JP4660911B2 - 非磁性体材の搬送装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、非磁性体板等金属加工材料の生産設備ラインにおいて、搬送状態を制御する非磁性体材の搬送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図19は従来の非磁性体材(板材等)の搬送装置100を示した図である。従来の非磁性体材の搬送装置100は、支持用ローラ11を有している。また、同図には、非磁性体材10の表面処理工程も示している。この非磁性体材10の表面処理工程は、非磁性体材10上にメッキや塗装を行う工程(第1工程)と、ドライヤで非磁性体材に圧搾空気を吹きかける等して、第1工程で塗布された余分なメッキや塗装の除去と乾燥を行い、所望の厚さのメッキや塗装を行う工程(第2工程)とからなる。さらに図19には、非磁性体材10が振動する状態を一点破線で示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、非磁性体材10は安定に走行しているわけではない。例えば、図19においては、非磁性体材10は、加振力となるドライヤ12からの圧搾空気により、走行面(搬送面)に沿って振動しながら走行している。このため、例えば、上記ドライヤ12と非磁性体材10との距離は変動し、ドライヤ12からの圧搾空気圧の非磁性体材10上における揺らぎから、前記第2工程において、メッキや塗装の厚さが不均一となり、品質の劣化を招くという問題があった。
【0004】
図20(a)は、2つのローラ11、11aを用いて非磁性体材10を搬送する従来の非磁性体材の搬送装置100を示す図である。図20(b)は図20(a)のI−I線における断面図である。図20(c)は図20(a)のII−II線
における断面図である。
2つのローラ11、11aを用いて、非磁性体材10を搬送する際に、ローラ11、11aにより非磁性体材10にテンションが加わることで、例えば、図20(b)に示すような反りが発生することがある。また、ローラ11とローラ11aとの間隔が長いために、例えば、図20(c)に示すように非磁性体材10に曲げが発生することがある。
このような反りや曲げが非磁性体材10に発生することで、例えば、上記第1工程において、メッキや塗装にむらが生じるといった問題があった。非磁性体材10に曲げが発生することを防ぐためには、ローラ11とローラ11aとの間隔を短くとる必要がある。しかし、同図に示す表面処理工程直後や、その他圧延の直後等に非磁性体材10をローラで支持すると、非磁性体材に傷がつき、品質の劣化につながるため、ローラの間隔を短くすることができないといった問題があった。
【0005】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、非磁性体材の搬送状態を制御できる非磁性体材の搬送装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項1に記載の非磁性体材の搬送装置は、導電性を有する平面状の非磁性体材を搬送する搬送手段と、コ字状に形成された交流電磁石であって、搬送される前記非磁性体材に前記コ字状の開放側が対向して配置され、交流電流が流されることにより前記非磁性体材に交流磁界を発生し、前記非磁性体材を遠ざける力を発生させる交流電磁石と、前記交流電磁石の前記コ字状を構成する三辺のうち互いに向かい合う二辺間に配置され、前記非磁性体材までの距離を検出する距離検出手段と、前記距離検出手段の検出結果に基づいて、前記交流電磁石に供給する交流電流を制御する制御手段とを具備することを特徴としている。
また、請求項2に記載の非磁性体材の搬送装置は、請求項1に記載の非磁性体材の搬送装置において、前記交流電磁石は、搬送される非磁性体材を挟んで対向配置された、前記非磁性体材を各々から遠ざける力を発生させる一対の構成としたものであり、前記一対の交流電磁石が発生する非磁性体材を遠ざける力を非磁性体材の両側から加えることで、非磁性体材の搬送状態を制御することを特徴としている。
また、請求項3に記載の非磁性体材の搬送装置は、請求項1または2に記載の非磁性体材の搬送装置において、前記距離検出手段は、前記非磁性体材の両側に対向配置されている第1の距離検出手段および第2の距離検出手段とから構成され、前記制御手段は、前記第1の距離検出手段によって検出された前記非磁性体材の搬送面からの距離と、前記第2の距離検出手段によって検出された搬送面からの距離とに基づき、前記交流電磁石に供給する交流電流を制御することを特徴としている。
また、請求項4に記載の非磁性体材の搬送装置は、請求項1から3のいずれかに記載の非磁性体材の搬送装置において、前記交流電磁石および前記距離検出手段を前記非磁性体材の搬送方向と搬送方向と垂直な方向の両方向、または、搬送方向と搬送方向と垂直な方向のいずれか一方向に、複数設けたことを特徴としている。
