JP2778882B2 - 浮上式搬送装置 - Google Patents
浮上式搬送装置Info
- Publication number
- JP2778882B2 JP2778882B2 JP4258645A JP25864592A JP2778882B2 JP 2778882 B2 JP2778882 B2 JP 2778882B2 JP 4258645 A JP4258645 A JP 4258645A JP 25864592 A JP25864592 A JP 25864592A JP 2778882 B2 JP2778882 B2 JP 2778882B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carrier
- gap
- magnetic circuit
- magnetic
- guide rail
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、小物類を搬送する
浮上式搬送装置に係り、特に、省エネルギ、省スペース
化を図れるようにした浮上式搬送装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、オフィスオートメーション、ファ
クトリーオートメーションの一環として、建屋内の複数
の地点間において、伝票、書類、現金、資料等を搬送装
置を用いて移動させることが広く行われている。 【０００３】このような用途に用いられる搬送装置は、
搬送物を速やかに、かつ静かに移動させ得るものである
ことが要求される。このため、この種の搬送装置におい
ては、ガイドレール上で搬送車を非接触に支持すること
が行われている。 【０００４】搬送車を非接触に支持するには、空気力や
磁気力を用いるのが一般的である。中でも搬送車を磁気
力で支持する方式は、ガイドレールに対する追従性や、
騒音低減効果に優れており、最も有望な支持手段である
といえる。 【０００５】ところで、搬送車を磁気力で支持するよう
にした従来の浮上式搬送装置は、搬送車を電磁石で支持
し、この電磁石への励磁電流を制御することによって搬
送車を安定に支持するようにしている。したがって、電
磁石のコイルを常時付勢しなければならず、消費電力が
大きいという欠点を回避することができなかった。 【０００６】そこで、電磁石に要求される磁気力の大部
分を永久磁石で付与し、消費電力の低減化を図るように
した装置も考えられている。しかし、この場合でも、例
えば搬送すべき物を搬送車に搭載するなどして、搬送車
に外力が作用する場合には、定常位置へ搬送車を押し戻
そうとする力を常時電磁石で与える必要があるため、こ
れによる消費電力の増大が問題であった。また、このよ
うに搬送車へ外力が作用することによって電磁石に付与
する電力が大きくなると、電磁石を付勢するための電源
として大容量の電源を使用しなければならず、結局、装
置全体の大型化を招くという問題があった。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】上述の如く、磁気力を
用いて搬送車を非接触支持するようにした従来の浮上式
搬送装置にあっては、搬送車を浮上させるためのエネル
ギ消費が多いという問題があった。そこで本発明は、消
費電力の低減化を図れるばかりか、装置全体の単純化お
よび省スペース化を図れる浮上式搬送装置を提供するこ
とを目的にしている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る浮上式搬送装置は、少なくとも一部が
磁性体で形成されたガイドレールと、このガイドレール
に沿って走行自在に配置された搬送車と、前記ガイドレ
ールの下面と空隙を介して対向するように前記搬送車に
取付けられ、前記ガイドレールとの間に重力方向と反対
方向の磁気的吸引力を発生する複数の電磁石と、これら
各電磁石、前記ガイドレールおよび前記空隙で構成され
る各磁気回路中に配置されるとともに前記搬送車に取付
けられ、発生する磁束に係る磁気回路の空隙が前記電磁
石に係る磁気回路の空隙と一致するように、前記搬送車
の浮上に必要な起磁力を供給する永久磁石と、前記搬送
車に取付けられて前記磁気回路中の空隙の大きさの変化
を検出するセンサ部およびこのセンサ部の出力に基づい
て前記搬送車に作用する外力の有無に拘らず前記電磁石
に流れる励磁電流が零となる状態で前記磁気回路を安定
化するようにし、前記永久磁石の起磁力が前記外力と釣
り合う空隙長で前記搬送車を磁気浮上させる制御部を有
した制御装置とを具備してなる浮上式搬送装置である。 【０００９】また、少なくとも一部が磁性体で形成され
たガイドレールと、このガイドレールに沿って走行自在
に配置された搬送車と、前記ガイドレールの下面と空隙
を介して対向するように前記搬送車に取付けられた複数
の電磁石と、これら各電磁石、前記ガイドレールおよび
前記空隙で構成される各磁気回路中に配置されるととも
に前記搬送車に取付けられ、発生する磁束に係る磁気回
路の空隙が前記電磁石に係る磁気回路の空隙と一致する
ように、前記搬送車の浮上に必要な起磁力を供給する永
久磁石と、前記搬送車に取付けられて前記磁気回路中の
空隙の大きさの変化を検出するセンサ部およびこのセン
サ部の出力に基づいて前記搬送車に作用する外力の有無
に拘らず前記電磁石に流れる励磁電流が零となる状態で
前記磁気回路を安定化するようにし、前記永久磁石の起
磁力が前記外力と釣り合う空隙長で前記搬送車を磁気浮
上させる制御部を有した制御装置と、前記搬送車に搭載
されて少なくとも前記電磁石への電力供給を行う電源と
を具備してなる浮上式搬送装置である。 【００１０】また、少なくとも一部が磁性体で形成され
たガイドレールと、このガイドレールに沿って走行自在
に配置された搬送車と、前記ガイドレールの下面と空隙
を介して対向するように前記搬送車に取付けられ、前記
ガイドレールと対向する磁極が分離して配置された複数
の電磁石と、これら各電磁石、前記ガイドレールおよび
前記空隙で構成される各磁気回路中に配置されるととも
に前記搬送車に取付けられ、発生する磁束に係る磁気回
路の空隙が前記電磁石に係る磁気回路の空隙と一致する
ように、前記搬送車の浮上に必要な起磁力を供給する永
久磁石と、前記搬送車に取付けられて前記磁気回路中の
空隙の大きさの変化を検出するセンサ部およびこのセン
サ部の出力に基づいて前記搬送車に作用する外力の有無
に拘らず前記電磁石に流れる励磁電流が零となる状態で
前記磁気回路を安定化するようにし、前記永久磁石の起
磁力が前記外力と釣り合う空隙長で前記搬送車を磁気浮
上させる制御部を有した制御装置とを具備してなる浮上
式搬送装置である。 【００１１】また、少なくとも一部が磁性体で形成され
たガイドレールと、このガイドレールに沿って走行自在
に配置された搬送車と、前記ガイドレールの下面と空隙
を介して対向し、前記ガイドレールに対して同一平面上
に各空隙を形成するように前記搬送車に取付けられた複
数の電磁石と、これら各電磁石、前記ガイドレールおよ
び前記空隙で構成される各磁気回路中に配置されるとと
もに前記搬送車に取付けられ、発生する磁束に係る磁気
回路の空隙が前記電磁石に係る磁気回路の空隙と一致す
るように、前記搬送車の浮上に必要な起磁力を供給する
永久磁石と、前記搬送車に取付けられて前記磁気回路中
の空隙の大きさの変化を検出するセンサ部およびこのセ
ンサ部の出力に基づいて前記搬送車に作用する外力の有
無に拘らず前記電磁石に流れる励磁電流が零となる状態
で前記磁気回路を安定化するようにし、前記永久磁石の
起磁力が前記外力と釣り合う空隙長で前記搬送車を磁気
浮上させる制御部を有した制御装置とを具備してなる浮
上式搬送装置である。 【００１２】 【作用】本発明を説明するに当り、まず本装置における
制御方式がいかなる根拠に基づくものかを説明する。図
６には本装置における磁気支持部の代表的な構成が示さ
