JP2022012770A - 搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触な手段で磁石板と進行制御モータとの間の間隔を維持して、より正確に移動体の姿勢を保持する搬送装置を提供する。【解決手段】移動体２と、移動体２の上方に移動体２と離間して設けられる天板３１と、天板３１の下面に隣り合う極性が異なるように配置された複数の永久磁石３５ｎ，３５ｓを含む磁石板３５と、移動体２の上面に所定の磁石板３５と離間して設けられる複数の励磁コイル４１を含む進行制御コイルユニット４と、移動体２の上面に当該磁石板３５と離間して設けられる複数の励磁コイル５１を含む上方ギャップ制御コイルユニット５と、進行制御コイルユニット４および上方ギャップ制御コイルユニット５にそれぞれ駆動電流を供給して、移動体を移動方向に沿って移動させるとともに、磁石板３５と上方ギャップ制御コイルユニット５との間隔である上方ギャップを制御する制御装置と、を備える、搬送装置１。【選択図】図１

Description

本発明は、搬送装置に関する。特に、本発明は、リニアモータ駆動の懸垂式搬送装置に関する。

例えば、天井にレールを設置し、移動体から吊下げたバケットにコンテナのような物品を積載し、移動体をリニアモータによってレールに沿って走行させるリニアモータ駆動の懸垂式搬送装置が知られている。一般的に、リニアモータ駆動の懸垂式搬送装置においては、レールに磁石板が配置され、台車の移動体の上面に複数の励磁コイルを含む進行制御コイルユニットが配置される。磁石板と進行制御コイルユニットとは、所定のギャップ（以下、上方ギャップという）を介して対向配置される。励磁コイルに駆動電流が供給されると上方ギャップに磁界が発生し、移動体が磁石板に沿って所定の方向に移動する。

このような搬送装置においては、磁石板と進行制御コイルユニットとの間の上方ギャップを維持し、移動体の姿勢を保持する姿勢保持手段が設けられることが望ましい。例えば、特許文献１は、姿勢保持手段として、移動体の前後にローラ（クリアランスローラ）を備える搬送装置を開示している。ローラは移動体の移動に伴い、磁石板（マグネットレール）と当接しながら回転し、上方ギャップを一定に保つ。

特開第２０１８－０６９８３８号公報

ローラ等の姿勢保持手段は、磁石板に対して吸着力を直接的に発揮している訳ではないので、移動体の搬送を開始または停止する際、慣性により移動体が傾き、上方ギャップが大きくなったり、他の部材と接触したりする可能性がある。

また、リニアモータ駆動の搬送装置は非接触で移動体を搬送できるため、クリーンルーム等高い清浄度が要求される空間にも設置される。しかしながら、ローラ等接触式の姿勢保持手段を設ける場合、姿勢保持手段との当接箇所で発塵する可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、非接触な手段で上方ギャップを維持して、より正確に移動体の姿勢を保持可能な搬送装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、移動体と、移動体の上方に移動体と離間して設けられる天板と、天板の下面に隣り合う極性が異なるように所定の移動方向と平行に配置された複数の永久磁石を含む少なくとも１つの磁石板と、所定の磁石板に沿って移動体の上面に所定の磁石板と離間して設けられる複数の励磁コイルを含む進行制御コイルユニットと、所定の磁石板と同一または異なる磁石板に沿って移動体の上面に当該磁石板と離間して設けられる複数の励磁コイルを含む少なくとも２つの上方ギャップ制御コイルユニットと、進行制御コイルユニットおよび上方ギャップ制御コイルユニットにそれぞれ駆動電流を供給して、移動体を移動方向に沿って移動させるとともに、磁石板と上方ギャップ制御コイルユニットとの間隔である上方ギャップを制御する給電装置と、を備える、搬送装置が提供される。

本発明に係る搬送装置は、進行制御コイルユニットとは別途、複数の励磁コイルを含む上方ギャップ制御コイルユニットを備える。上方ギャップ制御コイルユニットに駆動電流が供給されることで、磁石板と上方ギャップ制御コイルユニットとの間に吸引力または反発力が生じ、磁石板と上方ギャップ制御コイルユニットとの間隔である上方ギャップが制御され、ひいては磁石板と進行制御コイルユニットとの間の間隔が所定の大きさに制御される。このようにして、より正確に移動体の姿勢を保持できる。また、磁石板と上方ギャップ制御コイルユニットは非接触の状態に保たれるので、発塵が抑制される。

本実施形態の搬送装置の側面図である。 図１のＡ－Ａ矢視断面図である。 変形例の搬送装置の断面図である。 本実施形態の進行制御装置を示すブロック図である。 本実施形態の上方ギャップ制御装置を示すブロック図である。 本実施形態の側方ギャップ制御装置を示すブロック図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に説明される各種変形例は、それぞれ任意に組み合わせて実施することができる。なお、以下において、移動体２が移動する方向、すなわち図１における左右方向を移動方向、移動方向に直交する水平方向、すなわち図２および図３における左右方向を幅方向という。

