JP4802413B2 - 非磁性体材搬送装置および非磁性体材搬送方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミ板等非磁性体材の搬送時における振動を抑制しつつ、非磁性体材の搬送状態を矯正する、非磁性体材搬送装置および非磁性体材搬送方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6は、ローラ10を有する従来の非磁性体材搬送装置1Zを示す上面図である。図6には非磁性体材2の表面処理工程も示している。この非磁性体材2の表面処理工程は、非磁性体材2上にメッキや塗装を行う工程(第1工程)と、ドライヤ11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。
【0003】
図7は、複数のローラ10aおよび10bを用いて非磁性体材2を搬送する非磁性体材搬送装置1Yを示す斜視図である。図8は図7に示される非磁性体材搬送装置1YのI−I線における断面図である。図9は図7に示される非磁性体材搬送装置1YのII−II線における断面図である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、非磁性体材2は安定に走行しているわけではない。図6において一点破線によって示すように、非磁性体材2は、加振力となるドライヤ11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する。したがって、ドライヤ11と非磁性体材2との距離の変動により、第1工程におけるメッキや塗装の厚さが均一でなくなり、製品品質が劣化するという問題があった。
【0005】
また、図7に示すように、複数のローラ10aおよび10bを用いて非磁性体材2を搬送する場合には、ローラ10aおよび10bにより非磁性体材2に外圧が加わり、図8に示すような反りが発生することがある。くわえて、ローラ10aとローラ10bとの間隔が長い場合、非磁性体材2に図9に示すように曲がることもある。このように、非磁性体材2に反りや曲がりが発生すると、第1工程のメッキや塗装にむらが生じる。ここで、ローラ10aと10bとの間隔を短く取れば、非磁性体材2に発生する反りや曲がりを防止することもできるが、非磁性体材2の表面処理工程の直後や圧延処理の直後などに非磁性体材2をローラで支持すると、非磁性体材2に傷がつき、製品品質が劣化する。したがって、ローラ10aと10bとの間隔を一定以上短くすることはできないという問題もあった。
【0006】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、非磁性体材の振動を抑制しつつ、非磁性体材の搬送状態を矯正する、非磁性体材搬送装置および非磁性体材搬送方法を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の非磁性体材搬送装置は、導電性を有する非磁性体材を搬送するものであって、前記非磁性体材を挟んで互いに対向する位置に配置された第1および第2の電磁石と、前記第1および第2の電磁石に各々供給する交流電流の位相差を制御する制御部とを備えることを特徴とする。かかる非磁性体材搬送装置により、搬送される非磁性体材の振動を抑制しつつ、非磁性体材の搬送姿勢を矯正することが可能である。
【0008】
また、電磁石に供給する交流電流の制御のためには、搬送する非磁性体材の状態を検出する手段が必要となろう。そこで、本発明の非磁性体材搬送装置は、前記第1および第2の電磁石のうちいずれか一方の電磁石と前記非磁性体材との距離を検出し、当該距離を示す距離検出信号を出力する距離検出部を備え、前記制御部は、前記距離検出信号に基づいて前記位相差を制御することが好ましい。
【0009】
また、本発明の非磁性体材搬送装置は、導電性を有する非磁性体材を搬送するものであって、前記非磁性体材を挟んで互いに対向する位置に配置された第1および第2の電磁石と、前記第1および第2の電磁石のうちいずれか一方の電磁石と前記非磁性体材との距離を検出し、当該距離を示す距離検出信号を出力する距離検出部と、前記距離検出信号に基づいて直流電流の電流値を制御するとともに、第1交流電流と前記第1交流電流の2倍の周波数を有する第2交流電流との位相差を制御する制御部とを備え、前記第1の電磁石へ前記第1交流電流を供給し、前記第2の電磁石へ前記直流電流に前記第2交流電流を重畳した電流を供給することを特徴とする。かかる非磁性体材搬送装置により、搬送される非磁性体材自体の重量等の要因が加わる場合においても、非磁性体材の振動を抑制しつつ、非磁性体材の搬送姿勢を矯正することが可能である。
