| 【発明の名称】 |
台車の速度制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】横山 茂樹
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| 【要約】 |
【課題】簡単な構成で台車の走行速度を検出して速度制御を行うことができる台車の速度制御装置を提供する。
【解決手段】予め定める走行経路３に沿って台車２は走行し、走行経路３には複数のＬＩＭ（リニア誘導モータ）４が配置され、ＬＩＭ４上を台車２が通過するとき、台車２に推力を与えて速度制御を行う。各ＬＩＭ４毎に３つの光電センサＡ〜Ｃおよび制御装置５が設けられ、制御装置５は光電センサＡ〜Ｃのオン／オフに基づいて台車２の進入速度を算出し、指令速度となるように台車２に推力を与える。さらに、推力付与後の速度を算出し、指令速度と比較して追加推力を与える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 台車が走行する予め定める走行経路に沿って複数の推力付与手段を配置し、推力付与手段上を台車が通過するときに台車に推力を与え、予め定める速度で走行するように制御する台車の走行制御装置において、台車には、走行方向にわたって被検出体が取付けられ、各推力付与手段には、走行経路に沿う方向に間隔をあけて少なくとも２個設けられ、前記被検出体の有り無しに応じてスイッチング態様が切換わる検出器と、前記各検出器のスイッチング態様の切換わり間の時間を測定するタイマと、検出器のスイッチング態様の切換わりに応答し、タイマによる測定値、走行経路に沿う検出器の間隔に基づいて、台車の進入速度を算出する進入速度算出手段と、予め定める台車の走行速度および算出した進入速度に基づいて台車に与える推力を算出する推力算出手段と、推力付与手段を駆動し、推力算出手段で算出した推力を台車に与える駆動源と、検出器のスイッチング態様の切換わりに応答し、タイマによる測定値、走行経路に沿う検出器の間隔に基づいて、推力付与後の台車の速度を算出する付与後速度算出手段とが設けられることを特徴とする台車の速度制御装置。
【請求項２】 予め定める台車の走行速度、および付与後速度算出手段で算出した推力付与後速度に基づき、台車に追加する推力を算出する追加推力算出手段を有し、前記駆動源によって算出した追加推力を台車に与えることを特徴とする請求項１記載の台車の速度制御装置。
【請求項３】 台車には走行方向にわたって二次導体が取付けられ、前記推力付与手段はコイルを有し、コイルに商用三相交流電源を給電することによって台車に推力を与えるリニア誘導モータであることを特徴とする請求項１または２記載の台車の速度制御装置。
【請求項４】 推力付与手段は、コイル全体が台車の二次導体に重なるときのみ、商用三相交流電源を給電して台車に推力を与えることを特徴とする請求項３記載の台車の速度制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばリニア誘導モータを走行経路に沿って複数配置し、通過する台車に推力を与えて、予め定める速度で台車を走行させる台車の速度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】リニアモータを用いた台車の速度制御装置の一例が、特開平９−２０８０５２号公報に開示されている。この公報では、走行経路に沿って配置される各リニアモータ毎に台車を検知する光電センサを設けるとともに、複数のリニアモータを制御する制御装置を設け、各リニアモータの光電センサの検出出力、および台車がリニアモータ間を通過するのに要する時間に基づいて制御装置で台車の走行速度を算出し、予め定める走行速度となるようにリニアモータで台車に推力を与えている。
【０００３】また、停車位置近傍に配置されるリニアモータには、光電センサとともにエンコーダを配置し、このエンコーダによって台車の速度を測定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術では、制御装置は走行経路にわたって配置される複数のリニアモータの光電センサに基づいて台車の走行速度を検出する。すなわち、制御装置は複数のリニアモータを制御するので、制御装置の構成が大きくなり、また複雑となってしまう。またエンコーダを用いて走行速度を検出する場合には部品点数が増え、制御装置が複雑で大きくなる。
