| 【発明の名称】 |
台車走行システム |
| 【発明者】 |
【氏名】森田 勝幸
【住所又は居所】愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会社豊田自動織機内
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| 【要約】 |
【課題】出来るだけ小型の電源装置を用いて台車を効率的に走行させることができる台車走行システムを提供する。
【解決手段】走行コースに沿って給電線１が敷設されている。電源装置２は、給電線１に一定の電流を流すことにより各台車４に電力を供給する。台車４は、給電線１から電力を受け取りながらセンタ装置３からの指示に従って走行する。各台車４の消費電力の総和が閾値電力を越えると、電源装置２は、給電線１を介して流れる電流を低下させる。台車４は、給電線１を介して流れる電流の低下を検出すると、自車の加速を制限する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 予め決められた走行コースに沿って複数の台車が走行する台車走行システムであって、上記走行コースに沿って敷設された給電線と、上記複数の台車の消費電力の総和が閾値電力以下であるときは第１の電流値で上記給電線に電力を供給し、上記複数の台車の消費電力の総和が上記閾値電力を越えたときは上記第１の電流値よりも小さな電流値で上記給電線に電力を供給する電源装置とを備え、上記複数の台車は、上記給電線を介して流れる電流が上記第１の電流値から低下したときに、それぞれ、自車の加速を制限することを特徴とする台車走行システム。
【請求項２】 予め決められた走行コースに沿って複数の台車が走行する台車走行システムであって、上記走行コースに沿って敷設された給電線と、上記複数の台車の消費電力の総和が閾値電力以下であるときは第１の電流値で上記給電線に電力を供給し、上記複数の台車の消費電力の総和が上記閾値電力を越えたときは上記第１の電流値よりも小さな電流値で上記給電線に電力を供給する電源装置とを備え、上記複数の台車は、それぞれ、コイルを含む受電ユニットと、上記給電線を介して流れる電流に起因して上記コイルに発生する電圧を検出する電圧センサと、上記電圧センサの出力に基づいて、自車の加速を制限するか否かを決定するコントローラとを有することを特徴とする台車走行システム。
【請求項３】 請求項１または２に記載の台車走行システムであって、上記電源装置は、上記複数の台車の消費電力の総和が上記閾値電力を越えたときは、出力電圧一定制御を実行する。
【請求項４】 予め決められた走行コースに沿って台車が走行する台車走行システムであって、上記走行コースに沿って敷設された給電線と、上記台車の消費電力が閾値電力以下であるときは第１の電流値で上記給電線に電力を供給し、上記台車の消費電力が上記閾値電力を越えたときは上記第１の電流値よりも小さな電流値で上記給電線に電力を供給する電源装置とを備え、上記台車は、上記給電線を介して流れる電流が上記第１の電流値から低下したときに、自車の加速を制限することを特徴とする台車走行システム。
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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、予め決められた走行コースに沿って給電線が敷設され、台車がその給電線から電力を受け取りながら走行する台車走行システムに係わる。
【０００２】
【従来の技術】予め決められた走行コースに沿って給電線が敷設され、台車がその給電線から電力を受け取りながら走行する台車走行システムは、例えば、工場内の部品搬送システム等として知られている。なお、この種のシステムでは、しばしば、センタ装置からの指示により各台車の走行が制御される。
【０００３】図７(a) は、台車走行システムの構成例である。このシステムにおいて、各台車は、不図示のセンタ装置からの指示に従って、給電線から電力を受け取りながら走行する。一方、高周波電源は、各台車により消費される電力を供給するように、給電線に電流を流す。すなわち、高周波電源は、各台車が消費する電力の総和を供給する。
【０００４】ところで、台車の消費電力は、基本的に、その台車の加速時に最大となる。ここで、台車の走行は、基本的に、台車ごとに独立に制御される。このため、複数の台車が同時に加速走行を行う可能性がある。すなわち、複数の台車が同時に大きな電力を消費するような事態が起こり得る。
【０００５】一方、一般的な電源装置は、負荷（ここでは、台車）が要求する電力がその電源装置の最大定格を越えると、電力供給動作を停止する。したがって、上述のような台車走行システムは、通常、そのような電力停止が起こらないように設計される。具体的には、各台車の最大消費電力の総和が電源装置の最大定格を越えないように設計される。例えば、電源装置の最大定格が５ｋＷであり、各台車の最大消費電力が８００Ｗであったとすると、その電源装置に対して設けることができる台車の数は、最大で６台に制限される。