【0010】
また、本発明の非磁性体材搬送方法は、導電性を有する非磁性体材を挟んで対向する位置に配置された第1および第2の電磁石へ交流電流を各々給電して前記非磁性体材を加力するものであって、前記非磁性体に作用する力のうち前記交流電流の周波数の2倍の周波数成分が予め定められた基準値を超えないように、前記第1および第2の電磁石に各々給電する前記交流電流の位相差を制御することを特徴とする。かかる非磁性体材搬送方法により、搬送される非磁性体材に発生する振動を、所望の程度以下に押さえることが可能である。
【0011】
また、本発明の非磁性体材搬送方法は、導電性を有する非磁性体材を挟んで対向する位置に配置された第1および第2の電磁石を具備するものであって、前記非磁性体材を搬送するものであって、前記第1および第2の電磁石のうちいずれか一方の電磁石と前記非磁性体材との距離を検出し、検出された距離に基づいて直流電流の電流値を制御するとともに、第1交流電流と前記第1交流電流の2倍の周波数を有する第2交流電流との位相差を制御し、前記第1の電磁石へ前記第1交流電流を供給する一方、前記第2の電磁石へ前記直流電流に前記第2交流電流を重畳した電流を供給することを特徴とする。かかる非磁性体材搬送方法により、搬送される非磁性体材自体の重量等の要因が加わる場合においても、非磁性体材の振動を抑制しつつ、非磁性体材の搬送姿勢を矯正することが可能である。
【0012】
【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。
[1. 第1実施形態]
図1は、第1実施形態の非磁性体材搬送装置1Aの構成を示す正面図である。図1に示すように、非磁性体材搬送装置1Aは、ローラ10と、ドライヤ11と、交流電磁石12aおよび12bと、変位センサ13と、電流コントローラ14とを備えている。
【0013】
まず、メッキや塗装などを施された非磁性体材2は、ローラ10によって、塗装面を側面に向けて搬送される。そして、非磁性体材2は、ドライヤ11によって塗装面が乾燥され、次工程に供給される。ドライヤ11は、非磁性体材2上の塗料を速やかに乾燥させるために圧搾空気を噴出しているが、この圧搾空気により、非磁性体材2に振動が発生する場合がある。
【0014】
そこで、非磁性体材2における振動の発生を抑制するために、非磁性体材搬送装置1Aは、交流電磁石12aおよび12bを利用する。交流電磁石12aおよび12bは、非磁性体材2の搬送路における理想的走行面を中心として対向設置されており、交流電流を供給されることにより、交番磁界を発生する。このとき、交番磁界が非磁性体材2に作用すると、非磁性体材2上に渦電流が発生し、交流電磁石12aおよび12bの発生する交番磁界と非磁性体材2上に誘起された渦電流とによって、誘導反発力が発生する。非磁性体材搬送装置1Aは、この誘導反発力を利用して、非磁性体材2が搬送路における理想的走行面を進むように制御している。
【0015】
ところで、実際の交流電磁石12aと12bとの間には、個体差がある。電磁石の個体差とは、例えば、コイルの巻数、コイルの巻き方、コアの形状、および部品構成等の電磁石間の差異のことである。個体差がある場合、交流電磁石12aと12bとでは、その抵抗およびインダクタンスが異なる。したがって、電磁石12aおよび12bに全く同一の電流を供給したとしても、交流電磁石12aによって作用する誘導反発力と、交流電磁石12bによって作用する誘導反発力とは相違する。さらに、誘導反発力の相違に起因して、非磁性体材2は、ある周波数で振動することになる。この理由を以下に説明する。
【0016】
まず、交流電磁石12aの側において、非磁性体材2の表面付近の磁束密度をB、渦電流密度をJeと定義すると、磁束密度Bは式(1)によって表され、渦電流密度Jeは式(2)によって表される。
【0017】
【数1】
(ただし、B0は磁束密度Bの振幅を示す。)
【0018】
【数2】
(ただし、J0は渦電流密度Jeの振幅を示す。また、φ1は磁束密度Bと渦電流密度Jeとの時間的な位相差を示す。)
【0019】