また、請求項5に記載の非磁性体材の搬送装置は、請求項1から4のいずれかに記載の非磁性体材の搬送装置において、前記交流電磁石は、該交流電磁石の磁極間に発生する交流磁界の磁束の向きが、前記非磁性体材の搬送方向と平行または垂直になるように配置されていることを特徴としている。
また、請求項6に記載の非磁性体材の搬送装置は、請求項1から5のいずれかに記載の非磁性体材の搬送装置において、前記距離検出手段は、前記交流電磁石の側近の位置に離れて配置されていることを特徴としている。
また、請求項7に記載の非磁性体材の搬送装置は、請求項1から6のいずれかに記載の非磁性体材の搬送装置において、前記制御手段は、前記距離検出手段によって検出された搬送面からの距離と予め設定された値との偏差がなくなるように前記非磁性体材を遠ざける力の強さを表す力指令値を決定する手段と、前記力指令値に基づき、交流電流を前記交流電磁石に供給する交流電流供給手段とを具備することを特徴としている。
また、請求項8に記載の非磁性体材の搬送装置は、請求項7に記載の非磁性体材の搬送装置において、前記交流電流供給手段は、前記非磁性体材に曲げまたは反りが生じた場合に、該曲げまたは反りによって生じる曲げの山または反りの山を矯正する向きに、前記非磁性体材を遠ざける力が加わるように前記交流電流を前記交流電磁石に供給し、曲げの矯正を行うことを特徴としている。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。
【0008】
A:第1実施形態
図1は本発明の第1実施形態に係る非磁性体材(板材等)の搬送装置100の構成を示す正面図である。なお、同図において、図20に対応する部分については、同一の符号を付けてその説明を省略する。また、同図において、非磁性体材10が振動により交流電磁石20が設置されている側に変位したときの状態を一点破線Aで示し、これとは反対の側に変位したときの状態を一点破線Bで示す。さらに、距離センサ21から非磁性体材10の理想的な走行面までの距離をd0、一点破線で示す非磁性体材10までの距離をdとする。同図に示すように、非磁性体材の搬送装置100は、ローラ11と、交流電磁石20と、非磁性体材10までの距離を検出する手段である距離センサ21と、電流コントローラ22を具備している。
ローラ11は、導電性を有する非磁性体材10を搬送する搬送手段を構成している。
交流電磁石20は、非磁性体材10の片側に、磁極を非磁性体材10に向けて、非磁性体材10から離れて設置されている。交流電磁石20は、交流電流が供給されることで、非磁性体材10に浸透する交流磁界を発生する。この交流磁界により、非磁性体材10に渦電流が流れ、この渦電流と交流磁界との作用により非磁性体材10を交流電磁石20から遠ざける方向の反発力が生じる。また、この反発力は、交流電磁石20によって発生する交流磁界の強さを変えることにより調整することができる。
距離センサ21は、交流電磁石20の2つの磁極間の中央部分に配置されており、非磁性体材10までの距離dを検出して、電流コントローラ22に距離検出値として出力する。
電流コントローラ22は、距離センサ21から出力された距離検出値dに基づいて交流電磁石20に流す交流電流を制御する手段である。さらに詳述すると、この電流コントローラ22は、距離センサ21から出力された距離検出値dに基づいて、非磁性体材10の理想的な走行面からのずれを検出し、このずれをなくす反発力が非磁性体材10に与えられるように、交流電磁石20に流す交流電流の制御を行う。
【0009】
図2は、電流コントローラ22の構成の概略を示した図である。電流コントローラ22は、減算器30、補償器31、反発力コントローラ32、駆動装置33を具備している。
減算器30は、距離センサ21の距離検出値dを目標値から減算し、減算結果を出力する。ここで、目標値は、距離センサ21から非磁性体材10の理想的な走行面までの距離d0である。従って、減算器30から得られる減算結果は、非磁性体材10の理想的な走行面からのずれを表している。
補償器31は、減算器30によって求められたずれ(以下、偏差という)を受取り、この偏差をなくすために非磁性体材10に与えるべき反発力を演算し、力指令値F*として出力する。また、補償器31は、交流電磁石20と非磁性体材10とからなる力学系の応答特性を補償するための補償手段を有している。この補償手段は、P(比例要素)、I(積分要素)およびD(微分要素)を組み合わせて構成されている。補償器31は、力指令値F*として、この補償手段による補償がなされたものを出力する。
反発力コントローラ32は、補償器31からの力指令値F*に対応した反発力を発生させるために、交流電磁石20に流す交流電流の大きさを演算して、電流指令信号Iとして出力する。
駆動装置33は、電圧アンプで構成されており、反発力コントローラ32から出力される電流指令信号Iによって指定される交流電流を交流電磁石20に流す。
【0010】
ここで、反発力コントローラについて、2つの構成例を挙げて詳述する。
a.第1の構成例
交流電磁石20が発生する反発力は、交流電磁石20に流す交流電流の振幅値の2乗にほぼ比例する。従って、反発力Fと、この反発力を発生するために必要な交流電磁石20に流す交流電流Iとの関係は、比例定数をkとすると、