れている。 【００１３】すなわち、図中１はガイドレールであり、
このガイドレールの下面に対向する部分には空隙Ｐを介
して２つの電磁石２，３が対向配置されている。これら
２つの電磁石２，３は、継鉄４，５にそれぞれコイル
６，７を巻装して構成されたものである。そして、両継
鉄４，５の一端側は、永久磁石８によって磁気的に結合
されている。コイル６，７は、励磁電流が流れたときに
互いに加算される向きの磁束を発生するように直列に接
続され、さらに電源９に接続されたものとなっている。
そして、電磁石２，３、永久磁石８および電源９は、ガ
イドレール１に沿って走行する図示しない搬送車に取付
けられている。上記構成から判るように、継鉄４，５お
よび永久磁石８は、これらでＵ字状の磁芯を構成し、こ
の磁芯の両磁極面がガイドレール１の下面に対向するよ
うに搭載されていることになる。 【００１４】このように構成された磁気支持部におい
て、いまガイドレール１、空隙Ｐ、継鉄４，５、永久磁
石８からなる磁気回路について考察する。なお、簡単の
ために、この磁気回路における漏れ磁束は無視すること
にする。この磁気回路の磁気抵抗Ｒｍは、 【００１５】 【数１】で表すことができる。ここに、μ０は真空の透磁率、Ｓ
は磁気回路の断面積、ｚは空隙長、μＳは空隙部分以外
の非透磁率、Ｌは空隙部分以外の磁気回路長である。 【００１６】また、コイル６，７に励磁電流が流れてい
ない時に空隙Ｐに生じる磁界の強さをＨｍ、永久磁石８
の長さをＬｍ、コイル６，７の総巻数をＮ、コイル６，
７への励磁電流をＩとすると、この磁気回路に発生する
全磁束Φは、 【００１７】 【数２】 となる。したがって、ガイドレール１と各継鉄４，５と
の間に働く全吸引力Ｆは、 【００１８】 【数３】 で表わせる。ここで、ｚで示す向きを重力方向として搬
送車の運動方程式を導くと、 【００１９】 【数４】 となる。なお、ここに、ｍは前記磁気支持部に加わる負
荷および当該磁気支持部の全質量、ｇは重力加速度であ
り、Ｕｍは搬送車に印加される外力の大きさである。一
方、直列に接続されたコイル６，７が鎖交する磁束数Φ
Ｎは、 【００２０】 【数５】 であるから、コイル６，７の電圧方程式は、コイル６，
７の全抵抗をＲとして、 【００２１】 【数６】 となる。 【００２２】ここで、Ｒｍは、(1) 式から明らかなよう
に、空隙長ｚの関数である。そこで、いま、Ｉ＝０の時
に吸引力Ｆと重力ｍｇとが釣合う際のギャップ長をｚ
０、全磁気抵抗をＲｍ０として、上記(5) ，(6) 式を空
隙長ｚ＝ｚ０、速度dz/dt ＝０、電流Ｉ＝０の近傍で線
形化する。この場合、ｚ，dz/dt ，Ｉは、 【００２３】 【数７】 で表わせる。そこで、上記(3) 式の吸引力Ｆを定常点
（ｚ，dz/dt ，Ｉ）＝（ｚ０，０，０）の近傍で線形化
すると、 【００２４】 【数８】 となり、 【００２５】 【数９】 とおくと、 【００２６】 【数１０】 となる。したがって、前記(4) 式は次のようにまとめる
ことができる。 【００２７】 【数１１】 同様に、前記(6) 式を定常点（ｚ，dz/dt ，Ｉ）＝（ｚ
０，０，０）の近傍で線形化すると、 【００２８】 【数１２】となる。上記(7) ，(8) 式は、次のような状態方程式に
まとめることができる。 【００２９】 【数１３】 ただし、ａ２１，ａ２３，ａ３２，ａ３３，ｂ３１，ｄ
２１は、それぞれ、 【００３０】 【数１４】 である。ここで、簡単のため上記(9) 式を、 【００３１】 【数１５】 と表わす。この(10)式で表わされる線形システムは、一
般には不安定な系であるが、 【００３２】 【数１６】 印加電圧Ｅを種々の方法で求め、系にフィードバック制
御を施すことによって安定化を図ることができる。例え
ば、Ｃを出力行列（この場合単位行列）とし、印加電圧
を、 【００３３】 【数１７】（ただし、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３はフィードバック定数）と
すれば、(10)式は、 【００３４】 【数１８】 となり、さらに、この(10)式をラプラス変換してｘを求
めると、 【００３５】 【数１９】 となる。なお、ここに、Ｉは単位行列、ｘ０はｘの初期
値である。上記(13)式において、Ｕｍをステップ状の外
力とすれば、ｘの安定性は、状態推移行列Φ(s) すなわ
ち、 【００３６】 【数２０】 の行列式det ｜Φ(s) ｜の特性根がｓの複素平面上で全
て左半面上に保存すれば保障される。(9) 式の場合、Φ
(s) の特性方程式det ｜Φ(s) ｜＝０は、 【００３７】 【数２１】 となる。 【００３８】したがって、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の値を適宜
決定することにより、det ｜Φ(s)｜＝０の特性根の複
素平面上での配置を任意に決定することができ、磁気浮
上系の安定化を達成することができる。磁気支持部にこ
の様なフィードバック制御を施した場合の磁気浮上系の
ブロック図を図７に示す。すなわち、制御対象１１に
は、フィードバックゲイン補償器１２が付加されてい
る。なお、同図中ｙはＣｘを表わす。 【００３９】このような磁気浮上系においては、ステッ
プ状の外力Ｕｍおよび印加電圧Ｅのバイアス電圧ｅ０の
変化に伴ない、系の安定状態時の空隙長偏差Δｚおよび
電流偏差Δｉに以下に示すような定常偏差ΔｚＳおよび
ΔｉＳが生じる。 【００４０】 【数２２】【００４１】本発明装置では、上記(16)，(17)式で表さ
れる定常偏差のうち、電流定常偏差ΔｉＳをステップ状
の外力Ｕｍの有無に拘らず零にするように、磁気支持部
にフィードバック制御を施すようにしている。 【００４２】本発明は、このように電流定常偏差ΔｉＳ
を零に制御するため、例えば次のような制御方法を採用
したものとなっている。 （Ａ）外力Ｕｍを状態観測器によって観測し、この観測
値Ｕｍに適当なゲインを持たせて磁気浮上系にフィード
バックする方法、 （Ｂ）ギャップ長偏差Δｚ、その時間微分である速度偏
差、および電流偏差Δｉに全てが同時に零でない適当な
ゲインを持たせ、それぞれの値をｓの一次系を構成する
フィルタを介して磁気浮上系にフィードバックする方
法、 （Ｃ）電流偏差Δｉを積分補償器を用いて積分し、その
出力値に適当なゲインを持たせて磁気浮上系にフィード
バックする方法、 （Ｄ）上記（Ａ），（Ｂ）あるいは（Ｃ）の方法を併用
する方法、等である。 【００４３】ここでは、一例として、（Ｃ）の方法につ
いて説明する。上記（Ｃ）の方法を用いた磁気浮上系の
ブロック図は図８に示される。すなわち、上記の方法
は、前述したフィードバックゲイン補償器１２に加え、
さらに積分補償器１３を付加したものとなっている。こ
の積分捕償器１３のゲインＫは、Ｋ＝〔０，０，Ｋ３〕
で表わされる行列であり、Ｋ３は電流偏差Δｉの積分ゲ
インである。したがって、この磁気浮上系における印加
電圧Ｅは、 【００４４】 【数２３】 で表せる。前述と同様にして状態推移行列Φ(s) を求め
ると、 【００４５】 【数２４】 となる。外力Ｕｍを入力とし、ｙ＝Ｃｘで表わされるｙ
を出力とした時の伝達関数Ｇ(s) は、Ｇ(s) ＝ｓΦ(s)
Ｅ、すなわち、 【００４６】 【数２５】 ただし、 【００４７】 【数２６】と表わすことができる。 【００４８】伝達関数Ｇ(s) の特性根は、上記(21)式で
表わされるΔ(s) を、Δ(s) ＝０として求めることがで
き、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｋ３を適宜決定することによ
り、図８の磁気浮上系の安定化を実現できる。ここで、
もし同図の磁気浮上系が安定であるとすれば、外力Ｕｍ
に対する偏差電流Δｉの応答は、ラプラス変換を用い
て、 【００４９】 【数２７】 と求めることができる。この(22)式において前記外力Ｕ
ｍがステップ状外力であることから、Ｆ０を外力の大き