したがって、交流電磁石12aと非磁性体材2との間に発生する誘導反発力をfaと定義すると、式(1)および式(2)より、faは式(3)によって表される。
【0020】
【数3】
【0021】
ここで、式(3)の第1項は、時間tを変数に持たず、固定値である。このように時間tに依存しない誘導反発力faの成分を、本実施形態では、静的反発力と称することとする。
【0022】
また、式(3)の第2項は、交流電磁石12aに供給する交流電流の第2次高調波成分に対応している。式(3)の第2項は、交流電磁石12aに供給される交流電流の周波数にしたがって、その大きさを変化させる。すなわち、時間tを変数に持つということである。このように、時間tに依存して変化する誘導反発力faの成分を、本実施形態では、交流加振力と称することとする。
【0023】
一方、交流電磁石12aの場合と同様に、交流電磁石12bの側において非磁性体材2の表面付近の磁束密度をB’、渦電流密度をJe’と定義すると、磁束密度B’は式(4)によって表され、渦電流密度Je’は式(5)によって表される。
【0024】
【数4】
(ただし、φ2は交流電磁石12aの発生する磁束と交流電磁石12bの発生する磁束との位相差を示す。)
【0025】
【数5】
【0026】
したがって、交流電磁石12bによって非磁性体材2に作用する誘導反発力をfa’と定義すると、式(4)および式(5)に基づいて、fa’を式(6)で表すことができる。
【0027】
【数6】
【0028】
ここで、式(6)の第1項は、交流電磁石12bによって非磁性体材2に作用する静的反発力に対応し、第2項は、交流電磁石12bによって非磁性体材2に作用する交流加振力に対応している。さらに、この交流加振力は、式(3)におけると同様に、交流電磁石12bに供給される交流電流の第2次高調波成分と対応する。
【0029】
交流電磁石12aによって非磁性体材2に作用する誘導反発力を示す式(3)と、交流電磁石12bによって非磁性体材2に作用する誘導反発力を示す式(6)とから、交流電磁石12aと交流電磁石12bとによって非磁性体材2に作用する誘導反発力の合計fdは、次式(7)によって表すことができる。
【0030】
【数7】
【0031】
式(7)に表される通り、交流電磁石12aおよび12bに個体差がある場合、二つの電磁石によって発生する交流加振力が相殺し合わず、残存することとなる。これが、非磁性体材2の振動となる。
【0032】
そこで、本実施形態の非磁性体材搬送装置1Aでは、交流電磁石12aの発生する磁束と交流電磁石12bの発生する磁束の位相とを調整することにより、二つの電磁石の発生する誘導反発力を相殺し、非磁性体材2の振動を抑制する。
【0033】
非磁性体材2に発生する振動を抑制するためには、まず、非磁性体材2にどの程度の振動が発生しているかを知る必要がある。そのため、変位センサ13を配設する。変位センサ13は交流電磁石12aの磁極間に設けられており、電磁石12aから非磁性体材2までの距離を示す距離検出信号dを出力する。
【0034】
そして、変位センサ13の出力する距離検出信号dは、常時電流コントローラ14に供給される。電流コントローラ14は、距離検出信号dに基づいて、交流電磁石12aおよび12bに供給する交流電流の振幅と位相を決定する。
【0035】
図2は、電流コントローラ14の電気的構成を示すブロック図である。図2に示すように、電流コントローラ14は、記憶部140と、減算器141と、補償器142と、反発力コントローラ143と、駆動装置144aおよび144bとを備えている。
【0036】
記憶部140は、非磁性体材2が理想的走行面にあるときに、距離検出信号dが指示する値を基準値として記憶している。
【0037】
減算器141は、変位センサ13より供給される距離検出信号dを、記憶部140に記憶される基準値から減算する。この減算の結果が、非磁性体材2が搬送されるべき理想的な走行面からの偏差を示す信号として、補償器142に出力される。
【0038】
補償器142は、ループフィルタ等から構成され、減算器141の出力信号に位相補償を施して、力指令信号fを生成する。この力指令信号fを供給されると、反発力コントローラ143は、補償器142からの力指令信号fに対応した反発力を発生させるべく、交流電磁石12a、12bのそれぞれに供給する各交流電流の振幅値と位相とを演算し、演算結果に基づいて、電流指令信号Ia、Ibの振幅値を決定する。
【0039】
