JPH02120906A - 車両の磁気誘導システム - 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、車両の走行路に敷設した磁気標識に沿って
車両を自動走行可能にする磁気誘導システムに関し、特
に、車両に付設されて磁気標工を検知する磁気センサに
係るものである。

［従来の技術］ 最近、物流輸送の高効率化や生産システムの柔軟化を図
るため、工場や倉庫などにあっては、搬送車や牽引車、
あるいはパレットなど（以下車両という）を無人で自動
走行させる無人搬送システムの重要性が高まっている。

従来から、車両を無人で自動走行させる誘導方式として
は、走行路の光学的に検知して車両を自動走行させる光
学方式や、走行路に埋設した誘導ケーブルの磁界を検出
して自動走行させる誘導磁界方式などが知られている。

特に、走行路に磁性体の磁気標識を敷設し、車両に磁気
センサを設けて該磁気標識を検知させ、車両を磁気標識
に沿って自動走行させる磁気標識方式は、走行路の汚れ
の影響を受けず、しかも磁気標識の敷設が容易であり、
誘導電流の消費が無いなどの優れた特徴がある。

かかる磁気標識方式の代表的な従来技術について説明す
れば、以下の通りである。

即ち、走行路にフェライトブロックを配列し、その配列
情報を車両の前後左右に配設した計４個の磁気センサに
よって読み取り、これらの配列情報に基づいて車両を自
動走行させるものが知られている（特開昭５７−１３０
２００号公報）。

また、車両に付設する磁気センサとしては、励磁用コイ
ルを中心として車両の進行方向の左右に対称な左検出用
コイルと右検出用コイルを設け、これらの２個の検出用
コイルの出力の相対的な大小関係に基づいて、フェライ
ト標識体に対する車両の位置を特定して車両を自動走行
させるものが知られている（特開昭６２−４９４０９号
公報）。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の従来技術によれば、車両に備えた
複数個の磁気センサ、あるいは複数の検出用コイルの出
力の相対的な大小関係に基づいて、車両を自動走行させ
るので、制御回路の構成が複雑になり調整が煩瑣なだけ
でなく、磁気センサの製造や車両への取り付け、あるい
は、調整等に高い精度と特別な熟練が必要であった。

しかも、複数個の磁気センサや検出用コイルの個々の電
磁気的性能を完全同一にすることは実質上不可能なので
、個々の磁気センサや検出用コイルの特性のばらつきが
、結果として車両の自動走行性能を悪くする。

さらに、走行する車両の左右の揺れ、所謂ローリングが
生じた場合には、車両の床面が左右に傾き、個々の磁気
センサや検出用コイルと走行路面との間隔が不揃いにな
る。その結果車両は左右の揺れを磁気標識からの走行位
置すれとして誤認し、自動走行が不安定化し、時として
車両が暴走してしまう。

総じて従来の技術によれば、複数の磁気センサや検出用
コイルを備えるが故に、車両の自動走行が不安定化して
しまうなどの未解決の課題があった。

［課題を解決するための手段］ この発明は、上記の従来技術に基づく車両の自動走行性
能の不安定性等に鑑み、車両に付設される磁気センサに
単一の位置ずれ検出コイルと磁界発生手段を備え、位置
ずれ検出コイルの巻線の巻回面を磁気標識の幅方向に対
して平行に配置し、磁界発生手段の２つの磁極を磁気標
識の幅方向に所定の距離だけ離して配置し、両方の磁極
を結ぶ中心線と、位置ずれ検出コイルの巻回軸とを所定
の距離を隔てて直角に交差するように配置し、これによ
り前記課題を解決せんとするものである。

［作　　用］ この発明の構成は、車両に設けられた磁気センサの磁界
発生手段は、２つの磁極から磁気標識の幅方向に延びて
磁気標識に集束する空間磁束を生成し、その空間磁束の
一部は、単一の位置ずれ検出コイルに鎖交する。

そして、車両が磁気標識の中央に沿って正常に走行して
、磁気センサが磁気標識の中央直上に位置する場合には
、上記空間磁束は、その磁束分布が磁気標識の中央に対
して左右対称になり、同じく磁気標識の中央直上に位置
する位置ずれ検出コイルに対しても左右対称に鎖交する
。その結果、位置ずれ検出コイルは、巻線に誘起される
誘導起電圧が周回毎に相殺されるので、出力を生じな（
ず。

しかるに、車両が磁気標識の中央から位置ずれを生じて
、磁気センサが磁気標識の中央から外れて位置する場合
には、上記空間磁束は、磁束分布が磁気標識の中央に対
して左右対称とはならず、同じく中央から外れて位置す
る位置ずれ検出コイルに対して左右非対称に鎖交する。

その結果、位置ずれ検出コイルの巻線には、周回毎に相
殺されない誘導起電圧を生じ、位置ずれ検出コイルは、
車両の位置ずれ方向に応じて極性が反転し、しかも位置
ずれ量に応じて出力量が変化する出力を生じる。