【０００５】したがって、このような台車の速度制御装置を利用して台車システムを構築する場合には、リニアモータおよび制御装置の構成が大型化し、コストも高くなり、大規模なシステムを構築することは非常に困難となる。
【０００６】本発明の目的は、簡単な構成で台車の走行速度を検出して速度制御を行うことができる台車の速度制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明は、台車が走行する予め定める走行経路に沿って複数の推力付与手段を配置し、推力付与手段上を台車が通過するときに台車に推力を与え、予め定める速度で走行するように制御する台車の走行制御装置において、台車には、走行方向にわたって被検出体が取付けられ、各推力付与手段には、走行経路に沿う方向に間隔をあけて少なくとも２個設けられ、前記被検出体の有り無しに応じてスイッチング態様が切換わる検出器と、前記各検出器のスイッチング態様の切換わり間の時間を測定するタイマと、検出器のスイッチング態様の切換わりに応答し、タイマによる測定値、走行経路に沿う検出器の間隔に基づいて、台車の進入速度を算出する進入速度算出手段と、予め定める台車の走行速度および算出した進入速度に基づいて台車に与える推力を算出する推力算出手段と、推力付与手段を駆動し、推力算出手段で算出した推力を台車に与える駆動源と、検出器のスイッチング態様の切換わりに応答し、タイマによる測定値、走行経路に沿う検出器の間隔に基づいて、推力付与後の台車の速度を算出する付与後速度算出手段とが設けられることを特徴とする台車の速度制御装置である。
【０００８】検出器はたとえば光電センサから成り、台車に取付けられた被検出体の有る無しを検出する。すなわち、走行経路に沿って走行する台車が、検出器上を通過するとき、検出器のオン／オフが切換わる。このような検出器を推力付与手段毎に複数設けることによって、各推力付与手段で進入速度を算出することができる。また、算出した進入速度に基づいて台車に推力を与え、予め定める速度で台車を走行させる。
【０００９】したがって、前述した従来技術のように、複数のリニアモータ（推力付与手段）の光電センサに基づいて走行速度を算出したり、エンコーダを設ける必要がなく、制御装置を小型で安価に構成することができる。また、検出器は複数設けられるため、推力付与直後の速度も算出することができる。
【００１０】請求項２記載の本発明は、予め定める台車の走行速度、および付与後速度算出手段で算出した推力付与後速度に基づき、台車に追加する推力を算出する追加推力算出手段を有し、前記駆動源によって算出した追加推力を台車に与えることを特徴とする。
【００１１】一回目に与える推力は、進入速度に基づいて算出するため、台車の積荷重量または摩擦抵抗などによって推力付与後の速度が異なる。本発明では、前述したように付与後の速度を算出し、予め定める速度となるようにさらに追加して推力を与えるので、台車の状態に拘わらず、予め定める速度で台車を走行させることができる。これによって複数の台車を走行させる台車システムであっても台車間隔を保ち衝突を防止し、安定したシステムを構築することができる。
【００１２】請求項３記載の本発明の台車には走行方向にわたって二次導体が取付けられ、前記推力付与手段はコイルを有し、コイルに商用三相交流電源を給電することによって台車に推力を与えるリニア誘導モータであることを特徴とする。
【００１３】本発明に従えば、推力付与手段はリニア誘導モータであるので、推力は交流電流を流す時間によって調整でき、高価なインバータなどで周波数や電圧を変化させる必要がなく、制御装置の構造を簡単とすることができる。
【００１４】請求項４記載の本発明の推力付与手段は、コイル全体が台車の二次導体に重なるときのみ、商用三相交流電源を給電して台車に推力を与えることを特徴とする。
