JP3301843B2 - リニアモータを用いた搬送装置の駆動制御方法 - Google Patents

リニアモータを用いた搬送装置の駆動制御方法

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通弘 田中
誠 山村
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  • Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ループ状の軌道に沿っ
て分散配置するリニアモータ一次側コイルの設置台数を
少なくして、低コストで効率よい連続運転を行うことが
できるようにしたリニアモータを用いた搬送装置の駆動
制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ループ状の軌道上に、屈曲自在、かつエ
ンドレスに台車を連結配置し、これを連続運転して物品
の搬送や仕分けを行う搬送装置が広く使用されている。
この搬送装置の駆動方式として、従来は、各台車をチェ
ーンによって連結し、搬送装置の一部に機械室を設け、
駆動用電動機、減速機、チェーンホイールなどを介し
て、各台車を運転する方式が採用されてきた。しかしな
がら、この駆動方式は、搬送装置のレイアウトが平面構
成に限られ、また、駆動用電動機やチェーンなどからの
騒音が発生し、これらの構成要素の保守や摩耗対策など
に問題があった。このため、最近では、リニアモータに
よって、各台車を運転する方式が開発され、実用化され
てきている。
【0003】ところで、リニアモータは、一次側、二次
側とも有限長の構造であるため、通電後は短時間で互い
の相対位置が離れ、推力の伝達がなくなることから、一
般には、間歇的な駆動方式と考えられてきた。しかしな
から、エンドレスに連結した二次側導体が引き続いて送
り込まれる機構であれば、連続的に駆動を行うことが可
能である。搬送装置についていえば、各台車にそれぞれ
リニアモータ二次側導体としてのリアクションプレート
を設けるとともに、リニアモータ一次側コイルを軌道に
沿って適宜分散配置して駆動力を発生させることができ
る。したがって、機械室が不要となることに加えて、装
置の占有スペースの減少、減速機やチェーンがないこと
による騒音の低下、保守費の大幅低減等、多くのメリッ
トが得られる上に、各台車の連結を、例えば、ボールジ
ョイントなどの自在継手による方法で可能となるため、
装置全体のレイアウトを立体的に配置でき、搬送や仕分
けシステムに新分野を開きつつある。
【0004】ところで、ループ状に連続走行するこのよ
うな搬送装置の負荷トルクには、起動トルク、加速トル
ク、定常走行トルク等があり、その値は、搬送する物品
の種類や大きさ、数量、搬送速度、その他装置の使用や
構造など、諸般の要素によって決まるものであるが、一
般的な傾向としては、起動から加速にかけて大きなトル
クを必要とし、定常走行になれば、積載状況に基づく速
度変動を修正するための若干の変動幅があるものの、負
荷トルクはほぼ一定の値まで減少する。
【0005】従来、分散配置するリニアモータ一次側コ
イル台数は、これらのトルクを勘案して、起動時及び加
速時に要するトルクを確実に得ることができるだけの台
数を設置し、定格状態で起動又は加速を行った後は、必
要推力だけを発生するように出力を下げて運転するよう
にしている。この場合、低出力で効率よく運転できるよ
うに、インバータを採用することが広く行われている。
【0006】リニアモータの速度−推力特性は、定格電
圧、定格周波数を与えた時、図4のような曲線となる。
すなわち、リニアモータの起動時に発生する推力が最も
大きい値を示し、以後、速度上昇に連れて低下する垂下
特性を示している。なお、vo点は、電源周波数fとリ
ニアモータ巻線の極ピッチτで決まる同期速度vo(vo
=2fτ)を示す。
【0007】また、電源とリニアモータとの間に可変電
圧、可変周波数方式のインバータを設け、電圧/周波数
比を一定とするよう変化させたときの速度−推力特性
は、周波数をパラメータとし、f1>f2>f3>f4とし
たとき、図5のように変化する。搬送装置の起動加速の
仕様が、図6に示す時間−速度特性に示すように、加速
時間tの間に定格速度vまで到達するように求められた
場合、各台車に定格荷重を積載したときには、起動及び
