JP2793240B2 - Floating transfer device - Google Patents

Floating transfer device

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JP2793240B2
JP2793240B2 JP8371089A JP8371089A JP2793240B2 JP 2793240 B2 JP2793240 B2 JP 2793240B2 JP 8371089 A JP8371089 A JP 8371089A JP 8371089 A JP8371089 A JP 8371089A JP 2793240 B2 JP2793240 B2 JP 2793240B2
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compensator
exciting
excitation
gain
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明平 森下
照男 小豆澤
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、小物類を搬送する浮上式搬送装置に係わ
り、特に、省エネルギ化、省スペース化を図れるととも
に汎用性を拡大化、コストの低減化を図れるようにした
浮上式搬送装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Purpose of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a levitation type transport device for transporting small articles, and in particular, can save energy and space and improve versatility. 1. Field of the Invention The present invention relates to a levitation type transport device that can be enlarged and reduced in cost.

(従来の技術) 近年、オフィス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。
(Prior Art) In recent years, as a part of office automation, moving slips, documents, cash, materials, and the like between a plurality of points in a building using a transport device has been widely performed.

このような用途の搬送装置は、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
搬送車を非接触で支持することが行われている。中で
も、搬送車を浮上体とし、これを磁気的に非接触支持す
る吸引式浮上装置を用いる方法は、ガイドレールに対す
る追従性や騒音、発塵防止効果に優れているという利点
を有している。
It is required that the transport device for such a purpose be one that can quickly and quietly move the transported object. For this reason, in this type of transfer device, a transfer vehicle is supported on a guide rail in a non-contact manner. Above all, a method using a suction type levitation device that uses a carrier as a floating body and magnetically supports the floating body in a non-contact manner has an advantage of being excellent in followability to a guide rail, noise, and dust prevention effect. .

ところで、従来の磁気的な浮上式搬送装置は、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があった。そこで、こ
のような不具合を解消するために、特開昭61−102105号
に示されているもので代表されるように、電磁石に要求
される起磁力の大部分を永久磁石で付与し、無負荷時お
よび負荷積載時の電磁石の消費電力の低減化を図れるよ
うにした装置も考えられている。
By the way, the conventional magnetic levitation type transport device supports a transport vehicle by an electromagnet, and stably supports the transport vehicle by controlling an exciting current to the electromagnet.
Therefore, the coil of the electromagnet must be constantly energized, and there is a disadvantage that power consumption is large. Therefore, in order to solve such a problem, most of the magnetomotive force required for the electromagnet is applied by a permanent magnet, as typified by Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-102105. An apparatus that can reduce the power consumption of the electromagnet at the time of loading and at the time of loading the load is also considered.

すなわち、この装置では、電磁石と永久磁石とで磁気
支持ユニットが構成され、それぞれの磁気支持ユニット
の永久磁石が個々の磁気支持ユニットの自重およびこれ
に加わる負荷分担重量に見合った吸引力を発生するよう
な間隙を、磁気支持ユニットの吸引面とガイドレールの
被吸引面との間に作るように制御がなされる。この制御
方式は電磁石の消費電力を低減するうえで望ましい方法
である。この装置では、磁気浮上で消費される電力が極
めて少ないという特徴を生かし、電源としてバッテリー
を車載することで、完全に非接触な浮上状態を長時間に
亘り実現できる。
That is, in this device, a magnetic support unit is constituted by the electromagnet and the permanent magnet, and the permanent magnet of each magnetic support unit generates an attractive force corresponding to the own weight of each magnetic support unit and the load sharing weight applied thereto. Control is performed such that such a gap is formed between the suction surface of the magnetic support unit and the suction surface of the guide rail. This control method is a desirable method for reducing the power consumption of the electromagnet. This device takes advantage of the fact that the power consumed by magnetic levitation is extremely small, and by mounting a battery as a power source, a completely non-contact levitation state can be realized for a long time.

しかし、バッテリーの電圧は浮上時間が長くなるにつ
れて低下する。また、搬送車に大きな外乱が加わり、そ
の外乱に打勝つだけの大電流が電磁石に供給されると、
その低下はさらに大きなものとなる。さらに、この装置
では、電磁石を励磁するための励磁手段として、励磁信
号に基づき電磁石に印加すべき電圧でこれを励磁するパ
ワーアンプを用いている。このため、大きな外乱が予想
されたり、外乱の印加が頻繁である場合には、パワーア
ンプの動作に影響を与えないようバッテリー電圧の変動
を見越して予めバッテリー電圧を高くし、容量を大きく
する必要があった。また、一般に、パワーアンプの出力
電圧は、電源電圧の8〜9割合程度であり、必要な出力
電圧を得るためには、それよりも高い電圧の電源を搬送
車に搭載することが必要である。このため、バッテリー
が大形化し、それにともない重量も増加する。この結
果、車両、軌道等、システム全体の大形化を招くことに
なる。さらに、出力電圧以上の電源電圧がパワーアンプ
に印加されているため、バッテリーより電磁石の励磁に
必要な電流が供給されると、パワーアンプの出力電圧と
電源電圧との差と励磁電流の積に比例してパワーアンプ
が加熱され、余計な電力が消費されることになる。しか
し、外力の印加が小さかったり、その頻度が少ない場合
には、バッテリーの大形化や重量の増加も抑制されるの
で、パワーアンプを用いた装置は安価で好ましいものと
なる。
However, the battery voltage decreases as the ascent time increases. Also, when a large disturbance is applied to the carrier and a large current is supplied to the electromagnet enough to overcome the disturbance,
The decline is even greater. Further, in this device, a power amplifier that excites an electromagnet with a voltage to be applied to the electromagnet based on an excitation signal is used as an exciting unit for exciting the electromagnet. For this reason, when a large disturbance is expected or when disturbance is frequently applied, it is necessary to increase the battery voltage in advance and increase the capacity in anticipation of the fluctuation of the battery voltage so as not to affect the operation of the power amplifier. was there. In general, the output voltage of the power amplifier is about 8 to 9% of the power supply voltage. In order to obtain a required output voltage, it is necessary to mount a power supply having a higher voltage on the carrier. . As a result, the size of the battery increases, and the weight increases accordingly. As a result, the size of the entire system such as a vehicle and a track is increased. Furthermore, since a power supply voltage equal to or higher than the output voltage is applied to the power amplifier, when a current required for exciting the electromagnet is supplied from the battery, the product of the difference between the output voltage of the power amplifier and the power supply voltage and the excitation current is obtained. The power amplifier is heated in proportion, and extra power is consumed. However, when the application of external force is small or the frequency of application is small, the size and weight of the battery are also suppressed, so that a device using a power amplifier is inexpensive and preferable.

一方、印加される外力が大きかったり、その頻度が高
かったりした場合に、電力消費を抑えるには励磁信号に
基づいて前記電磁石に流すべき電流でこれを励磁するこ
とが望ましい。しかし、パワーアンプの励磁信号を演算
するために用いられている従来の制御手段は、電磁石の
励磁電圧を制御するためのものであり、その構成を変え
ずに、励磁信号に基づき電磁石に流すべき電流でこれを
励磁する励磁手段の励磁信号を演算することができな
い。したがって、励磁信号に基づいて電磁石に流すべき
電流でこれを励磁する励磁手段を用いると、新たな制御
装置が必要となり、制御手段の量産ができず、コストの
増大を招くことになる。
On the other hand, when the applied external force is large or its frequency is high, it is desirable to excite the external force with a current to be passed through the electromagnet based on an excitation signal in order to suppress power consumption. However, the conventional control means used for calculating the excitation signal of the power amplifier is for controlling the excitation voltage of the electromagnet, and the current should be supplied to the electromagnet based on the excitation signal without changing the configuration. It is impossible to calculate the excitation signal of the excitation means that excites this with current. Therefore, if an exciting means for exciting the electromagnet with a current to be supplied to the electromagnet based on the exciting signal is used, a new control device is required, and mass production of the controlling means cannot be performed, resulting in an increase in cost.

(発明が解決しようとする課題) 上述の如く、従来の浮上式搬送装置にあっては、印加
される外力が大きかったり、その頻度が高い場合に、バ
ッテリーの大形化、車両重量の増大を招くばかりか、こ
うした課題を解決するために励磁手段の変更を行おうと
すると、これにともなって制御手段の構成変更を行う必
要があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional levitation type transport device, when the applied external force is large or the applied frequency is high, the size of the battery and the weight of the vehicle are increased. In addition to this, when the excitation means is to be changed to solve such a problem, it is necessary to change the configuration of the control means accordingly.