【００１５】リニア誘導モータは、コイルから誘導される渦電流の作用によって推力を与える。したがってコイル全体が二次導体に重なるときのみ電流を流すことによって、すべりが少なく、最も効率よく推力を付与することができる。これによってシステムの省電力化が図られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の台車の速度制御装置を用いた実施の一形態である搬送システム１の構成を示す平面図である。搬送システム１は、たとえば空港で用いられ、乗客の手荷物などを台車２に乗せて指定された搬送位置まで搬送する手荷物搬送システムとして用いられる。
【００１７】搬送システム１は複数の台車２を有し、この台車２が予め定める走行経路３に沿って走行する。また、走行経路３にはリニア誘導モータ（以下、ＬＩＭと略称する）４が、走行経路３に沿って間隔をあけて複数配置される。各ＬＩＭ４はそれぞれ制御装置５を有し、各制御装置５には、それぞれ全体制御装置６から台車２毎の走行速度が指令速度Ｖｄとして個別に指示される。制御装置５は、通過する台車２が指令速度Ｖｄで走行するように推力を与える。
【００１８】図２は、制御装置５の構成を示すブロック図である。制御手段５は、各ＬＩＭ４ごとに設けられ、３つの透過性光電センサＡ，Ｂ，Ｃ、演算回路２０および駆動源１１を有する。ＬＩＭ４はコイルを有し、駆動源１１は、電力計１５およびＳＳＣ（ソリッド・ステート・コンダクタ）１６を有し、商用交流電源１４から３相交流の電力が供給される。電力計１５で商用交流電源１４から所定の電力が供給されていることを確認し、ＳＳＣ１５が演算回路２０によってオンされると、ＬＩＭ４のコイルに交流電流を流す。
【００１９】台車２は、走行経路３を有する軌道面１０上を走行し、アルミニウム合金などの二次導体からなるリアクションプレート１２、および光電センサＡ，Ｂ，Ｃによって検出されるリアクションプレート１２と同じ長さの被検出体１３が取付けられる。
【００２０】リアクションプレート１２は、台車２の裏面に取付けられ、走行方向のほぼ全長にわたって配置される。台車２がＬＩＭ４上を通過するとき、ＬＩＭ４のコイルに交流電流を流すと、進行磁界を作るとともに、台車２のリアクションプレート１２に渦電流が誘導され、これらの相互作用により台車２に推力が与えられる。したがって、リアクションプレート１２とＬＩＭ４のコイルが重なっている状態では、ＳＳＣ１５をオンする時間に比例して台車２に与える推力が増加する。被検出体１３は、台車２の横側面に臨み、台車２の全長にわたって配置される。光電センサＡ〜Ｃは軌道面１０上で、台車２の走行方向に所定の間隔をあけて配置され、台車進行方向に対し直行する方向に光を照射する。そして、光電センサＡ〜Ｃ上を台車２が通過するとき、光電センサの投光ユニットから照射された光が被検出体１３で遮光され、光電センサの受光ユニットはオンとなる。すなわち、通常、各光電センサＡ〜Ｃはオフであり、台車２が近づき、台車２の被検出体１３の前端が光電センサ上に配置されたとき、光電センサはオンとなり、さらに、被検出体の後端が光電センサ上を通過したとき、再びオフとなる。
【００２１】制御装置５の演算回路２０はタイマ、メモリ、進入速度算出手段、推力算出手段、付与後速度算出手段、および追加推力算出手段を有し、タイマは、光電センサＡ〜Ｃのオン／オフの切換わりに応答し、光電センサＡ〜Ｃのオン／オフの切換わり間の時間を測定する。
【００２２】メモリには、台車２の走行方向に沿う被検出体１３およびリアクションプレート１２の長さＬ１，Ｌ２、各光電センサＡ〜Ｃの間隔Ｌ３，Ｌ４、積荷がない状態の台車２の重量、および全体制御装置６から指示された台車２の指令速度Ｖｄが記憶される。
【００２３】なお、本実施形態では被検出体１３の長さＬ１は１４６３ｍｍであり、リアクションプレート１２の長さＬ２は１４００ｍｍであり、ＬＩＭ４の長さＬ４は４５７ｍｍである。また光電センサＡ，Ｂ，Ｃはこの順に台車２の走行方向上流側から配置され、光電センサＡは、ＬＩＭ４よりも走行方向上流側に配置され、光電センサＢは、ＬＩＭ４の上流側端部に配置され、光電センサＣは、ＬＩＭ４の下流側端部に配置される。したがって光電センサＢとＣとの間隔はＬＩＭ４の長さＬ４と同じ長さとなる。また、光電センサＡとＢとの間隔Ｌ３は、前記間隔Ｌ４と同じ長さとする。また台車２の全長Ｌ５は１７４３ｍｍとし、ＬＩＭ４間の間隔Ｌ６は、１８５７ｍｍとする。また、リアクションプレート１２の長さＬ２は、Ｌ２≧Ｌ３＋Ｌ４を満足するものとする。