加速の推力として時間tの間はF1値を必要とするが、
定格速度vまで到達した後は、F2値の推力で安定運転
が可能である。
【0008】すなわち、図7において、インバータ出力
周波数f1としたとき、リニアモータによって発生する
推力は必要な値F1をクリアし、搬送装置は所定の加速
をすることができる。しかしながら、速度vに到達後も
電源状態が不変とすれば、f1の推力特性曲線上の推力
2の点Aまでの加速力があることになり、速度定格値
を超過する速度値v1まで上昇することになる。したが
って、速度vからは電源周波数を変え、速度vにおいて
推力F2を発生する点Bが推力曲線上にあるような速度
特性を持つ周波数f2まで下げて運転する方法を採るよ
うにしていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このようにリニアモー
タは定格出力で起動し、定常運転時には低い出力で運転
されているケースが多く、その上、リニアモータは誘導
電動機に比べて励磁電流が大きいため損失が多く、効率
が低い欠点があり、定常走行中の低出力時にあっても入
力側でみる場合の電力消費量は大きく、連続運転時の効
率が低いという欠点があった。これらの点から、駆動装
置としての効率向上を図るために分散配置されたリニア
モータ一次側コイルの台数を減らすことが望まれてい
る。
【0010】本発明は、ループ状の軌道に沿って分散配
置するリニアモータ一次側コイルの設置台数を少なくし
て、低コストで効率よい連続運転を行うことができるよ
うにしたリニアモータを用いた搬送装置の駆動制御方法
を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ループ状の軌道上に、屈曲自在、かつエ
ンドレスに台車を連結配置し、軌道に沿ってリニアモー
タ一次側コイルを分散設置し、前記各台車にそれぞれリ
ニアモータ二次側導体を配設し、リニアモータ一次側に
通電して台車を連続的に定速運転するリニアモータを用
いた搬送装置の駆動制御方法において、前記リニアモー
タを一定周波数の下において電圧制御するように構成す
るとともに、分散配置したリニアモータ一次側コイルの
定格出力合計を、搬送装置の台車を連続的に定速運転す
る時の所要トルクと等価の値とし、台車の起動時及び加
速時には、電源電圧を上昇させて出力を増強し、推力の
増加を行うことを特徴とする。
【0012】
【実施例】以下、本発明のリニアモータによる駆動装置
を図示の実施例に基づいて説明する。図において1は物
品を搬送するのに適したループ状に配設された走行路の
軌道で、この走行路の軌道1にエンドレス状に互いに連
結された台車を配置し、この軌道に沿ってリニアモータ
一次側コイルを分散配置して、台車に設けたリニアモー
タ二次側導体(リアクションプレート)を介して、台車
を駆動される。この軌道1に沿って分散配置されるリニ
アモータ一次側コイル21,22,23・・・は、誘導
電圧調整器3により駆動される。
【0013】また、搬送路となる軌道1には、各台車に
取り付けたリニアモータ二次側導体により通光、遮光を
繰り返すことによって、台車の通過をカウントするとと
もに、速度を検出する光電式のエンコーダ5を配設し、
この検出信号を誘導電圧調整器3の制御用電動機4に与
えて電源電圧の昇降を行い、リニアモータを制御する。
【0014】次に、このリニアモータを用いた推力と速
度との関係を図3に基づいて説明する。いま、推力F1
を保持するためのリニアモータの出力をP1、また、推
力F2を保持するためのリニアモータの出力をP2とすれ
ば、 P1>P2 の関係が成立する。
【0015】制御方式を一定周波数の下における電圧制
御方式とするとともに、定格電圧時のリニアモータの連
続定格出力をP2とする。定常走行時の所要推力F2に対
し、起動時及び加速時の所要推力F1は、定格電圧Eに
対し、 (F1/F21/2×E まで電圧を上昇させたときに発生させることができる。
【0016】台車の速度を検出するエンコーダ5を設
け、加速の終了に合わせて定格電圧まで設定変更すると
ともに、速度変動についても検出し、電源電圧を微細制
御して定常速度を維持することができる。
【0017】上述の構成による搬送装置の動作を図2を
用いて説明する。搬送装置に起動指令が与えられると、
エンコーダ指示がvに近い速度vnに達するまで、予め
設定した電圧Emaxまで上昇し、推力F2をクリアして加