F=kI2 ▲1▼
となる。よって、反発力Fを発生させるために必要な交流電流Iは、
I2=F/k ▲2▼
I=√(F/k) ▲3▼
と求まる。
【0011】
図3は、上述した導出方法に基づいて電流値を決定する反発力コントローラ32の第1の構成例の概略を示したブロック図である。同図に示すように、反発力コントローラ32は、加算器40と、クランプ器41と、比例ブロック42と、開平器43と、発振器44と、乗算器45とを具備している。
加算器40は、補償器31から力指令値F*を受取り、この力指令値F*と定常力指令値F0との加算演算を行い、力指令加算値F*+F0を出力する。なお、定常力指令値F0については後述する。
クランプ器41は、加算器40から出力された力指令加算値F*+F0の絶対値を求め、力指令負クランプ値F’として出力する。
比例ブロック42は、上記▲2▼式に示した演算を実行するために設けられている。比例ブロック42はクランプ器41から力指令負クランプ値F’を受取り、この力指令負クランプ値F’を比例常数kで除算して、この演算結果を出力する。
開平器43は、上記▲3▼式に示した演算を実行するために設けられている。開平器43は、比例ブロック42から演算結果を受取り、この演算結果に対して開平演算を実行して、演算結果を電流振幅指令値I’として出力する。
発振器44は、直流成分を持たない正弦波信号を出力する。
乗算器45は、開平器43からの電流振幅指令値I’と発振器44からの正弦波信号との乗算を実行して、乗算結果を電流指令信号Iとして駆動装置33へ出力する。ここで、電流指令信号Iは、電流振幅指令値I’によって指定される振幅値と発振器44からの正弦波信号からの正弦波信号によって指定される周波数とからなる交流波形信号である。
【0012】
なお、上述した定常力指令値F0は、力の大きさを示す値であり、非磁性体材の搬送装置100における制御系の非線形性が強まり、制御性能を大きくできなくなる問題を回避するために設けられている。具体的には、電流コントローラ22内に設けた反発力コントローラ32において、定常的に所定の強さの反発力(以下、定常反発力という)を非磁性体材10に加えるための定常反発力信号を生成することで、制御系の非線形性の強まりを回避している。
【0013】
b.第2の構成例
定常反発力を発生させるために必要な交流電流をI0、力指令値F*で指定された反発力を発生させるために必要な交流電流を△Iとおく。交流電流I0+△Iが交流電磁石20に流れることで発生する反発力Fは、
F=k(I0+△I)2 ▲4▼
となる。一方、交流電流をI0により定常反発力F0は、
F0=kI0 2 ▲5▼
となる。さらに、前記▲4▼式で表される反発力Fから、定常反発力F0を引いた値、つまり、力指令値F*で指定される反発力は、
となるから、力指令値F*で指定された反発力を発生させるために必要な交流電流△Iは
△I≒F*/{2(F0/I)} ▲7▼
となる。
【0014】
図4は、上述した導出方法に基づいて、交流電流△Iを決定する反発力コントローラ32の第2の構成例の概略を示したブロック図である。なお、図3に対応する部分については、同一の符号を付けてその説明を省略する。同図に示すように、反発力コントローラ32は、比例ブロック42と、加算器40と、クランプ器41と、発振器44と、乗算器45とを具備している。
比例ブロック42は、上記▲7▼式の演算を実行するために設けられている。補償器31から力指令値F*を受取り、この力指令値F*を2(F0/I)で除算演算を実行して、この演算結果を変動分交流電流振幅指令値△Iとして出力する。
加算器40は、変動分交流電流振幅指令値△Iを受取り、この変動分交流電流振幅指令値△Iと定常分交流電流振幅指令値I0との加算演算を実行して、交流電流振幅指令加算値I0+△Iとして出力する。ここで、定常分交流電流振幅指令値I0は、定常的に反発力を発生させるために必要な交流電流値を指定している。
クランプ器41は、加算器40から出力された交流電流振幅指令加算値I0+△Iの絶対値を求め、交流電流振幅指令値I’として出力する。
同図に示す乗算器45と発振器44とは、図3に示す第1の構成における乗算器45と発振器44とに対応しており説明を省略する。
【0015】
なお、本実施形態において、反発力コントローラ32の構成とし上記第1の構成と第2の構成のどちらかを任意に選択し用いることが可能である。
【0016】
以上説明した構成によれば、非磁性体材の搬送装置100は、振動により図1において一点破線Aで示す状態に変位する場合には、定常反発力に加えて、このずれをなくすような反発力を発生させ、振動により一点破線Bで示す状態に変位する場合には、定常反発力のみを発生させる。この一連の動作を非磁性体材10の振動に合わせ繰り返し行うことで、非磁性体材10の振動の抑制を行うことができる。
また、図1に示す構成の非磁性体材の搬送装置100は、交流電磁石20が設置されている側に曲げの山が位置するような曲げが生じた場合に、反発力を加えることで、この曲げを矯正することができる。
