JP5842865B2 - 誘導無線装置における誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップ自動調整装置および自動調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉移動機のような移動機との間で信号を授受するための誘導無線装置における誘導無線ケーブルと移動機に設置されたアンテナ間のギャップ自動調整装置および自動調整方法に関する。

製鉄所のコークス炉で用いられるコークス炉移動機のような移動機の中には、誘導無線装置を用いて、中央指令と制御情報や故障情報等の信号の授受を行うものがある。誘導無線装置は、移動機の走行方向に沿って敷設した誘導無線ケーブルから発せられる電波を、アンテナを経由して送受信することで、信号の授受を行っている。

しかし、誘導無線ケーブルからの電波の届く距離には制限があり、移動機走行時の横揺れ、コークス炉からの熱による誘導無線ケーブルの弛みなどにより、誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップ（距離）が所定範囲を超えると送受信レベルが低下する通信異常が発生し、操業を阻害することになる。

このギャップは定期的に調整する必要があり、人力によりアンテナや誘導無線ケーブルの位置調整を行ってこのギャップを調整する方法があるが、人力による方法は非常に手間がかかる。そのため、移動機上に固定した非接触式距離計により誘導無線ケーブルと移動機に設置されたアンテナ間のギャップを測定し、その測定結果に基づいて、アンテナを、送受信レベルを確保する位置にアンテナ駆動用アクチュエータを用いて制御する方法が提案されている（特許文献１、２）。

特開２０００−４４９５７号公報 特開２００９−２７８５７０号公報

これらの技術では、アンテナ受信レベルおよび非接触式距離計を用いて、連続的にギャップを調整する機能を有し、アンテナは移動機走行方向に垂直な方向（左右方向、上下方向）に可動するが、距離計は、移動機に固定されているため、移動機の走行方向（前後方向）に対しては距離計とアンテナの距離は一定である。

しかし、移動機は停止状態から加速、一定速度での走行、減速を繰り返し、その間も無線の送受信が行われているため、このように距離計とアンテナの距離が移動機の走行方向に一定であると、以下のような問題が生じる。すなわち、誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップのような左右方向の調整を行う場合、移動機走行方向の特定位置において、距離計で測定されたギャップから予測して、アンテナ駆動用アクチュエータを駆動させてギャップの既定値以内になるようにアンテナを近付けようとしても、移動機の速度が変化している場合（加速中や減速中の場合）、予測ではギャップの所定範囲にアンテナが到達する時点であっても、実際は、アンテナが所定範囲に到達完了せず、アンテナが誘導無線より遠すぎる、または早く到達しすぎて、本来のアンテナ最適位置と異なり、アンテナが誘導無線ケーブルに近すぎる可能性がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、移動機の加速中や減速中であっても、誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップを高精度で調整することができる、誘導無線装置における誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップ自動調整装置および自動調整方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、所定方向に走行する移動機と中央指令との間で信号を授受するための誘導無線装置において前記移動機の走行方向に沿って設けられた誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップを自動調整するギャップ自動調整装置であって、誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップを測定する距離計と、前記アンテナを前記誘導無線ケーブルに近づく方向および遠ざかる方向に移動させるアンテナ駆動用アクチュエータと、前記距離計を前記移動機の走行方向またはその逆方向に移動させる距離計駆動用アクチュエータと、前記距離計の測定値に基づいて前記アンテナ駆動用アクチュエータを駆動させて前記アンテナを移動させることにより前記誘導無線ケーブルと前記アンテナ間のギャップを所定範囲に制御するとともに、前記移動機に速度変化が生じた際に、前記アンテナ駆動用アクチュエータの作動時間を考慮して、前記速度変化に追従するように前記距離計駆動用アクチュエータを前記移動機の走行方向またはその逆方向に駆動させて前記距離計の位置を制御する制御装置とを有することを特徴とする誘導無線装置における誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップ自動調整装置を提供する。

本発明は、所定方向に走行する移動機と中央指令との間で信号を授受するための誘導無線装置において前記移動機の走行方向に沿って設けられた誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップを自動調整するギャップ自動調整方法であって、誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップを測定する距離計の測定値に基づいてアンテナ駆動用アクチュエータにより前記アンテナを前記誘導無線ケーブルに近づく方向または遠ざかる方向に移動させることにより前記誘導無線ケーブルと前記アンテナ間のギャップを所定範囲に制御するとともに、前記移動機に速度変化が生じた際に、前記アンテナ駆動用アクチュエータの作動時間を考慮して、前記速度変化に追従するように前記距離計を前記移動機の走行方向またはその逆方向に移動させてその位置を制御することを特徴とする誘導無線装置における誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップ自動調整方法を提供する。

本発明によれば、移動機に速度変化が生じた際に、アンテナ駆動用アクチュエータの作動時間を考慮して、距離計を移動機の走行方向またはその逆方向に移動させてその位置を制御するので、移動機の加速中や減速中であっても、誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップを高精度で調整することができる。

本発明の一実施形態に係る誘導無線装置における誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップ自動調整装置が適用される移動機の一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る誘導無線装置における誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップ自動調整装置を示す模式図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る誘導無線装置における誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップ自動調整装置が適用される移動機の一例を示す模式図、図２は、本発明の一実施形態に係る誘導無線装置における誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップ自動調整装置を示す模式図である。

図１に示す移動機１０は、例えば製鉄所のコークス炉で移動するコークス炉移動機である。この移動機１０は２本のレール１１上を走行するものであり、このレール１１に沿って誘導無線ケーブル２が支持部材１２に支持された状態で敷設されている。また、移動機１０は、誘導無線ケーブル２に対向するように設けられたアンテナ１を有する。

図２に示す誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップ自動調整装置は、走行中の移動機１０のアンテナ１と誘導無線ケーブル２との間のギャップを適切な範囲に自動的に調整するものである。

例えば、このギャップ自動調整装置は、アンテナ駆動用アクチュエータ３と、アンテナ１を挟んで２台設けられた（一方のみ図示）非接触式の距離計４と、距離計駆動用アクチュエータ５と、制御装置（ＰＬＣ相当）６とを有している。

アンテナ駆動用アクチュエータ３は、例えばエアシリンダで構成されており、誘導無線ケーブル２に近づく方向および遠ざかる方向にアンテナ１を移動させる。また、距離計駆動用アクチュエータ５も、例えばエアシリンダで構成されており、距離計４を移動機１０の走行方向またはその逆方向に移動させる。非接触式距離計４としては、例えばレーザー式距離計が用いられる。

制御装置６は、従来技術と同様に非接触距離計４で測定した誘導無線ケーブル２とアンテナ１間のギャップの値に基づきアンテナ駆動用アクチュエータ３を駆動させてそのギャップを制御する点は従来技術と同様であるが、その他に、走行を制御する走行制御装置（走行制御盤、インバータ等）７から出力された移動機１０の走行方向および速度指令が入力されるようになっている。そして、制御装置６は、走行方向によって、２台ある距離計から実際に位置制御を行う距離計４を選択し、速度指令の変化発生時（移動機１０の加速または減速等の速度変化発生時）に、その時の速度指令、もしくは速度実績に基づいて距離計アクチュエータ５に指令を送り、移動機１０の速度変化に追従するように距離計４を移動機１０の走行方向またはその逆方向に沿って移動させる。この時、距離計４の移動量はアンテナ駆動用アクチュエータ３の作動時間を考慮する。具体的には、アンテナ駆動用アクチュエータ３がギャップを是正するのに必要な動作時間と、その際の移動機１０の走行速度（指令値または速度実績）から、アンテナ駆動用アクチュエータ３が移動完了時点でちょうど距離計４で測定したギャップ点にアンテナ１が到達する位置に、距離計４を移動機走行方向に沿って移動させる。

通常は誘導無線ケーブル２とアンテナ１間のギャップが極端に変化するポイントは少なくその変化量も数ｍｍ〜１０数ｍｍ程度である。このため、動作特性の高いアクチュエータを使用すればアクチュエータの作動時間のばらつきは小さいため、アクチュエータの作動時間は定数でもよい。また、極端なギャップ変化が発生する可能性を考慮し、測定時の実績から制御装置内で定数を学習、変化させる機能を付加してもよい。

以上のように構成される装置においては、レール１１の沈下やレール１１自体の歪等による移動機１０の傾きによって移動機１０が傾斜し、誘導無線ケーブル２とアンテナ１間のギャップが変化するが、そのギャップが所定範囲を外れないように、特許文献１および２に記載された技術と同様、非接触距離計４で測定した誘導無線ケーブル２とアンテナ１間のギャップの値に基づきアンテナ駆動用アクチュエータ３を駆動させてそのギャップを制御する。この場合に、移動機１０が一定速度で図２の矢印方向に走行している場合には、特許文献１および２の技術のように距離計４とアンテナ１との距離が一定であって、誘導無線ケーブル２とアンテナとのギャップが所定の範囲を外れそうになった際に、その時点で距離計４で測定した値に基づいて、アンテナ駆動用アクチュエータ３のみを動かすことにより、誘導無線ケーブル２とアンテナ１間のギャップを所定の範囲にすることができる。