さとすれば、Ｕｍ(s) ＝Ｆ０／ｓとなり、(22)式は、 【００５０】 【数２８】 結局、外力Ｕｍの有無に拘らず、電流定常偏差ΔｉＳを
零に近付ける手段は、現実に存在することは明らかであ
る。 【００５１】なお、状態ベクトルｘの各要素を検出する
には、例えば、 （ａ）全ての要素を適当なセンサを用いて直接測定する
方法、 （ｂ）適当なギャップセンサ、速度センサあるいは加速
度センサ等のいずれか一つの出力信号を、必要に応じて
積分器あるいは微分器を用いて積分または微分して、Δ
ｚやこれを時間微分した値などを検出する方法、 （ｃ）状態ベクトルのうちの２要素を（ａ）または
（ｂ）の方法で検出し、残りの一つを必要であれば前記
外力Ｕｍと合わせて状態観測器で観測する方法などが挙
げられる。 【００５２】また、電磁石で重力と反対方向の磁気吸引
力だけを制御すればよいので、電磁石の上方のみにガイ
ドレールを設ければよく、つまり定常浮上に必要なガイ
ドレールと過渡状態の収束に必要なガイドレールとを共
用できるので、全体を単純化でき、省スペース化を図る
ことができる。 【００５３】また、定常浮上の際に電力が不要となるた
め、電源の大きさは従来のものに比べて十分に小型軽量
化できる。そのため、搬送車に搭載された要素への電力
供給源となる電源も搬送車に搭載することが容易とな
り、完全非接触浮上を持続できるとともに、配線の長さ
を最短にできるため配線における損失を低減できるの
で、電源の負担を一層軽減することが可能となる。 【００５４】 【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図１乃至図３には本発明の一実施例に係る浮上式搬
送装置が示されている。これらの図において、番号２１
は少なくとも下面部分が強磁性材で形成されたガイドレ
ールを示している。このガイドレール２１上には、搬送
車２２がガイドレール２１に沿って走行自在に配置され
ている。 【００５５】搬送車２２には、磁気支持装置２３が搭載
されており、この磁気支持装置２３とガイドレール２１
との間に生じる磁気的吸引力によって、搬送車２２はガ
イドレール２１に対して完全に浮上した状態に支持され
ている。 【００５６】搬送車２２の下面には支持板２４を介して
リニア誘導電動機２５の可動要素である導体板２６が固
定されており、ガイドレール２１に沿ったべ一ス部分２
７にはリニア誘導電動機２５の固定子２８が固定されて
いる。また、搬送車２２の下面には、磁気支持装置２３
に制御信号を与える制御装置２９と、この制御装置２９
や磁気支持装置２３に電力を供給する電源３０が搭載さ
れている。 【００５７】ガイドレール２１は、アングル状部材２１
ａ，２１ｂを平行に敷設して構成されている。搬送車２
２は、被搬送物の搬送を容易化するため、偏平な容器２
２ａで構成されている。そして、その下面には非常時等
において搬送車２２をガイドレール２１上で支持する車
輪３１が取付けられている。 【００５８】磁気支持装置２３は、搬送車２２の四隅位
置と対向する位置に配置された４つの磁気支持部３３
と、これら磁気支持部３３を搬送車２２にそれぞれ固定
するための４つのＬ字状の取付け部材３２とで構成され
ている。 【００５９】各磁気支持部３３は、一端面がガイドレー
ル２１の下面に僅かの空隙を介して対向した２つの継鉄
３４，３５およびこれら継鉄３４，３５に巻装されたコ
イル３６，３７からなる２つの電磁石３８，３９と、継
鉄３４，３５間に挿設された永久磁石４０とで構成され
ている。コイル３６，３７は、励磁電流が流れたとき互
いに加算される向きの磁束を発生するように直列に接続
されている。上記構成から判るように、継鉄３４，３５
および永久磁石４０は、これらでＵ字状の磁芯を構成
し、この磁芯の両磁極面がガイドレール２１の下面に対
向するように搬送車２２に搭載されていることになる。 【００６０】すなわち、ガイドレール２１に対向してガ
イドレール２１に対して同一平面上に各空隙を形成する
ような関係に電磁石３８，３９が配置され搬送車２２に
取付けられている。 【００６１】制御装置２９は、図４に示すように構成さ
れている。なお、この図において矢印は信号経路を、ま
た棒線は電力経路を示している。この制御装置２９は図
８に示した方法による制御を実現するものであり、具体
的には搬送車２２に取付けられて磁気支持部３３によっ
て形成される磁気回路の変化を検出するセンサ部４６
と、このセンサ部４６からの信号に基づいてコイル３
６，３７へ供給すべき電力を演算する演算回路４７と、
この演算回路４７からの信号に基づいてコイル３６，３
７に電力を供給するパワーアンプ４８とで構成されてい
る。 【００６２】センサ部４６は、前記継鉄３４または３５
に固定されて各磁気支持部３３とガイドレール２１との
間の空隙長を検出するギャップセンサ５１と、このギャ
ップセンサ５１からの信号を前処理する変調回路５２
と、前記コイル３６，３７の電流値を検出する電流検出
器５３とで構成されている。 【００６３】演算回路４７は、一方においては、ギャッ
プセンサ５１の出力信号を変調回路５２を介して導入
し、減算器５４によって空隙長設定値ｚ０を減算すると
ともに、この減算器５４の出力を直接、また微分器５５
を介してそれぞれフィードバックゲイン補償器５６，５
７に導き、他方においては電流検出器５３の出力信号を
フィードバックゲイン補償器５８に導き、さらに電流検
出器５３の出力信号を減算器５９で０信号と比較し、こ
の減算器５９の出力を積分補償器６０で補償した信号
と、前記３つのフィードバックゲイン補償器５６〜５８
の出力を加算器６１で加算した信号とを減算器６２で比
較し、その偏差を前記パワーアンプ４８に出力するもの
となっている。 【００６４】なお、電源３０は、比較的大電力を必要と
するパワーアンプ系統と小電力の演算回路系統とにそれ
ぞれ別個に電力を供給するために、２つの電源部３０
ａ，３０ｂを備えたものとなっている。これら電源部３
０ａ，３０ｂは、それぞれ他の磁気支持部３３へも電力
を供給している。 【００６５】このように構成された本実施例に係る浮上
式搬送装置は次のように動作する。すなわち、磁気支持
部３３において、永久磁石４０が作る磁束は、継鉄３
４，３５、空隙、ガイドレール２１の強磁性体部分を通
過して磁気回路を形成する。この磁気回路は、搬送車２
２に外力が作用していない定常状態で、電磁石３８，３
９による磁束を全く必要としないような磁気吸引力を持
たせるように所定の空隙長ｚ０を保っている。 【００６６】この状態で外力Ｕｍが作用すると、ギャッ
プセンサ５１はこれを検知して変調回路５２を介して演
算回路４７に検出信号を送出する。演算回路４７は、演
算器５４によって上記信号から空隙長設定値ｚ０を減算
し、空隙長偏差信号Δｚを算出する。この空隙長偏差信
号Δｚは、フィードバックゲイン補償器５６に入力され
るとともに、微分器５５によってΔｚを時間微分した速
度偏差信号に変換された後にフィードバックゲイン補償
器５７に入力される。 【００６７】一方、電流偏差信号Δｉは、電流検出器５
３の計測信号によって得られ、フィードバックゲイン補
償器５８に入力される。また、電流偏差信号Δｉは、減
算器５９によって零レベルと比較され、その差信号が積
分補償器６０に入力される。そして、加算器６１によっ
て加算された３つのフィードバックゲイン補償器５６〜
５８の出力信号と、積分補償器６０の出力信号とは、そ
れぞれ所定のゲインを付与されてパワーアンプ４８にフ
ィードバックされる。 【００６８】したがって、外力Ｕｍが作用したときに
は、電磁石３８，３９のコイル３６，３７に外力Ｕｍに
応じた大きさおよび方向の励磁電流が流れ、これによっ
て継鉄３４，３５とガイドレール２１との間の磁気吸引
力が増加または減少するように制御され、搭載要素を含
む搬送車２２の荷重と永久磁石４０により磁気吸引力と
が釣り合う浮上位置へ搬送車２２が移動した時点、つま
り上記電流偏差Δｉが零になった状態で系が安定化する
