾つかのスイッチング素
子、及び幾つかの受動素子により構成されるものであ
る。
システムの基本概念は単純であり、それはデジタル式
構内位置制御ループとして認識されるものである。しか
しながら、車輌駆動装置(36)への命令信号はアナログ
であるため、何らかのシステムにおいてはデジタルイン
ターフェイスを必要とする場合がある。当然ながら、外
部“次ステーション”命令を多数の車輌制御のための中
央コンピュータから取り出すこともできる。
自動誘導車輌はそのすべてがレール上を走行するもの
ではない。標準的な誘導技術は床下に浅く埋設されたワ
イヤを用い、これを高周波A.C.信号が付勢するものであ
る。車輌内のセンサはこの信号を検出し、車輌がワイヤ
上方の中心通路に沿って走行するように操縦制御するも
のである。第3A図に示した基本的な遮蔽インダクタンス
型センサはこのような車輌誘導方式においても用いるこ
とができる。そして、Va+Va1の中央部もまた、その直
線性の故に理想的な制御信号を形成するものである。
第7A及び7B図は本発明のセンサシステムを用いた自動
誘導車輌(AGV)を示し、第8A、8B、8C及び8D図はこれ
に用いることができる別のセンサ構造の詳細を示すもの
である。第8A図において誘導トラック(43a)は導電材
料の連続片からなり、この場合においてセンサヘッドは
横方向の移動にのみ応答し、検知巻線コイル(44a)、
(44b)は連続片(43a)がのびる方向と直角な方向にお
いてほぼ正相/逆相関係となるように図に示す通りの態
様で配列されている。駆動巻線(45)は必要な磁界を確
立するものである。コイル(44a)及び(44b)はしたが
って、移動方向に向かって左右隣合わせに配置されてい
る。そのため、車輌がその基準通路の一方側又は他方側
にずれると、正相/逆相検知巻線コイルからの出力信号
に不平衡が生じ、AGVの操縦機構に対しずれ修正のため
の出力信号が提供される。同様に、基準通路の変更(湾
曲)において、検知巻線出力はAGVを誘導片(43a)によ
り規定された通路に従わせるための操縦誘導信号を提供
する。
第8B図において誘導トラック(43b)は連続した導電
材料の四角板(46)の列から形成されている。この場
合、二重検知巻線(47)、(48)が用いられ、横方向及
び長さ方向の移動に応答するようになっている。第1の
二次検知巻線である“操縦”巻線(47)は移動方向にお
いて、その下方における双スクリーン遮蔽が常に1個の
四角板面積に等しくなるようにしたスパンを有し、その
正相コイル部(47a)及び逆相コイル部(47b)は第8A図
のコイル(44a)、(44b)の場合と同様、移動方向に向
かって左右隣合わせ又は向かい合った配置となってい
る。したがって、それは横方向の移動にのみ応答する。
他方、第2の二次検知巻線である“距離”巻線(48)は
長さ方向の移動に応答するように設計され、車輌が進行
した距離を計算するために用いられる。これはセンササ
イクル数をカウントし、ランプ波形の勾配上に補間挿入
することにより行われる。当然ながら、各検知巻線(4
7)及び(48)はすでに巻線(47)について述べたゼロ
制御信号を与えるための常套手段として、正相及び逆相
コイルを有するものである。巻線(48)のコイル(48
a)、(48b)は移動方向において整列したことにより必
要な距離情報を与えるものであり、各距離増分はトラッ
ク(43b)の1個の導電四角板(46)及び四角板間の1
個の非導電空間の上を通過することに対応して発せられ
る。このような各処理増分は正相/逆相距離検出巻線コ
イルからの出力の完全1周期を表わすものであり、これ
は車輌距離制御システムへの入力として用いられる。
第8C図を参照すると、トラック(43a)の四角板(4
6)上には操縦巻線(47)のみが示されている。車輌走
行方向に向かう正相/逆相コイル(47a)、(47b)の左
右両側の隣接位置関係は操縦用コイル(47)の進行方向
における全スパンにわたって等しいものとして示されて
いる。すなわち、それは1個の矩形板(46)及び矩形板
間の1スペースの進行方向における寸法に等しいもので
ある。したがって、操縦コイルは車輌(41)がトラック
(43b)により形成された車輌通路から横方向にずれた
場合にのみ出力不平衡を生ずるものである。第8D図は距
離記録コイル(48b)のみを類似の態様で示すものであ
る。これらの図に示す通り、この巻線の正相/逆相コイ