そこで本発明は、上記のような場合でも、バッテリー
の大形化、車両重量の増大を避けることができる励磁手
段を備え、しかもこうした励磁手段を従来の励磁手段に
変更しても制御手段の構成を変更する必要のない浮上式
搬送装置を提供することを目的としている。
In view of the above, the present invention is provided with an exciting unit capable of avoiding an increase in the size of the battery and an increase in the vehicle weight even in the case described above. It is an object of the present invention to provide a floating transfer device that does not need to be changed.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明に係わる浮上式搬送装置は、少なくとも下面部
分が強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配置さ
れた電磁石、並びに前記電磁石、前記ガイドレールおよ
び前記空隙で構成される磁気回路中に介在し前記搬送車
を浮上させるのに必要な起磁力を供給する永久磁石で構
成され前記搬送車に搭載された単数または複数の磁気支
持ユニットと、前記搬送車に取付けられ前記磁気回路中
の変化を検出するセンサ部と、このセンサ部の出力に基
づいて前記電磁石の励磁電流を制御して前記電磁石に流
す電流が零になる状態で前記磁気回路を安定させる励磁
信号を発生する制御手段と、この制御手段で発生した励
磁信号に基づいて前記電磁石を励磁する励磁手段とを備
えた浮上式搬送装置において、前記制御手段を、前記励
磁信号を所定のゲインで時間積分して出力する積分補償
器と、前記センサ部の出力信号に所定のゲインを乗算し
て出力するゲイン補償器と、前記積分補償器の出力信号
および前記ゲイン補償器の出力信号を加算もしくは減算
し、その結果を前記励磁信号として出力する演算手段と
で構成している。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) A floating transfer device according to the present invention is provided with a guide rail at least a lower surface portion of which is formed of a ferromagnetic material, and movably arranged along the guide rail. An electromagnet disposed so as to face the lower surface of the guide rail via a gap, and a magnetic circuit formed by the electromagnet, the guide rail and the gap to lift the carrier. One or more magnetic support units, each of which is constituted by a permanent magnet that supplies a magnetomotive force necessary for the vehicle and is mounted on the carrier, and a sensor unit attached to the carrier that detects a change in the magnetic circuit; Control means for controlling an excitation current of the electromagnet based on an output of a sensor unit and generating an excitation signal for stabilizing the magnetic circuit in a state where a current flowing through the electromagnet becomes zero. An exciter for exciting the electromagnet based on an excitation signal generated by the controller, wherein the integral compensator outputs the control signal by time-integrating the excitation signal with a predetermined gain. And a gain compensator that multiplies the output signal of the sensor unit by a predetermined gain and outputs the result. The output signal of the integration compensator and the output signal of the gain compensator are added or subtracted. And an arithmetic means for outputting as

(作 用) 電磁石の吸引力を制御して浮上系を安定に保ちつつ電
磁石の励磁電流を零に収束させようとする制御(いわゆ
るゼロパワー制御)では、浮上制御系が安定であり、か
つ電磁石の励磁電流を零に収束させるような制御が行わ
れていれば、励磁手段に入力される励磁信号も零に収束
する。逆に、励磁信号を零に収束させれば電磁石の励磁
電流が零に収束することになる。
(Operation) In the control for controlling the attraction force of the electromagnet to converge the excitation current of the electromagnet to zero while keeping the levitation system stable (so-called zero power control), the levitation control system is stable and the electromagnet is controlled. If the control for converging the excitation current of the excitation means to zero is performed, the excitation signal input to the excitation means also converges to zero. Conversely, if the excitation signal converges to zero, the excitation current of the electromagnet converges to zero.

一方、浮上系の安定を保つ励磁信号を演算する安定化
制御手段の出力信号を所定のゲインを持つ積分補償器で
積分し、この積分補償器の出力信号と、もとの励磁信号
との偏差を新たな励磁信号とすれば、浮上制御系が安定
であれば積分補償器への入力が零に収束しなければなら
ないことから、時間の経過とともに励磁信号を零に収束
させることができる。
On the other hand, an output signal of the stabilization control means for calculating an excitation signal for maintaining the stability of the levitation system is integrated by an integration compensator having a predetermined gain, and a deviation between the output signal of the integration compensator and the original excitation signal is obtained. Is a new excitation signal, the input to the integration compensator must converge to zero if the levitation control system is stable, so that the excitation signal can converge to zero over time.

したがって、このような制御手法を用いれば、励磁信
号に基づき電磁石に流すべき電流で電磁石を励磁する励
磁手段であっても、励磁信号に基づき電磁石に印加すべ
き電圧で電磁石を励磁する励磁手段であっても、同一の
構成を持つ制御手段でゼロパワー制御を達成することが
できる。
Therefore, if such a control method is used, even if the excitation means excites the electromagnet with the current to be passed to the electromagnet based on the excitation signal, the excitation means excites the electromagnet with the voltage to be applied to the electromagnet based on the excitation signal. Even if there is, zero power control can be achieved by control means having the same configuration.

このため、励磁手段に合わせて制御手段の構成を変え
る必要がないので、制御手段の汎用性が拡大し、量産が
可能となり、コストを低下させることができる。また、
励磁信号に基づく電流で電磁石を励磁する励磁手段を用
いることもできるので、予想される外力の印加が大きい
場合や、その頻度が高い場合でもバッテリーを大形化す
る必要がない。このため、搬送車の重量増加を招くこと
がなく、励磁信号に基づく電圧で電磁石を励磁する場合
に比べてシステム全体を小型化でき、省スペース化を図
れることになる。さらに、励磁手段として、例えばPWM
形インバータ等を用いれば、励磁手段を加熱することが
なく、励磁信号に基づく電流で電磁石を励磁することが
できるので、余計な電力を消費することがない。したが
って、省エネルギー化を図ることができる。
Therefore, there is no need to change the configuration of the control means in accordance with the excitation means, so that the versatility of the control means is expanded, mass production is possible, and costs can be reduced. Also,
Excitation means that excites the electromagnet with a current based on the excitation signal can be used, so that it is not necessary to increase the size of the battery even when the expected application of an external force is large or the frequency is high. Therefore, the weight of the carrier is not increased, and the entire system can be downsized and space can be saved as compared with a case where the electromagnet is excited by a voltage based on the excitation signal. Further, as the excitation means, for example, PWM
If a type inverter or the like is used, the electromagnet can be excited with a current based on the excitation signal without heating the excitation means, so that unnecessary power is not consumed. Therefore, energy saving can be achieved.

(実施例) 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例に係る浮
上式搬送装置について説明する。
(Embodiment) Hereinafter, a floating type transport apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第2図〜第4図において、11は断面が逆U字状に形成
され、例えばオフィス空間において障害物を避けるよう
にして敷設された軌道枠を示している。この軌道枠11の
上部壁下面には2本のガイドレール12a,12bが平行に敷
設されている。また、軌道枠11の側壁内面にはそれぞれ
断面がコ字状に形成された非常用ガイド13a,13bが互い
の開放側を対面させて敷設されている。
2 to 4, reference numeral 11 denotes a track frame whose section is formed in an inverted U shape and which is laid, for example, in an office space so as to avoid obstacles. Two guide rails 12a and 12b are laid in parallel on the lower surface of the upper wall of the track frame 11. Emergency guides 13a and 13b, each having a U-shaped cross section, are laid on the inner surface of the side wall of the track frame 11 with their open sides facing each other.

ガイドレール12a,12bの下側には、搬送車15がガイド
レール12a,12bに沿って走行自在に配置されている。そ
して、軌道枠11の上部壁下面でガイドレール12a,12b間
には、ガイドレールに沿って所定の距離を隔ててリニア
誘導電動機の固定子16が配置されている。
Under the guide rails 12a, 12b, a transport vehicle 15 is arranged so as to be able to travel along the guide rails 12a, 12b. The stator 16 of the linear induction motor is disposed at a predetermined distance along the guide rail between the guide rails 12a and 12b on the lower surface of the upper wall of the track frame 11.

ガイドレール12a,12bは、強磁性体で形成された平板
状部材21を白色に塗装してなるものであり、オフィスへ
の据付作業を容易化するため分割構造となっている。各
部材21の継目部分Aには所定の接合処理が施されてい
る。
The guide rails 12a and 12b are formed by painting a flat member 21 made of a ferromagnetic material in white, and have a divided structure to facilitate installation work in an office. A predetermined joining process is applied to the joint portion A of each member 21.