図１および図２に示す本実施形態の搬送装置１は、所定の移動体２の上方に発生させた磁力によって移動体２を搬送する、いわゆるリニアモータ駆動の懸垂式搬送装置である。本実施形態の搬送装置１は、台車と、レール３と、磁石板３５と、進行制御コイルユニット４と、位置・磁極センサ４３と、上方ギャップ制御コイルユニット５と、上方ギャップセンサ５３と、側方ギャップ制御コイルユニット６と、側方ギャップセンサ６３と、制御装置と、を備える。

例えば、移動体２にはバケットが吊り下げられ、バケットに搬送の対象となる物品が積載される。移動体２の上面には、進行制御コイルユニット４と、上方ギャップ制御コイルユニット５と、位置・磁極センサ４３と、上方ギャップセンサ５３と、がそれぞれ取り付けられる。また、移動体２の側面には、側方ギャップ制御コイルユニット６と、側方ギャップセンサ６３と、がそれぞれ取り付けられる。

レール３は、移動体２を上方から覆うように所定位置に固定された、例えば断面コ字状の部材である。具体的に、レール３は、移動体２の上方に移動体２と離間して設けられる天板３１と、移動体２の側方に移動体２と離間して設けられる一対の側板３３と、を含む。本実施形態において一対の側板３３は、天板３１の幅方向の両端部からそれぞれ下方に立設しているが、天板３１と側板３３とはそれぞれ分離して設けられてもよい。

天板３１の下面には、少なくとも１つの磁石板３５が設けられる。磁石板３５は、移動体２と対向する面の極性がＮ極である永久磁石３５ｎと、移動体２と対向する面の極性がＳ極である永久磁石３５ｓとをそれぞれ複数含み、永久磁石３５ｎおよび永久磁石３５ｓは、隣り合う極性が異なるように天板３１に交互に配置される。また、永久磁石３５ｎおよび永久磁石３５ｓは、移動方向と平行に配置される。本実施形態においては１つの磁石板３５が天板３１に設けられ、後述するように、進行制御コイルユニット４および上方ギャップ制御コイルユニット５が１つの磁石板３５を共用する。このようにすれば、搬送装置１をより小型に構成できるため、好適である。但し、進行制御コイルユニット４および上方ギャップ制御コイルユニット５毎に、磁石板３５を設けてもよい。進行制御コイルユニット４および上方ギャップ制御コイルユニット５を一次側、磁石板３５を二次側として、リニアモータが構成される。

進行制御コイルユニット４は、例えば、複数の励磁コイル４１を含む３相コア付リニアモータ用コイルユニットである。励磁コイル４１は、磁石板３５に沿って移動体２の上面に磁石板３５と離間して設けられる。励磁コイル４１が励磁されると、各励磁コイル４１と、当該励磁コイル４１に隣接する永久磁石３５ｎ，３５ｓとの間に発生する吸着力および反発力により、移動体２は浮上するとともに、永久磁石３５ｎ，３５ｓの配設方向、すなわち移動方向に搬送される。励磁コイル４１は、１２０°ずつ位相をずらしたｕ相、ｖ相、ｗ相の３つの位相を有する三相交流で励磁されてもよい。このとき、ｕ相電流、ｖ相電流、ｗ相電流でそれぞれ励磁されるｕ相コイル４１ｕ、ｖ相コイル４１ｖおよびｗ相コイル４１ｗを１つのセットとして、励磁コイル４１は、所定数のセットから構成される。

位置・磁極センサ４３は、移動体２の移動方向の位置を検出する位置センサ４３１および永久磁石３５ｎ，３５ｓの磁界を検出する磁極センサ４３３の機能を兼ねるものであり、例えば磁気スケールである。但し、位置センサ４３１および磁極センサ４３３はそれぞれ別個に設けられてもよく、例えば、位置センサ４３１として光学式センサが設けられ、磁極センサ４３３としてホール素子が設けられてもよい。位置センサ４３１および磁極センサ４３３としては任意のセンサが使用されればよいが、非接触式のものが好ましい。なお、本実施形態において、位置・磁極センサ４３は進行制御コイルユニット４に取り付けられているが、移動体２に直接、または他の部材を介して間接的に取り付けられてもよい。また、本実施形態では、移動体２の位置および速度を測定するにあたり、位置センサ４３１および磁極センサ４３３を用いてインクリメンタルタイプの位置計測を行うが、これに限定されない。例えば、位置・磁極センサ４３として、光学式センサ、静電容量式センサ、レーザ干渉式センサ、磁気式センサ等の任意の直線位置検出器が使用されてもよい。また、アブソリュートタイプの位置計測が行われてもよく、このとき、磁極センサ４３３は省略可能である。