また、交流電磁石20が設置されている側に反りの山が位置するような反りが生じた場合に、反発力を加えることで、この反りを矯正することができる。
【0017】
B:第2実施形態
図5は、本発明の第2実施形態に係る非磁性体材(板材等)の搬送装置100の構成を示す正面図である。なお、図1および図20に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。また、同図において、非磁性体材10が振動により交流電磁石20が設置されている側に変位したときの状態を一点破線Cで示し、交流電磁石20aが設置されている側に変位したときの状態を一点破線Dで示す。同図に示すように、非磁性体材の搬送装置100は、ローラ11と、一対の交流電磁石20、20aと、非磁性体材10まで距離を検出する手段である距離センサ21と、電流コントローラ22とを具備している。同図に示すように、非磁性体材10を挟んで一対の交流電磁石20、20aが対向配置されており、非磁性体材10の両側から反発力を加える構成となっている。
【0018】
図6は、電流コントローラ22の構成の概略を示したブロック図である。なお、図2に示す電流コントローラ22に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。電流コントローラ22は、減算器30と、補償器31と、反発力コントローラ32と、2つの駆動装置33、33aとを具備しており、距離センサ21から出力された距離検出値dに基づいて交流電磁石20、20aに流す交流電流を制御する。
【0019】
ここで、反発力コントローラ32について詳述する。
定常的に反発力を発生させるために必要な交流電流をI0、力指令値F*で指定された反発力を発生させるために必要な交流電流を△Iとおく。交流電流I0+△Iが交流電磁石20に流れることで発生する反発力F20と、交流電流I0−△Iが交流電磁石20aに流れることで発生する反発力F20aは、それぞれ
F20=k(I0+△I)2
F20a=k(I0−△I)2
と記述される。さらに反発力F20と反発力F20aとの合力の計算から、非磁性体材10に加わる正味の反発力、つまり、力指令値F*で指定される反発力は、
となるから、力指令値F*で指定された反発力を発生させるために必要な交流電流△Iは
△I≒F*/{4(F0/I)} ▲9▼
となる。
【0020】
図7は、上述した導出方法に基づいて、交流電流△Iを決定する反発力コントローラ32の構成の概略を示したブロック図である。なお、同図において、図3、図4に対応する部分については、同一の符号を付けてその説明を省略する。同図に示すように、反発力コントローラ32は、比例ブロック42と、2つの加算器40と、減算器40aと、2つのクランプ器41、41aと、発振器44と、2つの乗算器45、45aとを具備している。
比例ブロック42は、上記▲9▼式に示す演算を実行するために設けられている。比例ブロック42は、補償器31から力指令値F*を受取り、この力指令値F*を4(F0/I)で除算演算を実行して、この演算結果を変動分交流電流振幅指令値△Iとして出力する。
加算器40は、比例ブロック42から変動分交流電流振幅指令値△Iを受取り、この変動分交流電流振幅指令値△Iと定常分交流電流振幅指令値I0との加算演算を実行し、交流電流振幅指令加算値I0+△Iとして出力する。
減算器40aは、比例ブロック42から変動分交流電流振幅指令値△Iを受取り、この変動分交流電流振幅指令値△Iと定常分交流電流振幅指令値I0との減算演算を実行し、交流電流振幅指令減算値I0−△Iとして出力する。
クランプ器41は、加算器40から出力された交流電流振幅指令加算値I0+△Iの絶対値を求め、交流電流振幅指令値I’として出力する。
クランプ器41aは、減算器40aから出力された交流電流振幅指令減算値I0−△Iの絶対値を求め、交流電流振幅指令値I’aとして出力する。
乗算器45は、クランプ器41からの電流振幅指令値I’と発振器44からの正弦波信号との演算を実行して、演算結果を電流指令信号Iとして駆動装置33へ出力する。
乗算器45aは、クランプ器41aからの電流振幅指令値I’aと発振器44からの正弦波信号との演算を実行して、演算結果を電流指令信号Iaとして駆動装置33へ出力する。
【0021】
以上説明した構成によれば、非磁性体材の搬送装置100は、非磁性体材10に対して、両側から反発力を加えることができ、一点破線C、一点破線Dで示すような振動または曲げによって生じる理想的な走行面からのずれをなくすことができる。なお、ここでいう反発力は、交流電磁石20、20aがそれそれ発生する反発力の合力を指し、反発力の方向は、合力の方向である。
例えば、非磁性体材10が振動する場合について説明する。図5に示すように、振動により一点破線Cまたは一点破線Dで示す状態へ変位する場合に、変位の方向と反対の方向の反発力を加える。この一連の動作を非磁性体材10の振動に合わせ繰り返し行うことで、非磁性体材10の振動の抑制を行うことができる。
また、例えば非磁性体材10に曲げが生じた場合に、この曲げまたは反りによって生じる曲げの山または反りの山を矯正する向きに反発力を加えることで、曲げの矯正を行うことができる。