次に搬送車15の構成について説明する。すなわち、ガ
イドレール12a,12bの下面と対向するように平板状の基
台25が配置されている。この基台25は、進行方向に配置
された2つの分割板26a,26bと、量分割板26a,26bを同進
行方向と直交する面内で回転可能に連結する連結機構27
とで構成されている。この基台25の上面四隅位置には、
磁気支持ユニット31がそれぞれ搭載されている。これら
磁気支持ユニット31は、第3図に示すようにボルト32お
よび台座33を用いて基台25の上面に取付けられている。
これら磁気支持ユニット31には、同ユニット31とガイド
レール12a,12bの下面との間の空隙長を検出する光学ギ
ャップセンサ34が取付けられている。また、各分割板26
a,26bの下面には、第4図に示すように連結部材35a,35
b,36a,36bを介して搬送物を収容するための容器37,38が
それぞれ取付けられている。そして、これら容器37,38
の上壁上には、前述した4つの磁気支持ユニット31をそ
れぞれ制御するための制御装置41と、定電圧発生装置42
と、これらに電力を供給する小容量の電源43とがそれぞ
れ2つずつ計4つ搭載されている。また、基台25の下面
四隅位置には、磁気支持ユニット31の磁気力喪失時など
において非常用ガイド13a,13bの上下壁内面に接触して
搬送車15を上下方向に支持するための4つの縦車両45a
と、同非常用ガイド13a,13bの側壁内面に接触して搬送
車15を左右方向に支持するための4つの横車輪45bとが
それぞれ取付けられている。さらに、基台25の上面の所
定位置には、軌道側からの指令を搬送車15に搭載された
制御系に伝えるための7個のフォトトランジスタ46が取
付けられている。これらフォトトランジスタ46は、軌道
枠に取付けられた7個のLED(発光ダイオード)47と所
定位置(ステーション)において対向する関係に配置さ
れている。なお、基台25は前述したリニア誘導電動機の
稼動要素である導体板を兼ねたものであり、装置の稼動
時においては、固定子16と僅かのギャップを介して対向
する高さに配置されている。
Next, the configuration of the transport vehicle 15 will be described. That is, the flat base 25 is arranged so as to face the lower surfaces of the guide rails 12a and 12b. The base 25 has a connecting mechanism 27 that rotatably connects the two divided plates 26a and 26b arranged in the traveling direction and the quantity divided plates 26a and 26b in a plane orthogonal to the traveling direction.
It is composed of At the four corners of the upper surface of this base 25,
Each of the magnetic support units 31 is mounted. These magnetic support units 31 are mounted on the upper surface of the base 25 using bolts 32 and pedestals 33 as shown in FIG.
An optical gap sensor 34 for detecting a gap length between the magnetic support unit 31 and the lower surfaces of the guide rails 12a and 12b is attached to the magnetic support unit 31. In addition, each split plate 26
As shown in FIG. 4, connecting members 35a, 35b
Containers 37, 38 for accommodating articles to be conveyed are mounted via b, 36a, 36b, respectively. And these containers 37,38
A control device 41 for controlling each of the four magnetic support units 31 described above and a constant voltage generation device 42
And a small-capacity power supply 43 for supplying electric power to them, two each, a total of four. Four corners on the lower surface of the base 25 are provided for supporting the carrier 15 in the vertical direction by contacting the inner surfaces of the upper and lower walls of the emergency guides 13a and 13b when the magnetic force of the magnetic support unit 31 is lost. Vertical vehicle 45a
And four lateral wheels 45b for contacting the inner surfaces of the side walls of the emergency guides 13a and 13b to support the transport vehicle 15 in the left-right direction, respectively. Further, seven phototransistors 46 for transmitting a command from the track side to a control system mounted on the carrier 15 are mounted at predetermined positions on the upper surface of the base 25. These phototransistors 46 are arranged so as to face seven LEDs (light emitting diodes) 47 attached to the track frame at predetermined positions (stations). The base 25 also serves as a conductor plate which is an operating element of the above-described linear induction motor, and is arranged at a height facing the stator 16 with a slight gap when the apparatus is operating. I have.

磁気支持ユニット31は、第5図にも示すように上端部
がガイドレール12a,12bの下端部と対向するように搬送
車15の進行方向と直交する方向に配置された2つの電磁
石51,52と、これら電磁石51,52の各下部側面間に介在す
る永久磁石53とで構成されており、全体としてはU字状
をなしている。各電磁石51,52は、強磁性体で形成され
た継鉄55と、この継鉄55に巻装されたコイル56とで構成
されており、各コイル56は、電磁石51,52によって形成
される磁束が互いに加算されるような向きで直列に接続
されている。
As shown in FIG. 5, the magnetic support unit 31 includes two electromagnets 51 and 52 arranged in a direction perpendicular to the traveling direction of the carrier 15 so that the upper end faces the lower end of the guide rails 12a and 12b. And a permanent magnet 53 interposed between the lower side surfaces of the electromagnets 51 and 52, and has a U-shape as a whole. Each of the electromagnets 51 and 52 includes a yoke 55 formed of a ferromagnetic material and a coil 56 wound around the yoke 55, and each coil 56 is formed by the electromagnets 51 and 52. They are connected in series such that the magnetic fluxes are added to each other.

次に制御装置41の構成を説明するに当り、この制御系
の基本的な考え方について述べる。
Next, in describing the configuration of the control device 41, the basic concept of this control system will be described.

まず、磁気支持ユニット31とその周辺のガイドレール
12a,12b、空隙P、継鉄55、永久磁石53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、 で表わすことができる。ここに、μは真空の透磁率、
Sは磁気回路の断面積、zは空隙長、μ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。
First, the magnetic support unit 31 and the guide rails around it
Consider a magnetic circuit composed of 12a, 12b, gap P, yoke 55, and permanent magnet 53. For the sake of simplicity, the leakage flux in this magnetic circuit will be ignored. The magnetic resistance R m of this magnetic circuit is Can be represented by Where μ 0 is the magnetic permeability of vacuum,
S is the cross-sectional area of the magnetic circuit, z is the gap length, μs is the non-magnetic permeability other than the gap portion, and l is the magnetic circuit length other than the gap portion.

また、コイル56に励磁電流が流れていないときに空隙
Pに生じる磁界の強さをHm、永久磁石53の長さをlm、コ
イル56の総巻数をN、コイル56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、 φ=(NI+Hmlm)/Rm …(2) となる。したがって、ガイドレール12a,12bと各継鉄55
との間に働く全吸引力Fは、 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、 となる。なお、ここで、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、um
は搬送車に印加される外力である。
Further, when the exciting current is not flowing through the coil 56, the strength of the magnetic field generated in the air gap P is H m , the length of the permanent magnet 53 is 1 m , the total number of turns of the coil 56 is N, and the exciting current to the coil 56 is When I, the total magnetic flux phi occurring to the magnetic circuit, phi = the (NI + H m l m) / R m ... (2). Therefore, the guide rails 12a and 12b and each yoke 55
The total suction force F acting between Can be represented by Here, when the direction indicated by z is set as the direction of gravity, and the equation of motion of the transport vehicle is derived, Becomes Here, m is the load applied to the magnetic support and the total mass of the magnetic support, g is the gravitational acceleration, u m
Is the external force applied to the carrier.

一方、直列に接続されたコイル56が鎖交する磁束数φ
は、 φ=(NI+Hmlm)N/Rm …(5) であるから、コイル56の電圧方程式は、コイル56の全抵
抗をR、印加電圧をEとして、 となる。
On the other hand, the number of magnetic fluxes φ linked by the coil 56 connected in series is φ
N, since a φ N = (NI + H m l m) N / R m ... (5), the voltage equation of the coil 56, the total resistance of the coil 56 R, the applied voltage E, Becomes

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のときに吸引力Fと
重力mgとが釣合う際のギャップ長をz0、全磁気抵抗をR
m0として、上記(4)、(6)式を空隙長z=z0電流I=0の近傍で線形化する。この場合、 は、それぞれの微小量を として、 で表わせる。
Here, R m is a function of the gap length z as is apparent from the equation (1). Therefore, when I = 0, the gap length when the suction force F and the gravity mg are balanced is z 0 , and the total magnetic resistance is R
Assuming m0 , the above formulas (4) and (6) are used to calculate the gap length z = z 0 , Linearization is performed near the current I = 0. in this case, Is a small amount of each As Can be represented by

そこで、上記(4)式の吸引力Fを定常点 の近傍で線形化すると、 となり、 とおくと、 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。
Therefore, the suction force F in the above equation (4) is Linearizing near Becomes After all, Becomes Therefore, the above equation (4) can be summarized as follows.

