JP5093664B2

JP5093664B2 - 移動体システム

Info

Publication number: JP5093664B2
Application number: JP2008025935A
Authority: JP
Inventors: 秀樹久保
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2008-02-06
Filing date: 2008-02-06
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2028-02-06
Also published as: TWI437398B; EP2088026B1; EP2088026A3; CN101504547B; KR101301167B1; US20090198394A1; TW200934710A; JP2009187238A; KR20090086143A; EP2088026A2; US7945357B2; CN101504547A

Description

この発明はリニアモータを用いた移動体システムに関し、特に移動体の走行ルートに対する座標を求めることに関する。

クリーンルームなどでの物品の搬送に、地上側が１次、機上側が２次のリニアモータにより、移動体を移動させるシステムが知られている。リニアモータの種類は例えばLSM(リニア同期モータ)で、地上側にコイルを設け、機上側にマグネットなどの２次側部材を設ける。大規模なシステムは走行ルートが長くかつ複数のループやループ間の渡り部などを備えるため、走行ルートを複数のゾーンに分割し、ゾーン毎のゾーンコントローラでリニアモータを制御する。

リニアモータの１次側コイルに設けたリニアスケールなどにより、ゾーンコントローラはリニアスケールを基準とする移動体の座標を認識できる。しかしながらこの座標を互いに接続して、走行ルートに対する移動体の座標を求めることは知られていない。ここでゾーンコントローラは個々のリニアスケールを基準とする座標で移動体の位置を管理するため、１ゾーンに複数の移動体を配置することが困難になる。これは移動体の位置を走行ルート上の位置ではなく、コイルに対する位置で管理するため、移動体間の距離などを管理するのが難しいためである。

ゾーン当たりの移動体の数はシステムの搬送能力を表す。そこで発明者は、リニアスケール基準の座標ではなく、走行ルート上の位置を直接表現する座標系で移動体の位置を表現できるようにし、搬送能力を増すことを検討した。ここで関連する先行技術を示すと、特許文献１：特開２００２−３３７０３７は、リニアスケールを用いて移動体の位置を検出することを提案している。
特開２００２−３３７０３７

この発明の課題は、走行ルートに対する移動体の座標を既存のセンサで求めることにより、各ゾーンに複数台の移動体を走行させることができるようにすることにある。

この発明は、走行ルートに沿ってリニアモータの１次側コイルを配列すると共に、移動体にリニアモータの２次側を設け、前記走行ルートを複数のゾーンに分割して、各ゾーンのゾーンコントローラによりゾーン内のリニアモータのコイルを制御するようにした移動体システムであって、
前記コイルは移動体の座標を出力するリニアスケールを備え、
前記コイルのオフセットを記憶すると共に、前記リニアスケールからのリニアスケールを基準とする移動体の座標に、前記コイルのオフセットを加算することにより、走行ルートを基準とする座標に変換するための座標算出手段を、ゾーンコントローラに設けたことを特徴とする。

好ましくは、前記座標算出手段で求めた座標により移動体間の距離を求めるための手段を設けて、１ゾーン内を複数台の移動体の走行を自在にする。
より好ましくは、移動体にＩＤを設けると共に、各ゾーンに少なくとも１台のＩＤリーダを設けて、ゾーン内の移動体のＩＤを読み取る。
特に好ましくは、前記走行ルートは複数のサブルートに分割されており、前記リニアスケールを基準とする移動体の座標に前記コイルのオフセットを加算した座標は、サブルート内での座標であり、前記走行ルートを基準とする座標は、サブルート内での座標と、サブルートのＩＤとにより表される。

この発明では、リニアスケール基準の座標を走行ルートを基準とする座標に変換することにより、移動体の客観的な位置を求める。従って移動体間の車間距離を求めることができ、１つのゾーンに複数台の移動体を走行させることができる。

ここでゾーン内の移動体のＩＤをＩＤリーダで読み取ると、移動体が新たなゾーンに進入した際にどの移動体が進入したのかを特定でき、移動体の移動をトラッキングするのが容易になる。また停電などから復旧する際に、どの移動体がどのゾーンに存在するのかを確認できる。従って走行ルートに沿って作業者が巡回して移動体の配置を確認しなくても、システムを復旧できる。
さらに走行ルート基準での移動体の座標を、サブルートのＩＤとサブルート内での座標で表現すると、移動体の位置を一意に表現できる。またサブルート間の接続関係を記載したデータを参照することにより、目的地までの走行距離を容易に求めることができる。