ことになる。 【００６９】このように、本実施例によれば、コイル３
６，３７には、搬送車２２に外力が作用して磁気回路に
変動が生じた際の過渡的状態のみ電流が流れ、定常状態
では外力の有無に拘らずその電流が零であるので、電源
の負担を大幅に軽減でき、省エネルギ化を図ることがで
きる。 【００７０】また、電磁石３８，３９で重力方向と反対
方向の磁気吸引力だけを制御すればよいので、電磁石３
８，３９の上方のみにガイドレール２１を設ければよ
く、つまり定常浮上に必要なガイドレールと過渡状態の
収束に必要なガイドレールとを共用できるので、全体を
単純化でき、省スペース化を図ることができる。 【００７１】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではない。たとえば、上記実施例では電流偏差
Δｉを積分補償器を用いて積分し、これに適当なゲイン
を持たせてフィードバックする方法を採用しているが、
前述した他の方法によって制御するようにしてもよい。 【００７２】また、前述したようにギャップセンサ５１
および電流検出器５３の代わりに速度センサや加速度セ
ンサを用いるようにしても良い。図５には、ギャップセ
ンサ５１の代わりに加速度センサ６５および２つの積分
器６６，６７を用いた実施例が示されている。このよう
に、加速度センサ６５の出力を２回積分して磁気支持部
３３とガイドレール２１との間の空隙長を検出するよう
にしてもよく、この場合には、特にセンサの設定位置を
それぞれの磁気支持部３３の加速度が検出できる範囲で
任意に決定できるという利点がある。 【００７３】さらには、本発明は、アナログ式の制御を
行なうものに限定されず、デジタル式の制御要素を備え
た装置を構成することもできる。このように、本発明は
その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施すること
ができる。 【００７４】 【発明の効果】本発明によれば、電磁石に要求される磁
気力に相当する部分を永久磁石で補償するようにし、さ
らに上記電磁石に流れる励磁電流の定常値を、搬送車に
作用する外力の有無に拘らず零にするようにしているの
で、上記電磁石のコイルには、搬送車に外力が作用した
際に過渡的に電流が流れるのみである。したがって、コ
イルで消費される電力を従来に較べて大幅に少なくする
ことができ、電源の負担を軽減させることができ、省エ
ネルギ化に大きく寄与できる。 【００７５】また、電磁石で重力と反対方向の磁気吸引
力だけを制御すればよいので、電磁石の上方のみにガイ
ドレールを設ければよく、定常浮上に必要なガイドレー
ルと過渡状態の収束に必要なガイドレールとを共用でき
るので、全体を単純化でき、省スペース化を図ることが
できる。 【００７６】また、定常浮上の際に電力が不要となるた
め、電源の大きさは従来のものに比べて十分に小型軽量
化できる。そのため、搬送車に搭載された要素への電力
供給源となる電源も搬送車に搭載することが容易とな
る。 【００７７】また、ガイドレールに対向してガイドレー
ルに対して同一平面上に各空隙を形成するような関係に
電磁石が配置され搬送車に取付けられているため、装置
全体の単純化および省スペース化を図ることが可能とな
る。
浮上式搬送装置に係り、特に、省エネルギ、省スペース
化を図れるようにした浮上式搬送装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、オフィスオートメーション、ファ
クトリーオートメーションの一環として、建屋内の複数
の地点間において、伝票、書類、現金、資料等を搬送装
置を用いて移動させることが広く行われている。 【０００３】このような用途に用いられる搬送装置は、
搬送物を速やかに、かつ静かに移動させ得るものである
ことが要求される。このため、この種の搬送装置におい
ては、ガイドレール上で搬送車を非接触に支持すること
が行われている。 【０００４】搬送車を非接触に支持するには、空気力や
磁気力を用いるのが一般的である。中でも搬送車を磁気
力で支持する方式は、ガイドレールに対する追従性や、
騒音低減効果に優れており、最も有望な支持手段である
といえる。 【０００５】ところで、搬送車を磁気力で支持するよう
にした従来の浮上式搬送装置は、搬送車を電磁石で支持
し、この電磁石への励磁電流を制御することによって搬
送車を安定に支持するようにしている。したがって、電
磁石のコイルを常時付勢しなければならず、消費電力が
大きいという欠点を回避することができなかった。 【０００６】そこで、電磁石に要求される磁気力の大部
分を永久磁石で付与し、消費電力の低減化を図るように
した装置も考えられている。しかし、この場合でも、例
えば搬送すべき物を搬送車に搭載するなどして、搬送車
に外力が作用する場合には、定常位置へ搬送車を押し戻
そうとする力を常時電磁石で与える必要があるため、こ
れによる消費電力の増大が問題であった。また、このよ
うに搬送車へ外力が作用することによって電磁石に付与
する電力が大きくなると、電磁石を付勢するための電源
として大容量の電源を使用しなければならず、結局、装
置全体の大型化を招くという問題があった。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】上述の如く、磁気力を
用いて搬送車を非接触支持するようにした従来の浮上式
搬送装置にあっては、搬送車を浮上させるためのエネル
ギ消費が多いという問題があった。そこで本発明は、消
費電力の低減化を図れるばかりか、装置全体の単純化お
よび省スペース化を図れる浮上式搬送装置を提供するこ
とを目的にしている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る浮上式搬送装置は、少なくとも一部が
磁性体で形成されたガイドレールと、このガイドレール
に沿って走行自在に配置された搬送車と、前記ガイドレ
ールの下面と空隙を介して対向するように前記搬送車に
取付けられ、前記ガイドレールとの間に重力方向と反対
方向の磁気的吸引力を発生する複数の電磁石と、これら
各電磁石、前記ガイドレールおよび前記空隙で構成され
る各磁気回路中に配置されるとともに前記搬送車に取付
けられ、発生する磁束に係る磁気回路の空隙が前記電磁
石に係る磁気回路の空隙と一致するように、前記搬送車
の浮上に必要な起磁力を供給する永久磁石と、前記搬送
車に取付けられて前記磁気回路中の空隙の大きさの変化
を検出するセンサ部およびこのセンサ部の出力に基づい
て前記搬送車に作用する外力の有無に拘らず前記電磁石
に流れる励磁電流が零となる状態で前記磁気回路を安定
化するようにし、前記永久磁石の起磁力が前記外力と釣
り合う空隙長で前記搬送車を磁気浮上させる制御部を有
した制御装置とを具備してなる浮上式搬送装置である。 【０００９】また、少なくとも一部が磁性体で形成され
たガイドレールと、このガイドレールに沿って走行自在
に配置された搬送車と、前記ガイドレールの下面と空隙
を介して対向するように前記搬送車に取付けられた複数
の電磁石と、これら各電磁石、前記ガイドレールおよび
前記空隙で構成される各磁気回路中に配置されるととも
に前記搬送車に取付けられ、発生する磁束に係る磁気回
路の空隙が前記電磁石に係る磁気回路の空隙と一致する
ように、前記搬送車の浮上に必要な起磁力を供給する永
久磁石と、前記搬送車に取付けられて前記磁気回路中の
空隙の大きさの変化を検出するセンサ部およびこのセン
サ部の出力に基づいて前記搬送車に作用する外力の有無
に拘らず前記電磁石に流れる励磁電流が零となる状態で
前記磁気回路を安定化するようにし、前記永久磁石の起
磁力が前記外力と釣り合う空隙長で前記搬送車を磁気浮
上させる制御部を有した制御装置と、前記搬送車に搭載
されて少なくとも前記電磁石への電力供給を行う電源と
を具備してなる浮上式搬送装置である。 【００１０】また、少なくとも一部が磁性体で形成され