次に、反発力コントローラ143は、距離検出信号dが、交流電磁石12aおよび12bに供給する交流電流の第2次高調波成分を含んでいるか否かを判別する。そして、距離検出信号dが、当該第2次高調波成分を含んでいる場合には、非磁性体材2が振動していると判断し、交流電磁石12aおよび12bに供給する交流電流の位相を変化させ、交流加振力が相殺されるように制御する。この制御の原理について、以下に説明する。
【0040】
まず、交流電磁石12aおよび12bの交流加振力を相殺するためには、交流電磁石12aもしくは12bのどちらか一方に供給する交流電流の位相を基準とし、他方に供給する交流電流の位相を調整すればよい。ここでは、交流電磁石12aに供給する交流電流の位相を基準とする。この場合、式(4)〜式(6)を変形して、次の式(8)〜式(10)が導かれる。
【0041】
【数8】
【0042】
【数9】
【0043】
【数10】
(ただし、φ3とは、電流コントローラ14によって制御されている、交流電磁石12aに供給される交流電流と交流電磁石12bに供給される交流電流との位相差を示すものである。)
【0044】
したがって、式(3)および式(10)より、交流電磁石12aおよび12bと非磁性体材2との誘導反発力の合計fdは式(11)によって表される。
【0045】
【数11】
【0046】
すなわち、φ2+φ3=2nπ(n=整数)の関係が成り立っている場合には交流電磁石12aと12bとの発生する交流加振力が逆相となり、相殺される。逆に言うと、非磁性体材2が定常状態で搬送されている場合には、必ずφ2+φ3=2nπという関係が成り立つことになる。
【0047】
上述の原理により、反発力コントローラ143は、距離検出信号dの値から非磁性体材2の振動状態を判別し、非磁性体材2が交流加振力によって振動している場合には、交流電磁石12bに供給する交流電流の位相を変化させる。この反発力コントローラ143の制御動作について、次に説明する。
【0048】
図3は、反発力コントローラ143の動作を示すフローチャートである。
まず、反発力コントローラ143は、補償器142からの力指令信号fに対応した反発力を発生させるために、交流電磁石20a、20bのそれぞれに供給する交流電流の大きさを演算して、電流指令信号Ia、Ibとして出力する(ステップs101)。なお、電流指令信号IaおよびIbの初期値は、位相差がないものとする。
【0049】
すると、電流指令信号IaおよびIbにしたがって、交流電磁石12aおよび12bがそれぞれ駆動され、それぞれの交流電磁石12aおよび12bと非磁性体材2との間に誘導反発力が発生する。ここで、交流電磁石12aおよび12bの個体差があると、交番磁界の位相差分だけ、非磁性体材2は振動することとなる。非磁性体材2の搬送状態は、変位センサ13によって検出され、その検出結果が、距離検出信号dとして、反発力コントローラ143にフィードバックされる(ステップs102)。
【0050】
ここで、反発力コントローラ143は、電流指令信号Ibの基本周波数をf0とすると、2f0の周波数成分が、距離検出信号d中に含まれているか否かを判別する(ステップs103)。具体的には、距離検出信号dを、中心周波数を2f0とするバンドパスフィルタに供給し、その出力信号を整流して、振動成分の大きさを示す信号を得る。そして、この信号レベルを予め定められた閾値と比較し、信号レベルが閾値を越えた場合には、2f0の周波数成分があると判別する一方、信号レベルが閾値を越えない場合には、2f0の周波数成分がないと判別する。
【0051】
そして、距離検出信号dが、電流指令信号Ibに第2次高調波成分すなわち周波数2f0の成分が含まれる場合には(ステップs103においてYes)、反発力コントローラ143は、交流電磁石12bの発生する交番磁界の位相を変化させるべく、電流指令信号Iaに対する電流指令信号Ibの位相を変化させる(ステップs104)。
【0052】
すると、交流電磁石12aと交流電磁石12bとが非磁性体材2に加える交流加振力の合計が変化する。その結果、非磁性体材2の搬送状態も変化し、その変化を示す距離検出信号dが、変位センサ13によって出力されることとなる。なお、距離検出信号dに電流指令信号Ibの第2次高調波成分が含まれていた場合には、反発力コントローラ143は、電流指令信号Ibを再度変更する。
【0053】