しかして、この発明の磁気誘導システムは、磁気センサ
が備える単一の位置ずれ検出コイルにより車両の走行状
態を検知して、車両の磁気標識からの位置ずれを修正し
車両を自動走行可能にするように作用する。

［実　施　例］ この発明の実施例の構成と動作を第１図乃至第４図に基
づいて以下に説明する。

第１図はこの発明の一実施例である無人車の磁気誘導シ
ステムの全体の構成を示す斜視図である。

車両としての無人車１の走行路には、その道筋に沿って
磁気標識２が敷設され、無人車１の床下には、磁気標識
２の面上に所定の間隙を残して磁気センサ３が取り付け
られている。なお、無人車１には、通常の走行装置や走
行制御装置等が備えられ、走行制御装置には磁気センサ
３が接続されている。

磁気センサ３には、各々−個の位置ずれ検出コイル３１
と磁界発生手段３２が設けられている。

位置ずれ検出コイル３１は、巻回直径がＢＯｍｍの空芯
円形コイルであり、線径０．３２＋ｎｍの絶縁被覆銅線
が円筒形ボビンの周囲に１００回巻回されている。

また、その巻回向は磁気標識２の標識面に対して゛１唇
−ｊに配置されている。

磁界発生手段３２は、断面債が約１３０平方ｍ１Ｍの１
型フエライトコアに線径０．３２ｍ＋ｗの絶縁被覆銅線
が１２０回巻回された有芯コイルであり、長さがＢＯｍ
ｍの該コアは磁気標識２の幅方向に磁気標識２に対して
平行に延びて配置されている。磁界発生手段３２は、車
両１の走行制御装置に接続され、巻線には周波数が１０
０ｋｌｌｚの正弦波励磁電流が供給されている。

即ち、位置ずれ検出コイル３１と磁界発生手段３２は、
位置ずれ検出コイル３１の巻回軸と磁界発生手段３２の
コアの両端の磁極を結ぶ線、所謂コアの中心線が、磁気
標識２の面上１５ＩＩＩ１１の位置において５０ｍｍの
間隔で直交し、互いに一体的に並設されて磁気センサ３
を構成している。

そして、位置ずれ検出コイル３１の出力端子には、その
出力を受けて車両の走行方向や走行速度等を制御する図
示されぬ走行制御装置が接続され、磁界発生手段３２に
は、巻線に励磁電流を供給する図示されぬ励磁回路が接
続されている。

次いで、第２図乃至第４図を参照して上記の実施例の動
作を以下に説明する。

第２図は、磁気センサ３の要部と磁気標識２の位置関係
を示す平面図であり、車両１が磁気標識２の中央に沿っ
て正常に自動走行する場合（同図（ｂ））、車両１が磁
気標識２の中央から右方向に位置ずれした場合（同図（
ａ））及び車両１が左方向に位置ずれした場合（同図（
Ｃ））が各々示されている。

なお、図において、空間磁束は理解の容易のために破線
で示されている。

磁気センサ３の磁界発生手段３２は、磁気標識２の幅方
向に延びたコアの両端から空間磁束を生成し、空間磁束
は磁気標識２に集束する。同時に、空間磁束の一部は、
単一の位置ずれ検出コイル３１に鎖交する。

車両１が磁気標識２の中央に沿って正常に走行している
場合には、空間磁束の磁束分布は磁気標識２の中央に対
して左右対称に分布する。この空間磁束は、位置ずれ検
出コイル３１に対しても左右対称に鎖交する（第２図（
ｂ）参照）。

車両１が磁気標識２の中央から右に位置ずれを生じた場
合には、磁気標識２に集束する空間磁束が乱れて非対称
となり、位置ずれ検出コイル３１には、磁界発生手段３
２の右側の磁極に集束する磁束が主として鎖交する（第
２図（ａ）　’Ｊ照）。

これに対して、車両１が左に位置ずれを生じた場合には
、位置ずれ検出コイル３１には、磁界発生手段３２の左
側の磁極に集束する磁束が主として鎖交する（第２図（
ｃ）参照）。

第３図は、磁界発生手段３２の励磁電流りの信号波形（
同図（ａ））と、磁気センサ３の位置ずれ検出コイル３
１の出力Ｓ　（Ｓｃ、Ｓｒ、５ＪＩ））の信号波形（同
図（ｂ）乃至（ｄ））を示した波形図である。

車両１が磁気標識２の中央に沿って正常に走行している
場合には、磁界発生手段３２による空間磁束は位置ずれ
検出コイル３１に対して左右対称に鎖交するので、位置
ずれ検出コイルの巻線に誘起される誘導起電圧は、周回
毎に相殺され、結果として、位置ずれ検出コイル３１に
は、出力が生じない（第３図（ｂ）参照）。

車両１が磁気標識２の中央から右に位置ずれを生じた場
合には、非対称に歪んだ空間磁束が、位置ずれ検出コイ
ル３１の主として右側に鎖交して巻線の周回毎に相殺さ
れない誘導起電圧を誘起させ、位置ずれ検出コイル３１
には、磁界発生手段３２の励磁電流波形りの極性とは同
じ極性の、しかも車両の位置ずれ量に対応した出力量の
出力Ｓｒを生じる（第３図（ｃ）参照）。