たガイドレールと、このガイドレールに沿って走行自在
に配置された搬送車と、前記ガイドレールの下面と空隙
を介して対向するように前記搬送車に取付けられ、前記
ガイドレールと対向する磁極が分離して配置された複数
の電磁石と、これら各電磁石、前記ガイドレールおよび
前記空隙で構成される各磁気回路中に配置されるととも
に前記搬送車に取付けられ、発生する磁束に係る磁気回
路の空隙が前記電磁石に係る磁気回路の空隙と一致する
ように、前記搬送車の浮上に必要な起磁力を供給する永
久磁石と、前記搬送車に取付けられて前記磁気回路中の
空隙の大きさの変化を検出するセンサ部およびこのセン
サ部の出力に基づいて前記搬送車に作用する外力の有無
に拘らず前記電磁石に流れる励磁電流が零となる状態で
前記磁気回路を安定化するようにし、前記永久磁石の起
磁力が前記外力と釣り合う空隙長で前記搬送車を磁気浮
上させる制御部を有した制御装置とを具備してなる浮上
式搬送装置である。 【００１１】また、少なくとも一部が磁性体で形成され
たガイドレールと、このガイドレールに沿って走行自在
に配置された搬送車と、前記ガイドレールの下面と空隙
を介して対向し、前記ガイドレールに対して同一平面上
に各空隙を形成するように前記搬送車に取付けられた複
数の電磁石と、これら各電磁石、前記ガイドレールおよ
び前記空隙で構成される各磁気回路中に配置されるとと
もに前記搬送車に取付けられ、発生する磁束に係る磁気
回路の空隙が前記電磁石に係る磁気回路の空隙と一致す
るように、前記搬送車の浮上に必要な起磁力を供給する
永久磁石と、前記搬送車に取付けられて前記磁気回路中
の空隙の大きさの変化を検出するセンサ部およびこのセ
ンサ部の出力に基づいて前記搬送車に作用する外力の有
無に拘らず前記電磁石に流れる励磁電流が零となる状態
で前記磁気回路を安定化するようにし、前記永久磁石の
起磁力が前記外力と釣り合う空隙長で前記搬送車を磁気
浮上させる制御部を有した制御装置とを具備してなる浮
上式搬送装置である。 【００１２】 【作用】本発明を説明するに当り、まず本装置における
制御方式がいかなる根拠に基づくものかを説明する。図
６には本装置における磁気支持部の代表的な構成が示さ
れている。 【００１３】すなわち、図中１はガイドレールであり、
このガイドレールの下面に対向する部分には空隙Ｐを介
して２つの電磁石２，３が対向配置されている。これら
２つの電磁石２，３は、継鉄４，５にそれぞれコイル
６，７を巻装して構成されたものである。そして、両継
鉄４，５の一端側は、永久磁石８によって磁気的に結合
されている。コイル６，７は、励磁電流が流れたときに
互いに加算される向きの磁束を発生するように直列に接
続され、さらに電源９に接続されたものとなっている。
そして、電磁石２，３、永久磁石８および電源９は、ガ
イドレール１に沿って走行する図示しない搬送車に取付
けられている。上記構成から判るように、継鉄４，５お
よび永久磁石８は、これらでＵ字状の磁芯を構成し、こ
の磁芯の両磁極面がガイドレール１の下面に対向するよ
うに搭載されていることになる。 【００１４】このように構成された磁気支持部におい
て、いまガイドレール１、空隙Ｐ、継鉄４，５、永久磁
石８からなる磁気回路について考察する。なお、簡単の
ために、この磁気回路における漏れ磁束は無視すること
にする。この磁気回路の磁気抵抗Ｒｍは、 【００１５】 【数１】で表すことができる。ここに、μ０は真空の透磁率、Ｓ
は磁気回路の断面積、ｚは空隙長、μＳは空隙部分以外
の非透磁率、Ｌは空隙部分以外の磁気回路長である。 【００１６】また、コイル６，７に励磁電流が流れてい
ない時に空隙Ｐに生じる磁界の強さをＨｍ、永久磁石８
の長さをＬｍ、コイル６，７の総巻数をＮ、コイル６，
７への励磁電流をＩとすると、この磁気回路に発生する
全磁束Φは、 【００１７】 【数２】 となる。したがって、ガイドレール１と各継鉄４，５と
の間に働く全吸引力Ｆは、 【００１８】 【数３】 で表わせる。ここで、ｚで示す向きを重力方向として搬
送車の運動方程式を導くと、 【００１９】 【数４】 となる。なお、ここに、ｍは前記磁気支持部に加わる負
荷および当該磁気支持部の全質量、ｇは重力加速度であ
り、Ｕｍは搬送車に印加される外力の大きさである。一
方、直列に接続されたコイル６，７が鎖交する磁束数Φ
Ｎは、 【００２０】 【数５】 であるから、コイル６，７の電圧方程式は、コイル６，
７の全抵抗をＲとして、 【００２１】 【数６】 となる。 【００２２】ここで、Ｒｍは、(1) 式から明らかなよう
に、空隙長ｚの関数である。そこで、いま、Ｉ＝０の時
に吸引力Ｆと重力ｍｇとが釣合う際のギャップ長をｚ
０、全磁気抵抗をＲｍ０として、上記(5) ，(6) 式を空
隙長ｚ＝ｚ０、速度dz/dt ＝０、電流Ｉ＝０の近傍で線
形化する。この場合、ｚ，dz/dt ，Ｉは、 【００２３】 【数７】 で表わせる。そこで、上記(3) 式の吸引力Ｆを定常点
（ｚ，dz/dt ，Ｉ）＝（ｚ０，０，０）の近傍で線形化
すると、 【００２４】 【数８】 となり、 【００２５】 【数９】 とおくと、 【００２６】 【数１０】 となる。したがって、前記(4) 式は次のようにまとめる
ことができる。 【００２７】 【数１１】 同様に、前記(6) 式を定常点（ｚ，dz/dt ，Ｉ）＝（ｚ
０，０，０）の近傍で線形化すると、 【００２８】 【数１２】となる。上記(7) ，(8) 式は、次のような状態方程式に
まとめることができる。 【００２９】 【数１３】 ただし、ａ２１，ａ２３，ａ３２，ａ３３，ｂ３１，ｄ
２１は、それぞれ、 【００３０】 【数１４】 である。ここで、簡単のため上記(9) 式を、 【００３１】 【数１５】 と表わす。この(10)式で表わされる線形システムは、一
般には不安定な系であるが、 【００３２】 【数１６】 印加電圧Ｅを種々の方法で求め、系にフィードバック制
御を施すことによって安定化を図ることができる。例え
ば、Ｃを出力行列（この場合単位行列）とし、印加電圧
を、 【００３３】 【数１７】（ただし、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３はフィードバック定数）と
すれば、(10)式は、 【００３４】 【数１８】 となり、さらに、この(10)式をラプラス変換してｘを求
めると、 【００３５】 【数１９】 となる。なお、ここに、Ｉは単位行列、ｘ０はｘの初期
値である。上記(13)式において、Ｕｍをステップ状の外
力とすれば、ｘの安定性は、状態推移行列Φ(s) すなわ
ち、 【００３６】 【数２０】 の行列式det ｜Φ(s) ｜の特性根がｓの複素平面上で全
て左半面上に保存すれば保障される。(9) 式の場合、Φ
(s) の特性方程式det ｜Φ(s) ｜＝０は、 【００３７】 【数２１】 となる。 【００３８】したがって、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の値を適宜
決定することにより、det ｜Φ(s)｜＝０の特性根の複
素平面上での配置を任意に決定することができ、磁気浮
上系の安定化を達成することができる。磁気支持部にこ
の様なフィードバック制御を施した場合の磁気浮上系の
ブロック図を図７に示す。すなわち、制御対象１１に
は、フィードバックゲイン補償器１２が付加されてい
る。なお、同図中ｙはＣｘを表わす。 【００３９】このような磁気浮上系においては、ステッ
プ状の外力Ｕｍおよび印加電圧Ｅのバイアス電圧ｅ０の
変化に伴ない、系の安定状態時の空隙長偏差Δｚおよび
電流偏差Δｉに以下に示すような定常偏差ΔｚＳおよび
ΔｉＳが生じる。 【００４０】 【数２２】【００４１】本発明装置では、上記(16)，(17)式で表さ
れる定常偏差のうち、電流定常偏差ΔｉＳをステップ状
の外力Ｕｍの有無に拘らず零にするように、磁気支持部
にフィードバック制御を施すようにしている。 【００４２】本発明は、このように電流定常偏差ΔｉＳ