【0022】
C:第3実施形態
図8は、本発明の第3実施形態に係る非磁性体材(板材等)の搬送装置100の上面図である。なお図1、図5、図20に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。非磁性体材の搬送装置100は、複数の交流電磁石20−1、・・・、20−mと、距離センサ21と、電流コントローラ22と、図示しないローラとを具備している。
交流電磁石20−1、・・・、20−mは、非磁性体材10の走行面の片側に非磁性体材10の走行方向と垂直な方向にm個設けられている。さらに、複数の交流電磁石20−1、・・・、20−mの並びの中央部分には、非磁性体材10までの距離を検出する距離センサ21が1つ配置されている。
電流コントローラ22は、複数の交流電磁石20−1、・・・、20−mの各々に、同時に同じ大きさの交流電流を流して、複数の交流電磁石20−1、・・・、20−mの各々に、同時に同じ強さの反発力を発生させる。
【0023】
同図に示す構成の場合、非磁性体材10の振動の抑制または曲げ、反りの矯正を行う際に、第1実施形態で説明した非磁性体材の搬送装置100に比べて、大きな反発力を非磁性体材10に加えることができる。
【0024】
なお、図8において、結線が並列で示されているが、直列でもよい。また、第3実施形態の構成は、複数の交流電磁石20−1、・・・、20−mが非磁性体材10の走行方向に設けられた構成であってもよい。
さらに、非磁性体材の搬送装置100の構成は、非磁性体材10の片側に配置した複数の交流電磁石と同等の構成を、非磁性体材10を挟んだ反対側にも設け、1つの電流コントローラを用いて各交流電磁石に交流電流を流す構成としてもよい。
【0025】
D:第4実施形態
図9は、本発明の第4実施形態に係る非磁性体材(板材等)の搬送装置100の上面図である。なお、図1、図5、図8、図20に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。非磁性体材の搬送装置100は、複数の交流電磁石20−1、・・・、20−mと、複数の距離センサ21−1、・・・、21−mと、複数の電流コントローラ22−1、・・・、22−mと、図示しないローラとを具備している。
複数の交流電磁石20−1、・・・、20−mは、非磁性体材10の走行面の片側に、非磁性体材10の走行方向とは垂直な方向にm個設けられており、また、各交流電磁石には、電流コントローラが1つずつ接続されている。
複数の距離センサ21−1、・・・、21−mは、非磁性体材10までの距離を検出する検出手段であり、各交流電磁石20−1、・・・、20−mの磁極間の中央部分に1つずつ配置されている。
従って、各交流電磁石は、お互いに独立して反発力を発生する構成となっている。
【0026】
同図に示す構成の場合、距離センサを非磁性体材10の走行方向と垂直な方向に複数設けることで、非磁性体材10の走行方向と垂直な方向における搬送状態を詳細に検出することができる。さらに、各交流電磁石をが独立して反発力を発生することで、非磁性体材10の走行方向と垂直な方向における搬送状態を細かく制御することができる。
【0027】
なお、複数の交流電磁石、距離センサを非磁性体材10の走行方向と垂直な方向に設けたが、図10(a)に示すように、走行方向に複数設けてもよい。また、図10(b)幅方向と走行方向に複数設けてもよい。
さらに、非磁性体材の搬送装置100の構成は、非磁性体材10の片側に配置した複数の交流電磁石と、複数の距離センサと、複数の電流コントローラとからなる構成と同等の構成を、非磁性体材10を挟んだ反対側にも設けた構成としてもよい。
【0028】
E:第5実施形態
図11は、本発明の第5実施形態に係る非磁性体材(線、板材等)の搬送装置100の断面図である。なお、同図に示す非磁性体材10の状態は、反りが生じた状態である。同図に示すように、非磁性体材の搬送装置100は、3つの交流電磁石20、20a、20bと、3つの電流コントローラ22、22a、22bと、図示しない3つの距離センサとを具備している。
各交流電磁石の各磁極の中央部には、距離センサが1つ配置されている。また、各交流電磁石には、電流コントローラが1つずつ接続されている。従って、各交流電磁石は、お互いに独立して反発力を発生する構成となっている。
【0029】
同図に示す構成の場合、3つの交流電磁石20、20a、20bから反発力を発生させることで反りを矯正することができる。具体的には、反りの剛性が強い場合は、交流電磁石20が発生する反発力だけでは、非磁性体材10は、交流電磁石20から遠ざかる方向に全体的に変位してしまい、反りの矯正を行うことができない。そこで、交流電磁石20a、20bが発生する反発力を、交流電磁石20と対向する方向から加えることで、非磁性体材10が全体的に変位することを防ぎ、反りを矯正することができる。
【0030】
F:第6実施形態
