JP4733188B2 - 動力式構内搬送用車両の走行駆動装置を制御するための走行スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、動力式構内搬送用車両の走行駆動装置を制御するための走行スイッチに関する。ＥＰ１１８０４７３Ａ１から、円弧形に形成された磁石担体上にホールセンサと２つの永久磁石とを有する走行スイッチが公知である。磁石担体は永久磁石間に切欠部を有し、該切欠部内にホールセンサが垂直に突出されることにより、非相似性の磁極で相互に対向する永久磁石によって生成された磁界が該ホールセンサに透過される。磁石担体は、操作者によって操作すべき走行スイッチグリップに接続されており、その際には該走行スイッチグリップは、該走行スイッチグリップの操作時にホールセンサに対して相対的に旋回されることにより、一方の永久磁石または他方の永久磁石が該ホールセンサにより近くに達し、操作の大きさひいては磁石担体の旋回に応じて、ホールセンサを透過する磁界が変化し、磁石担体の旋回角度に相応して異なるホール電圧が誘導され、このホール電圧が構内搬送用車両のモータの駆動制御のための信号として使用されるように構成される。

実際には、この走行スイッチは妨害に対して脆弱である。したがって、たとえば外部の妨害作用に起因して、たとえば永久磁石間のホールセンサの位置が調整外れ（dejustieren）した場合、磁石担体の中間位置に相応しひいては「ニュートラル」制御信号すなわち構内搬送用車両の静止位置として解釈すべき、ホールセンサによって生成されたホール電圧は変化する。したがって走行スイッチには、中間位置すなわちニュートラル位置で磁石担体によって操作されるマイクロスイッチが設けられている。マイクロスイッチはセーフティスイッチとして取り付けられている。すなわち、実際のホール電圧に依存しない走行信号を阻止する。

確かにこのようにして、ホールセンサの調整外れの際には構内搬送用車両は、走行スイッチグリップの位置がニュートラル位置にもかかわらず運動状態にされることが阻止されるが、この調整外れによって、走行スイッチグリップ位置に対するホール電圧の依存関係の変化が引き起こされ、たとえば、セーフティスイッチの非作動化後に、磁石担体が中間位置から変位した場合、走行スイッチグリップに対するホール電圧の依存関係が調整外れによってどの方向に変化したかに応じて、構内搬送用車両は急激に発進するか、またはまずは発進しない。

さらに、ホールセンサの調子外れが大きい場合には、磁石がホールセンサの表面に繰り返し片側で当接し、このことによって、ホールセンサの接続コンタクトが繰り返し撓曲されてしまう。このことにより、走行スイッチが多数回操作された後に、接続コンタクトが疲労破壊してしまう。操作者にはこのことは非常に危険となる。というのも、電子回路によって生成される信号は該電子回路の構成によっては、「前方向へフル走行速度」目標値または「後方向へフル走行速度」目標値に相応し、別のセーフティシステムが存在しない場合には、車両は突然運動状態になってしまうからである。

さらに、マイクロスイッチには機械的な動作に起因してある程度の摩擦が生じるので、マイクロスイッチの確実な機能は無限の時間にわたっては保証されない。マイクロスイッチは運転サイクル数が増加するにつれて、すなわち磁石担体の旋回角度が大きくなると、トリガされるのがますます遅くなることが実証されている。このことも、構内搬送用車両が急激に発進する原因となる。

本発明の基礎となる課題は、走行スイッチの多くの操作サイクル数を経ても構内搬送用車両の走行駆動装置がより高い信頼性で制御されることが保証される走行スイッチを提供することである。

前記課題は、請求項１に記載された走行スイッチによって解決される。

本発明の走行スイッチは２つのホールセンサと磁力線のソースとを有し、該２つのホールセンサは相互間に側方に間隔を有し、該磁力線のソースは、走行スイッチの操作時に該ホールセンサに対して相対的に変位することにより、該ホールセンサにおける磁束密度が変化するようにされている。このように２つのホールセンサを使用することにより、一方のホールセンサによって一方向に対して走行信号が生成され、たとえば前方向に走行信号が生成され、他方のホールセンサの信号は妥当性チェックとして、ひいてはセーフティ検査に使用される。このことに相応して他方の走行方向に対する走行信号、たとえば後方向に対する走行信号が他方のホールセンサによって生成され、前記一方のセンサの信号は妥当性チェックとして、ひいてはセーフティ検査に使用される。

