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表2.6.1-1 磁気誘導式無人搬送車における開発課題と解決手段(1/5)
| 開発課題 | 出願日/優先権主張日 出願人 公報番号 発明等の名称 |
従来技術と問題点 | 課題の解決手段と作用効果 | |
| 大区分 | 小区分 | |||
| 有人作業が 多い |
行先設定操作が煩雑 | 86.6.9 ダイフク 特許2544112 移動車誘導設備 |
移動車を目的ステーションへ自動走行させるには、分岐点指示とステーション指示が必要で、行先設定操作が煩雑であり、分岐点を自動判別する方式では、レイアウト変更時に車載の経路情報を変更する手間がかかる。 | 各分岐ラインに上位アドレスを設定し、各ステーションに上位と下位アドレスを設定することで、分岐方向は行先アドレスと分岐ラインアドレスの大小比較だけで決められるので、走行経路の変更拡張が容易で、行き先設定が簡単になる。 |
| 磁気センサを都度再調整する必要がある | 90.5.31 日本電気 特許2910167 搬送車の誘導方法 |
気温の変化や微妙な位置ずれにより、磁気センサの出力ベースレベルが変化するので、都度再調整が必要であり、また、走行中にこの変化が急激に起こると安定走行ができなくなる。 | 磁気標識のない領域を設け、これを搬送車が通過した時の磁気センサ出力を基準ベースレベルとすることで、磁気センサの出力ベースレベルを自動調整する。 | |
| 原点起動が不便で、専用の装置が必要 | 93.9.20 日本輸送機 特開平7-93031 無人搬送車の位置検 出方式 |
相対番地方式での無人搬送車の制御では、原点起動が不可欠のため、融通が利かなく、また、原点位置を確認するための装置の設置コストがかかる。 | 無人搬送車の停止点に、停止誘導コイルと共に絶対番地送信用ID装置を埋設したので、原点起動の必要がなくなり、起動場所の融通性が増し、原点起動用装置が不要になる。 | |
| コースアウトからの復帰に手間がかかる | 95.7.25 矢崎化工 特許2759134 誘導式運搬車の自動 誘導方法 |
磁気誘導式運搬車がコースアウト状態の場合には、正常状態に復帰させるのに多くの手動操作が必要で、稼動効率低下の要因となっている。 | 始動時に、磁気センサの左右揺動、さらには、車両の低速蛇行走行により、誘導路を検知して通常運転を自動開始し、誘導路を検知できなければ自動停止することで、コースアウトからの復帰が容易になる。 | |
| 設計の自由 度が少ない |
車両の走行が一方向に制約される | 85.3.29 豊田自動織機製作所 特公平3-32084 無人搬送車の運行指 示検出装置 |
従来では、無人搬送車が後進状態では、前進状態で定義されたマークパターンを別の意味に認識してしまうため、車両の走行方向を規制する必要が生じ、自動運行に制約があった。 | 無人搬送車の走行方向を判別するマークプレートを追加することで、マークパターンの誤認識を防止したので、車両の走行方向が規制されることがなくなり自動運行の制約が解消された。 |
| ステーションへの絶対アドレスの割り当て数が不足 | 85.5.28 豊田自動織機製作所 他 特公平4-9325 無人車の運行制御装 置 |
無人車走行路に設置されたマークプレートを検出するセンサの車載数に限界があるため、多数のステーションを必要とする走行システムでは、絶対アドレスの割り当て数が不足する。 | 複数のステーションを一つのブロックとして絶対アドレスを割当て、ブロック内の目的ステーションから発せられる指令で無人車を位置決めすることで、絶対アドレスの割り当て数を少なくした。 | |
| 4本を越える交差点の分岐制御ができない | 88.4.5 ダイフク 特許2649534 移動車の誘導設備 |
単一センサを用いる従来の磁気誘導式の走行制御では、4本を越える交差点での分岐制御ができない。 | N極誘導体専用センサとS極誘導体専用センサを複数個交互に組み合わせることで、各誘導帯ごとに2つの分岐制御が可能のため、4本を越える交差点でも対応できる。 | |