図12は、本発明の第6実施形態に係る非磁性体材の搬送装置100の断面図である。なお、本実施形態において、非磁性体材10は、パイプや線等の棒状の形状をなしており、これまで説明してきた非磁性体材10と区別するために、この非磁性体材10を棒状非磁性体と称し、符号10’を付ける。また、同図において、便宜上、棒状非磁性体10’に対してx、y軸を定義する。さらに、交流電磁石に対してx’、y’軸を定義する。棒状非磁性体10’は、向かって紙面奥方向に走行している。
同図に示すように、非磁性体材の搬送装置100は、x’軸上に棒状非磁性体10’を挟んで対向配置された一対の交流電磁石20a、20a’と、y’軸上に棒状非磁性体10’を挟んで対向配置された一対の交流電磁石20b、20b’と、x’軸上に配置された交流電磁石20a、20a’に交流電流を流す電流コントローラ22aと、y’軸上に配置された交流電磁石20b、20b’に交流電流を流す電流コントローラ22bと、交流電磁石20aの磁極間の中央部分に配置された図示しない距離センサと、交流電磁石20bの磁極間の中央部分に配置された図示しない距離センサとを具備している。
各交流電磁石は、x、y軸交点から各々の交流電磁石20a、20a’、20b、20b’までの距離が互いに等しくなる位置に配置されている。
【0031】
同図に示す構成の場合、例えば、y軸正方向に棒状非磁性体10’の曲げが生じているとする。この場合、x’軸上の一対の交流電磁石20a、20a’ とy’軸上の一対の交流電磁石20b、20b’とが棒状非磁性体10’に加える反発力の合力の方向がy軸負方向になるように、4つの交流電磁石20a、20a’、20b、20b’に交流電流を供給することで、曲げの矯正を行うことができる。さらに、xy座標平面内で任意の方向に反発力の合力を加えることができるため、曲げが生じる方向が一定ではないといった場合にも矯正をおこなうことができる。
【0032】
G:変形例
以上この発明の実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまでも例示であり、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。
【0033】
〈変形例1〉
本発明の第6実施形態において、複数の交流電磁石をx’、y’軸の2軸上に配置したが、2軸以上の軸を設け各々の軸上に交流電磁石を配置してもよい。例えば、図13に示すように、r1からrnまでn軸設け、各々の軸上に棒状非磁性体10’を挟んで、一対の交流電磁石を対向配置する。
同図に示す構成の場合、第6実施形態で説明した構成の非磁性体材の搬送装置100に比べて、発生する反発力の合力の大きさを大きくすることができる。
【0034】
H:第7実施形態
図14は、本発明の第7実施形態に係る非磁性体材の搬送装置100の断面図である。なお、便宜上、棒状非磁性体10’に対してx、y軸を定義する。棒状非磁性体10’は、向かって紙面奥方向に走行している。
同図に示すように、非磁性体材の搬送装置100は、x軸上に棒状非磁性体10’を挟んで対向配置された一対の交流電磁石20a、20a’と、y軸上に配置された交流電磁石20bと、x軸上に配置された交流電磁石20a、20a’に交流電流を流す図示しない電流コントローラと、y軸上に配置された交流電磁石20bに交流電流を流す図示しない電流コントローラと、交流電磁石20aの磁極間の中央部分に配置された図示しない距離センサと、交流電磁石20bの磁極間の中央部分に配置された図示しない距離センサとを具備している。
x、y軸交点から各々の交流電磁石20a、20a’、20bまでの距離は互いに等しくなっている。
【0035】
同図に示す構成において、例えば、y軸正方向に定常的に棒状非磁性体10’の曲げが生じているとする。この場合、x軸上の一対の交流電磁石20a、20a’ とy軸上の交流電磁石20bとが棒状非磁性体10’に加える反発力の合力の方向がy軸負方向になるように、3つの交流電磁石20a、20a’、20bに交流電流を供給することで、曲げの矯正を行うことができる。さらに、xy座標平面内でx軸方向は任意でy軸負方向にのみ反発力の合力を加えることができる。従って、x軸方向は任意でy軸正方向に定常的に曲げが生じる場合には、本実施形態で示したように、第6実施形態で説明した非磁性体材の搬送装置100よりも少ない交流電磁石の数で棒状非磁性体10’の曲げの矯正を行うことができる。
【0036】
〈変形例2〉
本発明の第7実施形態において、複数の交流電磁石をx、y軸の2軸上に配置したが、2軸以上の軸を設け各々の軸上に交流電磁石を配置してもよい。例えば、図15に示すように、r1からrnまでn軸設け、各々の軸上に棒状非磁性体10’を挟んで、一対の交流電磁石を対向配置する。
同図に示す構成の場合、第6実施形態で説明した構成の非磁性体材の搬送装置100に比べて、発生する反発力の合力の大きさを大きくすることができる。
【0037】
I:発明のその他の様態