を零に制御するため、例えば次のような制御方法を採用
したものとなっている。 （Ａ）外力Ｕｍを状態観測器によって観測し、この観測
値Ｕｍに適当なゲインを持たせて磁気浮上系にフィード
バックする方法、 （Ｂ）ギャップ長偏差Δｚ、その時間微分である速度偏
差、および電流偏差Δｉに全てが同時に零でない適当な
ゲインを持たせ、それぞれの値をｓの一次系を構成する
フィルタを介して磁気浮上系にフィードバックする方
法、 （Ｃ）電流偏差Δｉを積分補償器を用いて積分し、その
出力値に適当なゲインを持たせて磁気浮上系にフィード
バックする方法、 （Ｄ）上記（Ａ），（Ｂ）あるいは（Ｃ）の方法を併用
する方法、等である。 【００４３】ここでは、一例として、（Ｃ）の方法につ
いて説明する。上記（Ｃ）の方法を用いた磁気浮上系の
ブロック図は図８に示される。すなわち、上記の方法
は、前述したフィードバックゲイン補償器１２に加え、
さらに積分補償器１３を付加したものとなっている。こ
の積分捕償器１３のゲインＫは、Ｋ＝〔０，０，Ｋ３〕
で表わされる行列であり、Ｋ３は電流偏差Δｉの積分ゲ
インである。したがって、この磁気浮上系における印加
電圧Ｅは、 【００４４】 【数２３】 で表せる。前述と同様にして状態推移行列Φ(s) を求め
ると、 【００４５】 【数２４】 となる。外力Ｕｍを入力とし、ｙ＝Ｃｘで表わされるｙ
を出力とした時の伝達関数Ｇ(s) は、Ｇ(s) ＝ｓΦ(s)
Ｅ、すなわち、 【００４６】 【数２５】 ただし、 【００４７】 【数２６】と表わすことができる。 【００４８】伝達関数Ｇ(s) の特性根は、上記(21)式で
表わされるΔ(s) を、Δ(s) ＝０として求めることがで
き、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｋ３を適宜決定することによ
り、図８の磁気浮上系の安定化を実現できる。ここで、
もし同図の磁気浮上系が安定であるとすれば、外力Ｕｍ
に対する偏差電流Δｉの応答は、ラプラス変換を用い
て、 【００４９】 【数２７】 と求めることができる。この(22)式において前記外力Ｕ
ｍがステップ状外力であることから、Ｆ０を外力の大き
さとすれば、Ｕｍ(s) ＝Ｆ０／ｓとなり、(22)式は、 【００５０】 【数２８】 結局、外力Ｕｍの有無に拘らず、電流定常偏差ΔｉＳを
零に近付ける手段は、現実に存在することは明らかであ
る。 【００５１】なお、状態ベクトルｘの各要素を検出する
には、例えば、 （ａ）全ての要素を適当なセンサを用いて直接測定する
方法、 （ｂ）適当なギャップセンサ、速度センサあるいは加速
度センサ等のいずれか一つの出力信号を、必要に応じて
積分器あるいは微分器を用いて積分または微分して、Δ
ｚやこれを時間微分した値などを検出する方法、 （ｃ）状態ベクトルのうちの２要素を（ａ）または
（ｂ）の方法で検出し、残りの一つを必要であれば前記
外力Ｕｍと合わせて状態観測器で観測する方法などが挙
げられる。 【００５２】また、電磁石で重力と反対方向の磁気吸引
力だけを制御すればよいので、電磁石の上方のみにガイ
ドレールを設ければよく、つまり定常浮上に必要なガイ
ドレールと過渡状態の収束に必要なガイドレールとを共
用できるので、全体を単純化でき、省スペース化を図る
ことができる。 【００５３】また、定常浮上の際に電力が不要となるた
め、電源の大きさは従来のものに比べて十分に小型軽量
化できる。そのため、搬送車に搭載された要素への電力
供給源となる電源も搬送車に搭載することが容易とな
り、完全非接触浮上を持続できるとともに、配線の長さ
を最短にできるため配線における損失を低減できるの
で、電源の負担を一層軽減することが可能となる。 【００５４】 【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図１乃至図３には本発明の一実施例に係る浮上式搬
送装置が示されている。これらの図において、番号２１
は少なくとも下面部分が強磁性材で形成されたガイドレ
ールを示している。このガイドレール２１上には、搬送
車２２がガイドレール２１に沿って走行自在に配置され
ている。 【００５５】搬送車２２には、磁気支持装置２３が搭載
されており、この磁気支持装置２３とガイドレール２１
との間に生じる磁気的吸引力によって、搬送車２２はガ
イドレール２１に対して完全に浮上した状態に支持され
ている。 【００５６】搬送車２２の下面には支持板２４を介して
リニア誘導電動機２５の可動要素である導体板２６が固
定されており、ガイドレール２１に沿ったべ一ス部分２
７にはリニア誘導電動機２５の固定子２８が固定されて
いる。また、搬送車２２の下面には、磁気支持装置２３
に制御信号を与える制御装置２９と、この制御装置２９
や磁気支持装置２３に電力を供給する電源３０が搭載さ
れている。 【００５７】ガイドレール２１は、アングル状部材２１
ａ，２１ｂを平行に敷設して構成されている。搬送車２
２は、被搬送物の搬送を容易化するため、偏平な容器２
２ａで構成されている。そして、その下面には非常時等
において搬送車２２をガイドレール２１上で支持する車
輪３１が取付けられている。 【００５８】磁気支持装置２３は、搬送車２２の四隅位
置と対向する位置に配置された４つの磁気支持部３３
と、これら磁気支持部３３を搬送車２２にそれぞれ固定
するための４つのＬ字状の取付け部材３２とで構成され
ている。 【００５９】各磁気支持部３３は、一端面がガイドレー
ル２１の下面に僅かの空隙を介して対向した２つの継鉄
３４，３５およびこれら継鉄３４，３５に巻装されたコ
イル３６，３７からなる２つの電磁石３８，３９と、継
鉄３４，３５間に挿設された永久磁石４０とで構成され
ている。コイル３６，３７は、励磁電流が流れたとき互
いに加算される向きの磁束を発生するように直列に接続
されている。上記構成から判るように、継鉄３４，３５
および永久磁石４０は、これらでＵ字状の磁芯を構成
し、この磁芯の両磁極面がガイドレール２１の下面に対
向するように搬送車２２に搭載されていることになる。 【００６０】すなわち、ガイドレール２１に対向してガ
イドレール２１に対して同一平面上に各空隙を形成する
ような関係に電磁石３８，３９が配置され搬送車２２に
取付けられている。 【００６１】制御装置２９は、図４に示すように構成さ
れている。なお、この図において矢印は信号経路を、ま
た棒線は電力経路を示している。この制御装置２９は図
８に示した方法による制御を実現するものであり、具体
的には搬送車２２に取付けられて磁気支持部３３によっ
て形成される磁気回路の変化を検出するセンサ部４６
と、このセンサ部４６からの信号に基づいてコイル３
６，３７へ供給すべき電力を演算する演算回路４７と、
この演算回路４７からの信号に基づいてコイル３６，３
７に電力を供給するパワーアンプ４８とで構成されてい
る。 【００６２】センサ部４６は、前記継鉄３４または３５
に固定されて各磁気支持部３３とガイドレール２１との
間の空隙長を検出するギャップセンサ５１と、このギャ
ップセンサ５１からの信号を前処理する変調回路５２
と、前記コイル３６，３７の電流値を検出する電流検出
器５３とで構成されている。 【００６３】演算回路４７は、一方においては、ギャッ
プセンサ５１の出力信号を変調回路５２を介して導入
し、減算器５４によって空隙長設定値ｚ０を減算すると
ともに、この減算器５４の出力を直接、また微分器５５
を介してそれぞれフィードバックゲイン補償器５６，５
７に導き、他方においては電流検出器５３の出力信号を
フィードバックゲイン補償器５８に導き、さらに電流検
出器５３の出力信号を減算器５９で０信号と比較し、こ
の減算器５９の出力を積分補償器６０で補償した信号
と、前記３つのフィードバックゲイン補償器５６〜５８
の出力を加算器６１で加算した信号とを減算器６２で比
較し、その偏差を前記パワーアンプ４８に出力するもの
となっている。 【００６４】なお、電源３０は、比較的大電力を必要と
