KR20080050287A

KR20080050287A - 주행대차와 그 시스템

Info

Publication number: KR20080050287A
Application number: KR1020070093030A
Authority: KR
Inventors: 히데키 쿠보
Original assignee: 무라다기카이가부시끼가이샤
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2008-06-05
Also published as: DE102007054062A1; US20080133102A1; TW200825645A; JP2008140144A; CN101200193A

Abstract

(구성) 주행대차(2)의 주행차륜(8, 9)의 회전수로부터 주행 거리를 인코더(11, 12)로 구하고, 주행대차(2)의 절대 위치를 리니어 센서(13, 14)로 구한다. 소정의 시간 간격에서의 인코더값의 변화분과 리니어 센서값의 변화분의 차를 슬라이딩으로 하고, 슬라이딩을 해소하는 측에 주행 제어부(16, 17)를 통해 주행 모터(6, 7)를 제어한다.

(효과) 슬라이딩을 해소해서 주행 속도 패턴으로부터의 지연을 작게 해서 사이클 타임이 길어지는 것을 방지한다.

주행대차

Description

주행대차와 그 시스템{TRAVELLING TRUCK AND SYSTEM THEREOF}

본 발명은 주행대차와 그 시스템에 관한 것으로, 특히 대차의 차륜의 슬라이딩을 검출해서 슬라이딩을 줄이도록 구동 모터에 피드백하는 시스템에 관한 것이다.

주행대차 시스템에서는 목적지까지 단시간에 주행하고, 또한 목적지로의 정지 정밀도를 높게 하도록 주행대차의 속도 패턴을 결정하는 것이 행해지고 있다. 그러나, 주행대차의 차륜에 슬라이딩이 발생하면, 속도 패턴에 대한 추종 지연이 발생하여 주행 시간이 연장된다. 또한 슬라이딩을 목적지에 정지할 때까지 해소할 수 없으면 주행 시간은 더 연장된다. 그래서 슬라이딩이 발생해도 목적지에 정지할 수 있도록 여유를 갖게 해서 속도 패턴을 결정함으로써 감속으로부터 정지시에 걸친 제동 거리가 길어져 주행 시간이 연장된다. 이상과 같이, 슬라이딩은 주행대차를 속도 패턴으로부터 일탈시켜 주행 시간을 길게 한다.

특허문헌1은 주행대차가 도그를 검출할 때마다 인코더로부터 구한 좌표와 비교해서 슬라이딩량을 검출하는 것을 개시하고 있다. 특허문헌1에서는 주행대차는 도그의 좌표를 기억하고, 검출한 슬라이딩량에 따라 잔주행 거리를 보정해서 속도 패턴을 수정한다. 그러나 특허문헌1은 슬라이딩을 해소하는 측에 주행 모터에 피드백하는 것은 검토하고 있지 않고, 가령 슬라이딩의 해소를 목적으로 한 경우라도 띄엄 띄엄 설치한 도그에서는 슬라이딩량을 연속적으로 검출할 수 없으므로 피드백 제어는 곤란하다.

[특허문헌1] 일본 특허 공개 2004-287555

본 발명의 과제는 슬라이딩을 해소하도록 구동 모터를 피드백 제어함으로써 목표로 하는 속도 패턴으로부터의 지연을 억제한 주행대차를 제공하는 것에 있다. 청구항2의 발명에서의 추가 과제는 주행대차가 차륜의 공전이나 활주로부터 신속하게 빠져 나갈 수 있도록 하는 것에 있다. 청구항3의 발명의 과제는 주행대차의 절대 위치를 연속적으로 고밀도로 신속하게 검출해서 주행대차가 슬라이딩을 해소할 수 있도록 정확한 피드백 제어를 실시할 수 있도록 한 주행대차 시스템을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 주행대차는 주행대차의 구동륜의 구동량과 그 시간당 변화분을 구하기 위한 수단과, 상기 주행대차의 절대 위치와 그 시간당 변화분을 구하기 위한 수단과, 상기 구동량의 변화분과 상기 절대 위치의 변화분을 비교해서 상기 주행대차의 시간당 슬라이딩량을 구하기 위한 검출 수단과, 상기 구한 슬라이딩량을 해소 하는 측에 상기 구동륜의 구동 모터를 제어하기 위한 제어 수단을 설치한 것이다.