【０００６】また、図７(b) に示すように、走行コースが複数の走行区間に分割され、各走行区間ごとに電源装置が設けられるシステムでは、各走行区間ごとに台車の数が制限される。このため、このようなシステムでは、しばしば、台車が次の走行区間に進入することが禁止されたり、台車の加速が禁止されたりすることがあり、物流の効率が低下してしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、台車の消費電力が大きくなるのは、主に、その台車が加速走行を行っている期間である。しかし、一般に、各台車が加速走行をする時間は比較的短く、全台車が同時に加速走行をすることは稀である。すなわち、通常期間は、各台車の消費電力の総和が電源装置の最大定格と比較してかなり小さい状態になっている。別言すれば、電源装置は、その能力が十分に利用されない状態で動作していることになる。
【０００８】このため、上述のようにしてシステムを設計すると、所定数の台車に対して必要以上に大きな容量を持った電源を使用することになり、コストの上昇が発生する。また、別の見方をすれば、電源装置ごとの台車数が制限されるので、物流効率の低下が発生する。
【０００９】本発明の目的は、出来るだけ小型の電源装置を用いて台車を効率的に走行させることができる台車走行システムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の台車走行システムは、予め決められた走行コースに沿って複数の台車が走行する台車走行システムであって、上記走行コースに沿って敷設された給電線と、上記複数の台車の消費電力の総和が閾値電力以下であるときは第１の電流値で上記給電線に電力を供給し、上記複数の台車の消費電力の総和が上記閾値電力を越えたときは上記第１の電流値よりも小さな電流値で上記給電線に電力を供給する電源装置とを備え、上記複数の台車は、上記給電線を介して流れる電流が上記第１の電流値から低下したときに、それぞれ、自車の加速を制限する。
【００１１】上記構成において、全台車の消費電力の総和が閾値電力を越えると、電源装置は、給電線を介して流れる電流を低下させる。そして、各台車は、給電線を介して流れる電流が第１の電流値から低下したことを検出すると、自車の加速を制限する。このように、このシステムでは、給電線を介して流れる電流の値により、電源装置から各台車に対して、加速を制限する旨の指示が与えられる。
【００１２】各台車の消費電力は、その加速時に大きくなる。このため、全台車または多数の台車が同時に加速を行ったときに、その消費電力の総和が閾値電力を越える。すなわち、各台車の加速が制限されるのは、全台車または多数の台車が同時に加速を行ったときであって、全台車の消費電力の総和が閾値電力以下であれば、各台車はそれぞれ自由に加速することができる。ここで、全台車または多数の台車が同時に加速することが稀であるとすると、各台車は、基本的に、自由に加速できることになる。
【００１３】また、上記構成においては、全台車の消費電力の総和が閾値電力（例えば、電源装置の最大定格）を越えたときであっても、各台車は、加速が制限されるものの、その走行を継続できる。よって、各台車の最大消費電力の総和よりも大きな容量を持った電源装置を使用する必要はない。
【００１４】上記台車走行システムにおいて、各台車が、コイルを含む受電ユニットと、上記給電線を介して流れる電流に起因して上記コイルに発生する電圧を検出する電圧センサと、上記電圧センサの出力に基づいて、自車の加速を制限するか否かを決定するコントローラとを有するようにしてもよい。この構成によれば、給電線を介して流れる電流を検出するための専用センサを設ける必要がない。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態の台車走行システムの構成図である。本実施形態の台車走行システムは、予め決められた走行コースに沿って給電線が敷設され、台車がその給電線から電力を受け取りながら走行する。
【００１６】走行コースは、例えば周回コースであり、その走行コースに沿って給電線１が敷設されている。そして、その給電線１に対して電源装置２が接続されている。すなわち、電源装置２は、給電線１に電力を供給する。なお、走行コースは、必ずしも周回コースである必要はなく、直線コース等であってもよい。
【００１７】センタ装置３は、台車４との間で情報を送受信する機能を備えたサーバコンピュータであり、各台車の走行を制御する。具体的には、センタ装置３は、たとえば、台車４に対して移動先を指示する。なお、センタ装置３と台車４との間の通信路は、この実施形態では無線伝送路であるが、給電線１を介して情報を送受信するようにしてもよい。
【００１８】台車４は、給電線１から電力を受け取る機能、およびセンタ装置３との間で情報を送受信する機能を備えている。そして、センタ装置３からの指示に従って目的地へ走行する。なお、図１に示す例では、走行コースに対して１台の電源装置が設けられているが、本発明はこの構成限定されるものではない。即ち、本発明は、図７(b) に示したように、走行コースが複数の走行区間に分割されて各走行区間ごとに対応する電源装置が設けられたシステムにも適用可能である。
【００１９】図２は、電源装置２のブロック図である。変換回路１１は、例えば商用ＡＣ電源に接続されており、制御部１２からの指示に従って高周波交流電流を給電線１に供給する。また、制御部１２は、出力電流および出力電圧をモニタし、出力電流が一定の値に保持されるように、或いは出力電圧が一定の値に保持されるように変換回路１１を制御する。