上方ギャップ制御コイルユニット５は、例えば、複数の励磁コイル５１を含む３相コア付リニアモータ用コイルユニットである。励磁コイル５１は、磁石板３５に沿って移動体２の上面に磁石板３５と離間して設けられる。前述の通り、励磁コイル４１と対向する磁石板３５と、励磁コイル５１と対向する磁石板３５とは、同一である、すなわち励磁コイル４１と励磁コイル５１とで磁石板３５を共用することが好ましい。但し、複数の磁石板３５を設け、それぞれ異なる磁石板３５を励磁コイル４１および励磁コイル５１と対向配置させてもよい。励磁コイル５１が励磁されると、各励磁コイル５１と、当該励磁コイル５１と対面する永久磁石３５ｎまたは永久磁石３５ｓとの間に発生する吸着力または反発力により、磁石板３５と上方ギャップ制御コイルユニット５との間隔である上方ギャップが制御される。励磁コイル５１は、三相交流で励磁されてもよい。このとき、ｕ相電流、ｖ相電流、ｗ相電流でそれぞれ励磁されるｕ相コイル５１ｕ、ｖ相コイル５１ｖおよびｗ相コイル５１ｗを１つのセットとして、励磁コイル５１は、所定数のセットから構成される。上方ギャップ制御コイルユニット５は、進行制御コイルユニット４を挟んで移動方向の前後にそれぞれ１つずつ設けられることが望ましい。

上方ギャップセンサ５３は、上方ギャップの大きさを検出するものであり、例えば赤外線センサである。上方ギャップセンサ５３としては任意のセンサが使用されればよいが、非接触式のものが好ましい。上方ギャップセンサ５３は、進行制御コイルユニット４を挟んで移動方向の前後にそれぞれ１つずつ設けられることが望ましい。本実施形態において、各上方ギャップセンサ５３は各上方ギャップ制御コイルユニット５に取り付けられているが、移動体２に直接、または他の部材を介して間接的に取り付けられてもよい。

進行制御コイルユニット４および上方ギャップ制御コイルユニット５が１つの磁石板３５を共用するとき、進行制御コイルユニット４および上方ギャップ制御コイルユニット５は、１つの磁石板３５に沿って同一線上に設けられる。また、進行制御コイルユニット４のリニアモータ４１を励磁させるにあたり、進行制御コイルユニット４には駆動電流としてｑ軸電流が供給される。ｑ軸電流は、ｕ相電流、ｖ相電流およびｗ相電流に変換され、ｕ相コイル４１ｕ、ｖ相コイル４１ｖおよびｗ相コイル４１ｗにそれぞれ供給される。上方ギャップ制御コイルユニット５のリニアモータ５１を励磁させるにあたり、上方ギャップ制御コイルユニット５には駆動電流としてｄ軸電流が供給される。ｄ軸電流は、ｕ相電流、ｖ相電流およびｗ相電流に変換され、ｕ相コイル５１ｕ、ｖ相コイル５１ｖおよびｗ相コイル５１ｗにそれぞれ供給される。ｄ軸電流は、磁石板３５によって生じる磁界の方向と平行な方向、すなわちＮ極方向に磁界が生じる電流である。また、ｑ軸電流は、ｄ軸電流に直交する電流である。換言すれば、ｄ軸電流とｑ軸電流とは、９０°位相がずれている。

以上のような構成の搬送装置１によれば、上方ギャップの大きさを制御することで、移動体２の姿勢を保持することができる。このとき、磁石板３５と上方ギャップ制御コイルユニット５は非接触の状態に保たれるので、接触による発塵が抑制される。特に、本実施形態においては、進行制御コイルユニット４および上方ギャップ制御コイルユニット５は、１つの磁石板３５を共有して移動体２の移動と上方ギャップの制御を行うので、搬送装置１全体の大きさをよりコンパクトに構成することができる。

移動体２を搬送するにあたり、移動体２の幅方向の位置も規制されることが望ましい。換言すれば、側方ギャップ制御コイルユニット６と側板３３との間隔である側方ギャップは一定に保たれることが望ましい。本実施形態においては、側方ギャップ制御コイルユニット６および側方ギャップセンサ６３により、側方ギャップの制御が行われる。

側方ギャップ制御コイルユニット６は、例えば、１つ以上の励磁コイル６１を含む単相交流電磁石または直流電磁石である。励磁コイル６１は、移動体２の側面に側板３３と離間して設けられる。このとき、側板３３の少なくとも励磁コイル６１との対向面は、強磁性体である。励磁コイル６１が励磁されると、各励磁コイル６１と側板３３との間に発生する吸着力により、側方ギャップが制御される。側方ギャップ制御コイルユニット６が単相交流電磁石であるとき、側方ギャップ制御コイルユニット６は単相交流で励磁される。側方ギャップ制御コイルユニット６が直流電磁石であるとき、側方ギャップ制御コイルユニット６は直流で励磁される。単相交流電磁石または直流電磁石である上方ギャップ制御コイルユニット６は、移動体２の両側面に１つずつ設けられる。