速する。vnからは徐々に電圧を降下し、vに至って定
格電圧(又は定格電圧近似値)になり、定常運転を行
う。
【0018】産業用搬送システムにあっては、起動完了
までの時間は、長くとも5分以内に定められるものであ
り、推力として200%、電圧にして1.4倍の電源上
昇は、リニアモータにとって充分耐えられるものであ
り、従来のリニアモータ一次側コイルの使用台数を大幅
に少なくすることが可能である。
【0019】なお、本実施例では、搬送装置の慣性が大
きいため、完全な速度応答性を必要としないこと、及び
入力電圧を最高200%まで容易に昇圧可能のため、電
動式誘導電圧調整器3を使用したが、電圧変更手段は、
maxを電源電圧の値とし、リニアモータの定格電圧は
低電圧とし、半導体電圧調整器を採用することもでき
る。
【0020】
【発明の効果】本発明のリニアモータを用いた搬送装置
の駆動制御方法によれば、リニアモータを一定周波数の
下において電圧制御するように構成するとともに、分散
配置したリニアモータ一次側コイルの定格出力合計を、
搬送装置の台車を連続的に定速運転する時の所要トルク
と等価の値とし、台車の起動時及び加速時には、電源電
圧を上昇させて出力を増強し、推力の増加を行うことに
より、リニアモータ一次側コイルの台数を少なくするこ
とができ、しかも、定常走行時に最も効率よい状態でリ
ニアモータを駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリニアモータを用いた搬送装置の駆動
制御方法を実施する搬送装置の一例を示す説明図であ
る。
【図2】リニアモータによる台車走行時の電圧と速度の
関係を示す説明図である。
【図3】リニアモータの推力と速度の関係を示す説明図
である。
【図4】リニアモータの速度と推力特性の関係を示す説
明図である。
【図5】可変周波数式インバータを設けた場合の速度と
推力特性の関係を示す説明図である。
【図6】起動時及び加速時における時間と速度特性の関
係を示す説明図である。
【図7】インバータ駆動による速度と推力特性の関係を
示す説明図である。
【符号の説明】
1 軌道 21,22,23 リニアモータ一次側コイル 3 誘導電圧調整器 4 制御用電動機 5 エンコーダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−32316(JP,A) 特開 平4−67799(JP,A) 特開 昭51−11150(JP,A) 特開 昭63−206194(JP,A) 特開 平1−152994(JP,A) 特開 平2−151295(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ループ状の軌道上に、屈曲自在、かつエ
    ンドレスに台車を連結配置し、軌道に沿ってリニアモー
    タ一次側コイルを分散設置し、前記各台車にそれぞれリ
    ニアモータ二次側導体を配設し、リニアモータ一次側に
    通電して台車を連続的に定速運転するリニアモータを用
    いた搬送装置の駆動制御方法において、前記リニアモー
    タを一定周波数の下において電圧制御するように構成す
    るとともに、分散配置したリニアモータ一次側コイルの
    定格出力合計を、搬送装置の台車を連続的に定速運転す
    る時の所要トルクと等価の値とし、台車の起動時及び加
    速時には、電源電圧を上昇させて出力を増強し、推力の
    増加を行うことを特徴とするリニアモータを用いた搬送
    装置の駆動制御方法。
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JPS5111150A (en) * 1974-07-19 1976-01-29 Mitsubishi Electric Corp Dendokino kafuka kosokuhogokeidenki
JP2783640B2 (ja) * 1990-03-27 1998-08-06 株式会社東芝 保護装置
JPH0467799A (ja) * 1990-07-06 1992-03-03 Meidensha Corp 織機用インバータの電圧制御方法
JP2689774B2 (ja) * 1991-07-30 1997-12-10 株式会社ダイフク 荷搬送装置

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