바람직하게는 상기 제어 수단에서는 상기 구동량의 변화분이 상기 절대 위치의 변화분보다 소정값 이상 큰 경우 상기 구동 모터의 회전수를 저하시키고, 상기 구동량의 변화분이 상기 절대 위치의 변화분보다 소정값 이상 작은 경우 상기 구동 모터의 회전수를 증가시킨다.

본 발명의 주행대차 시스템은 주행대차의 주행 경로를 따라 마크(mark)를 적어도 2열로 이산적으로 설치함과 아울러, 상기 주행대차에는 그 구동륜의 구동량과 그 시간당 변화분을 구하기 위한 수단과, 상기 적어도 2열의 마크를 검출하기 위한 적어도 2개의 리니어 센서(linear sensor)와, 상기 적어도 2개의 리니어 센서의 출력으로부터 상기 주행대차의 절대 위치와 그 시간당 변화분을 구하기 위한 수단과, 상기 구동량의 변화분과 상기 절대 위치의 변화분을 비교해서 상기 주행대차의 시간당 슬라이딩량을 구하기 위한 수단과, 상기 구한 슬라이딩량을 해소하는 측에 상기 구동륜의 구동 모터를 제어하기 위한 제어 수단을 설치한 것이다.

또한 본 발명에서의 구동량은 주행차륜 등의 차륜를 구동한 거리이며, 그 시간당 변화분은 차륜의 회전을 감시하는 내계 센서의 측에서 본 속도 혹은 시간당 이동 거리이다. 본 명세서에서 주행대차에 관한 기재는 그대로 주행대차 시스템에도 적합하고, 반대로 주행대차 시스템에 관한 기재는 그대로 주행대차에도 적합하다.

본 발명에서는 구동륜의 구동량의 시간당 변화분과 주행대차의 절대 위치의 시간당 변화분을 비교해서 이 사이에 발생한 슬라이딩량을 구한다. 다음에 이 슬라이딩량을 해소하는 측에 구동 모터에 피드백한다. 이 때문에 주행대차의 슬라이딩을 해소해서 목표의 속도 패턴에 추종해서 주행할 수 있으므로, 이동 시간을 짧게 하고, 또한 목적지에 정확하게 정지할 수 있다. 슬라이딩에는 공전과 활주가 있고, 바람직하게는 구동량의 변화분이 절대 위치의 변화분보다 크다는 점에서 공전을 검출해서 구동 모터의 회전수를 저하시키고, 구동량의 변화분이 절대 위치의 변화분보다 작다는 점에서 활주를 검출해서 구동 모터의 회전수를 증가시킨다.

바람직하게는 주행대차의 주행 경로를 따라 마크를 적어도 2열로 이산적으로 설치하고, 적어도 2열의 마크를 적어도 2개의 리니어 센서로 검출해서 주행대차의 절대 위치와 그 시간당 변화분을 구한다. 그러면 주행대차의 절대 위치와 그 변화분을 정확하게 또한 신속하게 구할 수 있다. 그리고 구한 변화분을 구동륜의 구동량의 변화분과 비교하면, 고속 응답으로 정확한 피드백 제어에 의해 슬라이딩을 해소할 수 있다.

이하에 본 발명을 실시하기 위한 최적 실시예를 나타낸다.

도 1~도 5에 실시예의 주행대차 시스템을 나타낸다. 도면에 있어서 2는 주행대차이며, 유궤도이여도 무궤도이여도 좋고, 예를 들면 스태커 크레인 혹은 유궤도대차, 무인 반송차, 천정 주행차 등으로 한다. 또한 주행대차에는 수평 주행 이외의 운동을 하는 것도 포함된다. 주행대차(2)는 도시하지 않은 주행 속도 패턴의 생성부에서 출발점으로부터 목적지까지의 주행 속도 패턴을 생성하고, 이 속도 패턴에 따라 주행한다. 4는 주행 경로이며, 주행대차(2)는 주행 경로(4)를 따라 주회 혹은 왕복 운동하고, 주행대차(2)는 예를 들면 전후의 주행 모터(6, 7)를 구비하여 각각 주행차륜(8, 9)을 구동한다. 10은 구동축이며, 주행 모터(6, 7)와 주행차륜(8, 9)를 접속하고, 구동축(10)을 따라 인코더(11, 12)를 설치해서 그 회전량, 즉 주행차륜(8, 9)의 구동량을 검출한다. 실시예에서의 구동량은 인코더(11, 12) 등의 내계 센서로부터 본 주행차륜(8, 9) 등의 연장 회전수이다.