これに対して、車両１が左に位置ずれした場合には、空
間磁束は位置ずれ検出コイル３１の主として左に鎖交し
、巻線に相殺されない誘導起電圧を誘起させ、位置ずれ
検出コイル３１には、磁界発生手段３２の励磁電流波形
りの極性とは反転した、位置ずれ量に対応した出力量の
出力ｓ４）を生じる（第３図（ｄ）参照）。

第４図は、磁気センサ３の出力特性を示した特性図であ
る。同図の横軸には、磁気標識２に対する車両１の位置
ずれ方向（ｇは左、「は右への位置ずれを各々示す）と
、位置ずれ量が示されており、縦軸には、出力波形のピ
ーク値Ｖ　と極性が示されている。

図示の出力特性によれば、車両１が正常な走行をして、
磁気センサ３は磁気標識２の中央直上に位置する場合に
は、位置ずれ検出コイル３１は出力を生じず、車両１が
左右に位置ずれする場合には、位置ずれ方向に応じて極
性を反転し、位置ずれ量に応じて出力量を変えた出力を
外部に供給する。

しかも、出力特性は、中央を間に挾んだ左右の位置ずれ
に対して直線性が良く、位置ずれ検出精度が高い。また
、車両１が走行面に対して乎行度を失ってもあまり影響
されることがない。

更にまた、磁界発生手段３２のフェライトコアは、励磁
電流値を増加しても実用範囲では飽和しないので、これ
により、磁気センサ３の位置ずれ検出感度を高低自由に
調整することができる。

以上、この発明の一実施例について説明したが、位置ず
れ検出コイル３１の巻回形状を矩形にすることや、巻回
面を磁気標識２の延在方向に対して所定の角度に設定す
るなどの各種の変形も可能である。

また、磁界発生手段３２のコアの材質を他の磁性体に変
更したり、コアの形状をＵ形にする等の各種の変更も可
能である。

更にまた、位置ずれ検出コイル３１の巻回面と磁界発生
手段３２を同一平面上に配置するだけでなく、これらを
平行な異なる面上に配置することも可能である。

［発明の効果］ 上記のように、この発明によれば、磁気標識からの車両
の位置ずれを検知する磁気センサに、巻線の巻回面が磁
気標識の幅方向に対して平行な単一の位置ずれ検出コイ
ルを設け、巻回軸を磁界発生手段の磁極を結ぶ線と直角
に配置したので、磁気センサの構造が単純になり車両へ
の取り付けが容易となり、しかも、車両の位置ずれ方向
と位置ずれ量が一義的に検知できるので、車両の走行制
御装置の構成が簡素化できるだけでなく、車両の自動走
行の安定性が格段に高まるという優れた効果が奏される
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の全体の構成を示す斜視図
、第２図（ａ）乃至（Ｃ）は、磁気センサの要部と磁気
標識の位置関係を示す平面図、第３図（ａ）乃至（ｄ）
は、磁界発生手段の励磁電流波形と位置ずれ検出コイル
の出力波形を示す波形図、第４図は、磁気センサ３の出
力特性を示した特性図である。 １・・・車　両　　　　　２・・・磁気標識３・・・磁
気センサ　　　３１・・・位置ずれ検出コイル３２・・
・磁界発生手段 代　理　人　　弁理士　　茶野木　立　夫第１図 ？！ 第２図 Ｊ／：　ａｘずれ検出ボイル ３２°磁界発生手段 （ａ） （ｂ） （Ｃ） 十Ｖｓ ＶＳ ４ν許庁長官　８ＦＦ１　文毅　殿 １．・Ｉｓ　ｆ！の表示 昭和６３年特許願第２７３０７９号 ２、発明の名称 車両の磁気誘導システム ３、補正をする者 ・１９件との関係　特許出願人 住所　東京都千代田区大手町二丁目６番３号名称　（６
６５）新日本製鐵株式会社 代表者　齋　　藤　　　裕 ４４代　理　人 （Ｉ所　東京都台東区蔵前３丁目４番５号モ成１年３月 ６　？１１ｉ　１１−の対象 ■ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車両１の走行路に沿って敷設された磁気標識２と、
   車両１に付設されて磁気標識２を検知し、車両１を磁気
   標識２に沿って自動走行可能にする磁気センサ３を備え
   た車両の磁気誘導システムにおいて、磁気センサ３は、
   巻線の巻回面が磁気標識２の幅方向に対して平行に配置
   される単一の位置ずれ検出コイル３１と、２つの磁極が
   磁気標識２の幅方向に所定の距離を隔てて配置され、両
   方の磁極を結ぶ中心線が位置ずれ、検出コイル３１の巻
   回軸とは所定の距離を隔てて直角に交差する磁界発生手
   段３２を備える車両の磁気誘導システム。 ２、前記磁気センサ３の位置ずれ検出コイル３１は空芯
   コイルであり、前記磁界発生手段４は磁芯を備えたコイ
   ルである請求項１記載の車両の磁気誘導システム。