ル(48a)、(48b)は車輌走行方向と整列して配置され
ているため、車輌が移動しているときは、まず1つのコ
イルが、そして、次に他のコイルが各矩形板(46)上を
通過するものである。したがって、車輌の前進動作中に
おいて、矩形検知巻線(48)の出力はセンサがトラック
(43b)中の1つの矩形板及び矩形板間の1スペースを
通過するたびに完全1周期を形成するものである。
前述したスクリーンは種々の方法によって形成するこ
とができる。例えば連続片の場合、それはリベットによ
り分節的な連結を形成するように保持された短い打ち抜
き銅シートの列から形成することができる。駆動コイル
に十分高い励磁周波数を与えると、銅スクリーンの厚さ
は分数ミリメートルまで減少させ得る。これは部分的加
工及びリベット作業を行うことなく材料の連続片を床面
上において所望の誘導路に従って敷設することを可能に
するものである。導電性塗料の使用はきわめて自由度の
高い通路の形成を可能にするものである。この場合、誘
導トラックは例えば機械的手段により設定された誘導線
上に沿って床面に塗装される。第8B図に示したような断
続ガイドトラック(43b)は同様な技術、すなわち塗
装、又は接着剤により床面に張り付けられた導電矩形板
(46)により構成することができる。
この種の利用分野において本発明の遮蔽インダクタン
ス型センサが従来技術を凌駕する点は、特に適用が簡単
であるということである。誘導トラックの受動性はトラ
ックを埋設することによりそれを保護しようとする必要
性をなくするものである。また、トラックにわずかな破
損が生じたとしても、その機能に影響することはない。
また、動作中の誘導ワイヤから電気的ノイズが発生する
ことはこの構成において排除される。表面取付型誘導ト
ラックはそれを装備するための工場休業時間を顕著に短
縮し、したがって、システムを速やかに再構成すること
ができる。“走行距離”測定を組み入れる可能性は、車
輌に供給される情報量を増大させるものである。
第9A及び第9B図は第7A〜8D図に示した検知システムの
ための車輌操縦及び走行距離出力を取り出すべき各制御
機構を略示するものである。第9A図に示す通り、トラン
スデューサ駆動及び操縦コイル(61)は信号調整装置
(62)を介して第3B図に示したようなランプ出力を発生
する。この場合、システムは波形の中央直線部分におい
てのみ動作するものとする。車輌が誘導トラックに関し
て中央部に位置しておれば、このランプ出力信号の値は
ゼロとなる。しかしながら、車輌が意図された走行通路
から左右いずれかにずれた場合、信号調整装置(62)か
らは正又は負の補正信号が出力される。この補正信号は
電力増幅器(63)への速度要求入力を形成し、増幅器は
操縦用モータ(64)を駆動して操縦可能な車輪(65)の
方位を変えるこにとより、進行方向の迅速な補正を行う
ものである。トランスデューサからの補正信号の大きさ
は操縦用モータに加えられる速度入力信号の強度、及び
何らかの操縦ずれを補正する度合いを決定するものであ
る。
第9B図に示した距離記録機構はトランスデューサ出力
信号のずれに関する限り一般的に類似の態様において動
作するものである。駆動及び距離コイル(66)に接続さ
れた信号調整ユニット(67)の出力は車輌が断続した矩
形誘導タイル又は領域(46)(第8D図)上を走行すると
きに発生する一連の周期的ランプ信号からなるものであ
り、走行距離はアキュムレータ(68)においてランプサ
イクル数をカウントすることにより測定される。各ラン
プ信号はより高い精度を得るため、副分割することがで
きる。アキュムレータ(68)の出力は走行距離信号(6
9)である。この信号は使用上の要求に応じて適当なデ
ィスプレイ手段又は記録媒体に伝達される。好ましい構
成において、距離センサは2個の検知又は測定巻線を有
し、それら巻線のコイルは直角位相において配列された
2つのランプ信号を提供するように分離し、これにより
特に正確な距離測定のために形成された副分割サイクル
をカウントすることが可能である。
第10A〜10C図は誘導操縦車輌を所定の1通路から別の
通路に移すための構成を示すものである。この構成は軌
道装備におけるスイッチ又はポイント切換に対応するも
のである。第10A図に示す通り、誘導トラックの切換領
域(70)はトラック部(71)の終点から始まり、セクシ
ョン(72)に続く主直線トラックに続くか、又は切換領