このような構成により、本発明による走行スイッチは従来技術に対してとりわけ以下の利点を有する：
走行スイッチの操作によって磁束密度が変化する場合に一方のホールセンサのホール電圧が、一方向での走行スイッチの操作とともにほぼ線形に変化し、これに相応して他方の方向での該走行スイッチの操作時に他方のホールセンサのホール電圧も同様にほぼ線形に変化するように、両ホールセンサを磁界内に配置することができる。換言すると両ホールセンサは、該ホールセンサの出力信号‐ホール電圧‐を同様に構内搬送用車両のモータの駆動制御に使用できる領域で作動することができる。ほぼ線形の領域で動作しないそれぞれ他方のホールセンサのホール電圧は、走行方向の識別に使用することができ、かつ、セーフティ検査にも使用することができる。こうするためには、両ホールセンサによって生成されたホール電圧の相互間の比が期待されない比である場合、構内搬送用車両のモータを停止するルーティンが設けられる。

特に有利なのは、ホールセンサのボードが片面にフラットに配置される走行スイッチの実施形態である。このような構成により、ＥＰ１１８０４７３Ａ１から公知であるホールセンサの既存の構成と比較して、外的な機械的影響に対する感度が格段に低減される。というのも、ホールセンサをボード上に機械的に格段に安定的に固定することができるからである。ボードの面のうちホールセンサに対向する面に磁力線を導くためのヨークを設けると、該ホールセンサを通る磁束密度を格段に上昇することができ、このことは特に有利である。磁界密度の上昇により、走行スイッチは外的な磁気的影響に対してより耐性を有するようになる。

基本的に磁束線のソースは、走行スイッチの操作時にホールセンサを通る磁束密度の変化が引き起こされるように構成すれば、任意に構成することができる。しかし、構成の簡略性および妨害耐性を実現するためには、磁力線のソースとして、相互に側方に間隔をおいて配置された２つの永久磁石が設けられ、特に有利にはこれら２つの永久磁石はホールセンサの上方に配置され、逆の極性を有し、磁極軸がボードに対してほぼ垂直に延在し、走行スイッチの操作時には、ボードに対してほぼ平行な平面で変位するようにされるのが有利である。テストにより、このような構成では、永久磁石が円弧でニュートラル位置から±３０°変位すると、両ホールセンサにおけるホール電圧はほぼ線形領域で変化することが実証された。さらにこのような構成では、ホールセンサが磁石間にあるＥＰ１１８０４７３Ａ１による構成と比較して、磁石がホールセンサと機械的に衝突する危険性がなくなる。このことも本発明の走行スイッチの動作確実性を上昇する。

永久磁石がボードを向いている側で、磁力線を導くためのヨークを介して相互に接続されている場合、有利には、ホールセンサを通る磁束密度をさらに上昇することができる。

永久磁石は、上記ですでに述べたように、有利には円軌道上を変位する。というのも、走行スイッチグリップは規則的に回転操作され、永久磁石を円軌道上で移動させる磁石担体に、このような回転操作を簡単に転用できるからである。

本発明による走行スイッチは有利にはデータ処理装置を有する。このデータ処理装置は、ホールセンサによって生成された電気信号を取得し、この電気信号に走行速度および走行方向を対応付ける。ここで走行速度を検出するためには、電気信号が磁束密度の関数である領域に磁束密度があるホールセンサの信号が使用される。この領域は特に有利には、永久磁石が変位した場合に電気信号が永久磁石の変位とともに少なくともほぼ線形に変化する領域である。