非磁性体材の走行方向に対する交流電磁石の配置の向きには、図16(a),(b)に示すように2通りある。1通りめは図16(a)に示す、交流電磁石20の磁束が非磁性体材に平行になる向き(以下、縦置きという)と、2通りめは図16(b)に示す、交流電磁石20の磁束が非磁性体材に垂直になる向き(以下、横置きという)である。縦置きの場合には、非磁性体材10の振動の節が走行方向に垂直になる振動の制振が行い易く、また横置きの場合には、非磁性体材10の振動の節が走行方向に平行となる振動の制振が行い易い。上記実施形態の説明において、縦置きの場合のみについて述べたが、交流電磁石の配置の向きは、上述の縦置きと横置きのどちらを用いてもよい。
【0038】
また、距離センサの設置位置として、非磁性体材との位置関係から、
(1)非磁性体材の片側のみに距離センサを設置する方法
(2)非磁性体材の両側に一対の同等な距離センサを設置する方法
の2通りある。(2)の方法は、一対の同等な距離センサを用いることで、温度ドリフト等による測定誤差を小さくすることができる。
図17は、距離センサと交流電磁石との位置関係を示す図である。同図に示すように、該距離センサの設置位置として、
(3)交流電磁石の中央部分に設置する方法
(4)交流電磁石の側近に設置する方法
の2通りある。(3)の方法は、非磁性体材上の反発力の作用点付近に距離センサ21aの観測点を置くことができる。また、上記(4)の方法は、(3)の方法に比べて、交流電磁石20が発生する交流磁界や電界が距離センサ21bへ及ぼす影響を低減することができる。なお、上述した各実施形態において、上記(1)の方法と(3)の方法とを組み合わせた場合のみについて述べたが、例えば、(2)の方法と(4)の方法の組み合わせ等を用いてもよい。
【0039】
また、上述した実施形態における補償器のその他の構成例として、位相補償器と周波数フィルタとを併用した構成がある。例えば、位相補償器とローパスフィルタ、位相補償器とノッチフィルタ、位相補償器、ローパスフィルタおよびノッチフィルタといった構成がある。また、位相補償器としては、P補償器の他に、例えば、PD補償器、PID補償器、位相進み補償器、位相遅れ補償器、位相遅れ進み補償器、またはこれらの位相補償器の幾つかを縦続接続したものがある。上記ローパスフィルタ等の周波数フィルタを設けることで、ハンティング現象を防止することができる。
【0040】
また、上述した各実施形態において、駆動装置は電圧アンプで構成されているが、図18に示すように、減算器30、補償器31’、電圧アンプ50、交流電流検出器51から構成されてもよい。なお、図3、図4および図6、図7に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。
この構成の場合、交流電流検出器51は、交流電磁石20に供給されている交流電流値を検出し、電流検出値として減算器30に出力する。さらに、減算器30では、電流指令信号から電流検出値を減算し、演算結果を補償器31’に出力する。補償器31’では、該演算結果に基づいて、電流指令信号と電流検出値とが等しくなるような、交流電磁石20に印加する交流電圧値を決定し、電圧アンプ50に電圧指令値として出力する。電圧アンプ50は、電圧指令値により指定された交流電圧を交流電磁石20に印加することで、交流電流を供給する。
また、この構成の場合、実際に交流電磁石20に供給されている交流電流値をフィードバック補償することで、駆動装置33の応答特性を改善することができる。
【0041】
また、図2、図4、図6、図7、図18に示す構成は、一例であり、機能が結果的に等価になる範囲で各構成要素の位置を入れ替えてもよい。また、幾つか、または、全てのブロックを融合して構成されてもよい。さらに等価な機能を持つ幾つかのブロックから構成されてもよい。
【0042】
また、非磁性体材10および棒状非磁性体10’は、導電性を有する非磁性体である。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、非磁性体材に渦電流を誘起し、交流磁界との反発力を発生させることで、非磁性体材の搬送状態を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態に係る非磁性体材の搬送装置の構成を示す概略図である。
【図2】 同非磁性体材の搬送装置における電流コントローラの構成を示すブロック図である。
【図3】 同電流コントローラにおける反発力コントローラの第1の構成例を示すブロック図である。
【図4】 同電流コントローラにおける反発力コントローラの第2の構成例を示すブロック図である。
【図5】 本発明の第2実施形態に係る非磁性体材の搬送装置の構成を示す概略図である。
【図6】 同非磁性体材の搬送装置における電流コントローラの構成を示す図である。
【図7】 同電流コントローラにおける反発力コントローラの構成を示すブロック図である。
【図8】 本発明の第3実施形態に係る非磁性体材の搬送装置の構成を示す概略図である。
【図9】 本発明の第4実施形態に係る非磁性体材の搬送装置の構成を示す概略図である。
【図10】本発明の第4実施形態に係る非磁性体材の搬送装置のその他の構成を示す概略図である。
【図11】本発明の第5実施形態に係る非磁性体材の搬送装置の構成を示す概略図である。
【図12】本発明の第6実施形態に係る非磁性体材の搬送装置の構成を示す概略図である。