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。

図１〜図７に、実施例の移動体システムを示す。図１に実施例での基本的な概念を示す。走行ルートはゾーン１〜ゾーン６までの複数のゾーンに分割され、このうちゾーン１〜４はインターベイルートで、ゾーン５，ゾーン６はイントラベイルートである。インターベイルートは基幹あるいは親となるサブルートで、イントラベイルートは枝あるいは子となるサブルートである。また各サブルートは原則としてループ状で、ルートとルートの間は渡り線２４で接続されている。

各ゾーン毎にゾーンコントローラＣ1〜Ｃ6を設け、これらをシステム全体を制御するコントローラ３０で制御する。ゾーン１の走行ルートの一部を拡大して図１の下側に示す。走行ルートに沿ってリニア同期モータの１次側コイル４２が例えば所定のピッチで配列され、これらのリニアモータの２次側のマグネットを備えた移動体４４が移動する。各コイル４２はリニアスケール４３を備えて、移動体４４のマグネット４５などを磁気的に検出する、あるいは移動体４４に設けた光学式のスケールを読み取るなどにより、リニアスケール４３の設置位置を基準とする移動体４４の座標を出力する。

コントローラＣ1などは、サブルート単位での座標系での各走行ルートでのコイル４２のオフセットを記憶し、オフセットとリニアスケールからの座標とを加算し、サブルート内での座標を求める。ゾーンコントローラＣ1などは以上のようにして、サブルートでの移動体の位置を求め、サブルートのＩＤや種別を付加した絶対座標に変換し、周囲のゾーンコントローラやコントローラ３０に出力する。またここでコイル４２，４２の配列ピッチを、移動体４４とリニアスケール４３との組み合わせで定まる測定スパンよりも短くし、移動体の座標をギャップ無しで連続的に測定することが好ましい。

図２に移動体システムのレイアウトを示す。なお図１と同じ符号は同じものを表し、ゾーン１〜ゾーン４とゾーン８〜ゾーン９とで、２車線の基幹ループ２０を構成する。またゾーン１４，１５で１車線の基幹ループ２１を構成する。ゾーン１２，１３により、イントラベイルート２２，２２を構成する。図の１点鎖線はゾーンの境界を示し、２４は渡り線で、イントラベイルート２２，２２を基幹ループ２０，２１と接続し、また２車線の基幹ループ２０で車線間を接続する。２６はショートカットで、ループ２０，２１をより短時間で走行できるようにする。

ゾーンコントローラＣ1〜Ｃ15は対応するゾーンを管理し、各ゾーンには少なくとも１台のＩＤリーダＩ1〜Ｉ45を設け、移動体のＩＤを読み取る。ＩＤリーダＩ1〜Ｉ45はここではゾーンの入口側と分岐の上流側とに設けるが、リニアモータのコイル毎に設けても良い。なお図２の矢印は移動体の走行方向を表す。

図３に、ゾーン１を例に、ＩＤリーダの配置や渡り線２４の配置を示す。ＩＤリーダはゾーンへの入口と分岐の手前とに配置する。これによって移動体がゾーン１内に進入するとＩＤを読み取ることができ、また分岐の手前でＩＤを読み取り、直進か分岐かを制御できる。実施例では移動体はメカニカルな機構により分岐や合流を行うものとするが、リニアモータにより分岐や合流を制御しても良く、Ｄ1〜Ｄ4は分岐装置、Ｍ1〜Ｍ3は合流装置で、これらは図２の各分岐部や合流部毎に設けられている。

３２はバスで、コントローラ３０と各ゾーンコントローラＣ1などを接続し、コントローラ３０はゾーンコントローラＣ1などに搬送指令を送信し、ゾーンコントローラＣ1などはコントローラ３０に対して絶対座標での移動体の現在位置と速度とを報告する。またゾーンコントローラＣ1などは上流側のゾーンコントローラに、ゾーンの境界での制限速度を通知し、上流側のゾーンコントローラはゾーンの境界での制限速度を加味して、移動体の速度を規制する。

図４に、リニアスケール４３の配置と、ゾーンコントローラの構成とを示す。移動体４４は永久磁石などのマグネット４５を備え、コイル４２からの移動磁界と同期して走行し、図示しない車輪などにより重力を支持する。そしてリニアスケール４３と磁極センサ４７とが例えばコイル４２と一体に設けられ、磁極センサ４７でマグネット４５の磁極の数をカウントする。リニアスケール４３は、リニアスケール４３に対するマグネット４５の位相などを検出し、磁極センサ４７の信号と組み合わせて、リニアスケール４３を基準とする移動体４４の位置を求める。移動体４４はＲＦＩＤやバーコードなどのＩＤ４６を備え、ＩＤリーダＩ1などで読み取られる。４０は電源線、４１は信号線で、ゾーンコントローラＣ1などは信号線４１からコイル４２を制御し、リニアスケール４３やＩＤリーダからのデータを受け取る。そして電源線４０からコイル４２に電流を供給する。ゾーンコントローラＣ1などは、これ以外に、ステーションに設けた移載装置５０などを制御し、分岐装置Ｄ1などや合流装置Ｍ1などを制御する。