特に有利なのは、走行スイッチがさらに記憶装置を有し、この記憶装置に、ホールセンサの電気信号の期待される目標値が走行スイッチ位置に依存して記憶されており、目標値とホールセンサによって生成された瞬時値とを比較するための装置が設けられていることである。この装置は、両ホールセンサの信号の瞬時値の比が期待すべき比でない場合に、走行スイッチ状態「ニュートラル」を引き起こす。このような記憶装置によって、本発明による走行スイッチでは有利には、信号比が、走行スイッチにエラーが存在することを示唆する期待されない信号比である場合に、構内搬送用車両が停止されるのを保証するセーフティ回路が構成される。このようなセーフティ回路は完全に電子的に動作するので、従来技術と比較して機械的な摩擦にさらされない。

走行スイッチ状態「ニュートラル」は、目標値と瞬時値とを比較するための装置が、ニュートラル位置で期待すべき信号比を有する瞬時値を検出した場合にも同様に引き起こされる。

本発明による走行スイッチの有利な実施例を以下で、添付された図面に基づいて詳細に説明する。

図面
図１ ホールセンサと永久磁石との配置を平面図で概略的に示す。

図２ 図１の配置を側面図で概略的に示す（図１の面Ａ）。

図３ 両ホールセンサのホール電圧を、ニュートラル位置からの磁石担体の角度偏向に依存して示す。

図４ データ処理装置内のデータ処理の流れを概略的に示す。

本発明の走行スイッチの図中の実施例は第１のホールセンサ１と第２のホールセンサ２とを有し、これらは円弧上に配置されており、側方に角度間隔をおいてボード４の１つの面にフラットに固定されている。ボード４の上部には、２つの永久磁石３，６がヨーク５に取り付けられている。永久磁石３および６は、磁極軸が平行になりかつ逆方向に延在するように方向づけされる。ヨーク５は磁石担体として機能し、かつ、一方の永久磁石から他方の永久磁石へ磁束線を収束して導くためにも使用される。

ヨーク５は部分リング形に成形され、図１および２に示されている中間位置から、軸Ｓを中心として約±３０°変位可能である。

ボード４の面のうちホールセンサ１，２と対向する面にもヨーク７が配置されている。このヨーク７も部分リング形に形成されており、約１８０°の角度領域にわたって延在し、ヨーク５が±３０°の角度偏向時に常にヨーク７によってカバーされ、磁束線が常にヨーク７によって収束されることにより、磁力線がホールセンサを通る閉鎖的で安定的な磁界が形成されるようにされている。このような閉鎖的な磁界は図２において、８によって示されている楕円形によってシンボル表示されている。

ホールセンサ１，２に磁界８によって生成されたホール電圧は、図１および２に示されたニュートラル位置からのヨーク５の角度偏向に依存して図３に示されている。このニュートラル位置は０°によって表されている。ここで見て取れるように、０〜＋３０°の領域におけるホールセンサ１のホール電圧の依存性が、３〜２Ｖの間でほぼ線形の経過を示している。この曲線のこの領域は実線で示されている。このことに相応して、ホールセンサ２のホール電圧は０〜−３０°の領域において、２〜３Ｖの間で角度に対するほぼ線形の依存性を示す。この領域も実線で示されている。このようなほぼ線形の依存性に基づいて、ホール電圧は、図面に示されていないデータ処理装置によって構内搬送用車両のモータの駆動制御と同様に、目標速度の設定のために使用される。アナログの電圧出力信号は有利にはＡ／Ｄ変換器によって変換され、処理され、デジタル形式でたとえばシリアルで、ＣＡＮバス等を介してモータ制御部へ伝送される。図３において破線で示されているように、ほぼ線形領域においてほぼプラトーにあるそれぞれ他方のホールセンサのホール電圧の値は、データ処理装置によって妥当性検査のために使用され、ホール電圧値がある程度のエラー公差を超えて、期待される目標値に相応しない場合に、構内搬送用車両のモータを停止するために使用される。こうするためにはデータ処理装置によって、それぞれ他方のホールセンサのホール電圧の値が所定の閾値を上回るかまたは下回るかが検査され、このことに依存して信号０または１が生成される。このようにして、それぞれ他方のホールセンサのホール電圧の値が閾値の期待されている側にある場合にのみ、構内搬送用車両のモータは走行信号によって駆動制御される。