域(70)から側方にずれてサイドトラック部(73)に続
くものである。第10B図はスイッチ部の拡大図である。
この部分の構成は閉ループワイヤが磁束侵入を阻止する
スクリーンとしても作用するという事実に基づくもので
ある。これはループサイズが比較的小さい場合、特に言
えることである。したがって、誘導トラックは一連のル
ープ(74)により、スイッチ領域(70)を通る主走行ラ
インを定義される。ループ(74)の各々には個々の開閉
電気接点、すなわちスイッチ(76)を含み、これによっ
て各ループはその接点を用いたループの開閉によるオン
又はオフスイッチ動作を行うものである。電気接点(7
6)は機械的なスイッチ、リードリレー、又は半導体ス
イッチなどでよい。ループ(74)のすべてがオンにスイ
ッチされると、進路変更又は切換領域(70)に到達した
車輌はトラックセクション(71)からトラックセクショ
ン(72)に通ずる直線上を進行する。
進路変更又は側方トラックループとして認識される別
のループ列は破線(75)により示されている。到達した
車輌がが側方トラックに入ることを要求される場合に
は、これらのループ上における接点(76)が閉じられ、
主トラックループ(74)中の接点は開放される。主トラ
ックループは個々にスクリーンとして機能しなくなり、
車輌はループ(75)のスクリーン効果により誘導され、
その結果、側方トラック(73)上に移行する。第10B図
に示した構成は主トラックセクションと整列した小ルー
プの列を用いるものであり、これらは連続片又はこれま
でに図示した矩形(46)などのような一連の矩形から形
成される。第10C図の選択的な構成において、各単一の
ループ(77)、(78)の各々は主トラック及び側方トラ
ックのスイッチ部分として妥当な形状のものが用いられ
る。
これらのワイヤループはトラック切換点におけるスク
リーン又はスクリーン部分を構成するものである。同様
なスクリーン構造は車輌通路に沿った他の位置において
も装備し得るが、なるべくならこれらのループの使用は
側方トラックが分岐する切換点などのような分岐又は分
散領域に限るべきである。概して、連続導電材料からな
るスクリーンは本発明の検知システムにおけるスクリー
ン遮蔽方式を、それに限定するものではないが、より有
利なものであることを表わしている。
最近のロボット及び自動化技術においては、長距離
(例えば、20m)にわたって絶対的な位置測定が要求さ
れるような多くの分野が存在する。そして、これに対す
る満足な解決策はほとんどないというのが現状である。
この目的のために有利に構成を提供する微調整式遮蔽イ
ンダクタンス型トランスデューサについて以下説明す
る。
副尺効果(vernier effect)を達するためにはそれら
自体が絶対的でないスケール上に2つの測定を実施する
ことが必要である。例えば、20m走行を通じて100サイク
ルの主目盛が採用される場合、各々20cmの断片は正確に
副分割される。しかしながら、出発時において、このよ
うな100断片のどれが副分割されるかを知ることは不可
能である。しかしながら、100サイクルの平行副尺スケ
ールが用いられる場合、絶対位置は基本的に引き算処理
により推定することができる。例えば、中間マーク(10
m)において、主目盛は0.0(1.0のふるスケールずれよ
り)を示し、副尺目盛は0.5を指示することになる。他
の点において、計算はより複雑となるが、どの場合にお
いても最新の電子論理回路の適用において処理すること
ができる。概して、副尺比が高くなれば、計算はより困
難となるが、精度は増すことになる。他方、高い副尺比
は個々の測定サイクルの長さを縮小すると共に、よりコ
ンパクトなトランスデューサヘッドの形成を可能とする
ものである。長い走行路を通じて絶対的な読みを得るた
めには粗調整スケールを用いることができる。しかしな
がら、これらはトランスデューサ測定ヘッドを長くする
ものである。
第11A、11B及び11C図は副尺遮蔽インダクタンス型ト
ランスデューサの構成要素を示すものである。ステンレ
ススチールテープ(51)はその面上に正確な間隔で取付
けられた2列の銅スクリーン(52a)、(52b)を支持し
ている。テープは測定長さを通じて緊張されている。テ
ープは駆動巻線(53)及び検知巻線(54a)、(54b)を
収容したセンサヘッドを通じて走行する。システムは正
弦/余弦変調を行うために構成されている。その出力は