また、側方ギャップ制御コイルユニット６は、複数の励磁コイルを含む３相コア付リニアモータ用コイルユニットであってもよい。励磁コイルは、三相交流で励磁されてもよい。このとき、ｕ相電流、ｖ相電流、ｗ相電流でそれぞれ励磁されるｕ相コイル、ｖ相コイルおよびｗ相コイルを１つのセットとして、励磁コイルは、所定数のセットから構成される。３相コア付リニアモータ用コイルユニットである上方ギャップ制御コイルユニット６は、移動体２の両側面に１つずつ設けられてもよい。また、側板３３の励磁コイルとの対向面には、強磁性体として、磁石板３５が設けられてもよい。この場合、３相コア付リニアモータ用コイルユニットである側方ギャップ制御コイルユニット６は、移動体２の側面に１つ設けられればよい。

側方ギャップセンサ６３は、側方ギャップの大きさを検出するものであり、例えば赤外線センサである。側方ギャップセンサ６３としては任意のセンサが使用されればよいが、非接触式のものが好ましい。本実施形態において、側方ギャップセンサ６３は一方の側方ギャップ制御コイルユニット６に取り付けられているが、移動体２に直接、または他の部材を介して間接的に取り付けられてもよい。

また、側方ギャップは、他の手段で制御されてもよい。例えば、図３に示す変形例においては、側板３３と当接して回転可能に構成されたローラ７が、移動体２の両側面に１つずつ設けられる。なお、図３においては、実施形態と同様の部材については同一の符号を付与しており、詳細な説明は省略する。

発塵の抑制という観点からは、側方ギャップは、側方ギャップ制御コイルユニット６および側方ギャップセンサ６３といった非接触式の規制手段で制御されることが望ましい。但し、移動体２の搬送時において幅方向に加わる力は比較的少ないので、ローラ７のような接触式の規制手段が使用されてもよい。

制御装置は、進行制御コイルユニット４、上方ギャップ制御コイルユニット５および側方ギャップ制御コイルユニット６にそれぞれ駆動電流を供給し、移動体２を移動方向に沿って移動させるとともに、上方ギャップおよび側方ギャップの大きさを制御する。制御装置は、進行制御装置８１と、上方ギャップ制御装置８３と、側方ギャップ制御装置８５と、を含む。

図４に示すように、進行制御装置８１は、進行制御部８１１と、位相算出器８１２と、ＰＩ制御部８１３ａ，８１３ｂと、逆ｄｑ変換部８１４と、パワーアンプ８１５と、ＡＤコンバータ８１６と、ｄｑ変換部８１７と、を有する。

位相算出器８１２には、磁極センサ４３３が検出した永久磁石３５ｎ，３５ｓの磁界を示す磁極信号ｍｐおよび位置センサ４３１によって検出した移動体２の現在位置を示す位置信号ｐｏが入力される。位相算出器８１２は、磁極信号ｍｐおよび位置信号ｐｏに基づき磁石板３５の磁界の位相を算出し、磁石板３５の磁界の位相を示す位相信号ｐｈを逆ｄｑ変換部８１４およびｄｑ変換部８１７に出力する。

進行制御部８１１は、上位装置８０から入力される移動指令ｐｏ_ｒｅｆと、位置センサ４３１から入力される位置信号ｐｏに基づき、移動体２の目標位置および速度を算出する。磁石板３５に対し、進行制御コイルユニット４が発生させる移動方向の推力は、ｑ軸電流値Ａｉｑに比例する。そのため、進行制御部８１１は、ｑ軸電流を駆動電流として進行制御コイルユニット４に供給するために、ｑ軸電流指令Ａｉｑ_ｒｅｆをＰＩ制御部８１３ａに出力する。一方、進行制御装置８１は、ｄ軸電流を進行制御コイルユニット４に供給しない。すなわち、進行制御部８１１は、値が０であるｄ軸電流指令Ａｉｄ_ｒｅｆをＰＩ制御部８１３ｂに出力する。

ＰＩ制御部８１３ａおよびＰＩ制御部８１３ｂは、それぞれＰＩ演算を行うことにより、ｑ軸電流指令Ａｉｑ_ｒｅｆをｑ軸電圧指令ＡＶｑ_ｒｅｆに変換し、ｄ軸電流指令Ａｉｄ_ｒｅｆをｄ軸電圧指令ＡＶｄ_ｒｅｆに変換する。逆ｄｑ変換部８１４は、位相信号ｐｈに基づき、ｑ軸電圧指令ＡＶｑ_ｒｅｆおよびｄ軸電流指令Ａｉｄ_ｒｅｆをｄｑ逆変換してｕ相電圧指令ＡＶｕ_ｒｅｆ、ｖ相電圧指令ＡＶｖ_ｒｅｆおよびｗ相電圧指令ＡＶｗ_ｒｅｆを算出し、パワーアンプ８１５に出力する。

パワーアンプ８１５は、ｕ相電圧指令ＡＶｕ_ｒｅｆ、ｖ相電圧指令ＡＶｖ_ｒｅｆおよびｗ相電圧指令ＡＶｗ_ｒｅｆに基づき、所望のｕ相電圧ＡＶｕ、ｖ相電圧ＡＶｖおよびｗ相電圧ＡＶｗを、進行制御コイルユニット４のｕ相コイル４１ｕ、ｖ相コイル４１ｖおよびｗ相コイル４１ｗにそれぞれ供給する。