【００２０】電源装置２は、通常時は、図３に示すように、給電線１を介して流れる電流が一定の値（電流Ｉo ）になるように出力電圧を制御する。すなわち、電源装置２は、給電線１を介して流れる電流を一定の値に保持しながら、各台車４における消費電力の総和を供給する。なお、「通常時」とは、ここでは、各台車４の消費電力の総和が予め設定されている閾値電力よりも小さい期間を意味する。
【００２１】制御部１２は、出力電流および出力電圧をモニタすることにより、各台車４における消費電力の総和を検出する。そして、この検出値が閾値電力を越えると、制御部１２は、電流一定制御を停止し、電圧一定制御を実行する。ここで、この電圧一定制御では、出力電流は、通常時に保持される電流値（電流Ｉo ）よりも低下することになる。なお、この閾値電力は、例えば、電源装置２の最大定格または最大定格よりも少し小さいな値に設定される。
【００２２】この後、各台車４における消費電力の総和が低下して閾値電力よりも小さくなると、制御部１２は、電圧一定制御を停止し、電流一定制御を再開する。これにより、以降、出力電流は「電流Ｉo 」に戻る。図４は、台車４のブロック図である。なお、ここでは、本発明に直接的に係わらない機能は省略している。
【００２３】受電ユニット２１は、給電線１から電力を受け取る。この実施形態では、受電ユニット２１は、受電コイルを備えており、電磁誘導作用を利用して給電線１から電力を受け取るものとする。この場合、受電コイルに生じる起電力は、給電線１を介して流れる電流に比例する。なお、給電線１には交流が供給されているので、受電ユニット２１は交流電圧を出力する。そして、この交流電圧の振幅は、給電線１を介して流れる電流に依存する。
【００２４】整流回路２２は、受電ユニット２１から出力される交流電圧を整流する。したがって、整流回路２２の出力電圧も、給電線１を介して流れる電流に依存する。ドライバ２３は、例えばインバータ回路であり、コントローラ２９により生成される駆動指示に従ってモータ２４を駆動する。モータ２４は、台車４の走行のための動力源である。
【００２５】電圧センサ２５は、整流回路２２の出力電圧を検出する。なお、電圧センサ２５は、この実施形態では整流回路２２の出力電圧を検出するが、受電ユニット２１の出力電圧を検出するようにしてもよい。速度センサ２６は、当該台車の走行速度を検出する。位置センサ２７は、当該台車の位置を検出する。通信ユニット２８は、センタ装置３から走行指示を受信する。
【００２６】コントローラ２９は、例えばＣＰＵであり、センタ装置３からの指示、および各センサの出力に基づいて駆動指示を作成し、それをドライバ２３に与える。例えば、センタ装置３により移動先が指示されると、コントローラ２９は、速度センサ２６の出力に基づいて台車４の速度を検出する。そして、台車４の速度が予め設定されている標準走行速度に達していなかった場合には、モータ２４に供給すべき電流を増加する旨の駆動指示をドライバ２３に与える。これにより、モータ２４の回転数が増加し、台車４は加速してゆく。
【００２７】ここで、台車４の加速／減速制御は、例えば、モータ２４の角速度（または、回転数）をモニタすることにより実現するようにしてもよい。この場合、コントローラ２９は、モータ２４の角速度が台車４の目標速度に対応する値になるように、モータ２４に供給すべき電流を決定する。そして、そのような電流を生成するための駆動指示をドライバ２３に与える。なお、台車４の加速／減速制御において、ドライバ２３に与えるべき駆動指示は、モータ２４のトルクをパラメータとして作成するようにしてもよい。
【００２８】ところで、図３を参照しながら説明したように、各台車４の消費電力の総和が閾値電力を越えると、電源装置２の出力電流は低下する。具体的には、電源装置２は、給電線１を介して流れる電流を、電流一定制御により保持される値（電流Ｉo ）よりも低下させる。
【００２９】給電線１を介して流れる電流が変化すると、各台車４においては、それに伴って受電ユニット２１および整流回路２２の出力電圧が変化する。すなわち、給電線１を介して流れる電流が小さくなると、それに伴って受電ユニット２１および整流回路２２の出力電圧が低下する。そして、この電圧の変化は、電圧センサ２５により検出され、コントローラ２９に通知される。すなわち、コントローラ２９は、整流回路２２の出力電圧をモニタすることにより、給電線１を介して流れる電流を検出する。
【００３０】なお、受電電圧（受電ユニット２１又は整流回路２２の出力電圧）は、通常、予め設定された閾値電圧より低下しないように設計されているが、給電線１を介して流れる電流が低下すると、当該台車の消費電力が大きくなったときにその閾値電圧を下回るようになる。
【００３１】コントローラ２９は、整流回路２２の出力電圧が予め設定されている閾値電圧よりも低下すると（すなわち、給電線１を介して流れる電流が低下したことを検出すると）、台車４の加速を制限する。ここで、「加速を制限」とは、加速を禁止することだけでなく、加速度を一定値以下に抑えることを含む。なお、台車４の加速動作は、たとえば、モータ２４の角速度を増加させることにより実現される。したがって、「台車４の加速を制限」とは、モータ２４の角速度の増加を禁止すること、或いは、モータ２４の角速度の増加率（すなわち、角加速度）を一定値以下に抑えることを意味する。
【００３２】上記加速制限を実現するためには、例えば、モータ２４の角速度を増加させない範囲で、或いは、モータ２４の角速度の増加率が一定値を越えない範囲で、モータ２４に供給すべき電流を決定する。そして、そのような電流を生成するための駆動指示がドライバ２３に与えられる。