| 異種の誘導方式による搬送システムの拡張が困難 | 88.10.25 日本電気 特許2639009 誘導用センサ |
電磁誘導式のシステムを活かし磁気誘導式を追加拡張する場合二種のセンサを別々に搬送車に取り付ける場所がない。 | 電磁誘導用の誘導電流を検出しかつ、これと異なる周波数による励磁で磁性体を検出し、両者の信号を帯域フィルタで分離する方法で、磁気誘導式にも使えるセンサを提供し、これを車載することで、二種兼用の無人車システムを構築できる。 | |
表2.6.1-1 磁気誘導式無人搬送車における開発課題と解決手段(2/5)
| 開発課題 | 出願日/優先権主張日 出願人 公報番号 発明等の名称 |
従来技術と問題点 | 課題の解決手段と作用効果 | |
| 大区分 | 小区分 | |||
| 設計の自由 度が少ない |
3方向以上の分岐制御ができない | 90.8.23 ダイフク 特許2793894 移動車の分岐走行制 御設備 |
従来の移動車の分岐制御では、分岐点にステーションアドレスしか記憶されておらず、分岐するしないの二者択一論理になり、3方向以上の分岐制御ができなかった。 | 分岐点IDタグに、分岐経路ごとの方向角度、分岐先ごとに最短到達可能な全ステーションのアドレスを記憶させ、移動車のタグリーダで読み取ることで、3方向以上の分岐が可能で、汎用性の高い制御を開発した。 |
| 幅広車体に磁気センサが対応できない | 96.5.21 東急車両製造 特開平9-311718 無人走行車の左右方 向偏倚検出方法及び 装置、並びに中央復 帰制御方法及び装置 |
幅広車体の磁気誘導において、車体幅方向に一列配置した1ビット式デジタル磁気センサの個数を増加すると演算処理負荷が増大し、代わりにセンサ間隔を広げると検出精度が低下する。 | 1ビット式デジタル磁気センサ列両側にアナログ磁気センサを配置し、これらを車体が大きく変位した時の制御に用いることで、幅広車体であっても、デジタルセンサの個数増加を抑えることができる。 | |
| 誤動作しや すい |
不要鉄板によるマークプレートの誤認識 | 84.8.8 豊田自動織機製作所 特公平3-54364 無人搬送車の運行指 示ポイント検出装置 |
従来では、無人台車の運行コース上に鉄板が誤って置かれるとこれを車両のセンサがマークプレートと誤認識してしまう。 | 検出した鉄板の長さを検出持続時間と車速から計算し、マークプレートの正規の長さであった時のみ、マークプレートとして認識させることで、無人搬送車の誤動作を防ぐ。 |
| 旋回時の位置決め精度不足で不安定な旋回 | 84.10.23 小松製作所 他 特公平3-53643 無人車両の旋回制御 方法 |
二輪差駆動型車両の心地旋回では、旋回点で直進停止、所要旋回角で旋回停止させるが、路面の凹凸やブレーキ精度不足で停止精度が不十分となり、不安定な旋回になることがある。 | 乗り換え先誘導線磁界の検出センサを車両駆動軸を中心にして車体前後に設置し、前方センサの出力で旋回外側車輪の回転を促進し、後方のセンサの出力で内側車輪の回転を抑制することで、旋回精度を高めた。 | |
| スピンターンの精度が悪く、コースアウト | 85.11.6 明電舎 特公平8-20900 無人車走行制御装置 |
従来のスピンターン制御では、高価なエンコーダが2個必要であり、また、スピンターン終了時の姿勢角制御精度が悪いためコースアウトするおそれがある。 | スピンターン時に、現誘導線が誘導線検出用左右ピックアップコイルの外に出たことと次誘導線が両コイルの中心に来たことを検出することで、スピンターン終了時の姿勢角を高精度に制御する。 | |
| 迂回制御で誤動作が起こる | 87.1.26 トヨタ自動車 他 特許2564127 迂回走行可能な無人 車 |
後続車が停止中の先行車を迂回する方法として、先行車が投光する光信号を後続車が検出するものが、あるが両者が直線状に並ぶレイアウトでは、後続車が所定の距離以前に、光信号を検出してしまい、正確な制御ができない。 | 先行車が停止時に光信号を斜め後方に投光し、後続車が斜め前方からの光信号のみを受光することで、両者が一直線に並んだ場合でも、所定の距離に近付いて初めて光信号が受光され、正確な迂回制御が可能となる。 | |