このようにして、進行制御コイルユニット４に、磁石板３５に発生する磁界と位相が約９０°ずれた磁界が生じ、進行制御コイルユニット４と磁力板３５とに相互に生じる磁力により、移動体２は所望の移動方向に走行する。

なお、移動体２の進行制御に際して、フィードバック制御がなされることが望ましい。具体的に、ＡＤコンバータ８１６は、パワーアンプ８１５が出力したｕ相電圧ＡＶｕ、ｖ相電圧ＡＶｖおよびｗ相電圧ＡＶｗの値を読み取り、Ｕ相電流値ＡＶｕ、ｖ相電流値ＡＶｖおよびｗ相電流値ＡＶｗに変換する。ｄｑ変換部８１７は、位相信号ｐｈに基づき、Ｕ相電流値ＡＶｕ、ｖ相電流値ＡＶｖおよびｗ相電流値ＡＶｗをｄｑ変換してｑ軸電流値ＡＶｑおよびｄ軸電流値Ａｉｄを算出する。ｑ軸電流指令Ａｉｑ_ｒｅｆおよびｄ軸電流指令Ａｉｄ_ｒｅｆは、ｑ軸電流値ＡＶｑおよびｄ軸電流値Ａｉｄにより補正される。

図５に示すように、上方ギャップ制御装置８３は、上方ギャップ制御部８３１と、位相算出器８３２と、ＰＩ制御部８３３ａ，８３３ｂと、逆ｄｑ変換部８３４と、パワーアンプ８３５と、ＡＤコンバータ８３６と、ｄｑ変換部８３７と、を有する。

位相算出器８３２には、磁極信号ｍｐおよび位置信号ｐｏが入力される。位相算出器８３２は、磁極信号ｍｐおよび位置信号ｐｏに基づき、位相信号ｐｈを逆ｄｑ変換部８３４およびｄｑ変換部８３７に出力する。なお、位相算出器８１２および位相算出器８３２は、進行制御装置８１および上方ギャップ制御装置８３にそれぞれ個別に設けられてもよいし、１つの位相算出器が兼用されてもよい。

上方ギャップ制御部８３１は、上方ギャップセンサ５３から入力される現在の上方ギャップの大きさを示す上方ギャップ信号ｔｇａｐと、ｄｑ変換部８１７から入力されるｄ軸電流値Ｂｉｄと、所定の設定値に基づき、上方ギャップの補正値を算出する。磁石板３５に対し、上方ギャップ制御コイルユニット５が発生させる鉛直方向の吸着力または反発力は、ｄ軸電流値Ｂｉｄと相関がある。そのため、上方ギャップ制御部８３１は、ｄ軸電流を駆動電流として上方ギャップ制御コイルユニット５に供給するために、ｄ軸電流指令Ｂｉｄ_ｒｅｆをＰＩ制御部８３３ｂに出力する。一方、上方ギャップ制御装置８３は、ｑ軸電流を上方ギャップ制御コイルユニット５に供給しない。すなわち、上方ギャップ制御部８３１は、値が０であるｑ軸電流指令Ａｉｑ_ｒｅｆをＰＩ制御部８１３ａに出力する。

ＰＩ制御部８３３ａおよびＰＩ制御部８３３ｂは、それぞれＰＩ演算を行うことにより、ｑ軸電流指令Ｂｉｑ_ｒｅｆをｑ軸電圧指令ＢＶｑ_ｒｅｆに変換し、ｄ軸電流指令Ｂｉｄ_ｒｅｆをｄ軸電圧指令ＢＶｄ_ｒｅｆに変換する。逆ｄｑ変換部８３４は、位相信号ｐｈに基づき、ｑ軸電圧指令ＢＶｑ_ｒｅｆおよびｄ軸電流指令Ｂｉｄ_ｒｅｆをｄｑ逆変換してｕ相電圧指令ＢＶｕ_ｒｅｆ、ｖ相電圧指令ＢＶｖ_ｒｅｆおよびｗ相電圧指令ＡＢｗ_ｒｅｆを算出し、パワーアンプ８３５に出力する。

パワーアンプ８３５は、ｕ相電圧指令ＢＶｕ_ｒｅｆ、ｖ相電圧指令ＢＶｖ_ｒｅｆおよびｗ相電圧指令ＢＶｗ_ｒｅｆに基づき、所望のｕ相電圧ＢＶｕ、ｖ相電圧ＢＶｖおよびｗ相電圧ＢＶｗを、上方ギャップ制御コイルユニット５のｕ相コイル５１ｕ、ｖ相コイル５１ｖおよびｗ相コイル５１ｗにそれぞれ供給する。

このようにして、上方ギャップ制御コイルユニット５に、磁石板３５によって生じる磁界の方向と平行な方向の磁界、すなわち磁石３５に発生する磁界のＮ相と位相が一致する磁界が生じ、上方ギャップ制御コイルユニット５と磁力板３５とに相互に生じる磁力により、上方ギャップが所望の大きさに維持される。