セパレート型R/Dコンバータを介して供給され、出発時
における絶対情報を抽出するために処理される。
第11B図(頂面図)において明らかな通り、スクリー
ンの上部片(52a)は検知巻線とスクリーンとの相対移
動方向においてスクリーンの下部片(52b)よりわずか
に近接した間隔で配列されている。したがって、与えら
れた片(51)の長さにおいてスクリーン(52b)がN個
である場合、スクリーン(52a)はN+1個となる。ス
クリーン片(52a)に対し、検知巻線(54a)はこれらの
スクリーンの間隔に対応する車輌走行方向の寸法を有す
る。また、スクリーンの下部片のための検知巻線(54
b)は図示の通り、車輌走行方向において上記の検知巻
線よりわずかに長い寸法を有する。これはスクリーン
(52b)の前記わずかに大きい間隔に対応するものであ
る。正弦変調を行おうとする場合には、第11C図に示し
たような正相及び逆相コイルからなるコイル形状を必要
とするものである。
検知巻線(54a)の半分は第11C図において詳細に示さ
れている。実際の装置におけるこの巻線形状はプリント
回路技術により形成される。前記米国特許願において検
知システムの構成は回転装置について記載され、そのト
ラックパターンは数値化技術により発生され、工程作業
が行われる場所のフォトプロッタに直接供給されたもの
である。線図的に示した詳細は正弦型巻線のための選択
された一般形態である。感度を高めるためには多重集中
巻コイルが用いられ、その場合、プリント回路板の反対
側にはさらに多くの補完帰路が形成される。検知巻線
(54b)についても同様である。
副尺技術は種々のトランスデューサに装備することが
できる。この適用における遮蔽インダクタンス型センサ
の基本的利益は、やはり可動素子の受動特性に存在す
る。何らかの長距離走行装置に二重能動素子を装備する
ことはきわめて煩雑となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本原理を図解するために、遮蔽イン
ダクタンス型センサの基本平面構造を略示する斜視図、 第2A図は直線動作式遮蔽インダクタンス型センサの実際
的装備に適用される検知巻線構造を示す線図、 第2B図は第2A図の巻線構造から得られた復調出力信号を
示す波形図、 第3A図は特に誘導車輌の制御に適した遮蔽インダクタン
ス型センサ構造を示す略図、 第3B図は第3A図に示したセンサから得られた実際的な出
力信号を示す波形図、 第3C図は第3B図の出力信号から導出された論理信号を示
す図、 第4A図は軌道上の自動運転車輌に取付けられた第3A図の
センサを軌道上の自動運転車輌に取付けた状態を示す正
面図、 第4B図はその平面図、 第5図は第4A及び4B図に示した車輌センサ構造のための
検知巻線部及びスクリーンを示す断面図、 第6図は第4A及び4B図の車輌センサシステムのための制
御システムを示す略ブロック線図、 第7A及び7B図は自動誘導車輌(AGV)の正面及び頂面を
示す図、 第8A及び8B図は第7A及び7B図のAGVをそれぞれ操縦のみ
及び操縦と距離監視の双方の制御に用いるためのセンサ
ヘッドの詳細を示す図、 第8C及び8D図はそれぞれ操縦及び距離監視を行う場合に
スクリーンと検知巻線とが占める一形態を示す図、 第9A及び9B図は第7A〜8D図に関して説明したAGV制御方
式において操縦及び距離監視を行うための制御システム
をそれぞれ示す略回路図、 第10A、10B及び10C図は第7A〜9B図に示した自動誘導車
輌のための走行路切換機構を示す略図、 第11A、11B及び11C図は本発明による副尺スケールの実
施例をそれぞれ側面、頂面から観測し、さらに検知巻線
を抽出して詳細に示した図である。 (1)……スクリーン (2)……駆動コイル巻線 (3)……検知又は測定コイル巻線 (3a)、(3b)……直列コイル (4)……発振器 (5)……信号処理手段 (11)……センサ巻線部 (12)……軌道走行車 (13)……駐車板 (14)……衝撃防止板 (15)……二股状保護ケース (16)……車輌の側部 (17)……ケースの上部 (18)……駆動巻線 (19)……ケースの下部 (20)……検知巻線 (21)……ギャップ

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】順方向駆動磁界を確立するための駆動巻線
    と、前記順方向駆動磁界の存在下において誘起電圧を発