주행 경로(4)의 예를 들면 좌우 양측에 자기 마크(L1~L5, R1~R5)를 예를 들면 2열로 설치한다. 또한 자기 마크는 3열 이상, 예를 들면 4열로 설치해도 좋고, 주행 경로(4)의 좌우 양측이 아니라, 좌우 한쪽에 2열 이상으로 설치해도 좋다. 주 행대차(2)에는 적어도 2개의 리니어 센서(13, 14)를 설치해서 리니어 센서(13)로 자기 마크(L1~L5)를 검출하고, 리니어 센서(14)로 자기 마크(R1~R5)를 검출한다. 또한 실제의 자기 마크의 수는 도 1에 나타낸 10개보다 많다. 리니어 센서(13, 14)는 자기 마크(L1~L5, R1~R5)를 기준으로 하는 상대 좌표를 출력하고, 그 검출 에어리어는 부분적으로 겹쳐져 있고, 예를 들면 도 1의 리니어 센서(13)에서는 자기 마크(L3)가 검출 에어리어로부터 멀어지려고 하고 있고, 이 때, 자기 마크(R3)가 리니어 센서(14)의 검출 에어리어에 들어 있다. 또한 리니어 센서(13, 14)의 종류는 임의이며, 마크를 기준으로 하는 상대 좌표를 연속적으로 또한 리니어에 출력하는 것이면 좋다. 실시예에서는 자기 마크(L1~L5, R1~R5)로서 자석을 사용하지만, 다른 자성체라도 좋고, 자기 이외의 마크를 사용해도 좋다.

주행대차(2)는 슬라이딩 검출부(15)를 구비하고, 리니어 센서(13, 14)의 신호(센서값)와 인코더(11, 12)의 신호(인코더값)를 이용해서 전후의 주행차륜(8, 9) 각각의 슬라이딩량을 검출한다. 슬라이딩 검출부(15)는 예를 들면 소정의 시간당 인코더값의 변화분, 즉 인코더값의 차분이나 시간 미분을 구하고, 마찬가지로 리니어 센서(13, 14)의 센서값의 시간당 차분이나 시간 미분을 구한다. 차분 등을 구하는 시간 간격은 일정해도, 가변이여도 좋다. 그리고 슬라이딩 검출부(15)는 인코더(11)의 인코더값의 차분이나 시간 미분과, 리니어 센서(13, 14)로부터 구한 주행대차(2)의 절대 위치의 차분이나 시간 미분을 비교해서 주행 모터(6)측의 주행차륜(8)에서 상기의 소정 시간당 발생하는 슬라이딩량을 검출한다. 마찬가지로 슬라이딩 검출부(15)는 인코더(12)의 인코더값의 시간당 차분이나 시간 미분과, 리니어 센서(13, 14)로부터 구한 절대 위치의 차분이나 시간 미분을 비교해서 주행차륜(9)의 시간당 슬라이딩량을 검출한다.

주행대차(2)는 출발지로부터 목적지까지 주행하기 위한 주행 속도 패턴의 생성부를 구비하고 있고, 주행 제어부(16)는 주행 속도 패턴에 따라 주행 모터(6)를 제어함과 아울러, 슬라이딩 검출부(15)에서 구한 시간당 슬라이딩량에 따라 주행 속도 패턴을 수정한다. 주행 속도 패턴은 목적지까지 단시간에 또한 진동을 억제하면서 주행할 수 있고, 목적지에 정확하게 정지할 수 있도록 결정되어 있다. 마찬가지로 주행 제어부(17)는 주행 속도 패턴에 따라서 주행 모터(7)를 제어함과 아울러, 슬라이딩 검출부(15)에서 구한 주행차륜(9)의 슬라이딩량에 따라 주행 속도 패턴을 수정한다. 바꿔 말하면, 슬라이딩을 해소하기 위한 제어 루프는 주행 속도 패턴에 의한 제어의 마이너 루프에 상당한다. 슬라이딩량에 의한 피드백 제어에서는 시간당 발생한 슬라이딩량을 사용하고, 이 이외에 시간당 슬라이딩량의 적분값이나 시간당 슬라이딩량의 변화율을 제어 입력에 추가해서 시간당 슬라이딩량을 제어 입력의 비례항(P)으로 했을 때의 1종의 PID 제어를 실시해도 좋다.