| 磁気テープ誘導線のない場所ではオフルートしやすい | 89.4.20 神鋼電機 特許2775835 無人車の誘導線乗り 移り方法 |
施工上、磁気テープ誘導線のない場所があり、ここでは、無人車がオフルートしやすく、円滑運行が阻害され、また、復旧に相当の注意を要する。 | 磁気テープ誘導線のない場所において、次の誘導線への乗り移り時に、車体を徐々に大きくスピン状に左右動させることで、無人車がオフルートするのを防止する。 | |
| 検知コイルの左右不均一、センサ高さの変動で操舵不能 | 89.11.29 工業技術院長 他 特許2628388 車両位置検知方法 |
移動体の磁気誘導用の車両左右の検知コイルは、温度変化により左右出力特性が不均一になりまた、走行路の障害物などでセンサ高さがシフトして出力が大きく変化し、操舵制御が不能となる。 | 左右検知コイルの最大出力値をスキャンして記憶し、これを基準に実出力を規格化し、さらに左右の規格化信号の比を操舵制御信号とすることで、左右特性の不均一とセンサ高さ変動による出力変動を補正し、低コストで安定した操舵制御を可能にした。 | |
表2.6.1-1 磁気誘導式無人搬送車における開発課題と解決手段(3/5)
| 開発課題 | 出願日/優先権主張日 出願人 公報番号 発明等の名称 |
従来技術と問題点 | 課題の解決手段と作用効果 | |
| 大区分 | 小区分 | |||
| 誤動作しや すい |
曲進側経路への乗移りが不可能になる | 89.12.21 豊田自動織機製作所 他 特許2823287 磁気センサ及び磁気 誘導装置 |
従来の制御では、左右の磁気センタの出力が等しくなるように操舵制御を行うが、分岐点では磁気テープが2本あるため、両者の合成磁界の中心部が操舵目標となり、台車は曲進側への乗り移りが不可能となり、走行路から逸脱することがある。 | 左磁気センサのコイル列を左へ順に感度が高くなるように形成し、右磁気センサは逆特性に形成し、直進時と左折時は左磁気センサのみを、右折時は右磁気センサのみを使用し、分岐方向の磁気テープを優先的に検出することで、曲進経路への乗り移りを確実にした。 |
| 各車両の走行レーンの検知法がない | 94.12.1 トヨタ自動車 特開平8-161034 車両誘導システム |
複数レーンを複数車両が走行している状態で、集中制御するためには、各車両がどのレーンを走行しているかを検知する必要があるが、従来方法にはない。 | 各々の走行レーン境界線に磁気マーカ列を設け、マーカ列のずれ量、または、マーカピッチ量をレーンごとに変え、車体左右のセンサでこのずれ量やピッチ量を検出することで、自車が走行しているレーンを識別する。 | |
| 分岐用等価コイルの有効範囲が狭い | 83.5.30 新神戸電機 実公平3-25203 無人誘導車用誘導線 の分岐装置 |
誘導線の分岐部は金属テープの一部を切断し、その替りに等価コイルを置いているが、切断個所が長いと、コイルが十分機能せず、安定した分岐装置とならない。 | 分岐コイルにコンデンサと昇圧トランスを組み合わせ、無人車の誘導線検出用周波数と共振させることで、分岐コイルの作用領域を拡大することができた。 | |
| 標識の特性 が悪い |
従来の自動案内にはノイズ、経時変化の問題がある | 76.2.28(優) ボルフディ−タ− リヒタ−(南アフリ カ) 特公昭55-14443 予定路に対し物体を 自動的に案内する方 法およびその装置 |
移動体を予定通路に自動的案内する方法には、レーザ光線による誘導法、放射物質を配置する方法、路面からの反射波を検知する方法があるが、外来ノイズ経時変化などの問題がある。 | 移動体からX線を路面上のX線蛍光物質に照射し、そこから二次放射されるX線を検出して、移動体を誘導制御することで、ゴミや水による特性劣化、背景からの干渉をなくすことができる。 |