    生するための少くとも1個の二次検知巻線と、前記順方
    向駆動磁界の存在下において渦電流を発生することによ
    り、前記順方向駆動磁界に対向する逆方向磁界を確立す
    るための少くとも1個の導電スクリーンとを含む検出シ
    ステムであって、前記駆動巻線及び前記少くとも1個の
    二次検知巻線は移動可能なセンサ部分中に収容される
    が、前記少くとも1個の導電スクリーンは静止した位置
    に設けられ、前記二次検知巻線は前記移動可能なセンサ
    部分が前記少くとも1個の導電スクリーンに接近すると
    き、前記少くとも1個の導電スクリーンにより可変範囲
    を遮蔽されることにより前記誘起電圧を変化するもので
    あり、さらに前記少くとも1個の二次検知巻線は前記移
    動可能なセンサ部分及び前記少くとも1個の導電スクリ
    ーンの単一の相対移動方向における、前記少くとも1個
    の導電スクリーンに対する前記移動可能なセンサ部分の
    位置を実質的に指示する可変電圧出力を発生するように
    配列されており、前記駆動巻線は前記少くとも1個の導
    電スクリーンの不存在下において、前記順方向駆動磁界
    が前記少くとも1個の二次検知巻線に対し前記センサ部
    分及び導電スクリーンの単一の相対移動方向を通じて実
    質上均等に作用するように構成されており、前記少くと
    も1個の二次検知巻線は2端子巻線であり、前記少くと
    も1個の導電スクリーンは前記少くとも1個の二次検知
    巻線により形成された仮想面と実質的に平行した表面を
    規定するものであることを特徴とするセンサシステム。
  2. 【請求項2】前記駆動巻線及び前記二次検知巻線が車輌
    もしくは可動目的物に取付けられたケース内に収容さ
    れ、前記少くとも1個の導電スクリーンが前記車輌もし
    くは可動目的物の所望の通路に整列配置されたことによ
    り、前記少くとも1個の二次検知巻線は、前記ケースが
    前記車輌もしくは可動目的物の移動により前記少くとも
    1個の導電スクリーンに接近するとき、前記少くとも1
    個の導電スクリーンにより遮蔽されるものであることを
    特徴とする請求項1に記載のセンサシステム。
  3. 【請求項3】前記ケースが互いに分離した上部及び下部
    を有し、前記上部及び下部の一方が前記駆動巻線を収容
    し、他方が前記少くとも1個の二次検知巻線を収容し、
    さらに前記少くとも1個の導電スクリーンは前記移動可
    能なセンサ部分が前記少くとも1個の導電スクリーンと
    整列するとき、前記ケースの上部及び下部の間隔中に位
    置するように配置されたものであることを特徴とする請
    求項2に記載のセンサシステム。
  4. 【請求項4】前記ケースが前記駆動巻線及び前記少くと
    も1個の二次検知巻線の両方を収容した単一部分からな
    り、前記少くとも1個の導電スクリーンは前記移動可能
    なセンサ部分が前記少くとも1個の導電スクリーンと整
    列するとき、前記単一のケース部分と近接した位置を占
    めるように配置されたものであることを特徴とする請求
    項2に記載のセンサシステム。
  5. 【請求項5】前記センサシステムが、前記移動可能なセ
    ンサ部分及び前記少くとも1個の導電スクリーンの第2
    の相対移動方向における、前記少くとも1個の導電スク
    リーンに対する前記移動可能なセンサ部分の位置を実質
    的に指示する可変電圧出力を発生するように構成された
    第2の二次検知巻線を含むことを特徴とする請求項1に
    記載のセンサシステム。
  6. 【請求項6】前記少くとも1個の二次検知巻線及び前記
    第2の二次検知巻線の各々が1つの電気極性において巻
    回された正相ループコイル及び逆の電気極性において巻
    回された逆相ループコイルを有することにより、前記順
    方向駆動磁界の存在下において前記少くとも1個の導電
    スクリーンが存在しない時に前記逆相コイルに誘起され
    る電圧が、各正相コイルにおいて誘起された電圧と実質
    的に大きさが等しく、かつ極性が逆になるようにしたこ
    とを特徴とする請求項5に記載のセンサシステム。
  7. 【請求項7】前記少くとも1個の導電スクリーンが前記