ゾーンコントローラＣ1などはそれぞれ、絶対座標算出部５１を備えている。リニアスケール４３からの信号は、コイル４２のＩＤを含んでおり、絶対座標算出部５１は、コイルのＩＤをコイルが属するサブルートのＩＤと、そのサブルートの原点を基準とするオフセットに変換するテーブルを備えている。そこでリニアスケール４３からの座標にオフセットを加算し、リニアスケールの属するサブルートのＩＤや種別を付加すると、全走行ルートに渡って移動体４４の位置を一意を特定する、絶対座標が得られる。走行ルートの種別は例えば大規模基幹ループと中規模基幹ループ、並びにイントラベイルートや渡り線などである。

目標速度設定部５２は移動体４４の目標速度を設定し、これに従ってコイル４２を制御する。例えばコイル４２の配列ピッチなどに対応したサイズのセグメント毎に、走行速度の上限が規定されている。次に移動体４４間の距離により、干渉を防止するための制限速度が定まる。ここで先行する移動体が最大減速度で減速した際に、後行の移動体が最大減速度で減速すると干渉を回避できる速度を、制限速度とする。また各ゾーンコントローラは、上流側のゾーンコントローラに対し、ゾーンの境界での制限速度を通知する。ゾーン境界での制限速度は、下流側のゾーン内の移動体４４と干渉せずに、また下流側のゾーンの出口を制限速度内で通過できるように、上流側のゾーンから移動体が進入するための最大速度である。ゾーン境界での制限速度を通知すると、上流側のゾーンコントローラは、下流側のゾーンでの移動体の位置や速度を考慮する代わりに、ゾーン境界での制限速度を考慮すればよい。このため上流側のゾーンコントローラでの処理が容易になる。

モータ制御部５３はリニアモータの１次コイルであるコイル４２を制御する。移載制御部５４は、ステーションで停止している移動体４４に対する、移載装置５０の動作を制御する。分岐制御部５５は分岐装置Ｄ1や合流装置Ｍ1などを制御し、移動体４４の分岐や合流を制御する。

ゾーンコントローラＣ1などは通信部５６を備え、バス３２を介して他のゾーンコントローラＣ2などや、コントローラ３０との間で通信する。ゾーンコントローラ間の通信は、上流側のゾーンコントローラに対する制限速度の通知と、下流側のゾーンコントローラに対する、進入する移動体のＩＤや行き先などのデータの通知である。またコントローラ３０とゾーンコントローラＣ1などの間では、ゾーンコントローラ側から移動体の絶対座標や速度をコントローラ３０へ通知する。コントローラ３０はゾーンコントローラＣ1などへ、移動体のＩＤと走行指令とを通知する。走行指令には、移動体のＩＤや目的地と、目的地までに通過するサブルートのリストが含まれている。

図５に絶対座標データ６０〜６２を示す。データ６０は大規模基幹ループ用のデータで、種別として先頭１ビットに例えば０が割り振られ、ルートのＩＤとルート内の座標を記載する。データ６１は中規模基幹ループ用で、種別は例えば２ビットの１０で表され、ルートのＩＤとルート内の座標を記載する。データ６２はイントラベイルートや渡り線用で、種別データは１１の２ビットで、ルートＩＤとルート内の座標を記載する。データ６０〜６２はデータ長が共通である。また同じサブルート内では、前方位置への距離は現在位置が分かれば判明する。同じルート内の後方位置への距離間隔は、ルートの全長が分かれば判明する。

６４はルートテーブルで、例えばコントローラ３０に記憶し、これ以外にゾーンコントローラＣ1〜Ｃ15に記憶してもよい。ルートテーブル６４を１サブルート分図６に示すと、ルートのＩＤと種別並びにルートの全長が記載されている。１つのサブルートには一般に１〜複数個の接続元ルートと、接続先ルートとがある。接続元とは上流側を、接続先は下流側を意味する。そこで接続元や接続先の各ルートに対してルートのＩＤと、接続位置の座標を接続元と接続先の双方で記載する。このようにすれば、全走行ルート上の任意の位置と任意の位置との間の距離が判明する。