上記制御の結果、距離検出信号dから電流指令信号Ibの第2次高調波成分が消失した場合、反発力コントローラ143は、非磁性体材2の振動が停止したと判断し、交流電磁石12bに供給する交流電流の振幅値および位相を確定する(ステップs103においてNo)。
【0054】
上述の動作によって、非磁性体材搬送装置1Aは、電磁石12aおよび12bが非磁性体材2に加える交流加振力を相殺し、非磁性体材2の振動を停止させることができる。また、第1実施形態においては、反発力コントローラ143が図3の手順にしたがって電流指令信号Ibの位相を自動的に調整しているが、これに限らない。すなわち作業員などが図3の手順もしくは、位相変化に対する板の振動・騒音の大きさの変化にしたがって電流指令信号Ibの位相を手動で調整する態様でもよい。この場合、電流コントローラ14外部より、反発力コントローラ143に、交流電流の位相制御信号を入力するインターフェイス部を配設し、このインターフェイス部より、反発力コントローラ143の位相制御信号を操作するとよい。
【0055】
以上、説明したように、本実施形態の非磁性体材搬送装置1Aによれば、電流コントローラ14の発する電流指令信号IaおよびIbによって、交流電磁石12aおよび12bに供給される交流電流に位相差が生じる。これにより、交流電磁石12aおよび12bによって発生される磁束や、当該磁束によって発生される渦電流にも同様の位相差が現れることとなり、交流電磁石12aおよび12bによって非磁性体材2に加えられる交流加振力が相殺される。その結果、搬送中の非磁性体材2の振動が抑制され、非磁性体材2の搬送時、騒音防止に優れた効果を発揮する。
【0056】
[2.第2実施形態]
図4は、第2実施形態の非磁性体材搬送装置1Bを示す側面図である。
第2実施形態の非磁性体材搬送装置1Bは、第1に、複数のローラ10aおよび10bを備えている点、第2に、交流電磁石12aおよび12bが上下に対向設置されている点、第3に、電流コントローラ14に備わる反発力コントローラ143の動作が異なる点を除き、第1実施形態の非磁性体材搬送装置1Aと同様である。煩雑を避けるため、第1実施形態の非磁性体材搬送装置1Aと重複する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0057】
図4に示すとおり、第2実施形態の非磁性体材搬送装置1Bでは、複数のローラ10aおよび10bによって、非磁性体材2を水平方向に搬送する。このように非磁性体材2を搬送する場合には、ローラ10aおよび10bによって非磁性体材2に外圧が加わり、非磁性体材2に反りや曲がりが生じる。そこで、非磁性体材2の理想的搬送路を中心として、上下に交流電磁石12aおよび12bを配設する。非磁性体材搬送装置1Bは、交流電磁石12aおよび12bによって生ずる誘導反発力を利用して、非磁性体材2の反りや曲がりを矯正する。
【0058】
しかし、非磁性体材2が水平方向に搬送される場合には、図4に示すように、非磁性体材2自体の重量に起因する力が、図中aの方向に向かって働くこととなる。(以下、本実施形態では、この力のことを「面外力」と称し、符号Wを付す。)
【0059】
したがって、非磁性体材搬送装置1Bに備わる交流電磁石12aおよび12bに全く同様の誘導反発力を発生させることができたとしても、面外力Wを考慮しない場合には、非磁性体材2の反りや曲がりを完全には矯正できない。そこで、非磁性体材搬送装置1Bでは、非磁性体材2の面外力Wを考慮して、交流電磁石12aおよび12bに供給する電力を制御し、非磁性体材2の搬送姿勢を矯正する。以下に、その原理を説明する。
【0060】
まず、非磁性体材2の下側に設置される交流電磁石12bに供給される交流電流の周波数をf0とする。そして、交流電磁石12bの発生する磁束の密度をB2、交流電磁石12bの発生する磁束によって非磁性体材2上に誘起される渦電流の密度をJe2とすると、磁束密度B2は式(12)によって表すことができ、渦電流密度Je2は式(13)によって表すことができる。
【0061】
【数12】
【0062】
【数13】
(ただし、φ12は、角速度ω0における磁束と渦電流との位相差。ここで、ω0=2πf0である。)
【0063】
すると、上記の式(12)および式(13)より、交流電磁石12bによって非磁性体材2に作用する誘導反発力fa2は、式(14)によって表される。
【0064】
【数14】
【0065】