なお、上方ギャップ制御に際して、フィードバック制御がなされることが望ましい。具体的に、ＡＤコンバータ８３６は、パワーアンプ８３５が出力したｕ相電圧ＢＶｕ、ｖ相電圧ＢＶｖおよびｗ相電圧ＢＶｗの値を読み取り、Ｕ相電流値ＢＶｕ、ｖ相電流値ＢＶｖおよびｗ相電流値ＢＶｗに変換する。ｄｑ変換部８３７は、位相信号ｐｈに基づき、Ｕ相電流値ＢＶｕ、ｖ相電流値ＢＶｖおよびｗ相電流値ＢＶｗをｄｑ変換してｑ軸電流値ＢＶｑおよびｄ軸電流値Ｂｉｄを算出する。ｑ軸電流指令Ｂｉｑ_ｒｅｆおよびｄ軸電流指令Ｂｉｄ_ｒｅｆは、ｑ軸電流値ＢＶｑおよびｄ軸電流値Ｂｉｄにより補正される。

ここで、上方ギャップ制御コイルユニット５に供給される駆動電流、すなわちｄ軸電流の大きさは、移動体２および移動体２に固定される部材からなる可動部全体の重力と、上方ギャップ制御コイルユニット５と磁石板３５間の吸着力とが釣り合うように制御されることが望ましい。すなわち、上方ギャップ制御コイルユニット５においては、いわゆるゼロパワー制御が行われることが望ましい。本実施形態においては、移動体２に固定される部材は、具体的には、進行制御コイルユニット４と、位置・磁極センサ４３と、上方ギャップ制御コイルユニット５と、上方ギャップセンサ５３と、側方ギャップ制御コイルユニット６と、側方ギャップセンサ６３と、移動体２に吊り下げられるバケットと、バケットに積載される搬送対象物と、を含む。移動体２および移動体２に固定される部材からなる可動部全体の重力をＧ、進行制御コイルユニット４に生じる吸着力をＰ_１、１つの上方ギャップ制御コイルユニット５に生じる吸着力をＰ_２とすると、Ｐ_２が、｛（Ｍ－Ｐ_１）／（上方ギャップ制御コイルユニット５の個数）｝となるとき、上方ギャップ制御コイルユニット５と磁石板３５間の吸着力とが釣り合う。上方ギャップ制御装置８３が、可動部全体の重力と、上方ギャップ制御コイルユニット５と磁石板３５間の吸着力とが釣り合うように上方ギャップを制御することで、上方ギャップ制御コイルユニット５に供給される駆動電流の値を実質的に０とすることができ、消費電力を抑制することができる。すなわち、上方ギャップは、上位装置８０等から指令される値ではなく、駆動電流が実質的に０となる値に制御されることが望ましい。

図６に示すように、側方ギャップ制御装置８５は、側方ギャップ制御部８５１と、ＰＩ制御部８５３と、パワーアンプ８５５と、ＡＤコンバータ８５６と、を有する。

側方ギャップ制御部８５１は、側方ギャップセンサ６３から入力される現在の側方ギャップの大きさを示す側方ギャップ信号ｓｇａｐと、所定の設定値に基づき、側方ギャップの補正値を算出する。そして、側方ギャップ制御部８５１は、電流指令Ｃｉ_ｒｅｆをＰＩ制御部８５３に出力する。

ＰＩ制御部８５３は、ＰＩ演算を行うことにより、電流指令Ｃｉ_ｒｅｆを電圧指令ＣＶ_ｒｅｆに変換し、パワーアンプ８５５に出力する。

パワーアンプ８５５は、電圧指令ＣＶ_ｒｅｆに基づき、所望の電圧ＣＶを、側方ギャップ制御コイルユニット６の励磁コイル６１に供給する。

このようにして、側方ギャップ制御コイルユニット６と側板３３とに相互に生じる磁力により、側方ギャップが所望の大きさに維持される。

なお、側方ギャップ制御に際して、フィードバック制御がなされることが望ましい。具体的に、ＡＤコンバータ８５６は、パワーアンプ８５５が出力した電圧ＣＶの値を読み取り、電流値Ｃｉに変換する。電流指令Ｃｉ_ｒｅｆは、電流値Ｃｉにより補正される。

以上に説明した側方ギャップ制御装置８５は、側方ギャップ制御コイルユニット６が単相交流電磁石または直流電磁石である場合の構成を示している。前述の通り、側方ギャップ制御コイルユニット６は、３相コア付リニアモータ用コイルユニットであってもよい。

本発明は、既にいくつかの例が具体的に示されているように、図面に示される実施形態
の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形または応用が可能
である。

１ 搬送装置
２ 移動体
４ 進行制御コイルユニット
５ 上方ギャップ制御コイルユニット
６ 側方ギャップ制御コイルユニット
７ ローラ
３１ 天板
３３ 側板
３５ 磁石板
３５ｎ 永久磁石
３５ｓ 永久磁石
４１ 励磁コイル
５１ 励磁コイル
５３ 上方ギャップセンサ
６１ 励磁コイル
６３ 側方ギャップセンサ
４３１ 位置センサ