    少くとも1個の二次検知巻線により形成される前記仮想
    面と平行した面を形成する実質上平坦な面領域を有する
    ものであることを特徴とする請求項1に記載のセンサシ
    ステム。
  8. 【請求項8】順方向駆動磁界を確立するための駆動巻線
    と、前記順方向駆動磁界の存在下において誘起電圧を発
    生するための少くとも1個の二次検知巻線と、前記順方
    向駆動磁界の存在下において渦電流を発生することによ
    り、前記順方向駆動磁界に対向する逆方向磁界を確立す
    るための少くとも1個の導電スクリーンとを含む検出シ
    ステムであって、前記駆動巻線及び前記少くとも1個の
    二次検知巻線は基準通路誘導車輌に取付けられた移動セ
    ンサ部分中に収容され、前記少くとも1個の導電スクリ
    ーンは前記車輌の基準通路に整列して配置されたことに
    より、前記二次検知巻線は前記移動センサ部分が前記少
    くとも1個の導電スクリーンに接近するとき、前記少く
    とも1個の導電スクリーンにより可変の範囲を遮蔽され
    て前記誘起電圧を変化するようになっており、さらに前
    記少くとも1個の二次検知巻線は前記少くとも1個の導
    電スクリーンに接近する前記移動センサ部分の存在を指
    示するための電圧出力を発生するように構成され、前記
    駆動巻線は前記少くとも1個の導電スクリーンの不存在
    下において、前記順方向駆動磁界が前記少くとも1個の
    二次検知巻線に対し、前記車輌の走行方向を通じて均等
    に作用するように構成されたものであり、前記少くとも
    1個の二次検知巻線は2端子巻線であり、前記少くとも
    1個の導電スクリーンは前記少くとも1個の二次検知巻
    線により形成された仮想面と実質的に平行した表面領域
    を有するものであることを特徴とするセンサシステム。
  9. 【請求項9】前記少くとも1個の導電スクリーンが、前
    記車輌が誘導されるべき通路に関連して配置された導電
    材料の部分からなることにより、前記少くとも1個の導
    電スクリーンは前記移動センサ部分がその導電スクリー
    ンと実質的に整列するとき、前記少くとも1個の二次検
    知巻線に近接するように配置されたものであることを特
    徴とする請求項8に記載の車輌誘導システム。
  10. 【請求項10】前記システムがさらに、前記基準通路誘
    導車輌に取付けられたスクリーン素子を含み、前記スク
    リーン素子は前記基準通路誘導車輌の後方から別の誘導
    車輌が異常に接近した場合において、その直後接近車輌
    の少くとも1個の二次検知巻線を遮蔽するように配置さ
    れたものであることを特徴とする請求項8に記載の車輌
    誘導システム。
  11. 【請求項11】順方向駆動磁界を確立するための駆動巻
    線と、前記順方向駆動磁界の存在下において誘起電圧を
    発生するための少くとも1個の二次検知巻線と、前記順
    方向駆動磁界の存在下において渦電流を発生することに
    より、前記順方向駆動磁界に対向する逆方向磁界を確立
    するための少くとも1個の導電スクリーンとを含む検出
    システムであって、前記駆動巻線及び前記少くとも1個
    の二次検知巻線はシステムにより誘導されるべき車輌に
    取付けられた移動センサ部分中に収容され、前記少くと
    も1個の導電スクリーンは前記車輌の基準通路と整列し
    て配置されたことにより、前記二次検知巻線は前記移動
    センサ部分が前記少くとも1個の導電スクリーンに接近
    するとき、前記少くとも1個の導電スクリーンにより可
    変の範囲を遮蔽されて前記誘起電圧を変化するものであ
    り、前記少くとも1個の二次検知巻線は前記移動センサ
    部分が前記少くとも1個の導電スクリーンに対し、前記
    移動センサ部分及び前記少くとも1個の導電スクリーン
    の単一の相対移動方向において占める位置を実質的に指
    示する可変電圧出力を提供するように構成されており、
    前記駆動巻線は前記少くとも1個の導電スクリーンの不
    存在下において、前記駆動磁界が前記少くとも1個の二
    次検知巻線に対し、前記移動センサ部分及び前記少くと