| 磁気標識が大型で耐久性もない | 87.4.2 三井石油化学工業 他 特許2514958 車両誘導用の磁気ア モルファス標識体 |
従来の標識体はフェライト粉末を樹脂やセメントによるブロックが多用されており、所望強度の磁気を得るには大きなブロックが必要であり、歩行者のつまずき、塵埃の集積のほか、耐久性にも問題があった。 | メタロイド元素としてBおよびSiを含み、150〜300℃で磁場中で熱処理した鉄主成分薄片状のアモルファスを用いることで、従来のフェライト製標識体より磁気応答出力が大きく、小型で耐久性の高いものになる。 | |
| フェライト板式磁気標識体の施工費が高い | 88.5.25 リケン 特許2676700 磁気標識体 |
磁気誘導方式に用いられる磁気標識体には、フェライト板が用いられるが、一部破損でも全体取り替えになり、施工費が高くまた、厚みがあるので人がつまずくなどの不具合がある。 | 厚さ50〜100μmのフレーク状軟磁性非晶質合金により、厚さ0.5mm以下、片面粘着材付きの磁気標識体を提供できるので、人がつまづくことなく、また、局部的修正が可能になる。 | |
| フェライト含有塗料で路面透水性が阻害 | 89.10.18 リケン 他 特公平7-69740 磁気標識体 |
障害者誘導用の磁気標識体として、フェライト含有塗料を路面に塗付する方法が用いられるが必要塗付量が多く、路面の透水性が阻害される。 | 砕石あるいは自然石の数mm程度の大きさの骨材とFe.Si.Al系合金を混合することで透水性を損なわず、安価で、信頼性の高い磁気標識体を得る。 | |
| 磁気標識体の幅方向の磁化が弱い | 90.12.28 日本電気 特許2924190 磁気標識体 |
屋外などの凹凸の激しい場所で搬送車を磁気誘導する場合は、保護のため、磁気センサの高さを大きくしたいが、従来の磁気標識体では、形状効果のため幅方向の磁化が弱く、センシング感度が不十分になる。 | 高透磁率性の細線を直径方向に並べて、磁気標識体を構成することで、幅方向の磁化が強くなり、車載磁気センサを路面から高く設置しても、十分な感度を確保することができる。 | |
表2.6.1-1 磁気誘導式無人搬送車における開発課題と解決手段(4/5)
| 開発課題 | 出願日/優先権主張日 出願人 公報番号 発明等の名称 |
従来技術と問題点 | 課題の解決手段と作用効果 | |
| 大区分 | 小区分 | |||
| 標識の特性 が悪い |
カーブ部の大きな切欠穴で走行不能 | 75.3.24 日立製作所 実公昭56-8001 移動体の位置検出装 置 |
金属板上を走行する移動体で、切欠穴をスイッチで検出し、車両を停止、方向転換させる制御法があるが、カーブ部では走行軌跡に応じて、穴幅を大きくする必要があり、この穴に車輪が引っ掛かり、走行不能となった。 | 曲線部の大きな切欠穴には、近接スイッチが検知しないセメント等の絶縁物を充填することで移動体の車輪がこの穴に引っ掛からないようにした。 |
| アモルファス金属の磁気特性が劣化する | 87.3.11 三井石油化学工業 他 実公平5-46081 磁気誘導用アモル ファス標識体 |
アモルファス金属を磁気標識体に用いる場合、ラミネート積層後に、磁気特性が劣化してしまう問題がある。 | 磁性体で薄片状のアモルファス金属板の表面に緩衝層を形成しさらに樹脂フィルムで覆って磁気誘導用標識体に成形することで、成形時の磁気特性の劣化と経時劣化を防止できる。 | |
| 操作性が悪 い |
キャディなしのプレーでは距離が分からずスコアが乱れる | 83.8.29 三洋電機 特公平4-80404 ゴルフカ−ト装置 |
近年、キャディの代わりにゴルフカートを利用することが多くなったが、プレーヤにとってショット地点からグリーン地点までの距離を知ることが困難である。 | ゴルフカートの車輪回転数から走行距離を求め、これに、走行経路の曲がりなどに応じた補正信号による距離補正を加えることで、残り距離を算出し、ゴルフカートに表示する。 |
| 従来式ゴルフカートは操作、芝、プレーに問題がある | 85.2.15 庄司 博夫 他 特公平5-44041 ゴルフカ−ト走行誘 導法 |