本発明によれば、移動体と、移動体の上方に移動体と離間して設けられる天板と、天板の下面に隣り合う極性が異なるように所定の移動方向と平行に配置された複数の永久磁石を含む少なくとも１つのリニアモータの二次側磁石板と、所定の磁石板に沿って移動体の上面に所定の磁石板と離間して設けられる複数の励磁コイルを含むリニアモータの一次側進行制御コイルユニットと、所定の磁石板と同一または異なる磁石板に沿って移動体の上面に同一または異なる磁石板と離間して設けられ進行制御コイルユニットを挟んで移動方向の前後にそれぞれ設けられる複数の励磁コイルを含む少なくとも２つのリニアモータの一次側上方ギャップ制御コイルユニットと、進行制御コイルユニットおよび上方ギャップ制御コイルユニットにそれぞれ駆動電流を供給して、磁石板によって発生する磁界と直交する方向の磁界を生じさせ進行制御コイルユニットと磁石板とに相互に生じる磁力によって移動体を移動方向に沿って移動させるとともに、磁石板によって生じる磁界の方向と平行な方向の磁界を生じさせ上方ギャップ制御コイルユニットと磁石板とに相互に生じる磁力によって磁石板と上方ギャップ制御コイルユニットとの間隔である上方ギャップを制御する給電装置と、を備える、搬送装置が提供される。

進行制御コイルユニット４および上方ギャップ制御コイルユニット５が１つの磁石板３５を共用するとき、進行制御コイルユニット４および上方ギャップ制御コイルユニット５は、１つの磁石板３５に沿って同一線上に設けられる。また、進行制御コイルユニット４の励磁コイル４１を励磁させるにあたり、進行制御コイルユニット４には駆動電流としてｑ軸電流が供給される。ｑ軸電流は、ｕ相電流、ｖ相電流およびｗ相電流に変換され、ｕ相コイル４１ｕ、ｖ相コイル４１ｖおよびｗ相コイル４１ｗにそれぞれ供給される。上方ギャップ制御コイルユニット５の励磁コイル５１を励磁させるにあたり、上方ギャップ制御コイルユニット５には駆動電流としてｄ軸電流が供給される。ｄ軸電流は、ｕ相電流、ｖ相電流およびｗ相電流に変換され、ｕ相コイル５１ｕ、ｖ相コイル５１ｖおよびｗ相コイル５１ｗにそれぞれ供給される。ｄ軸電流は、磁石板３５によって生じる磁界の方向と平行な方向、すなわちＮ極方向に磁界が生じる電流である。また、ｑ軸電流は、ｄ軸電流に直交する電流である。換言すれば、ｄ軸電流とｑ軸電流とは、９０°位相がずれている。

側方ギャップ制御コイルユニット６は、例えば、１つ以上の励磁コイル６１を含む単相交流電磁石または直流電磁石である。励磁コイル６１は、移動体２の側面に側板３３と離間して設けられる。このとき、側板３３の少なくとも励磁コイル６１との対向面は、強磁性体である。励磁コイル６１が励磁されると、各励磁コイル６１と側板３３との間に発生する吸着力により、側方ギャップが制御される。側方ギャップ制御コイルユニット６が単相交流電磁石であるとき、側方ギャップ制御コイルユニット６は単相交流で励磁される。側方ギャップ制御コイルユニット６が直流電磁石であるとき、側方ギャップ制御コイルユニット６は直流で励磁される。単相交流電磁石または直流電磁石である側方ギャップ制御コイルユニット６は、移動体２の両側面に１つずつ設けられる。

また、側方ギャップ制御コイルユニット６は、複数の励磁コイルを含む３相コア付リニアモータ用コイルユニットであってもよい。励磁コイルは、三相交流で励磁されてもよい。このとき、ｕ相電流、ｖ相電流、ｗ相電流でそれぞれ励磁されるｕ相コイル、ｖ相コイルおよびｗ相コイルを１つのセットとして、励磁コイルは、所定数のセットから構成される。３相コア付リニアモータ用コイルユニットである側方ギャップ制御コイルユニット６は、移動体２の両側面に１つずつ設けられてもよい。また、側板３３の励磁コイルとの対向面には、強磁性体として、磁石板３５が設けられてもよい。この場合、３相コア付リニアモータ用コイルユニットである側方ギャップ制御コイルユニット６は、移動体２の側面に１つ設けられればよい。

このようにして、進行制御コイルユニット４に、磁石板３５に発生する磁界と位相が約９０°ずれた磁界が生じ、進行制御コイルユニット４と磁石板３５とに相互に生じる磁力により、移動体２は所望の移動方向に走行する。

図５に示すように、上方ギャップ制御装置８３は、上方ギャップ制御部８３１と、位相算出器８３２と、ＰＩ制御部８３３ａ，８３３ｂと、逆ｄｑ変換部８３４と、パワーアンプ８３５と、ＡＤコンバータ８３６と、ｄｑ変換部８１７と、を有する。