    も1個の導電スクリーンの前記単一の相対移動方向を通
    じて実質上均等に作用するように構成されたものであ
    り、前記少くとも1個の二次検知巻線は2端子巻線であ
    り、前記少くとも1個の導電スクリーンは前記少くとも
    1個の二次検知巻線により形成された仮想面に対して実
    質上平行した平面を規定するものであることを特徴とす
    る操縦可能な車輌のための誘導システム。
  12. 【請求項12】前記少くとも1個の導電スクリーンは導
    電材料の連続片からなり、前記少くとも1個の二次検知
    巻線は前記車輌がその基準通路上に置かれることによ
    り、前記移動センサ部分を前記連続した導電材料片と整
    列せしめたとき、前記導電材料片の長さ方向に対して直
    角に整列する正相及び逆相コイルを有し、これにより前
    記基準通路から車輌が逸脱したときは前記少くとも1個
    の二次検知巻線より補正出力信号を発生するようにした
    ことを特徴とする請求項11に記載の誘導システム。
  13. 【請求項13】前記少くとも1個の導電スクリーンは車
    輌の基準通路に沿って配列された複数の導電スクリーン
    の1つからなり、前記二次検知巻線は2個以上設けら
    れ、そのうち第1の二次検知巻線は前記車輌がその基準
    通路上に置かれ、かつ前記移動センサ部分を前記基準通
    路と整列せしめたとき、前記基準通路に対して直角に整
    列した正相及び逆相コイルを有することにより、前記基
    準通路から前記車輌が逸脱したときは前記第1の二次検
    知巻線が補正出力信号を発生するものであり、前記2個
    以上の二次検知巻線のうち第2の二次検知巻線は前記基
    準通路と整列して配置された正相及び逆相コイルを有す
    ることにより、前記車輌の前記基準通路に沿った移動中
    において前記二次検知巻線から発生する出力信号が、前
    記基準通路の方向における車輌の位置情報を提供するよ
    うにしたことを特徴とする請求項11に記載の誘導システ
    ム。
  14. 【請求項14】前記導電スクリーンは2個以上設けら
    れ、そのうち少くとも1個が導電材料からなる2端子ル
    ープにより形成され、前記2端子ループの両端子を互い
    に接続して前記順方向駆動磁界の存在下において渦電流
    を通ずるための閉ループを形成するためのスイッチ手段
    を備えたことを特徴とする請求項12に記載の誘導システ
    ム。
  15. 【請求項15】前記複数の導電スクリーンのうちの前記
    少くとも1つが導電材料からなる第1群の2端子ループ
    の1つからなり、前記第1群の2端子ループは前記車輌
    のための第1の基準通路の一部を形成するものであっ
    て、前記システムがさらに、導電材料からなる第2群の
    2端子ループを備え、前記第2群の2端子ループは前記
    第1の基準通路から分岐した前記車輌のための第2の通
    路を規定するものであり、前記第1及び第2群の2端子
    ループの各ループについてそれらに渦電流を流通させる
    閉ループを形成するためのスイッチ手段を設け、前記第
    1群の2端子ループにおける各スイッチ手段は前記車輌
    を前記第1の基準通路に沿って誘導するために閉じられ
    るものであり、前記第2群の2端子ループの各スイッチ
    手段は前記車輌を前記第1の基準通路から分岐した第2
    の基準通路に移行させるために閉じられるものであるこ
    とを特徴とする請求項14に記載の誘導システム。
  16. 【請求項16】前記複数の導電スクリーンが前記車輌の
    基準通路に沿って均等間隔で配列されたものであること
    を特徴とする請求項13に記載の誘導システム。
  17. 【請求項17】前記複数の導電スクリーンが前記車輌が
    走行する面上に沿って配列された導電領域の列からなる
    ことを特徴とする請求項16に記載の誘導システム。
  18. 【請求項18】前記導電領域が一定の長さを有する材料
    片上に形成されたものであることを特徴とする請求項17
    に記載の誘導システム。
  19. 【請求項19】各導電領域が前記車輌走行面上に個々に
    接着されたものであることを特徴とする請求項17に記載
    の誘導システム。