【図13】本発明の第6実施形態に係る非磁性体材の搬送装置のその他の構成を示す概略図である。
【図14】本発明の第7実施形態に係る非磁性体材の搬送装置の構成を示す概略図である。
【図15】本発明の第7実施形態に係る非磁性体材の搬送装置のその他の構成を示す概略図である。
【図16】非磁性体材の走行方向に対する交流電磁石の配置の向きを示す図である。
【図17】交流電磁石に対する距離センサの設置位置の関係を示す図である。
【図18】駆動装置の構成の一例を示す図である。
【図19】従来の技術を説明するための図である。
【図20】従来の技術を説明するための図である。
【符号の説明】
100…非磁性体材の搬送装置、10…非磁性体材(板材等)、10’…棒状非磁性体、11…ローラ、20…交流電磁石、20a、20a’、20b、20b’、…交流電磁石、20−1〜20−m…交流電磁石(複数の交流電磁石)、20−11〜20−nm…交流電磁石(複数の交流電磁石)、20−1、20−1’〜20−n、20−n’…交流電磁石(複数の交流電磁石)、21…距離センサ(距離検出手段)、21a、21b…距離センサ(距離検出手段)、21−1〜21−m…距離センサ(複数の距離検出手段)、21−11〜21−nm…距離センサ(複数の距離検出手段)、22…電流コントローラ(交流電流制御手段)、30…減算器、31…補償器、32…反発力コントローラ、33…駆動装置、33a…駆動装置、40…加算器、40a…加算器、41…クランプ器、41a…クランプ器、42…比例ブロック、43…開平器、44…発振器、45…乗算器、45a…乗算器
Claims (8)
- 導電性を有する平面状の非磁性体材を搬送する搬送手段と、
コ字状に形成された交流電磁石であって、搬送される前記非磁性体材に前記コ字状の開放側が対向して配置され、交流電流が流されることにより前記非磁性体材に交流磁界を発生し、前記非磁性体材を遠ざける力を発生させる交流電磁石と、
前記交流電磁石の前記コ字状を構成する三辺のうち互いに向かい合う二辺間に配置され、前記非磁性体材までの距離を検出する距離検出手段と、
前記距離検出手段の検出結果に基づいて、前記交流電磁石に供給する交流電流を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする非磁性体材の搬送装置。 - 前記交流電磁石は、搬送される非磁性体材を挟んで対向配置された、前記非磁性体材を各々から遠ざける力を発生させる一対の構成としたものであり、
前記一対の交流電磁石が発生する非磁性体材を遠ざける力を非磁性体材の両側から加えることで、非磁性体材の搬送状態を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の非磁性体材の搬送装置。 - 前記距離検出手段は、前記非磁性体材の両側に対向配置されている第1の距離検出手段および第2の距離検出手段とから構成され、
前記制御手段は、前記第1の距離検出手段によって検出された前記非磁性体材の搬送面からの距離と、前記第2の距離検出手段によって検出された搬送面からの距離とに基づき、前記交流電磁石に供給する交流電流を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の非磁性体材の搬送装置。 - 前記交流電磁石および前記距離検出手段を前記非磁性体材の搬送方向と搬送方向と垂直な方向の両方向、または、搬送方向と搬送方向と垂直な方向のいずれか一方向に、複数設けた
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の非磁性体材の搬送装置。 - 前記交流電磁石は、該交流電磁石の磁極間に発生する交流磁界の磁束の向きが、前記非磁性体材の搬送方向と平行または垂直になるように配置されていること
を特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の非磁性体材の搬送装置。 - 前記距離検出手段は、前記交流電磁石の側近の位置に離れて配置されている
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の非磁性体材の搬送装置。 - 前記制御手段は、前記距離検出手段によって検出された搬送面からの距離と予め設定された値との偏差がなくなるように前記非磁性体材を遠ざける力の強さを表す力指令値を決定する手段と、前記力指令値に基づき、交流電流を前記交流電磁石に供給する交流電流供給手段とを具備する
ことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の非磁性体材の搬送装置。 - 前記交流電流供給手段は、前記非磁性体材に曲げまたは反りが生じた場合に、該曲げまたは反りによって生じる曲げの山または反りの山を矯正する向きに、前記非磁性体材を遠ざける力が加わるように前記交流電流を前記交流電磁石に供給し、曲げの矯正を行う
ことを特徴とする請求項7に記載の非磁性体材の搬送装置。
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