도 2에 리니어 센서(13(14))의 구성을 나타내면, 20은 교류 전원이며, 출력 전류의 위상을 sinωt로 한다. 21은 복수개 직렬 접속된 코일이며, 각 코일에 가해지는 전압을 연산 회로(22)에 입력해서 리니어 센서(13)의 검출 에어리어(-A~+A)에 대한 자기 마크(Li(Ri))의 상대 위치를 구한다. 검출 에어리어[폭(2A)]에 대한 자기 마크의 위상을 θ로 하면, 연산 회로(22)는 자기 마크의 위치에 따라 개별의 코일의 인덕턴스가 변화되는 것을 이용해서, sinθ·sinωt 및 cosθ·cosωt 등의 신호를 출력한다. 연산 회로(24)는 이것으로부터 위상(θ)을 구해서 검출 에어리어에 대한 자기 마크의 위치를 센서값으로서 출력한다. 리니어 센서(13, 14)에서는 검출 에어리어의 중앙부가 센서 원점이 되고, 이 위치로부터의 변위가 센서값이 된다.

도 3에 좌우의 자기 마크를 사용한 주행대차의 절대 위치 검출을 나타낸다. 슬라이딩 검출부는 현재 어느 자기 마크를 검출하고 있는지를 인식하고 있고, 각 자기 마크에 대한 센서 원점(리니어 센서값이 0인 점)의 절대 위치(절대 좌표)를 오프셋으로서 기억하고 있다. 그래서 센서 원점의 절대 좌표에 리니어 센서로부터의 센서값을 가산하면 주행대차의 절대 위치가 판명된다. 이 처리를 실행하기 위해서는 현재 어느 자기 마크를 검출하고 있는지를 인식할 필요가 있다. 예를 들면 주행대차가 소정의 위치로부터 기동하는 것으로 하면, 기동시의 자기 마크의 번호는 이미 알고 있다. 다음에 주행대차의 주행 방향은 이미 알고 있으므로 검출하는 자기 마크를 스위칭할 때마다 다음에 검출하는 자기 마크의 번호를 구해서 기억한다. 그러면 상시 검출중의 자기 마크의 번호를 인식할 수 있다.

도 4에 슬라이딩 검출부(15)의 구성을 나타낸다. 41은 처리부이며, 42는 오프셋 테이블, 43은 트래킹 테이블이다. 오프셋 테이블(42)은 각 자기 마크에 대한 센서 원점의 절대 좌표가 기재되고, 이것에 리니어 센서값을 가산해서 절대 좌표를 구한다. 또한 자기 마크를 스위칭할 때마다 새로운 자기 마크의 번호를 트래킹한다. 트래킹 테이블(43)에는 현재 검출중인 자기 마크의 번호 및 그 자기 마크에 관한 센서값과, 이것을 기초로 결정한 절대 좌표의 시계열 데이터가 기재되어 있다. 또한 간단하게 하기 위해서, 트래킹 테이블(43)에서 시계열 데이터를 갱신하는 것과 동시에, 인코더값의 차분을 구하는 것으로 한다. 처리부(41)는 전후의 인코더(11, 12)의 센서값의 차분과, 트래킹 테이블(43)의 전회의 절대 좌표와 금회의 절대 좌표의 차분을 검출한다. 또한 전회와 금회 사이의 단순한 차분 대신에 예를 들면 과거 수회의 차분의 가중 평균값 등을 사용해도 좋다. 처리부(41)는 인코더값의 차분과, 절대 좌표의 차분을 비교해서 주행차륜(8, 9)의 시간당 슬라이딩량을 검출한다.

도 5에 주행대차의 슬립 제어의 알고리즘을 나타낸다. 슬라이딩 검출부는 리니어 센서로부터 센서값을 취득하고, 이것을 절대 좌표로 변환해서 기억한다. 또한 인코더값을 취득해서 기억한다. 리니어 센서로부터의 절대 좌표 및 인코더값에 대해서 금회의 데이터와 전회의 데이터의 차분을 구한다. 인코더값의 차분과 절대 좌표의 차분을 비교해서 슬라이딩의 유무를 검출한다. 예를 들면 이들 차가 소정값 이하인 경우, 슬라이딩이 없는 것이라고 한다. 인코더값의 차분이 절대 좌표의 차분보다 소정값 이상 큰 경우, 공전이 있는 것으로 해서 모터 회전수를 낮추기 위해서 토크를 저하시킨다. 절대 좌표의 차분이 인코더값의 차분보다 소정값 이상 큰 경우, 주행차륜이 활주하고 있는 것으로 해서 모터 회전수를 높여 토크를 저하시킨다. 이들 처리는 전후의 주행차륜에 대해서 독립적으로 행한다. 또한 공전이나 활주의 유무의 검출에 사용하는 소정값은 단순한 일정값이여도 좋고 혹은 주행대차의 속도나 가속도 등에 따라 변화되는 값이여도 좋다. 그리고 목적 위치에 정지할 때까지 슬립 제어를 반복한다.