ゴルフカートのうち、乗用式は操作が面倒、重いため芝を損傷させる、電磁誘導式は同一走行路のため芝が確実に傷む、舗装道路部がプレーの邪魔、レール式は地上部のレールがプレーの邪魔という不具合がある。 | 強磁性体をカート幅より広く並列二条に地中埋設し、カートがこれらを検知して内側に操舵制御することで、走行路が分散して芝が傷みにくく、プレーの邪魔になる地上物もなく、操作が容易で、施工も安価となった。 | |
| 1ユニットの操舵駆動で前後進できる車両がない | 97.8.29 矢崎化工 特開平11-73223 -誘導式運搬車 |
四隅にキャスタと前方部に操舵駆動ユニットを設置した磁気誘導式運搬車は、構造上、前進走行のみ可能で、複雑なレイアウトには対応できず、また、このユニットを2つ組み合わせたものは、全長が長く、狭い場所での使用に問題がある。 | 操舵駆動ユニットがスライドして、車体の進行方向側へ移動可能にしたので、1ユニットで、車両を不自由なく前後進させられる。 | |
| 走行待ちが ある |
有人車検出制御により走行時間にロスが発生 | 87.9.19 豊田自動織機製作所 他 特許2632868 無人車運行制御装置 |
安全のため有人車をステーションごとのセンサで検出する方法は、離れた無人車まで停止させてしまい、また、車上のセンサで検出する方法は、停止した無人車が近すぎて有人車脱出の邪魔になり、いずれも走行時間にロスが生じた。 | 有人車の検出を所定の範囲内で行い、無人車が最も近づける位置を割り出し、あらかじめ無人車をそこまで走行させておくことで、有人車が退出した時の走行時間のロスを低減させる。 |
| 優先権の低い車両の後に待ち行列が発生 | 93.3.17 明電舎 特開平6-266434 無人搬送車の自律交 差点制御方法 |
自律制御型の従来の交差点制御においては、交差点エリアで複数台の無人搬送車が待機していると、優先権の低い車両が常に待たされることになり、この後に待ち行列が発生し、運行制御の効率が低下する。 | 交差点近傍で、中心から外へ第1〜第3のエリアを設定し、同着車両同士では、高優先度車両を先行させ、あるエリア内に先着車両がいるときは、高優先度車両であっても、そのエリア直前で待機させるようにしたので、待ち行列が発生しない。 | |
| 制御の融通 性が低い |
所望の地点へゴルフカートを移動できない | 91.10.22 三洋電機 特許2640056 電磁誘導カ−トの走 行路 |
ゴルフカートは、通常フェアウェイの横に沿った誘導走行路を走行するが、プレーヤが球を反対方向に打った場合、ゴルフカートからクラブを運ぶのに時間がかかり、サービスが悪くなり、スムースなプレーができない。 | 複数本の誘導線をフェアウェイに埋設し、その内の1本を選択して通電することで、球の打たれた最近地点へゴルフカートを走行させることができ、サービスが向上する。 |
表2.6.1-1 磁気誘導式無人搬送車における開発課題と解決手段(5/5)
| 開発課題 | 出願日/優先権主張日 出願人 公報番号 発明等の名称 |
従来技術と問題点 | 課題の解決手段と作用効果 | |
| 大区分 | 小区分 | |||
| 装置が複雑 高価 |
無人台車の交差点などでの衝突防止方法が複雑高価 | 84.7.12 石川島播磨重工業 特公平4-81209 無人台車の衝突防止 方法 |
無人台車の合流地点や交差点では、台車同士の衝突を避けるため、従来は、閉鎖区間制御、トラッキング制御、トラフィック制御を行っていたが、待機無駄時間、地上制御装置が複雑高価、通信チャンネル不足、レイアウト変更困難などの問題があった。 | 無人台車に赤外線センサと赤外線警報発振器を取り付け、台車が交差点に近付いた時、他車の警報を受信して停止し、他車の警報がなくなれば、受信を中止して自車から警報を発信し、通過後は警報を停止する方式で、地上装置を簡単、確実、安価な衝突回避装置を構成した。 |
| 自立走行式移動体のコストが高い | 88.2.29 小松製作所 特許2660534 移動体の誘導走行制 御装置 |