するパワーアンプ系統と小電力の演算回路系統とにそれ
ぞれ別個に電力を供給するために、２つの電源部３０
ａ，３０ｂを備えたものとなっている。これら電源部３
０ａ，３０ｂは、それぞれ他の磁気支持部３３へも電力
を供給している。 【００６５】このように構成された本実施例に係る浮上
式搬送装置は次のように動作する。すなわち、磁気支持
部３３において、永久磁石４０が作る磁束は、継鉄３
４，３５、空隙、ガイドレール２１の強磁性体部分を通
過して磁気回路を形成する。この磁気回路は、搬送車２
２に外力が作用していない定常状態で、電磁石３８，３
９による磁束を全く必要としないような磁気吸引力を持
たせるように所定の空隙長ｚ０を保っている。 【００６６】この状態で外力Ｕｍが作用すると、ギャッ
プセンサ５１はこれを検知して変調回路５２を介して演
算回路４７に検出信号を送出する。演算回路４７は、演
算器５４によって上記信号から空隙長設定値ｚ０を減算
し、空隙長偏差信号Δｚを算出する。この空隙長偏差信
号Δｚは、フィードバックゲイン補償器５６に入力され
るとともに、微分器５５によってΔｚを時間微分した速
度偏差信号に変換された後にフィードバックゲイン補償
器５７に入力される。 【００６７】一方、電流偏差信号Δｉは、電流検出器５
３の計測信号によって得られ、フィードバックゲイン補
償器５８に入力される。また、電流偏差信号Δｉは、減
算器５９によって零レベルと比較され、その差信号が積
分補償器６０に入力される。そして、加算器６１によっ
て加算された３つのフィードバックゲイン補償器５６〜
５８の出力信号と、積分補償器６０の出力信号とは、そ
れぞれ所定のゲインを付与されてパワーアンプ４８にフ
ィードバックされる。 【００６８】したがって、外力Ｕｍが作用したときに
は、電磁石３８，３９のコイル３６，３７に外力Ｕｍに
応じた大きさおよび方向の励磁電流が流れ、これによっ
て継鉄３４，３５とガイドレール２１との間の磁気吸引
力が増加または減少するように制御され、搭載要素を含
む搬送車２２の荷重と永久磁石４０により磁気吸引力と
が釣り合う浮上位置へ搬送車２２が移動した時点、つま
り上記電流偏差Δｉが零になった状態で系が安定化する
ことになる。 【００６９】このように、本実施例によれば、コイル３
６，３７には、搬送車２２に外力が作用して磁気回路に
変動が生じた際の過渡的状態のみ電流が流れ、定常状態
では外力の有無に拘らずその電流が零であるので、電源
の負担を大幅に軽減でき、省エネルギ化を図ることがで
きる。 【００７０】また、電磁石３８，３９で重力方向と反対
方向の磁気吸引力だけを制御すればよいので、電磁石３
８，３９の上方のみにガイドレール２１を設ければよ
く、つまり定常浮上に必要なガイドレールと過渡状態の
収束に必要なガイドレールとを共用できるので、全体を
単純化でき、省スペース化を図ることができる。 【００７１】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではない。たとえば、上記実施例では電流偏差
Δｉを積分補償器を用いて積分し、これに適当なゲイン
を持たせてフィードバックする方法を採用しているが、
前述した他の方法によって制御するようにしてもよい。 【００７２】また、前述したようにギャップセンサ５１
および電流検出器５３の代わりに速度センサや加速度セ
ンサを用いるようにしても良い。図５には、ギャップセ
ンサ５１の代わりに加速度センサ６５および２つの積分
器６６，６７を用いた実施例が示されている。このよう
に、加速度センサ６５の出力を２回積分して磁気支持部
３３とガイドレール２１との間の空隙長を検出するよう
にしてもよく、この場合には、特にセンサの設定位置を
それぞれの磁気支持部３３の加速度が検出できる範囲で
任意に決定できるという利点がある。 【００７３】さらには、本発明は、アナログ式の制御を
行なうものに限定されず、デジタル式の制御要素を備え
た装置を構成することもできる。このように、本発明は
その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施すること
ができる。 【００７４】 【発明の効果】本発明によれば、電磁石に要求される磁
気力に相当する部分を永久磁石で補償するようにし、さ
らに上記電磁石に流れる励磁電流の定常値を、搬送車に
作用する外力の有無に拘らず零にするようにしているの
で、上記電磁石のコイルには、搬送車に外力が作用した
際に過渡的に電流が流れるのみである。したがって、コ
イルで消費される電力を従来に較べて大幅に少なくする
ことができ、電源の負担を軽減させることができ、省エ
ネルギ化に大きく寄与できる。 【００７５】また、電磁石で重力と反対方向の磁気吸引
力だけを制御すればよいので、電磁石の上方のみにガイ
ドレールを設ければよく、定常浮上に必要なガイドレー
ルと過渡状態の収束に必要なガイドレールとを共用でき
るので、全体を単純化でき、省スペース化を図ることが
できる。 【００７６】また、定常浮上の際に電力が不要となるた
め、電源の大きさは従来のものに比べて十分に小型軽量
化できる。そのため、搬送車に搭載された要素への電力
供給源となる電源も搬送車に搭載することが容易とな
る。 【００７７】また、ガイドレールに対向してガイドレー
ルに対して同一平面上に各空隙を形成するような関係に
電磁石が配置され搬送車に取付けられているため、装置
全体の単純化および省スペース化を図ることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図ｌ】本発明の一実施例に係る浮上搬送装置における
要部の斜視図 【図２】同要部を図１におけるＡ−Ａ線に沿って矢印方
向に見た図 【図３】同要部を一部切欠して示す側面図 【図４】同浮上式搬送装置の制御装置およびその周辺の
電気的構成を示すブロック図 【図５】本発明の他の実施例に係る浮上式搬送装置の制
御装置を示すブロック図 【図６】本発明の主要部分をなす磁気支持部を示す図 【図７】磁気支持部の安定化のための従来の制御方法を
示すブロック図 【図８】本発明で採用している磁気支持部の制御方法を
示すブロック図 【符号の説明】 ｌ，２１…ガイドレール ２，３，３８，３９…電磁石 ４，５，３４，３５…継鉄 ６，７，３６．３７…コイル ８，４０…永久磁石 ９，３０…電源 １１…制御対象 １２，５６〜５８…フィードバックゲイン補償器 １３，６０…積分補償器 ２２…搬送車 ２３…磁気支持装置 ２５…リニア誘導電動機 ２９…制御装置 ３３…磁気支持部 ４６…センサ部 ４７…演算回路 ５５…微分器 ６６，６７…積分器
要部の斜視図 【図２】同要部を図１におけるＡ−Ａ線に沿って矢印方
向に見た図 【図３】同要部を一部切欠して示す側面図 【図４】同浮上式搬送装置の制御装置およびその周辺の
電気的構成を示すブロック図 【図５】本発明の他の実施例に係る浮上式搬送装置の制
御装置を示すブロック図 【図６】本発明の主要部分をなす磁気支持部を示す図 【図７】磁気支持部の安定化のための従来の制御方法を
示すブロック図 【図８】本発明で採用している磁気支持部の制御方法を
示すブロック図 【符号の説明】 ｌ，２１…ガイドレール ２，３，３８，３９…電磁石 ４，５，３４，３５…継鉄 ６，７，３６．３７…コイル ８，４０…永久磁石 ９，３０…電源 １１…制御対象 １２，５６〜５８…フィードバックゲイン補償器 １３，６０…積分補償器 ２２…搬送車 ２３…磁気支持装置 ２５…リニア誘導電動機 ２９…制御装置 ３３…磁気支持部 ４６…センサ部 ４７…演算回路 ５５…微分器 ６６，６７…積分器
フロントページの続き
(56)参考文献 実開 昭53−132112（ＪＰ，Ｕ)
ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ
ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，ＶＯＬ.