同様に、前記(6)式を定常点 の近傍で線形化すると、 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。
Similarly, the above equation (6) Linearizing near Becomes The above equations (7) and (8) can be summarized into the following state equations.

ただし、a21,a23,a32,a33,b31,d21は、それぞれ、 である。ここで簡単のため上記(9)式を、 =Ax+BE+Dum …(10) と表わす。(9)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、上記(9)式の状態ベクトル より、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とともに、ス
テップ状の外力が加わっても電流偏差Δiを常に零に収
束させる、いわゆるゼロパワー制御を施すことができ
る。
Where a 21 , a 23 , a 32 , a 33 , b 31 , d 21 are respectively It is. Here simply for the equation (9), = Ax + BE + Du m ... it represents a (10). The linear system represented by the equation (9) is generally an unstable system, but the state vector of the equation (9) Thus, the applied voltage E is obtained by various methods, and the system is subjected to feedback control to stabilize the system, and so-called zero power control is performed to always converge the current deviation Δi to zero even when a step-like external force is applied. be able to.

今、(10)式の表す制御対象において、印加電圧Eを
次式で決定する制御系を考える。
Now, consider a control system that determines the applied voltage E by the following equation in the control object represented by the equation (10).

ここで、F1,F2,F3はそれぞれ のフィードバック定数、KEはEの積分ゲイン、erはEの
目標値発生器の出力値で、ゼロパワー制御を行う時は0
である。
Where F 1 , F 2 , and F 3 are , K E is the integral gain of E, er is the output value of the target value generator of E, and 0 when zero power control is performed.
It is.

(11)式を微分すると、 この時、 とおけば(12)式は、 と変形される。Differentiating equation (11) gives At this time, If you go to equation (12), Is transformed.

(10)式、(14)式をまとめるとフィードバックを施
した全システムの状態方程式を得ることができる。
By summing up the equations (10) and (14), the state equations of the entire system to which the feedback is applied can be obtained.

(15)式をラプラス変換し、 〔x(s)v(s)〕(Tは位置を表す)を求める
と、 となる。ただし、IIは3×3の単位行列、x0,v0はそれ
ぞれx,vの初期値を表す。
(15) is subjected to Laplace transform to obtain [x (s) v (s)] T (T represents a position). Becomes Here, II represents a 3 × 3 unit matrix, and x 0 and v 0 represent initial values of x and v, respectively.

(16)式の状態推移行列Φ(s)、すなわち を用いて、um(s),er(s)に対する を表す。Δzはギャップセンサで検出でき、 はギャップセンサの信号を微分して得られ、Δiは電流
検出器で測定できるので、 とみなせる。
The state transition matrix Φ (s) in equation (16), that is, Using u m (s) and e r (s) Represents Δz can be detected by a gap sensor, Is obtained by differentiating the signal of the gap sensor, and Δi can be measured by the current detector. Can be considered

したがって、(16)式により、 ただし、 Δ(s)=s4+(−a33+b31F3+KE)s3 +(−a23a32+a23b31F2−a21−a33KE)s2 +(a23b31F1+a21a33−a21b31F3−a23a32KE −a21KE)s+a21a33KE Y=s3+(−a33+b31F3)s2 +(−a23a32+a32b31F2−a21)s +a23b31F1+a21a33−a21b31F3 となる。Therefore, from equation (16), Where Δ 4 (s) = s 4 + (− a 33 + b 31 F 3 + KE ) s 3 + (− a 23 a 32 + a 23 b 31 F 2 −a 21 −a 33 K E ) s 2 + ( a 23 b 31 F 1 + a 21 a 33 −a 21 b 31 F 3 −a 23 a 32 K E −a 21 K E ) s + a 21 a 33 K E Y = s 3 + (− a 33 + b 31 F 3 ) s 2 + - a (a 23 a 32 + a 32 b 31 F 2 -a 21) s + a 23 b 31 F 1 + a 21 a 33 -a 21 b 31 F 3.

ここで、 の特性方程式は、Δ(s)=0で求められる。したが
って、F1,F2,F3,KEの値を適宜決定することにより、 の特性根を複素平面の左半面上に配置して磁気浮上系の
安定化を達成することができる。
here, Is obtained by Δ 4 (s) = 0. Accordingly, by appropriately determining the values of the F 1, F 2, F 3 , K E, Are arranged on the left half surface of the complex plane to stabilize the magnetic levitation system.

磁気支持ユニットに、このような制御を施した場合の
磁気浮上制御系のブロック図を第6図に示す。なお、同
図中 を、C1は制御対象を、C2はゲイン補償器を、C3は積分補
償器を、C4は目標値発生器をそれぞれ表す。
FIG. 6 is a block diagram of a magnetic levitation control system when such control is performed on the magnetic support unit. In the figure, The, C 1 is the control target, C 2 is the gain compensator, C 3 is the integral compensator, C 4 respectively represent a target value generator.

第6図のシステムの安定化が図られており、er=0で
あれば(17)式より、外力umに対するΔiの応答は、 と求められる。f0をステップ状外力の大きさとすれば、 より、(19)式は、 となる。この(20)式は を保障するものであるから、結局、外力umの有無によら
ず電流の定常偏差は0に収束する。したがって、(11)
式で印加電圧Eを決定すればゼロパワー制御を達成する
ことができる。
The system of FIG. 6 is stabilized, and if e r = 0, from equation (17), the response of Δi to the external force u m is: Is required. If f 0 is the magnitude of the step-like external force, From equation (19), Becomes This equation (20) is Since it is intended to ensure, after all, the steady-state deviation of the current or without the external force u m converges to zero. Therefore, (11)
If the applied voltage E is determined by the equation, zero power control can be achieved.

(9)式のシステムは、パワーオペアンプ等を用いて
コイル56を励磁する場合のように印加電圧Eによりコイ
ル56の励磁電流Iを制御するときに成立する。
The system of the expression (9) is established when the excitation current I of the coil 56 is controlled by the applied voltage E as in the case of exciting the coil 56 using a power operational amplifier or the like.

次に、電流指令値に瞬時に追従する電流でコイル56を
励磁することのできる電流制御装置(例えばPWM形イン
バータ)を用い、磁気浮上を行った場合でも、(11)式
と同様に励磁信号を処理すればゼロパワー制御が達成さ
れることを説明する。
Next, using a current control device (for example, a PWM type inverter) capable of exciting the coil 56 with a current that instantaneously follows the current command value, even when magnetic levitation is performed, the excitation signal is obtained in the same manner as in equation (11). Is described, zero power control is achieved.

電流指令値に一致する励磁電流Ieで磁気浮上制御を行
うとき、(6)式の電圧方程式は省略される。したがっ
て、(9)式の制御対象は次のように表せる。
When performing the magnetic levitation control with the exciting current Ie that matches the current command value, the voltage equation of the equation (6) is omitted. Therefore, the control target of the equation (9) can be expressed as follows.

ここで簡単のため(21)式を と表す。 Here, for the sake of simplicity, Equation (21) It expresses.

今、(22)式の表す制御対象において励磁電流Ieを次
式で決定する。
Now, the exciting current Ie in the control object represented by the equation (22) is determined by the following equation.

ただし、irはIeの目標値発生器の出力値であり、ゼロ
パワー制御時は0である。また、F1′,F2′はそれぞれ のフィードバック定数,KE′はIeの積分ゲインである。
Here, ir is the output value of the target value generator for Ie, and is 0 during zero power control. F 1 ′ and F 2 ′ are , K E ′ is the integral gain of Ie.

(23)式を微分し、(11)式の場合と同様に、 とすれば、(23)式は、 となる。ただし、 である。Differentiating equation (23), similar to equation (11), Then, equation (23) becomes Becomes However, It is.

(22)式、(25)式をまとめると、フィードバックを
施した全システムの状態方程式は次のように表せる。
Summarizing equations (22) and (25), the state equation of the whole system to which feedback is applied can be expressed as follows.

(26)式をラプラス変換し、 を求めると、 となる。ただし、II′は2×2の単位行列、 の初期値である。 (26) Laplace transform of the equation, And ask for Becomes Where II ′ is a 2 × 2 unit matrix, Is the initial value of.