位相算出器８３２には、磁極信号ｍｐおよび位置信号ｐｏが入力される。位相算出器８３２は、磁極信号ｍｐおよび位置信号ｐｏに基づき、位相信号ｐｈを逆ｄｑ変換部８３４およびｄｑ変換部８１７に出力する。なお、位相算出器８１２および位相算出器８３２は、進行制御装置８１および上方ギャップ制御装置８３にそれぞれ個別に設けられてもよいし、１つの位相算出器が兼用されてもよい。

このようにして、上方ギャップ制御コイルユニット５に、磁石板３５によって生じる磁界の方向と平行な方向の磁界、すなわち磁石板３５に発生する磁界のＮ相と位相が一致する磁界が生じ、上方ギャップ制御コイルユニット５と磁石板３５とに相互に生じる磁力により、上方ギャップが所望の大きさに維持される。

なお、上方ギャップ制御に際して、フィードバック制御がなされることが望ましい。具体的に、ＡＤコンバータ８３６は、パワーアンプ８３５が出力したｕ相電圧ＢＶｕ、ｖ相電圧ＢＶｖおよびｗ相電圧ＢＶｗの値を読み取り、Ｕ相電流値ＢＶｕ、ｖ相電流値ＢＶｖおよびｗ相電流値ＢＶｗに変換する。ｄｑ変換部８１７は、位相信号ｐｈに基づき、Ｕ相電流値ＢＶｕ、ｖ相電流値ＢＶｖおよびｗ相電流値ＢＶｗをｄｑ変換してｑ軸電流値ＢＶｑおよびｄ軸電流値Ｂｉｄを算出する。ｑ軸電流指令Ｂｉｑｒｅｆおよびｄ軸電流指令Ｂｉｄｒｅｆは、ｑ軸電流値ＢＶｑおよびｄ軸電流値Ｂｉｄにより補正される。

Claims (11)

1. 移動体と、
   前記移動体の上方に前記移動体と離間して設けられる天板と、
   前記天板の下面に隣り合う極性が異なるように所定の移動方向と平行に配置された複数の永久磁石を含む少なくとも１つの磁石板と、
   所定の磁石板に沿って前記移動体の上面に前記所定の磁石板と離間して設けられる複数の励磁コイルを含む進行制御コイルユニットと、
   前記所定の磁石板と同一または異なる磁石板に沿って前記移動体の上面に当該磁石板と離間して設けられる複数の励磁コイルを含む少なくとも２つの上方ギャップ制御コイルユニットと、
   前記進行制御コイルユニットおよび前記上方ギャップ制御コイルユニットにそれぞれ駆動電流を供給して、前記移動体を前記移動方向に沿って移動させるとともに、前記磁石板と前記上方ギャップ制御コイルユニットとの間隔である上方ギャップを制御する制御装置と、を備える、搬送装置。
2. 前記上方ギャップ制御コイルユニットは、前記進行制御コイルユニットを挟んで前記移動方向の前後にそれぞれ設けられる、請求項１に記載の搬送装置。
3. 前記進行制御コイルユニットおよび前記上方ギャップ制御コイルユニットが、前記所定の磁石板に沿って同一線上に設けられ、
   前記制御装置は、
   前記上方ギャップ制御コイルユニットに、前記駆動電流として、前記磁石板によって生じる磁界の方向と平行な方向に磁界が生じる電流であるｄ軸電流を供給し、
   前記進行制御コイルユニットに、前記駆動電流として、前記ｄ軸電流に直交するｑ軸電流を供給する、請求項１または請求項２に記載の搬送装置。
4. 前記移動体の前記移動方向の位置を検出する位置センサをさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の搬送装置。
5. 前記上方ギャップの大きさを検出する少なくとも１つの上方ギャップセンサをさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の搬送装置。
6. 前記上方ギャップセンサは、前記進行制御コイルユニットを挟んで前記移動方向の前後にそれぞれ設けられる、請求項５に記載の搬送装置。
7. 前記移動体の側方に前記移動体と離間して設けられる一対の側板をさらに備える、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の搬送装置。
8. 前記移動体の側面に前記側板と離間して設けられる励磁コイルを含む少なくとも１つの側方ギャップ制御コイルユニットをさらに備え、
   前記側板の少なくとも前記励磁コイルとの対向面は強磁性体であり、
   前記制御装置は前記側方ギャップ制御コイルユニットに電流を供給して前記側方ギャップ制御コイルユニットと前記側板との間隔である側方ギャップを制御する、請求項７に記載の搬送装置。
9. 前記側方ギャップの大きさを検出する側方ギャップセンサをさらに備える、請求項８に記載の搬送装置。
10. 前記移動体の側面に設けられ、前記側板と当接して回転可能に構成されたローラをさらに備える、請求項７に記載の搬送装置。
11. 前記制御装置は、前記移動体および前記移動体に固定される部材からなる可動部全体の重力と、前記上方ギャップ制御コイルユニットと前記磁石板間の吸着力とが釣り合うよう、前記上方ギャップ制御コイルユニットに前記駆動電流を供給する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の搬送装置。

Images