図７に、上流側のゾーンから下流側のゾーンへ移動体が移動する際のアルゴリズムを示す。下流側のゾーンコントローラは上流側ゾーンコントローラに対し、例えば所定の時間間隔で、ゾーン境界での制限速度を通知する。これによって上流側のゾーンコントローラでは、移動体が下流側に進入した際に先行する移動体と干渉するなどの事態を防止するように速度を規制する。下流側のゾーンへ移動しようとする移動体が存在する場合、上流側のゾーンコントローラから移動体のＩＤや行き先（目的地までに走行するルートのリスト）を通知する。これによって下流側のゾーンコントローラは移動体の到着に備えた処理を行うことができ、ゾーンの入口のＩＤリーダで移動体のＩＤを検出すると、移動体が到着したことをＩＤと共に、上流側のゾーンコントローラに通知する。これによって下流側に移動した移動体を上流側のゾーンコントローラの管理対象から削除し、下流側のゾーンコントローラの管理対象に追加する。

実施例では物品搬送用の移動体を示したが、移動体の種類は任意である。また用いるリニアモータの種類はリニア同期モータには限らない。

実施例では以下の効果が得られる。
(1) コイルのリニアスケールを用いて、全走行ルートに対する移動体の位置を、一意に特定できる。
(2) このため１ゾーン内に複数台の移動体を走行させることが容易になり、移動体システムの効率が向上する。
(3) ゾーンに設けたＩＤリーダにより、どの移動体がどのゾーンを通過したかのトラッキングを容易にし、移動体がゾーン間の境界を通過する際の処理を容易にする。また停電などからシステムを復旧させる場合も、ゾーン内の移動体を低速で走行させ、ＩＤリーダでＩＤを検出すれば、システムの状態が判明する。
(4) 走行ルート全体に対する移動体の位置を、絶対座標により一意に特定できる。

実施例の移動体システムの要部平面図実施例の移動体システムのレイアウトを示す平面図実施例でのゾーンコントローラの制御範囲を模式的に示す図実施例でのゾーンコントローラの構成を示すブロック図実施例での絶対座標のデータ構造を示す図実施例でのルートテーブルのデータを１ルート分示す図実施例で、ゾーンコントローラ間の境界を移動体が通過する際の制御を示す図

符号の説明

１〜１５ゾーン
２０，２１基幹ループ
２２イントラベイループ
２４渡り線
２６ショートカット
３０コントローラ
３２バス
４０電源線
４１信号線
４２コイル
４３リニアスケール
４４移動体
４５マグネット
４６ＩＤ
４７磁極センサ
５０移載装置
５１絶対座標算出部
５２目標速度設定部
５３モータ制御部
５４移載制御部
５５分岐制御部
５６通信部
６０〜６２絶対座標データ
６４ルートテーブル

Ｃ1〜Ｃ15 ゾーンコントローラ
Ｉ1〜Ｉ45 ＩＤリーダ
Ｄ1〜Ｄ4 分岐装置
Ｍ1〜Ｍ3 合流装置

Claims

走行ルートに沿ってリニアモータの１次側コイルを配列すると共に、移動体にリニアモータの２次側を設け、前記走行ルートを複数のゾーンに分割して、各ゾーンのゾーンコントローラによりゾーン内のリニアモータのコイルを制御するようにした移動体システムであって、
前記コイルは移動体の座標を出力するリニアスケールを備え、
前記コイルのオフセットを記憶すると共に、前記リニアスケールからのリニアスケールを基準とする移動体の座標に、前記コイルのオフセットを加算することにより、走行ルートを基準とする座標に変換するための座標算出手段を、ゾーンコントローラに設けたことを特徴とする、移動体システム。
前記座標算出手段で求めた座標により移動体間の距離を求めるための手段を設けて、１ゾーン内を複数台の移動体の走行を自在にしたことを特徴とする、請求項１の移動体システム。
移動体にＩＤを設けると共に、各ゾーンに少なくとも１台のＩＤリーダを設けて、ゾーン内の移動体のＩＤを読み取るようにしたことを特徴とする、請求項２の移動体システム。
前記走行ルートは複数のサブルートに分割されており、前記リニアスケールを基準とする移動体の座標に前記コイルのオフセットを加算した座標は、サブルート内での座標であり、前記走行ルートを基準とする座標は、サブルート内での座標と、サブルートのＩＤとにより表されることを特徴とする、請求項３の移動体システム。