(27)式の状態推移行列 すなわち、 を用いてum(s),ir(s)に対する の伝達関数G′(s),P′(s)を表すと、 であるから、これらはそれぞれ、 ただし Δ(s)=s3+(KE′+a23F2′)s2 +(−a21+a23F1′)s −a21KE′ H=s2+a23F2′s−a21+a23F1′ である。(27) State transition matrix That is, For u m (s) and i r (s) Denoting the transfer function G '(s), P' (s) Therefore, these are However Δ 3 (s) = s 3 + (K E '+ a 23 F 2') s 2 + (- a 21 + a 23 F 1 ') s -a 21 K E' H = s 2 + a 23 F 2 's −a 21 + a 23 F 1 ′.

ここで、 の特性方程式は、Δ(s)=0で求められる。したが
って、F1′,F2′,KE′の値を適宜決定することにより、
磁気浮上系の安定化を達成することができる。この場合
の磁気浮上制御系のブロック図を第7図に示す。なお、
同図中y′はc′x′を表わす。
here, Is obtained by Δ 3 (s) = 0. Therefore, by appropriately determining the values of F 1 ′, F 2 ′, and K E ′,
Stabilization of the magnetic levitation system can be achieved. FIG. 7 shows a block diagram of the magnetic levitation control system in this case. In addition,
In the figure, y 'represents c'x'.

第7図のシステムの安定化が図られ、ir=0であれ
ば、(28)式より外力umに対するv′の伝達関数は であり、周波数領域ではsをjωに置き換えて、 と表される。外力umが大きさf0のステップ応答であれば
t→∞におけるv′/umのゲインは(30)式にω=0を
代入して、 となり、v′は、 に収束することがわかる。
Stabilization of the system of Figure 7 is achieved, if i r = 0, the transfer function of v 'with respect to an external force u m from (28) In the frequency domain, s is replaced by jω, It is expressed as If the step response of the external force u m in size f 0 gain of t → v in ∞ '/ u m is by substituting omega = 0 in (30), And v ′ is It converges to.

同様にしてΔz、Δzの→∞における収束値を求める
と、 となる。
Similarly, when the convergence value of Δz, Δz at → ∞ is obtained, Becomes

そして、(31)式〜(33)式を(24)式に代入して、
t→∞におけるIeを求めると、 となり、Ie=0となる。したがって、(23)式でコイル
56に流れる励磁電流を制御すればt→∞で励磁電流は零
に収束し、ゼロパワー制御か達成されることになる。
Then, substituting equations (31) to (33) into equation (24),
When Ie at t → ∞ is obtained, And Ie = 0. Therefore, the coil in equation (23)
By controlling the exciting current flowing through 56, the exciting current converges to zero from t → ∞, and zero power control is achieved.

さらに、er、irに対するx(s),x′(s)のt→∞
における収束値を同様に求めると、(18)式、(29)式
より、 となる。
Further, t → ∞ of x (s) and x ′ (s) for e r and i r
When the convergence value at is calculated in the same manner, from equations (18) and (29), Becomes

ただし、L=a23b31F1+a21a33−a21b31F3 である。However, a L = a 23 b 31 F 1 + a 21 a 33 -a 21 b 31 F 3.

したがって、(13)式、(24)式より、E,Ieは、E=
er,Ie=irとなり、各目標値に一致する。
Therefore, from Eqs. (13) and (24), E and Ie are given by E =
e r, Ie = i r, and the match each target value.

よって、ゼロパワー制御(er,ir=0)で搬送車が浮
上している時、er,irを徐々に変化させれば、目標値に
一致する励磁信号が与えられ、浮上ギャップ長を変化さ
せることが可能となる。
Therefore, when the transport vehicle has emerged with zero power control (e r, i r = 0 ), e r, if ask gradually changing the i r, excitation signal coincides with the target value is given, levitation gap The length can be changed.

以上の点に基づき、制御装置41を中心とした本装置の
電気的構成を第1図に示す。制御装置41は、搬送車15に
取付けられて磁気支持ユニット31によって形成される磁
気回路中の起磁力、磁気抵抗もしくは搬送車15の運動の
変化を検出するセンサ部61と、このセンサ部61からの信
号に基づいてコイル56に供給すべき電圧を演算する制御
手段としての演算回路62と、この演算回路62からの励磁
信号に基づいて前記コイル56に電圧を印加する励磁手段
としてのパワーアンプ63とで構成されている。
Based on the above points, FIG. 1 shows an electrical configuration of the present device centering on the control device 41. The controller 41 is attached to the carrier 15 and detects a magnetomotive force, a magnetic resistance or a change in the movement of the carrier 15 in a magnetic circuit formed by the magnetic support unit 31. And a power amplifier 63 as excitation means for applying a voltage to the coil 56 based on an excitation signal from the arithmetic circuit 62. It is composed of

パワーアンプ63には、電源43からの電力がメインスイ
ッチ64,スイッチ65を介して与えられている。また、演
算回路62およびセンサ部61には、電源43からの電力がメ
インスイッチ64、定電圧発生装置42およびスイッチ66を
介して与えられている。定電圧発生装置42は、基準電圧
発生装置42aと、電流増幅器42bとで構成され、定電圧を
出力する。この定電圧発生装置42からの定電圧は起動装
置67にも与えられている。起動装置67の出力は、スイッ
チ65,66および演算回路62に指令信号として与えられて
いる。
Power from the power supply 43 is supplied to the power amplifier 63 via the main switch 64 and the switch 65. The arithmetic circuit 62 and the sensor unit 61 are supplied with power from the power supply 43 via the main switch 64, the constant voltage generator 42, and the switch 66. The constant voltage generator 42 includes a reference voltage generator 42a and a current amplifier 42b, and outputs a constant voltage. The constant voltage from the constant voltage generator 42 is also supplied to the starting device 67. The output of the starting device 67 is given to the switches 65 and 66 and the arithmetic circuit 62 as a command signal.

センサ部61は、外部雑音の影響を抑制するため光学ギ
ャップセンサ34の信号を変調する変調回路68と、コイル
56の電流値を検出する電流に検出器69とで構成されてい
る。
The sensor unit 61 includes a modulation circuit 68 that modulates a signal of the optical gap sensor 34 to suppress the influence of external noise, and a coil.
A current for detecting a current value of 56 and a detector 69 are provided.

演算回路62は、ゼロパワー浮上時に第6図のフィード
バック系を実現するものである。まず、目標値発生器70
からのギャップ長設定値ZDと、光学ギャップセンサ34で
検出されたギャップ長とを減算器71で減算する。減算器
71の出力は、直接及び微分器72を介してフィードバック
ゲイン補償器73,74にそれぞれ入力される。また、電流
検出器69からの電流検出信号は、フィードバックゲイン
補償器75に入力される。これらフィードバックゲイン補
償器73〜75からの補償出力は、加算器76によって加算さ
れ、減算器77の一方の入力として与えられる。また、減
算器77の出力信号、すなわちコイル56の励磁信号は、減
算器78において目標値発生器79からの励磁電圧目標値
(ゼロパワー制御状態では“0")と比較され、その結果
がスイッチ80を介して積分補償器81に入力され、積分補
償された後、減算器77の他方の入力として与えられる。
そして、減算器77の出力は、またパワーアンプ63の出力
電圧調整に供せられる。これによって、減算器77→減算
器78→積分補償器81からなるゼロパワーフィードバック
ループLが構成される。
The arithmetic circuit 62 implements the feedback system shown in FIG. 6 when floating at zero power. First, the target value generator 70
And the gap length detected by the optical gap sensor 34 are subtracted by the subtractor 71. Subtractor
The output of 71 is input to the feedback gain compensators 73 and 74 directly and via the differentiator 72. Further, the current detection signal from the current detector 69 is input to the feedback gain compensator 75. Compensation outputs from these feedback gain compensators 73 to 75 are added by an adder 76 and provided as one input of a subtractor 77. The output signal of the subtractor 77, that is, the excitation signal of the coil 56, is compared with the excitation voltage target value (“0” in the zero power control state) from the target value generator 79 in the subtractor 78, and the result is switched. The signal is input to the integration compensator 81 via 80, is subjected to integration compensation, and is provided as the other input of the subtractor 77.
Then, the output of the subtracter 77 is used for adjusting the output voltage of the power amplifier 63 again. As a result, a zero power feedback loop L composed of the subtractor 77 → the subtractor 78 → the integral compensator 81 is formed.