【００２４】進入速度算出手段は光電センサＡおよびＢのオン／オフの切換わり、タイマで測定した光電センサＡ，Ｂの切換わり時間Ｔ０、およびメモリに記憶される光電センサＡ，Ｂの間隔Ｌ３に基づいて台車２の進入速度Ｖ０を算出する。推力算出手段は算出した進入速度１０、メモリに記憶される台車２の重量、および指令速度Ｖｄに基づいて、台車２に与える推力を算出する。本実施形態の場合は、推力はＳＳＣ１６をオンする時間として算出される。
【００２５】付与後速度算出手段は、光電センサＡ，Ｃのオン／オフの切換わり、タイマで測定した光電センサＡ，Ｃの切換わり時間Ｔ１、および被検出体１３の長さＬ１に基づいて推力付与後の台車２の速度Ｖ１を算出する。
【００２６】進入速度、台車２に与えた推力、および付与後速度Ｖ１が判ると、与えた推力と台車２との関係が判る。すなわち、台車２の積荷重量もしくは摩擦抵抗などを含んだ状態での推力と台車速度との関係が判る。したがって追加推力算出手段では、付与後速度Ｖ１および指令速度Ｖｄから、指令速度Ｖｄで走行するのに追加して与えるべき推力を算出することができる。
【００２７】本発明では、電源１４からの交流の周波数は一定とし、ＬＩＭ４のコイルとリアクションプレート１２とは１００％重なった状態で推力を与えるので推力算出手段および追加推力算出手段で算出する推力はＳＳＣ１６をオンする時間として算出され、算出した時間だけＳＳＣをオンして台車２に推力を与える。したがって、周波数や電圧を変換する高価なインバータなどを必要とせず、安価に制御装置５を構成することができる。
【００２８】図３は台車２の通過時における制御装置５の制御方法を示すフローチャートであり、図４はこのときの台車２と光電センサＡ〜ＣおよびＬＩＭ４との位置関係を示す図であり、図５はこのときのタイムチャートである。
【００２９】台車２は走行経路３に沿って走行しており、演算回路２０は、ステップａ１で光電センサＡがオンになるか否かを監視し、時刻ｔ０（図５）で、台車２の被検出体１３の前端が光電センサＡに達したとき（図４■）、光電センサＡがオンされる。演算回路２０は、これに応答してステップａ２でタイマでカウントし始め、次のステップａ３で光電センサＢがオンされるか否かを監視する。
【００３０】時刻ｔ１で光電センサＢがオンされると(図４■)、台車２が光電センサＡ，Ｂ間を走行するのにかかる時間Ｔ０が算出され、次のステップａ４で、時間Ｔ０、光電センサＡ，Ｂの間隔Ｌ３、およびメモリに記憶される台車２の重量に基づき、進入速度算出手段で台車２の進入速度Ｖ０を算出する。
【００３１】次のステップａ５では、算出した進入速度Ｖ０を、推力算出手段である推力算出ルーチン２１に渡す。推力算出ルーチンには予め、指令速度Ｖｄ、台車２の重量、駆動源１１からの供給電力および周波数などが設定されており、これらと入力された進入速度Ｖ０に基づき、台車２が指令速度Ｖｄで走行するのに必要な推力を、ＬＩＭ４の励磁時間（秒）として算出する。なお、励磁時間の算出は、ＬＩＭ１４のコイルとリアクションプレート１２とが常に１００％重なった状態にあるものとして算出する。算出した励磁時間Ｔ２をメインルーチンに渡し、次のステップａ６に進む。
【００３２】ステップａ６では、センサＣがオンされるか否かを監視し、台車２の被検出体１３の先端が光電センサＣに達し（図４■）、時刻ｔ２で光電センサＣがオンされると、これに応答して次のスップａ７でタイマでカウントを開始すると同時に、ステップａ７でタイマカウントを開始し、励磁時間Ｔ２だけＳＳＣ１６をオンしてＬＩＭ４を励磁し、台車２に推力を与える。
【００３３】ＬＩＭ４を励磁するときには、ＬＩＭ４とリアクションプレート１２とは確実に１００％重なっており、最も効率よく台車２に推力を与えることができる。なお、リアクションプレート１２とＬＩＭ４とが１００％重なるとは、リアクションプレート１２の軌道面１０への垂直投影像にＬＩＭ４が完全に含まれる状態を示す。
【００３４】次の時刻ｔ３で励磁時間Ｔ２が経過すると、ＬＩＭ４の励磁を解除する。ステップａ９ではセンサＡがオフされるか否かを監視ししており、台車２の被検出体１３の後端が光電スイッチＡに達し（図４■）、時刻ｔ４で光電センサＡがオフされると、まず、ＬＩＭ４励磁開始時刻ｔ２から光電センサＡがオフされる時刻ｔ４までの時間Ｔ１が算出され、この時間Ｔ１に基づいて、付与後速度算出手段で推力付与後の速度Ｖ１が、時間Ｔ１間の平均速度として算出される（ステップａ１０）。