【００３３】図５(a) は、電源装置２の出力を示す図である。また、図５(b) は、台車４の受電電圧の変化を説明する図である。各台車４の消費電力の総和が増加すると、図５(a) に示すように、それに伴って電源装置２の出力電力も増加していく。そして、各台車４の消費電力の総和が閾値電力を越えると（時刻Ｔ1 〜Ｔ2 ）、電源装置２は、各台車４が要求する電力を十分に供給することができなくなる。このため、この期間は、図５(b) に示すように、給電線１を介して流れる電流が低下する。そして、この結果、台車４においては、図５(b) に示すように、受電電圧が閾値電圧よりも小さくなり、加速が制限されるようになる。
【００３４】図６は、台車４のコントローラ２９の動作を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、例えば、センタ装置３からの指示を受信した後、所定時間間隔ごとに繰り返し実行される。ステップＳ１では、センタ装置３から受信した指示を解析し、台車４の走行動作を決定する。たとえば、センタ装置３により目的地が指示されたときに台車４が停止していた場合、或いは台車４の速度が標準走行速度以下であった場合は、「台車４を加速」と判断する。一方、標準走行速度で走行していた場合は、「等速度で走行」と判断する。あるいは、台車４が目的地に近づくと、「台車４を減速」と判断する。
【００３５】ステップＳ２では、ステップＳ１における判断結果が「加速」であるか否かを調べる。そして、ステップＳ１における判断結果が「加速」であれば、ステップＳ３において、受電電圧（受電ユニット２１または整流回路２２の出力電圧）と予め設定されている閾値電圧とを比較する。
【００３６】受電電圧が閾値電圧よりも低かった場合は、各台車４の消費電力の総和が電源装置２の最大定格を越えているものとみなし、ステップＳ４において、加速制限の範囲内で駆動指示を作成する。具体的には、台車４の加速度をゼロにするような駆動指示、または台車４の加速度が一定値以下になるような駆動指示を作成する。一方、ステップＳ１における判断結果が「加速」でなかった場合、あるいは受電電圧が閾値電圧よりも高かった場合は、加速制限を受けることなく、ステップＳ５において対応する駆動指示を作成する。そして、ステップＳ６において、ステップＳ４またはＳ５で作成した駆動指示をドライバ２３に与える。
【００３７】このように、本実施形態の台車走行システムでは、各台車４の消費電力の総和が電源装置２の最大定格を越えると、各台車４は、それぞれ自車の加速を制限する。しかし、台車走行システムにおいて、全ての或いは多数の台車４が同時に加速することは稀である。したがって、各台車４は、通常、最大速度／最大加速度で走行できるので、物流の効率は低下しない。
【００３８】また、各台車４の消費電力の総和が閾値電力を越えたときであっても、各台車は、加速が制限されるものの、その走行を継続できる。よって、各台車４の最大消費電力の総和よりも大きな容量を持った電源装置を使用する必要はない。換言すれば、所定の容量の電源装置に対して設けることができる台車の数を増やすことができる。例えば、電源装置の最大定格が５ｋＷであり、各台車の最大消費電力が８００Ｗであるときに、その電源装置に対して６台以上の台車を設けることができる。この場合、各台車の平均消費電力が５００Ｗであれば、例えば、台車の数を１０台程度にまで増やすことができる。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、所定の容量の電源装置に対して設けることができる台車の数を増やすことができる。よって、電源装置の能力を十分に引き出すことができ、電源装置のコストパフォーマンスが向上する。また、電源装置の容量に余裕を持たせなくても、各台車の加速動作が制限されることは稀であり、物流の効率は低下しない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２１８
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
【住所又は居所】愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地
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| 【出願日】 |
平成１３年１０月１０日（２００１．１０．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７４０９９
【弁理士】
【氏名又は名称】大菅 義之
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１２５５０４（Ｐ２００３−１２５５０４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年４月２５日（２００３．４．２５） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３１２８４８（Ｐ２００１−３１２８４８） |
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