なお、スイッチ80は、起動装置67からの指令に基づい
て積分補償器81の機能を選択的に停止させるものであ
る。このスイッチ80は、具体的には、第8図に示すよう
に、積分補償器81を構成する演算増幅器82の入出力間に
接続されたコンデンサCを、起動装置67からの出力によ
って短絡するように構成されている。このように構成す
れば、積分補償器81のゲインKE=−1/RCが起動装置67の
出力に応じて0になるので、演算増幅器82の出力も0に
なる。
The switch 80 is for selectively stopping the function of the integration compensator 81 based on a command from the activation device 67. Specifically, as shown in FIG. 8, the switch 80 short-circuits the capacitor C connected between the input and output of the operational amplifier 82 constituting the integration compensator 81 by the output from the starting device 67. Is configured. With this configuration, the gain K E = −1 / RC of the integral compensator 81 becomes 0 according to the output of the starting device 67, so that the output of the operational amplifier 82 also becomes 0.

また、目標値発生器70,79も、起動装置67の出力に基
づいてその目標値を逐次変化させるものである。これら
目標値発生器70,79は、それぞれ第9図(a),(b)
に示すように構成されている。すなわち、演算増幅器8
3,84、抵抗Ra,Rb、コンデンサCa,Cbからなる一次遅れ系
を構成するフィルタの入出力間に起動装置67からの出力
に応じて開閉するスイッチ85,86を設け、予め決められ
た入力値V10,VΔZ0,VZDをセットしたうえで、これらス
イッチ85,86を閉から開状態にすることで所定の値から
他の値まで徐々に変化する目標値を発生させることがで
きる。
The target value generators 70 and 79 also sequentially change their target values based on the output of the activation device 67. These target value generators 70 and 79 correspond to FIGS. 9 (a) and 9 (b), respectively.
It is configured as shown in FIG. That is, the operational amplifier 8
3, 84, resistors Ra and Rb, capacitors Ca and Cb, between the input and output of the filter constituting the first-order lag system is provided with switches 85 and 86 that open and close according to the output from the starter 67, and a predetermined input By setting the values V 10 , V ΔZ0 , and V ZD and then turning the switches 85 and 86 from the closed state to the open state, a target value that gradually changes from a predetermined value to another value can be generated.

一方、起動装置67は、たとえば第10図に示すように、
外部指令変換器91と、スイッチ動作器92とから構成され
ている。外部指令変換器91は、起動枠11側に取付けられ
た7個のLED47を外部指令に基づいてドライブする点灯
装置93と、起動枠11に取付けられた上記LED47と、ステ
ーション部においてこれらLED47と対向する搬送車15の
位置に取付けられた7個のフォトトランジスタ46と、こ
のフォトトランジスタ46の出力のうち、中央の5つのフ
ォトトランジスタ46の出力に基づいて2値の電圧を出力
する電圧発生器94とで構成されている。また、スイッチ
動作器92は、外部指令変換器91からの5ビットの出力の
各ピットをスイッチ65,66,80,85および86の各開閉状態
と対応させ、これらスイッチの開閉状態を制御する。な
お、両側に配置された残りの2つのフォトトランジスタ
46の出力は、LED47とフォトトランジスタ46とが正しく
対向しているか否かを検出するもので、上記2つのフォ
トトランジスタ46が同時にLED47からの光を受光したと
きに限り軌道側から搬送車側に外部指令が伝達されるよ
うになっている。このため、搬送車が正しい位置に停止
しなかったために生じる外部指令の誤った伝達を防止す
ることができる。
On the other hand, the activation device 67, for example, as shown in FIG.
It comprises an external command converter 91 and a switch operation device 92. The external command converter 91 includes a lighting device 93 that drives the seven LEDs 47 mounted on the start frame 11 based on an external command, the LED 47 mounted on the start frame 11, and the LED 47 facing the station unit. And a voltage generator 94 for outputting a binary voltage based on the outputs of the central five phototransistors 46 among the outputs of the phototransistors 46. It is composed of Further, the switch operation unit 92 controls each pit of the 5-bit output from the external command converter 91 to correspond to each open / close state of the switches 65, 66, 80, 85 and 86, and controls the open / close state of these switches. The remaining two phototransistors arranged on both sides
The output of 46 detects whether or not the LED 47 and the phototransistor 46 are correctly opposed to each other. Only when the two phototransistors 46 simultaneously receive light from the LED 47, the output from the track side to the carrier side is changed. An external command is transmitted. For this reason, it is possible to prevent erroneous transmission of an external command caused by the carrier not stopping at the correct position.

次に、このように構成された本実施例に係る浮上式搬
送装置の動作について説明する。
Next, the operation of the thus configured floating type transport apparatus according to the present embodiment will be described.

本実施例では、装置が停止状態にある場合には、永久
磁石53の吸引力で搬送車15の縦車輪45aは非常用ガイド1
3a(13b)の内壁上面に接触しており、スイッチ65及び6
6は開、スイッチ80,85,86は閉の状態となっている。
In the present embodiment, when the apparatus is in a stopped state, the vertical wheels 45a of the transport vehicle 15 are driven by the emergency guide 1 by the attractive force of the permanent magnet 53.
Switches 65 and 6 are in contact with the upper surface of the inner wall of 3a (13b).
6 is open and the switches 80, 85, 86 are closed.

この状態からメインスイッチ64を投入し、定電圧発生
装置42を介して起動装置67を起動させると共に、スイッ
チ66が閉となるように指令を送ると、制御装置41が始動
を開始する。
In this state, when the main switch 64 is turned on, the starting device 67 is started via the constant voltage generating device 42, and a command is sent to close the switch 66. Then, the control device 41 starts to start.

次にスイッチ65を閉、スイッチ86を開とする指令を出
力すると、ゼロパワーフィードバックループLの動作を
停止した状態において目標値ZDを徐々にZ0まで大きくす
る制御が行われることになる。この結果、制御装置41
は、永久磁石53が発生する磁束と逆向きの磁束を電磁石
51,52で発生させ、磁気支持ユニット31とガイドレール1
2a,12bとの間に所定の空隙長を発生させるべく励磁コイ
ル56に流す電流を制御する。これによって、第5図に示
すように、永久磁石53〜継鉄55〜空隙P〜ガイドレール
12a,(12b)〜空隙P〜継鉄55〜永久磁石53の経路から
なる磁気回路が形成され、搬送車がゆるやかに浮上し始
める。
Then close the switch 65, and outputs a command to the switch 86 opens, so that gradually the control to increase until Z 0 the target value Z D in a state of stopping the operation of the zero power feedback loop L is performed. As a result, the control device 41
Is an electromagnet that generates a magnetic flux in the opposite direction to the magnetic flux generated by the permanent magnet 53.
Generated by 51, 52, magnetic support unit 31 and guide rail 1
The current flowing through the exciting coil 56 is controlled so as to generate a predetermined gap length between the exciting coil 2a and 12b. Thereby, as shown in FIG. 5, the permanent magnet 53, the yoke 55, the gap P, and the guide rail
A magnetic circuit consisting of the path of 12a, (12b), the gap P, the yoke 55, and the permanent magnet 53 is formed, and the carrier starts to float slowly.

このとき、スイッチ80を開とするような外部指令を出
力すると、ゼロパワーフィードバックループLが動作を
開始し、上記磁気回路は搬送車15に外力が印加されてい
ない定常状態で電磁石51,52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
を保つ。
At this time, when an external command such as opening the switch 80 is output, the zero power feedback loop L starts to operate, and the magnetic circuit is operated by the electromagnets 51 and 52 in a steady state where no external force is applied to the carrier 15. A predetermined gap length z 0 is set so as to have a magnetic attractive force that does not require any magnetic flux.
Keep.