실시예에서는 이하의 효과가 얻어진다. (1) 시간당 발생하고 있는 슬라이딩량을 검출할 수 있다. (2) 이것에 의해 주행 모터를 피드백 제어하여 슬라이딩을 해소할 수 있다. (3) 슬라이딩의 검출은 전후의 주행차륜에 대해서 독립적으로 행할 수 있으므로 슬라이딩이 발생하고 있는 주행차륜에 대해서 정확한 제어를 실시할 수 있다. (4) 이들 결과, 주행 속도 패턴에 대한 주행대차의 지연을 억제해서 소정의 주행 시간에 목적지까지 정확하게 주행해서 정확하게 정지할 수 있다. (5) 주행 속도 패턴에 추종해서 주행할 수 있으므로 슬라이딩이 발생하기 어렵도록 최대 가속도를 제한하거나, 슬라이딩이 발생해도 목적지에 정지할 수 있도록 제동 거리를 길게 할 필요가 없다. (6) 일반적으로 주행 속도 패턴은 주행대차의 진동을 억제하도록 결정되어 있으므로 주행 속도 패턴으로부터의 지연을 작게 함으로써 주행대차의 진동을 작게 할 수 있다.

도 1은 실시예의 주행대차 시스템의 블록도.

도 2는 실시예에서 사용하는 리니어 센서의 블록도.

도 3은 실시예에서의 리니어 센서값으로부터 절대 위치로의 변환을 나타내는 도면.

도 4는 실시예에서의 슬라이딩 검출부의 블록도.

도 5는 실시예에서의 슬립 제어 알고리즘을 나타내는 플로우차트.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

2: 주행대차 4: 주행 경로

6, 7: 주행 모터 8, 9: 주행차륜

10: 구동축 11, 12: 인코더

13, 14: 리니어 센서 15: 슬라이딩 검출부

16, 17: 주행 제어부 20: 교류 전원

21: 코일 22, 24: 연산 회로

41: 처리부 42: 오프셋 테이블

43: 트래킹 테이블 L1~L5, R1~R5: 자기 마크

Claims

주행대차의 구동륜의 구동량과 그 시간당 변화분을 구하기 위한 수단과, 상기 주행대차의 절대 위치와 그 시간당 변화분을 구하기 위한 수단과, 상기 구동량의 변화분과 상기 절대 위치의 변화분을 비교해서 상기 주행대차의 시간당 슬라이딩량을 구하기 위한 검출 수단과, 상기 구한 슬라이딩량을 해소하는 측에 상기 구동륜의 구동 모터를 제어하기 위한 제어 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 주행대차.
제 1 항에 있어서, 상기 제어 수단에서는 상기 구동량의 변화분이 상기 절대 위치의 변화분보다 소정값 이상 큰 경우 상기 구동 모터의 회전수를 저하시키고, 상기 구동량의 변화분이 상기 절대 위치의 변화분보다 소정값 이상 작은 경우 상기 구동 모터의 회전수를 증가시키도록 한 것을 특징으로 하는 주행대차.
주행대차의 주행 경로를 따라 마크를 2열 이상으로 이산적으로 설치함과 아울러, 상기 주행대차에는 그 구동륜의 구동량과 그 시간당 변화분을 구하기 위한 수단과, 상기 2열 이상의 마크를 검출하기 위한 2개 이상의 리니어 센서와, 상기 2개 이상의 리니어 센서의 출력으로부터 상기 주행대차의 절대 위치와 그 시간당 변화분을 구하기 위한 수단과, 상기 구동량의 변화분과 상기 절대 위치의 변화분을 비교해서 상기 주행대차의 시간당 슬라이딩량을 구하기 위한 수단과, 상기 구한 슬 라이딩량을 해소하는 측에 상기 구동륜의 구동 모터를 제어하기 위한 제어 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 주행대차 시스템.