ホールセンサ１，２に接続されているデータ処理装置の有利な構成は、以下の出力信号を生成する：
・モータ制御：方向情報を有さないそのつどのホールセンサのアナログ信号
・ニュートラル：磁石担体のニュートラル位置を表すホールセンサ１および２のホール電圧の比が検出された場合に生成されるデジタル信号
・前進：ホールセンサ１および２のホール電圧の検出された比に基づいて生成される、ターゲット方向に関するデジタル信号
・後進：相応に生成されたデジタル信号
以下の値がデータ処理装置によって使用される：
・Ｖ１：磁石担体が正の回転方向に完全に偏向された場合、ここでは＋３０°の場合のホールセンサ１のホール電圧
・Ｖ２：磁石担体が負の回転方向に最大に偏向された場合、ここでは−３０°の場合のホールセンサ１のホール電圧
・Ｖ３：ニュートラル位置の正の回転方向のへりにあるホールセンサ１のホール電圧
・Ｖ４：ニュートラル位置の負の回転方向のへりにあるホールセンサ１のホール電圧
・Ｖ１１：磁石担体が正の回転方向に完全に偏向された場合、ここでは＋３０°の場合のホールセンサ２のホール電圧
・Ｖ１２：磁石担体が負の回転方向に最大に偏向された場合、ここでは−３０°の場合のホールセンサ２のホール電圧
・Ｖ１３：ニュートラル位置の正の回転方向のへりにあるホールセンサ２のホール電圧
・Ｖ１４：ニュートラル位置の負の回転方向のへりにあるホールセンサ２のホール電圧
さらにデータ処理装置は、次のように構成される。すなわち、ニュートラル位置で出力信号がパッシブになるように、すなわちモータ駆動制御＝０，ニュートラル信号＝１，前進信号＝０，後進信号＝０となるように構成される。磁石担体がニュートラル位置から変位して妨害状態が検出されない場合にのみ、データ処理装置はアクティブモードに切り換えられる。

図４に、データ処理装置によるデータ処理の流れが示されている。第１のステップＡで、ホールセンサ１のホール電圧がＶ４〜Ｖ３の間の領域内にあるか否かと、ホール電圧２の値がＶ１４〜Ｖ１３の間の領域内にあるか否かとを検査する。そうでない場合には、ホールセンサ１のホール電圧がＶ３を上回るか否かと、ホールセンサ２のホール電圧がＶ１３を上回るか否かとを検査する。さらに、ホールセンサ１のホール電圧１はＶ４を下回るか否かと、ホールセンサ２のホール電圧がＶ１４を上回るか否かとを検査する。上記状態のうち１つが検出された場合、データ処理装置の出力はパッシブ状態にある。すなわち、構内搬送用車両のモータは駆動制御されない。磁石担体のニュートラル位置またはエラー状態を示唆する上記のホール電圧比のうち１つも検出されない場合に初めて、ホールセンサ１の電圧がＶ３を下回るかまたはホールセンサ２のホール電圧がＶ１４を上回る場合に、その時点のアナログのホール電圧に基づいて駆動制御信号が以下の数式から、しかも前進方向に対して計算される。
（ホールセンサ１のホール電圧１−Ｖ３）／（Ｖ０１−Ｖ０３）×Ｖｍａｘ
ここではＶｍａｘは、最大速度に相応するホール電圧値である。

このことに相応して、後進方向の駆動制御信号は以下の数式にしたがって計算される。
（Ｖ１４−ホールセンサ２のホール電圧）／（Ｖ１４−Ｖ１２）×Ｖｍａｘ
その時点の駆動制御値が求められた後、値Ｖｍａｘと比較され、その時点の値の方が大きい場合にはＶｍａｘに制限される。