ここで、外力umが印加されると、ギャップセンサ34が
これを検知して変調回路68を介して演算回路62に検出信
号を送出する。演算回路62は、減算器71によって上記信
号から空隙長目標値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73に入力されるとともに、微分器72によっ
て速度偏差信号Δzに変換された後フィードバックゲイ
ン補償器74に入力される。一方、電流偏差信号Δiは、
電流検出器69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75に入力される。また、励磁電圧信号E
は、減算器78によって目標値発生器79の出力である零レ
ベルと比較され、その差信号が積分補償器81に入力され
る。そして、加算器76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73〜75の出力信号と、積分補償器
81の信号とは、それぞれ所定のゲインを付与されてパワ
ーアンプ63にフィードバックされる。かくして系には、
第6図の制御が施され、電流偏差Δiが零になった状態
で安定化することになる。
Here, when the external force u m is applied, and sends a detection signal to the arithmetic circuit 62 via the modulation circuit 68 the gap sensor 34 detects this. The arithmetic circuit 62 calculates a gap length deviation signal Δz by subtracting the gap length target value z 0 from the signal by the subtractor 71. The gap length deviation signal Δz is input to the feedback gain compensator 73 and, after being converted into the velocity deviation signal Δz by the differentiator 72, is input to the feedback gain compensator 74. On the other hand, the current deviation signal Δi is
Obtained by the measurement signal of the current detector 69 and input to the feedback gain compensator 75. Also, the excitation voltage signal E
Is compared with a zero level which is the output of the target value generator 79 by a subtractor 78, and the difference signal is input to an integration compensator 81. The output signals of the three feedback gain compensators 73 to 75 added by the adder 76 and the integration compensator
The 81 signal is given a predetermined gain and fed back to the power amplifier 63. Thus, in the system,
The control shown in FIG. 6 is performed, and the current deviation Δi is stabilized in a state where it becomes zero.

今、搬送車15がリニア誘導電動機の固定子16の真下に
あるとして、この固定子16を付勢すると、基台25が固定
子16から電磁力を受けるので、搬送車15は、磁気浮上状
態のままガイドレール12a,12bに沿って走行を始める。
搬送車15が空気抵抗等の影響で完全静止するまでの間に
再び固定子16が配置されていれば、搬送車15は再度付勢
されてガイドレール12a,12bに沿った移動を持続する。
この移動は目的とする地点まで継続される。かくして、
搬送車15を非接触状態で目的地点まで移動させることが
できる。
Now, assuming that the carrier 15 is directly below the stator 16 of the linear induction motor, when the stator 16 is energized, the base 25 receives electromagnetic force from the stator 16, so that the carrier 15 is in a magnetic levitation state. The vehicle starts traveling along the guide rails 12a and 12b.
If the stator 16 is disposed again until the transport vehicle 15 completely stops due to the influence of air resistance or the like, the transport vehicle 15 is re-energized and continues to move along the guide rails 12a and 12b.
This movement continues to the destination. Thus,
The carrier 15 can be moved to the destination in a non-contact state.

こうして目的地点(テスーション)まで到達した搬送
車15に対してスイッチ85を開く外部指令を与えると、目
標値発生器79の出力が零レベルから所定の値まで徐々に
変化して空隙長Zが減少していき、ついには搬送車15の
縦車輪45aが非常用ガイド13a(13b)の内壁上面に接触
することになる。このとき、スイッチ65を開き、スイッ
チ80,85および86を閉じる指令を出すと、電磁石51,52へ
の送電が停止され、永久磁石53の吸引力によって搬送車
15が非常用ガイド13a(13b)に吸着固定されるととも
に、次の浮上に備えてゼロパワーフィードバックループ
Lの動作および目標値発生器70,79の内部状態がリセッ
トされる。もし、この後、搬送車15を他の目的地点へ向
けて発車させる必要があれば、スイッチ65を閉じ、スイ
ッチ86を開く指令を出して上述した手順を繰返せばよ
い。
When an external command to open the switch 85 is given to the transport vehicle 15 that has reached the destination point (testion) in this way, the output of the target value generator 79 gradually changes from zero level to a predetermined value, and the gap length Z decreases. Eventually, the vertical wheel 45a of the transport vehicle 15 comes into contact with the upper surface of the inner wall of the emergency guide 13a (13b). At this time, when a command to open the switch 65 and close the switches 80, 85, and 86 is issued, power transmission to the electromagnets 51 and 52 is stopped, and the carrier
15 is fixed to the emergency guide 13a (13b) by suction, and the operation of the zero power feedback loop L and the internal states of the target value generators 70 and 79 are reset in preparation for the next floating. Thereafter, if it is necessary to start the transport vehicle 15 toward another destination, a command to close the switch 65 and open the switch 86 may be issued, and the above procedure may be repeated.

一方、搬送車15をその装着地点で長時間吸着固定させ
ておく場合には、外部指令によりスイッチ66を開き、制
御装置41で消費される電力を節約するようにすればよ
い。また、その後にメインスイッチ64を開けば装置の動
作を完全に停止させることができる。
On the other hand, when the transport vehicle 15 is to be suction-fixed at the mounting point for a long time, the switch 66 may be opened by an external command to save the power consumed by the control device 41. If the main switch 64 is subsequently opened, the operation of the apparatus can be completely stopped.

なお、パワーアンプ63に代え、第11図に示すように、
演算回路62からの励磁信号に基づいてコイル56に流すべ
き電流でこれを励磁する手段としてインバータ装置96を
用いる場合には、演算回路62において、ゲイン補償器7
3,74,75、積分補償器81の各ゲインをF1=F1′,F2
F2′,F3=0,KE=KE′に設定し直すだけでその構成をま
ったく変えること無くパワーアンプ63を用いた場合と同
様の浮上制御が可能となる。
In addition, instead of the power amplifier 63, as shown in FIG.
When the inverter 96 is used as a means for exciting a current to flow through the coil 56 based on the excitation signal from the arithmetic circuit 62, the gain compensator 7
3, 74, 75, and each gain of the integral compensator 81 is F 1 = F 1 ′, F 2 =
By simply resetting F 2 ′, F 3 = 0, and K E = K E ′, the same levitation control as when the power amplifier 63 is used can be performed without any change in the configuration.

第11図に示す例では、電源43の出力電圧を昇圧するた
めのDC−DCコンバータ97が接続されており、その出力端
がインバータ装置96につながれている。パワーアンプ63
がその最大出力電圧の1〜2割程度高い電源電圧を必要
とするのに対し、インバータ装置96では、コイル56に最
大励磁電流を流すのに必要な電源電圧を必要とするだな
ので、このような構成をとると電源43の電圧を低く設定
できるという利点がある。加えて、この例では、DC−DC
コンバータ97によって電源43の電圧を昇圧させ、これを
定電圧発生装置42およびインバータ装置96に給電してい
るので、電源電圧はさらに低くてもよい。この結果、電
源の容積を小さくすることができ、省スペース化が図れ
る。また、パワーアンプでは、出力電圧と電源電圧の差
と、励磁電流との積に比例してパワーアンプが加熱され
るが、この例ではそのようなこともなく、省エネルギー
化を図ることができる。
In the example shown in FIG. 11, a DC-DC converter 97 for boosting the output voltage of the power supply 43 is connected, and its output terminal is connected to the inverter device 96. Power amplifier 63
Requires a power supply voltage that is about 10 to 20% higher than the maximum output voltage, whereas the inverter device 96 requires a power supply voltage required to supply the maximum exciting current to the coil 56. With such a configuration, there is an advantage that the voltage of the power supply 43 can be set low. In addition, in this example, DC-DC
Converter 97 raises the voltage of power supply 43 and supplies it to constant voltage generator 42 and inverter 96, so that the power supply voltage may be even lower. As a result, the capacity of the power supply can be reduced, and space can be saved. Further, in the power amplifier, the power amplifier is heated in proportion to the product of the difference between the output voltage and the power supply voltage and the exciting current. In this example, however, the power amplifier is not heated and energy can be saved.