ＭＡＧ−16，ＮＯ１，ＪＡＮＵＡＲＹ
（1980）（米）Ｐ．146−148
「航空宇宙技術研究所資料、ＴＭ−
388」、航空宇宙技術研究所発行（1979
年８月）、特に、第９頁〜第12頁に関す
る記載参照
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．少なくとも一部が磁性体で形成されたガイドレール
と、 このガイドレールに沿って走行自在に配置された搬送車
と、 前記ガイドレールの下面と空隙を介して対向するように
前記搬送車に取付けられ、前記ガイドレールとの間に重
力方向と反対方向の磁気的吸引力を発生する複数の電磁
石と、 これら各電磁石、前記ガイドレールおよび前記空隙で構
成される各磁気回路中に配置されるとともに前記搬送車
に取付けられ、発生する磁束に係る磁気回路の空隙が前
記電磁石に係る磁気回路の空隙と一致するように、前記
搬送車の浮上に必要な起磁力を供給する永久磁石と、 前記搬送車に取付けられて前記磁気回路中の空隙の大き
さの変化を検出するセンサ部およびこのセンサ部の出力
に基づいて前記搬送車に作用する外力の有無に拘らず前
記電磁石に流れる励磁電流が零となる状態で前記磁気回
路を安定化するようにし、前記永久磁石の起磁力が前記
外力と釣り合う空隙長で前記搬送車を磁気浮上させる制
御部を有した制御装置とを具備してなることを特徴とす
る浮上式搬送装置。 ２．少なくとも一部が磁性体で形成されたガイドレール
と、 このガイドレールに沿って走行自在に配置された搬送車
と、 前記ガイドレールの下面と空隙を介して対向するように
前記搬送車に取付けられた複数の電磁石と、 これら各電磁石、前記ガイドレールおよび前記空隙で構
成される各磁気回路中に配置されるとともに前記搬送車
に取付けられ、発生する磁束に係る磁気回路の空隙が前
記電磁石に係る磁気回路の空隙と一致するように、前記
搬送車の浮上に必要な起磁力を供給する永久磁石と、 前記搬送車に取付けられて前記磁気回路中の空隙の大き
さの変化を検出するセンサ部およびこのセンサ部の出力
に基づいて前記搬送車に作用する外力の有無に拘らず前
記電磁石に流れる励磁電流が零となる状態で前記磁気回
路を安定化するようにし、前記永久磁石の起磁力が前記
外力と釣り合う空隙長で前記搬送車を磁気浮上させる制
御部を有した制御装置と、 前記搬送車に搭載されて少なくとも前記電磁石への電力
供給を行う電源とを具備してなることを特徴とする浮上
式搬送装置。 ３．少なくとも一部が磁性体で形成されたガイドレール
と、 このガイドレールに沿って走行自在に配置された搬送車
と、 前記ガイドレールの下面と空隙を介して対向するように
前記搬送車に取付けられ、前記ガイドレールと対向する
磁極が分離して配置された複数の電磁石と、 これら各電磁石、前記ガイドレールおよび前記空隙で構
成される各磁気回路中に配置されるとともに前記搬送車
に取付けられ、発生する磁束に係る磁気回路の空隙が前
記電磁石に係る磁気回路の空隙と一致するように、前記
搬送車の浮上に必要な起磁力を供給する永久磁石と、 前記搬送車に取付けられて前記磁気回路中の空隙の大き
さの変化を検出するセンサ部およびこのセンサ部の出力
に基づいて前記搬送車に作用する外力の有無に拘らず前
記電磁石に流れる励磁電流が零となる状態で前記磁気回
路を安定化するようにし、前記永久磁石の起磁力が前記
外力と釣り合う空隙長で前記搬送車を磁気浮上させる制
御部を有した制御装置とを具備してなることを特徴とす
る浮上式搬送装置。 ４．少なくとも一部が磁性体で形成されたガイドレール
と、 このガイドレールに沿って走行自在に配置された搬送車
と、 前記ガイドレールの下面と空隙を介して対向し、前記ガ
イドレールに対して同一平面上に各空隙を形成するよう
に前記搬送車に取付けられた複数の電磁石と、 これら各電磁石、前記ガイドレールおよび前記空隙で構
成される各磁気回路中に配置されるとともに前記搬送車
に取付けられ、発生する磁束に係る磁気回路の空隙が前
記電磁石に係る磁気回路の空隙と一致するように、前記
搬送車の浮上に必要な起磁力を供給する永久磁石と、 前記搬送車に取付けられて前記磁気回路中の空隙の大き
さの変化を検出するセンサ部およびこのセンサ部の出力
に基づいて前記搬送車に作用する外力の有無に拘らず前
記電磁石に流れる励磁電流が零となる状態で前記磁気回
路を安定化するようにし、前記永久磁石の起磁力が前記
外力と釣り合う空隙長で前記搬送車を磁気浮上させる制
御部を有した制御装置とを具備してなることを特徴とす
る浮上式搬送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4258645A JP2778882B2 (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 浮上式搬送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4258645A JP2778882B2 (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 浮上式搬送装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59222702A Division JP2967822B2 (ja) | 1984-10-23 | 1984-10-23 | 浮上式搬送装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05199614A JPH05199614A (ja) | 1993-08-06 |
| JP2778882B2 true JP2778882B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=17323151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4258645A Expired - Lifetime JP2778882B2 (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 浮上式搬送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2778882B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114043879B (zh) * | 2022-01-13 | 2022-03-29 | 西南交通大学 | 基于图像处理的中低速磁悬浮列车过轨道接缝控制系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53132112U (ja) * | 1977-03-25 | 1978-10-19 |
-
1992
- 1992-09-28 JP JP4258645A patent/JP2778882B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 「航空宇宙技術研究所資料、ＴＭ−３８８」、航空宇宙技術研究所発行（１９７９年８月）、特に、第９頁〜第１２頁に関する記載参照 |
| ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，ＶＯＬ．ＭＡＧ−１６，ＮＯ１，ＪＡＮＵＡＲＹ（１９８０）（米）Ｐ．１４６−１４８ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05199614A (ja) | 1993-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5067415A (en) | Transporting system of floated carrier type with zero power control at varying load weights | |
| US4825773A (en) | Transporting system of floated-carrier type | |
| JP2967822B2 (ja) | 浮上式搬送装置 | |
| US5980193A (en) | Magnetically levitated robot and method of increasing levitation force | |
| JP2778882B2 (ja) | 浮上式搬送装置 | |
| Banerjee et al. | A review note on different components of simple electromagnetic levitation systems | |
| JP2680296B2 (ja) | 浮上式搬送装置 | |
| JPS60170401A (ja) | 浮上式搬送装置 | |
| JP3209844B2 (ja) | 磁気浮上搬送装置 | |
| JPH0728483B2 (ja) | 磁気浮上搬送装置 | |
| JP2547725B2 (ja) | 浮上式搬送装置 | |
| JPH0847112A (ja) | 浮上式搬送装置 | |
| JPH01152905A (ja) | 磁気浮上搬送装置 | |
| JP2615666B2 (ja) | 磁気浮上装置におけるリフトオフ時の制御方法 | |
| JP2760491B2 (ja) | 浮上式搬送装置 | |
| JPS627305A (ja) | 浮上式搬送装置 | |
| JPH06319208A (ja) | 浮上式搬送装置 | |
| JP2002039178A (ja) | 磁気軸受装置 | |
| JPH05199615A (ja) | 浮上式搬送装置 | |
| JPS61224807A (ja) | 浮上式搬送装置 | |
| JPS61102106A (ja) | 浮上式搬送装置 | |
| JP2644990B2 (ja) | 浮上式搬送装置 | |
| JP2713885B2 (ja) | 浮上式搬送装置 | |
| KR102429302B1 (ko) | 직선형 능동자기베어링 | |
| JP2793240B2 (ja) | 浮上式搬送装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |