JP2012120337A - 磁気浮上装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 浮上体10と、浮上体10に永久磁石及び電磁石による磁気回路を形成する磁石ユニット23と、磁石ユニット23を固定する可動枠22と、可動枠22を支持する固定枠21と、固定枠21に対して可動枠22を支持すると共に固定枠21と可動枠22との距離を調整可能な可動枠支持機構27と、浮上体10と磁石ユニット23との相対変位を測定する第1のセンサ24と、固定枠21と可動枠22との相対変位を測定する第2のセンサ25と、第1及び第2のセンサ24,25の各出力に応じて電磁石の電流を制御することにより浮上体10を安定的に非接触支持する制御部と、を備えた。
【選択図】 図1
Description
図1は、第1の実施形態に係わる磁気浮上装置の概略構成を示す斜視図である。
図9は、第2の実施形態に係わる磁気浮上装置を説明するためのもので、制御演算器の回路構成を示すブロック図である。なお、図6と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
図10は、第3の実施形態に係わる磁気浮上装置を説明するためのもので、制御演算器の概略構成を示すブロック図である。なお、図6と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、浮上体として回転体を用いたが、浮上体は必ずしも回転体に限らず、一方向のみの支持が必要なものであっても良い。例えば、鋼板を非接触で搬送する用途では、縦方向支持枠のみで良い。
20…縦方向支持装置
21…縦方向固定枠
22…縦方向可動枠
23,33…磁石ユニット
24,34…第1のギャップセンサ
25,35…第2のギャップセンサ
26,36…リニアガイド
27,37…ばね
30…横方向支持装置
31…横方向固定枠
32…横方向可動枠
38…位置調整脚
41…永久磁石
42…継鉄
43…コイル
44…電磁石
50…センサ部
51…電流センサ
55…パワーアンプ
60…制御演算器
61,62…微分器
63…ゲイン補償器
64…電流偏差目標発生器
65,68…減算器
66…積分補償器
67…加算器
71,72…状態観測器
Claims (9)
- 少なくとも一部が強磁性体で形成された浮上体と、
永久磁石と電磁石を備え、前記浮上体を挟んで対向配置され、前記浮上体に空隙を介して前記永久磁石に起因する磁束の磁気回路を形成すると共に、前記浮上体に当該空隙を介して前記電磁石に起因する磁束の磁気回路を形成する磁石ユニットと、
前記浮上体に前記磁石ユニットが対向するように、前記磁石ユニットが固定された可動枠と、
前記可動枠及び前記浮上体に加わる荷重を支持する固定枠と、
前記固定枠に対して前記可動枠を支持し、当該固定枠と前記可動枠との距離を調整可能な可動枠支持手段と、
前記浮上体と前記磁石ユニットとの相対変位を測定する第1のギャップセンサと、
前記固定枠と前記可動枠との相対変位を測定する第2のギャップセンサと、
前記第1のギャップセンサと前記第2のギャップセンサの各出力に応じて前記電磁石の電流を制御することにより、前記浮上体を非接触支持する制御手段と、
を具備したことを特徴とする磁気浮上装置。 - 前記電磁石への励磁電流を測定する手段と、前記電磁石への励磁電流をゼロに収束させる手段と、を更に備えていることを特徴とする請求項1記載の磁気浮上装置。
- 前記制御手段は、前記第1のギャップセンサ出力から導出された前記相対変位及び該相対変位の時間変化速度、前記第2のギャップセンサ出力から導出された前記相対変位及び該相対変位の時間変化速度、及び前記電磁石への励磁電流の目標値からの偏差、にそれぞれ所定のゲインをかけて制御出力とするものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気浮上装置。
- 前記制御手段は、前記第1のギャップセンサの出力から前記浮上体と前記磁石ユニットとの相対変位の時間変化速度を求める第1の微分器と、前記第2のギャップセンサの出力から前記固定枠と前記可動枠との相対変位の時間変化速度を求める第2の微分器と、を備えていることを特徴とする請求項3記載の磁気浮上装置。
- 前記制御手段は、前記第1のギャップセンサの出力、前記第2のギャップセンサの出力、及び前記電磁石への励磁電流を入力とし、前記浮上体と前記磁石ユニットとの相対変位の時間変化速度、前記固定枠と前記可動枠との相対変位の時間変化速度を推定する状態観測器と、を備えていることを特徴とする請求項3記載の磁気浮上装置。
- 前記状態観測器は、前記各相対変位の時間変化速度と共に、前記浮上体及び前記可動枠に加わる外力を推定するものであり、
前記制御手段は、前記相対変位及び該相対変位の時間変化速度、前記励磁電流の目標値からの偏差と共に、前記外力にそれぞれ所定のゲインをかけて制御出力とするものであることを特徴とする請求項5記載の磁気浮上装置。 - 前記制御手段は、前記電磁石への励磁電流の目標値を設定する目標値発生器と、前記目標値発生器で設定された目標値と前記電磁石への励磁電流との偏差にゲインをかけて積分する積分補償器と、を備えていることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の磁気浮上装置。
- 前記可動枠支持手段は、弾性要素を備えていることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の磁気浮上装置。
- 前記浮上体は回転体であり、
前記磁石ユニットは、前記浮上体を該浮上体の回転軸と直交するY方向から挟む一対のY軸磁石ユニットと、前記浮上体を前記回転軸及びY方向と直交するZ方向から挟む一対のZ軸磁石ユニットとを有し、
前記可動枠は、前記Y軸磁石ユニットを固定するY軸可動枠と、前記Z軸磁石ユニットを固定するZ軸可動枠とを有し、
前記固定枠は、前記Y軸可動枠を支持するY軸固定枠と、前記Z軸可動枠を支持するZ軸固定枠とを有することを特徴とする請求項1記載の磁気浮上装置。
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