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、パワーアンプ63とイ
ンバータ装置96とを入れ換えた際にゲインを設定し直し
たが、これは、第12図に示すようにスイッチ101〜104を
選択的に切換えてゲインを設定できるものであって何等
差支えない。また、上記実施例では、アナログ式の制御
装置を用いているが、これはデジタル式のものであって
もよい。要は、励磁信号を所定のゲインで時間積分して
出力する積分補償器と、センサ部の出力信号に所定のゲ
インを乗算して出力するゲイン補償器と、積分補償器の
出力信号およびゲイン補償器の出力信号を減算もしくは
加算し、その演算結果を励磁信号として出力する演算手
段を備えた制御装置であれば、アナログ、デジタルのい
ずれの方式でもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更して実施することができる。
The present invention is not limited to the embodiments described above. For example, in the above-described embodiment, the gain is reset when the power amplifier 63 and the inverter device 96 are exchanged, but this is achieved by selectively switching the switches 101 to 104 as shown in FIG. It can be set and there is no problem. In the above embodiment, an analog control device is used, but this may be a digital control device. In short, an integral compensator that performs time integration of the excitation signal with a predetermined gain and outputs the same, a gain compensator that multiplies the output signal of the sensor unit by a predetermined gain and outputs the output signal, an output signal of the integration compensator and gain compensation Any control device including an arithmetic unit that subtracts or adds the output signal of the unit and outputs the operation result as an excitation signal may be any of an analog system and a digital system. In addition, various changes can be made without departing from the scope of the present invention.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば,コイルの励磁方
式に拘わらず、同一構成の制御装置を用いることができ
るので、装置の汎用性を拡大することができる。さら
に、汎用性の拡大に伴い量産化が可能となるので、装置
のコストが低下させることができる。また、励磁手段し
てインバータを使用することができるので、電源電圧を
低くすることができ、より小型のバッテリーの使用を可
能化でき、省スペース化を図ることができる。加えて、
励磁手段の抵抗損による電力消費を抑制でき、省エネル
ギー化も実現できる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a control device having the same configuration can be used regardless of the coil excitation method, so that the versatility of the device can be expanded. Further, since mass production becomes possible with the expansion of versatility, the cost of the apparatus can be reduced. In addition, since an inverter can be used as the excitation means, the power supply voltage can be reduced, a smaller battery can be used, and space can be saved. in addition,
Power consumption due to resistance loss of the excitation means can be suppressed, and energy saving can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例に係る浮上式搬送装置に組み
込まれた制御装置とその周辺の電気的構成を示すブロッ
ク図、第2図は実施例に係る浮上式搬送装置の構成を示
す斜視図、第3図は同装置の縦断面図、第4図は同装置
を一部切欠した側面図、第5図は同装置の磁気回路を説
明するための断面図、第6図および第7図は上記実施例
の浮上制御系を示すブロック図、第8図は同制御装置に
おける積分補償器とその周辺を示す回路図、第9図は同
制御装置における目標値発生器とその周辺を示す回路
図、第10図は同搬送装置における起動装置の電気的構成
を示すブロック図、第11図および第12図はそれぞれ制御
装置の変形例を示すブロック図である。 11……軌道枠、12a,12b……ガイドレール、13a,13b……
非常用ガイド、15……搬送車、16……リニア誘導電動機
の固定子、25……基台、27……連結機構、31……磁気支
持ユニット、34……ギャップセンサ、41……制御装置、
42……定電圧発生装置、43……電源、46……フォトトラ
ンジスタ、47……LED、51,52……電磁石、53……永久磁
石、55……継鉄、56……コイル、63……パワーアンプ、
69……起動装置、70,79……目標値発生器、73〜75……
ゲイン補償器、96……インバータ装置、97……DC−DCコ
ンバータ。
FIG. 1 is a block diagram showing a control device incorporated in a levitation type transport device according to an embodiment of the present invention and an electric configuration around it, and FIG. 2 shows a configuration of the levitation type transport device according to the example. FIG. 3 is a perspective view, FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the device, FIG. 4 is a side view in which the device is partially cut away, FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a magnetic circuit of the device, FIGS. FIG. 7 is a block diagram showing a levitation control system of the above embodiment, FIG. 8 is a circuit diagram showing an integral compensator and its periphery in the control device, and FIG. 9 is a diagram showing a target value generator and its periphery in the control device. FIG. 10 is a block diagram showing an electrical configuration of a starting device in the transfer device, and FIGS. 11 and 12 are block diagrams showing modified examples of the control device. 11… track frame, 12a, 12b… guide rail, 13a, 13b…
Emergency guide, 15… Carrier, 16… Stator of linear induction motor, 25… Base, 27… Connecting mechanism, 31… Magnetic support unit, 34… Gap sensor, 41… Control device ,
42 ... constant voltage generator, 43 ... power supply, 46 ... phototransistor, 47 ... LED, 51, 52 ... electromagnet, 53 ... permanent magnet, 55 ... yoke, 56 ... coil, 63 ... …Power Amplifier,
69 …… Activator, 70,79 …… Target value generator, 73-75 ……
Gain compensator 96 Inverter 97 DC-DC converter

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】少なくとも下面部分が強磁性体で形成され
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配置された電磁石、並びに上記
電磁石、前記ガイドレールおよび前記空隙で構成される
磁気回路中に介在し前記搬送車を浮上させるのに必要な
起磁力を供給する永久磁石で構成され前記搬送車に搭載
された単数または複数の磁気支持ユニットと、前記搬送
車に取付けられ前記磁気回路中の変化を検出するセンサ
部と、このセンサ部の出力に基いて前記電磁石の励磁電
流を制御して前記電磁石に流す電流が零になる状態で前
記磁気回路を安定させる励磁信号を発生する制御手段
と、この制御手段で発生した励磁信号に基いて前記電磁
石を励磁する励磁手段とを備えた浮上式搬送装置におい
て、前記制御手段は、前記励磁信号を所定のゲインで時
間積分して出力する積分補償器と、前記センサ部の出力
信号に所定のゲインを乗算して出力するゲイン補償器
と、前記積分補償器の出力信号および前記ゲイン補償器
の出力信号を加算もしくは減算し、その結果を前記励磁
信号として出力する減算手段とを備えてなることを特徴
とする浮上式搬送装置。
1. A guide rail having at least a lower surface portion formed of a ferromagnetic material, a transport vehicle arranged to run along the guide rail, and facing a lower surface of the guide rail via a gap. An electromagnet arranged, and a permanent magnet interposed in a magnetic circuit formed by the electromagnet, the guide rail and the gap, and supplying a magnetomotive force necessary to levitate the carrier, and mounted on the carrier. One or more magnetic support units, a sensor unit attached to the carrier and detecting a change in the magnetic circuit, and controlling the exciting current of the electromagnet based on the output of the sensor unit to the electromagnet. Control means for generating an excitation signal for stabilizing the magnetic circuit in a state where the flowing current is zero, and an excitation hand for exciting the electromagnet based on the excitation signal generated by the control means Wherein the control means multiplies the output signal of the sensor section by a predetermined gain and outputs the integrated signal, and an integration compensator for time-integrating and outputting the excitation signal with a predetermined gain. A floating compensator comprising: a gain compensator; and a subtraction unit that adds or subtracts an output signal of the integration compensator and an output signal of the gain compensator, and outputs the result as the excitation signal. apparatus.
【請求項2】前記制御手段は、前記励磁信号と所定の目
標値との偏差を出力する偏差演算手段と、この偏差演算
手段の出力信号を所定のゲインで時間積分して出力する
積分補償器を備えている請求項1に記載の浮上式搬送装
置。
2. The control means according to claim 1, wherein said control means outputs a deviation between said excitation signal and a predetermined target value, and an integral compensator outputs a signal obtained by integrating the output signal of said deviation calculation means with a predetermined gain. The levitation transfer device according to claim 1, further comprising:
【請求項3】前記励磁手段は、前記励磁信号に基づき前
記電磁石に流すべき電流で前記電磁石を励磁する装置で
ある請求項1に記載の浮上式搬送装置。
3. The levitation type transport apparatus according to claim 1, wherein said exciting means is a device for exciting said electromagnet with a current to be passed through said electromagnet based on said excitation signal.
【請求項4】前記励磁手段は、前記励磁信号に基づき前
記電磁石に印加すべき電圧で前記電磁石を励磁する装置
である請求項1に記載の浮上式搬送装置。
4. The levitation type transport apparatus according to claim 1, wherein said excitation means excites said electromagnet with a voltage to be applied to said electromagnet based on said excitation signal.
【請求項5】前記励磁手段は、前記電磁石の励磁に必要
な電力を直流電源から供給されるインバータである請求
項1に記載の浮上式搬送装置。
5. The levitation transfer apparatus according to claim 1, wherein said excitation means is an inverter supplied with a power required for exciting said electromagnet from a DC power supply.
【請求項6】前記励磁手段は、前記電磁石の励磁に必要
な電力を電圧変換装置を介して直流電源から供給されて
いる請求項1に記載の浮上式搬送装置。
6. The floating carrier according to claim 1, wherein said exciting means is supplied with electric power required for exciting said electromagnet from a DC power supply via a voltage converter.
【請求項7】前記制御手段は、前記ゲイン補償器のゲイ
ンの値もしくは前記積分補償器のゲインの値を他の値に
切替えるためのスイッチを備えている請求項1に記載の
浮上式搬送装置。
7. The levitation type transport apparatus according to claim 1, wherein the control means includes a switch for switching a gain value of the gain compensator or a gain value of the integral compensator to another value. .
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