しかし、移動機１０が加速または減速する等の速度変化が発生した場合、距離計４とアンテナ１との距離が一定であると、誘導無線ケーブル２とアンテナ１間の距離が所定の範囲で外れそうになって、その時点の距離計４で測定した値に基づいてアンテナ駆動用アクチュエータ３を動かすと、アンテナ駆動用アクチュエータ３は瞬時に移動することができないため、アンテナ１が目標距離まで動いた時に、誘導無線ケーブル２とアンテナ１間のギャップが所定範囲に入っているとは限らない。例えば、誘導無線ケーブル２とアンテナ１間のギャップが増大して所定範囲を外れそうになった場合、その時点の距離計４で測定した値に基づいてアンテナ駆動用アクチュエータ３をギャップを縮めるように動かすと、アンテナ１がオーバーランして所定の範囲より誘導無線ケーブル２に近接したり、その逆にショートして所定の範囲に届かなかったりする。

そこで、本実施形態では、移動機１０が加速または減速する等の速度変化が発生した場合は、誘導無線ケーブル２とアンテナ１間のギャップが所定の範囲を外れそうになった際に、その時点の距離計４で測定した値に基づいて誘導無線ケーブル２とアンテナ１間のギャップを所定範囲に調整できるように、アンテナ駆動用アクチュエータ３の動作時間を加味して、移動機１０の速度変化に追従するように距離計駆動用アクチュエータ５により距離計４を移動機１０の走行方向またはその逆方向（図２の矢印方向または矢印と反対方向）に沿って移動して補正する。具体的には、アンテナ駆動用アクチュエータ３が移動完了時点で、ちょうど距離計４で測定したギャップ点にアンテナ１が到達する位置に距離計４を移動させる。

これにより、移動機１０が加速または減速等の速度変化が発生した際も、距離計４で測定した値に基づいて誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップを高精度で調整することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。
例えば、上記実施形態では移動機として製鉄所のコークス炉移動機を例にとって説明したが、軌道に沿って移動する移動機であればこれに限定されるものではない。

また、アンテナ駆動用アクチュエータと距離計駆動用アクチュエータとしてエアシリンダを例示したが、電気信号により駆動可能なものであればこれに限定されるものではない。

さらに、誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップを測定する距離計としてレーザー式距離計を例示したが、赤外線距離計等、非接触にて距離を測定できるものであればこれに限定されるものではない。

１ アンテナ
２ 誘導無線ケーブル
３ アンテナ駆動用アクチュエータ
４ 距離計
５ 距離計駆動用アクチュエータ
６ 制御装置
７ 走行制御装置
１０ 移動機
１１ レール
１２ 支持部材

Claims (2)

1. 所定方向に走行する移動機と中央指令との間で信号を授受するための誘導無線装置において前記移動機の走行方向に沿って設けられた誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップを自動調整するギャップ自動調整装置であって、
   誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップを測定する距離計と、
   前記アンテナを前記誘導無線ケーブルに近づく方向および遠ざかる方向に移動させるアンテナ駆動用アクチュエータと、
   前記距離計を前記移動機の走行方向またはその逆方向に移動させる距離計駆動用アクチュエータと、
   前記距離計の測定値に基づいて前記アンテナ駆動用アクチュエータを駆動させて前記アンテナを移動させることにより前記誘導無線ケーブルと前記アンテナ間のギャップを所定範囲に制御するとともに、前記移動機に速度変化が生じた際に、前記アンテナ駆動用アクチュエータの作動時間を考慮して、前記速度変化に追従するように前記距離計駆動用アクチュエータを前記移動機の走行方向またはその逆方向に駆動させて前記距離計の位置を制御する制御装置と
   を有することを特徴とする誘導無線装置における誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップ自動調整装置。
2. 所定方向に走行する移動機と中央指令との間で信号を授受するための誘導無線装置において前記移動機の走行方向に沿って設けられた誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップを自動調整するギャップ自動調整方法であって、
   誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップを測定する距離計の測定値に基づいてアンテナ駆動用アクチュエータにより前記アンテナを前記誘導無線ケーブルに近づく方向または遠ざかる方向に移動させることにより前記誘導無線ケーブルと前記アンテナ間のギャップを所定範囲に制御するとともに、前記移動機に速度変化が生じた際に、前記アンテナ駆動用アクチュエータの作動時間を考慮して、前記速度変化に追従するように前記距離計を前記移動機の走行方向またはその逆方向に移動させてその位置を制御することを特徴とする誘導無線装置における誘導無線ケーブルとアンテナ間のギャップ自動調整方法。

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