【００３５】次のステップａ１１で算出した付与後速度Ｖ１を追加速度算出手段である追加速度算出ルーチン２２に渡す。前述したように追加速度算出手段では、実際の台車２の状態を考慮して、台車２の速度が指令速度Ｖ１になるように、追加する推力をＬＩＭ４の励磁時間として算出する。算出した追加励磁時間Ｔ４はメインルーチンに渡される。
【００３６】次のステップａ１２では、ＬＩＭ４の後端をリアクションプレート１２が通過し、ＬＩＭ４とリアクションプレート１２とが完全に重ならなくなる時刻（図４■の状態）と、算出した前記追加励磁時間Ｔ４とから逆算し、ＬＩＭ４の追加励磁開始時刻ｔ５および、前記時刻ｔ４から追加励磁開始時刻ｔ４までの待機時間Ｔ３を算出する。
【００３７】次のステップａ１３で、算出した待機時間Ｔ３だけ待機し、時刻ｔ５に達するとＳＳＣ１６をオンし、追加励磁を開始する。
【００３８】ステップＡ５で光電センサＢがオフされるか否かが監視され、時刻ｔ６で光電センサＢがオフされると（図４■）、ステップａ１６でＳＳＣ１６をオフし、ＬＩＭ４の励磁を解除し、追加励磁が終了する。この追加励磁時でも、図４から判るように、リアクションプレート１２とＬＩＭ４とは完全に重なった状態となっている。
【００３９】さらに時刻ｔ７で被検出体１３の後端が光電センサＣに達し（図４■）、光電センサＣがオフされる。このようにして、ＬＩＭ４の制御装置５による台車２の速度制御が終了する。
【００４０】ＬＩＭ４間の間隔Ｌ６は、台車２の全長Ｌ５より少し長いだけであるので、ＬＩＭ４を通過した台車２は、後続するＬＩＭ４によってすぐに速度制御が開始される。このようにして連続して速度制御が行われるので、台車２は指令速度Ｖｄとなるように高精度に制御される。
【００４１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、検出器を推力付与手段毎に複数設けることによって、従来技術のように、複数のリニアモータの光電センサに基づいて走行速度を算出したり、構成の複雑なエンコーダを設けることなく、各推力付与手段毎に設ける制御装置で簡単に台車の速度を算出し、速度制御を行うことができる。また、検出器は複数個設けられるため、推力付与直後の速度も算出することができる。
【００４２】また本発明によれば、付与後の速度を算出し、予め定める速度となるようにさらに追加して推力を与えるので、台車の状態に拘わらず、予め定める速度で正確に台車を走行させることができる。これによって、台車の間隔を一定に保ち衝突防止制御の可能な安定した台車システムを構築することができる。
【００４３】また本発明によれば、推力付与手段はリニア誘導モータであるので、推力は交流電流を流す時間によって調整でき、インバータなどで周波数や電圧を変化させる必要がなく、構造を簡単とすることができる。
【００４４】また本発明によれば、コイル全体が二次導体に重なるときのみ電流を流すことによって、最も効率よく推力を付与することができるので、省電力化が図られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００９７４
【氏名又は名称】川崎重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年９月７日（１９９９．９．７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５５５７
【弁理士】
【氏名又は名称】西教 圭一郎 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−７８３１３（Ｐ２００１−７８３１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月２３日（２００１．３．２３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２５３１０２ |
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