そして、交流電磁石12bに対向設置された交流電磁石12a側に供給する交流電流の周波数を、消去すべき交流加振力の周波数に設定する。ここでは、交流電磁石12bに供給される交流電流の第2次高調波成分に対応する交流加振力を相殺するため、交流電磁石12bには、周波数2f0の交流電流を供給する。さらに、交流電磁石12aには、直流電流もあわせて供給する。それによる磁束密度の直流成分をB00とする。
【0066】
上記のように設定した場合、交流電磁石12aによって発生する磁束の密度をB1と定義し、非磁性体材2上に誘起される渦電流の密度をJe1と定義すると、磁束密度B1は式(15)によって表され、渦電流密度Je1は式(16)によって表される。
【0067】
【数15】
【0068】
【数16】
ここで、φ11は角速度2ω0における磁束から渦電流までの位相差を示しており、φ3は、電流コントローラ14によって制御される、交流電磁石12aに供給される交流電流と交流電磁石12bに供給される交流電流との位相差を示している。
【0069】
交流電磁石12aによって非磁性体材2に作用する誘導反発力をfa1と定義すると、誘導反発力fa1は、式(15)および式(16)より、式(17)のように導かれる。
【0070】
【数17】
【0071】
したがって、式(14)および式(17)より、交流電磁石12aおよび12bと非磁性体材2との誘導反発力の合計fdは式(18)によって表される。
【0072】
【数18】
ここで、式(18)の第1項は静的反発力を示し、交流電磁石12aおよび12bに供給する交流電流の周波数に関わらず一定である。一方、式(18)の第2項は、周波数2f0の交流加振力を示している。
【0073】
まず、第2項においての交流加振力を「0」とするためには、1/2J02B02=J01B00となるように、B00すなわち直流成分を調整する必要がある。この直流成分は、非磁性体材2の自重Wを支持する必要のない側の交流電磁石12aに流す直流電流I00に起因して供給されるものであり、位相には関係がない。したがって、自由に操作することができる。
【0074】
第2に、cos(2ω0t−φ12)=sin(2ω0t−φ11−φ3)となるように、交流電磁石12aおよび12bに供給する交流電流の位相を制御する必要がある。この場合、交流電流の位相差φ3を、φ3=φ12−φ11+π/2が成り立つように設定すれば、交流電磁石12aと12bとが発生する交番磁界は逆相になり、交流加振力を相殺することができるようになる。ここでは具体的なφ3の設定方法を示す。
【0075】
まず、板に作用する力の周波数2ω0成分をF2 ω 0とすると、
【数19】
となる。
【0076】
ここで、F2 ω 0の振幅|F2 ω 0|は次のように求められる。
【数20】
【0077】
そして、|F2 ω 0|はφ3の値により変動し、φ11+φ3−φ12=π/2の場合には次式のようになり、最大値をとる。
【数21】
一方、φ11+φ3−φ12=−π/2の場合には、最小値をとることがわかる。
【0078】
|F2 ω 0|が最大値をとる条件φ11+φ3−φ12=π/2は、交流加振力を相殺するためのφ3の必要条件φ3=φ12−φ11+π/2に一致する。したがって、φ3は交流加振力の周波数2ω0成分F2 ω 0を検出し、その値が最大になるように調整すればよいことがわかる。交流加振力の大きさの判断は変位センサ13の出力する距離検出信号をもって判断することも可能である。φ3の設定は、以上の手順を踏まえて作業員などにより手動で実施してもよいし、反発力コントローラ143に、距離検出信号から2ω0の周波数成分のみを抽出させる機能と、φ3と距離検出信号の2ω0の周波数成分の振幅とを関連付けて記憶させる機能と、距離検出信号の2ω0の周波数成分の振幅の最大値を判断させてφ3の最適値を選択する機能とを具備させて、自動的にφ3の設定を行わせてもよい。
【0079】
上述の原理にしたがって、電流コントローラ14は、電流指令値IaおよびIbを出力する。第2実施形態においては、交流電磁石12aと12bとで、供給される交流電流の周波数が異なっている。以下に、反発力コントローラ143の動作について説明する。
【0080】
図5は、反発力コントローラ143の動作を示すフローチャートである。
ここでは、反発力コントローラ143は、交流電磁石12bには周波数f0の交流電流を供給するよう設定されており、この交流電流の第2次高調波成分に基づく交流加振力を相殺するために、交流電磁石12aには、周波数2f0の交流電流と直流電流I00とを重畳した電流が供給されるよう設定されているものとする。