テストにより、ここに記載された実施形態では以下の電圧値が特に適していることが実証された。

Ｖ０３＝２．３３６Ｖ
Ｖ０４＝１．７５５Ｖ
Ｖ１３＝３．３３Ｖ
Ｖ１４＝２．７８６Ｖ
もちろん、本発明による走行スイッチの別の実施形態では、別の電圧値が必要になることもある。

別のパラメータの標準値としては、以下の値が特に適していることが実証されている：
Ｖ０１＝４．１４０Ｖ
Ｖ０２＝０．３２７Ｖ
Ｖ１１＝４．５２６Ｖ
Ｖ１２＝１．３００Ｖ
しかし、これらの値を変更してデータ処理装置に記憶し、しかも以下の３つのステップで記憶することができる：
１．磁石担体を正の方向に最大に偏向し、ホールセンサ１の測定されたホール電圧をＶ０１として記憶し、ホールセンサ２の測定されたホール電圧をＶ１１として記憶するステップ。

２．磁石担体を負の回転方向に最大に偏向し、ホールセンサ１の測定されたホール電圧をＶ０２として記憶し、ホールセンサ２の測定されたホール電圧をＶ１２として記憶するステップ。

３．変化した前記値をデータ処理装置の固定記憶装置に記憶するステップ

ホールセンサと永久磁石との配置を平面図で概略的に示す。 図１の配置を側面図で概略的に示す（図１の面Ａ）。 両ホールセンサのホール電圧を、ニュートラル位置からの磁石担体の角度偏向に依存して示す。 データ処理装置内のデータ処理の流れを概略的に示す。

Claims (8)

1. 動力式の構内搬送用車両の走行駆動装置を制御するための走行スイッチにおいて、
   ２つのホールセンサと磁力線のソースとを有し、
   該２つのホールセンサは相互間に側方に間隔を有し、
   該磁力線のソースは、該走行スイッチの操作時に該ホールセンサに対して相対的に変位することにより、該ホールセンサにおける磁束密度が変化するように構成されており、
   当該走行スイッチはデータ処理装置を有し、
   該データ処理装置は、前記ホールセンサによって生成された電気信号を取得し、該電気信号に走行速度と走行方向とを対応付け、
   該走行速度を検出するために、該電気信号が磁束密度の関数である領域内に磁束密度があるホールセンサの信号が使用され、
   当該走行スイッチは記憶装置を有し、
   該記憶装置に、前記ホールセンサの電気信号の期待される目標値が、該走行スイッチの位置に依存して記憶されており、
   当該走行スイッチに、該目標値と、該ホールセンサによって生成された瞬時値とを比較するための比較装置が設けられており、
   該比較装置は、両ホールセンサの信号の瞬時値の比が期待すべき比でない場合に、走行スイッチ状態を「ニュートラル」にすることを特徴とする、走行スイッチ。
2. 前記ホールセンサは、ボードの１つの面にフラットに配置されている、請求項１記載の走行スイッチ。
3. 前記ボードの面のうち前記ホールセンサに対向する面に、前記磁力線を導くためのヨークが設けられている、請求項２記載の走行スイッチ。
4. 前記磁力線のソースは、相互に側方に間隔をおいて配置された２つの永久磁石を含む、請求項１から３までのいずれか１項記載の走行スイッチ。
5. 前記永久磁石は前記ホールセンサの上方に配置されており、逆の極性を有し、
   磁極軸は前記ボードに対してほぼ垂直に延在し、該走行スイッチの操作時に、該ボードに対してほぼ平行な面で変位するように構成されている、請求項４記載の走行スイッチ。
6. 前記永久磁石は、前記ボードに向いている側で、前記磁力線を導くためのヨークを介して接続されている、請求項５記載の走行スイッチ。
7. 前記永久磁石は円軌道上で変位するように構成されている、請求項５または６記載の走行スイッチ。
8. 前記比較装置は、該瞬時値がニュートラル位置で期待すべき信号比を有する場合に、前記走行スイッチ状態を「ニュートラル」にするように構成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の走行スイッチ。

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