自立走行式に設計された移動体は、部品点数が多く、また、個別仕様ごとに制御ソフトを設計するので、コストが高い。 | ならい線制御式移動体に予定経路線の記憶装置、現在位置方向の検出手段を追加し、ならい線対現在位置、記憶された予定経路対現在位置の二種のずれを、元々の操舵制御の信号に用いることで、ならい制御と自立制御兼用の安価な移動体を提供できる。 | |
| 誘導電流費または、制作費が高い | 88.10.13(優) 川崎重工業 特許2618041 無人走行装置 |
芝刈り用無人走行装置を埋設ケーブルで電磁誘導する方式は常時誘導電流が流れるため、ランニングコストが高く、テレビカメラなどにより、自在に走行させる方式は、製作コストが高い。 | 強磁性体の誘導線を地中埋設し無人車の回転永久磁石式交番磁界発生器と車体左右のコイル式検知センサでこれを検知する方式で、ケーブルに誘導電流を流す必要がなく、車体制作費の安価な芝刈りシステムを提供する。 | |
| 電磁誘導体の埋設では多額の設備投資となる | 89.10.27 石川島芝浦機械 特許2670158 自動走行作業車の誘 導装置 |
ゴルフ場などの自動走行芝刈り作業車はケーブルなどの連続誘導体を地下に埋設するため多額の工事費や外部電源費が必要であり、また、断線で誘導が不可能になる。 | あらかじめ走行予定軌跡に沿って、粉状の誘導体を種まきのように連続埋設し、これを芝刈り機の誘導体センサで検知しながらステアリング制御する方式で、埋設工事費、外部電源費の削減が可能になる。 | |
| 誘導工事費 が高い |
電磁誘導線工事、設備が複雑、反射帯の汚れに影響されやすい | 83.4.30 石川島播磨重工業 特公平3-6521 無人台車の誘導装 置 |
従来の無人台車の誘導には、電磁誘導式と光学誘導式があるが前者は誘導線の埋設工事が困難誘導電源設備が複雑、誘電体による干渉などの問題があり、後者は誘導体表面へのゴミ付着、走行面の凹凸による反射阻害など問題があった。 | 磁気帯のN極面で誘導帯を形成し、S極面で制御マークを形成し、多数列磁気素子のセンサを車載することで、同種磁極の干渉がなく、従来より多くの磁気信号を取り出せ、誘導線工事が簡単になり、外来ノイズの影響がなくなった。 |
| 埋設工事のコスト高、または、清掃の手間 | 86.8.13 村田機械 特公平7-92695 無人車の走行誘導装 置 |
無人車誘導には、従来、電磁誘導法と光学誘導法があるが、前者は電線埋設工事、レイアウト変更工事のコストが高く、後者は床面の反射ライン汚れ防止のための清掃の手間がかかっていた。 | 誘導ラインとして導電性金属を床面に貼り付け、無人車側で誘導ラインの起電力誘起と、発生磁界の検出を行うことで、誘導ライン敷設、変更が容易安価になり、誘導ラインの汚れにも強くなる。 | |
| 走行速度が 遅い |
空荷での低速走行により作業能率が低下 | 88.2.10 神鋼電機 特許2722479 無人搬送車の運行方 法 |
無人搬送車の低速高速切り換えは、従来は搬送指示によって行っていたので、搬送車が空荷でも低速状態の場合があり、搬送能率が低下していた。 | 在荷センサの出力を低速用荷物の搬送指令と組み合わせることで、在荷時のみ低速走行するようにしたので、搬送効率が向上する。 |
| 衝突の可能 性がある |
停止車両に後続車両が追突する危険性 | 77.3.7 ダイフク 特公昭59-36763 各種車輛の追突防止 装置 |
従来無人車の誘導は、走行路上に、誘導コイルを直列に一列に並べて配設したものを利用していたが、停車時における後続車両の距離制御が不十分で、追突が起こり得た。 | 走行路に沿って誘導コイル列を複数列配置し、台車ごとに固有の周波数をコイルに誘起させ、他車の誘導磁界を検出することにより自車を減速停止させ、先行車との停止間隔を適正に保ち、追突防止する。 |
| (参考)基本技術 | 69.4.14 ソニー 実公昭51-47196 |
可撓性着磁体でコース誘導信号源を形成し、磁気ヘッドでこれを検出しながら、自走体をコースに沿って走行させる。 | ||