  20. 【請求項20】順方向駆動磁界を確立するための駆動巻
    線と、前記順方向駆動磁界の存在下において各々誘起電
    圧を発生するための2個の二次検知巻線と、前記順方向
    駆動磁界の存在下において渦電流を発生することによ
    り、前記順方向駆動磁界に対向する逆方向磁界を確立す
    るための2列の導電スクリーンとを備え、前記駆動巻線
    及び前記2個の二次検知巻線は移動センサ部分中に収容
    されるが、前記2列の導電スクリーンは静止した位置に
    設けられたものであり、前記二次検知巻線の各々は前記
    移動センサ部分が前記導電スクリーンに接近する方向に
    移動するとき、前記2列の導電スクリーンのうちの各1
    つの導電スクリーンにより可変の範囲を遮蔽されて前記
    誘起電圧を変化するものであり、前記2個の二次検知巻
    線の各々は前記移動センサ部分及び前記2列の導電スク
    リーンの単一の相対移動方向における、前記移動センサ
    部分の前記2列の導電スクリーンに対する位置を実質的
    に指示するための可変電圧出力を発生するように構成さ
    れたものであり、前記駆動巻線は前記導電スクリーンの
    不存在下において前記駆動磁界が前記2個の二次検知巻
    線に対し、前記単一の相対移動方向を通じて実質上均等
    に作用するように構成されたものであり、前記2個の二
    次検知巻線は2端子巻線であり、前記導電スクリーンの
    各々は前記二次検知巻線により形成された仮想面に対し
    て実質上平行した表面領域を有するものであり、前記2
    列の導電スクリーンの各列の導電スクリーン数は互いに
    異なるものであることを特徴とするセンサシステム。
  21. 【請求項21】前記2列の導電スクリーンが一定の長さ
    を有する材料片上に形成された複数の導電領域からなる
    ことを特徴とする請求項20に記載のセンサシステム。
  22. 【請求項22】順方向駆動磁界を確立するための駆動巻
    線と、前記駆動巻線を付勢して交番磁界を確立するため
    の手段と、前記順方向駆動磁界の存在下において誘起電
    圧を発生するための少くとも1個の二次検知巻線と、前
    記順方向駆動磁界の存在下において渦電流を発生するこ
    とにより、前記順方向駆動磁界に対向する逆方向磁界を
    確立するための少くとも1個の導電スクリーンとを備
    え、前記駆動巻線及び前記少くとも1個の二次検知巻線
    を移動センサ部分中に収容すると共に、前記少くとも1
    個の導電スクリーンを静止した位置に設けたことによ
    り、前記二次検知巻線は前記移動センサ部分が前記少く
    とも1個の導電スクリーンに接近するとき、前記少くと
    も1個の導電スクリーンにより可変の範囲を遮蔽されて
    その誘起電圧を変化するものであり、さらに前記少くと
    も1個の二次検知巻線は前記移動センサ部分及び前記少
    くとも1個の導電スクリーンの単一の相対移動方向にお
    ける、前記少くとも1個の導電スクリーンに対する前記
    移動センサ部分の位置を実質的に指示するための可変電
    圧出力を発生するように構成されており、前記駆動巻線
    は前記少くとも1個の導電スクリーンの不存在下におい
    て前記順方向駆動磁界が前記単一の移動方向を通じて、
    前記少くとも1個の二次検知巻線に対して実質上均一に
    作用するように構成されたものであり、前記少くとも1
    個の二次検知巻線は2端子巻線であり、前記少くとも1
    個の導電スクリーンは前記少くとも1個の二次検知巻線
    により形成された仮想面に対して実質上平行した平面を
    規定するものであり、前記システムはさらに、前記少く
    とも1個の二次検知巻線の可変電圧出力を測定して少く
    とも前記移動センサ部分と前記少くとも1個の導電スク
    リーンとの相対位置関係を指示するための手段を備えた
    ことを特徴とする遮蔽インダクタンス型センサシステ
    ム。
JP63109855A 1987-05-01 1988-05-02 直線動作式遮蔽インダクタンス型センサ Expired - Lifetime JPH0820272B2 (ja)

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