【0081】
まず、非磁性体材搬送装置1Bが動作すると、反発力コントローラ143は、非磁性体材2の搬送姿勢を矯正するために、交流電磁石12aに電流指令信号Iaを、交流電磁石12bに電流指令信号Ibを、それぞれ供給する(ステップs201)。
【0082】
すると、交流電磁石12aおよび12bによって発生する交番磁界により、非磁性体材2に渦電流が誘起され、誘導反発力が発生する。そして、非磁性体材2には、周波数2f0の交流加振力が作用することとなる。ここで、交流電磁石12aによって発生する交番磁界と、交流電磁石12bによって発生する交番磁界とに位相差がある場合、非磁性体材2に作用する交流加振力は、非磁性体材2の振動として現象する。
【0083】
非磁性体材2の搬送状態は、変位センサ13によって検知され、距離検出信号dとして、反発力コントローラ143に供給される(ステップs202)。そして、反発力コントローラ143は、距離検出信号dより、非磁性体材2の振動に、周波数2f0の成分が含まれているか判別し、その成分が所定の閾値を超える場合には(ステップs203においてYes)、交流電磁石12aに供給する直流電流I00の値を変化させる(ステップs204)。
【0084】
反発力コントローラ143が、直流電流I00の値を変化させると、それに伴って、交流電磁石12aの発生する交番磁界が変化し、さらに、非磁性体材2上に誘起される渦電流が変化する。したがって、非磁性体材2に作用する誘導反発力が変化する。その変化は、変位センサ13によって検知され、距離検出信号dによって反発力コントローラ143にフィードバックされる。
【0085】
反発力コントローラ143は、直流電流I00の操作によって変化した距離検出信号dより、再度周波数2f0に同期した振動が非磁性体材2に存するか否かを判定する。そして、非磁性体材2の振動における周波数2f0の成分が、閾値以下に収まった場合(ステップs203においてNo)、直流電流I00の値を確定する。
【0086】
なお、式(18)における第3項は、交流電磁石12aおよび12bに供給される交流電流の第4次高調波に基づく交流加振力を示しており、非磁性体材2に外乱として作用する。しかし、この交流加振力の振幅は、非磁性体材2の自重Wを支える必要のない側、すなわち交流電磁石12a側の静的反発力に比例するため、小さいものとなる。したがって、この高調波が残留したままであったとしても、非磁性体材2の振動および騒音は、小さいものにとどまる。
【0087】
また、第2実施形態においては、距離検出信号dを検出することによって非磁性体材2上の振動の有無を検出し、交流電磁石12aに供給される直流電流I00を制御する態様で説明を行ったが、直流電流I00の値を手動で操作する態様でもよい。この場合、電流コントローラ14外部より、反発力コントローラ143に、交流電流の位相制御信号を入力するインターフェイス部を配設し、このインターフェイス部より、反発力コントローラ143の発生する位相制御信号を操作するとよい。
【0088】
以上、説明したように、第2実施形態の非磁性体材搬送装置1Bでは、交流電磁石12bによって面外力Wを支持するとともに、交流電磁石12aに供給する交流電流の位相および直流電流を制御し、交流電磁石12aの発生する交番磁界を調整することで、交流加振力を相殺する。したがって、振動騒音を押さえつつ、非磁性体材を搬送することが可能である。
【0089】
[3.変形例]
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に述べる変形が可能である。
反発力コントローラ143は、位相が異なる電流指令信号IaおよびIbを生成するが、具体的な態様としては以下のものがある。
【0090】
第1の態様は、2つの正弦波発振器を設け、各正弦波出力信号間に位相に差をつけるといったものである。この場合、各正弦波出力信号は同期している必要があり、また、外部から制御信号によって位相が調整可能でなければならない。このためには、PLL回路を用いることが好ましい。より具体的には、反発力コントローラ143は、第1および第2電圧制御正弦波発振器と、正弦波出力信号間の位相差を検出して比較電圧を出力する位相比較回路と、基準位相に応じた基準電圧から比較電圧を減算して誤差電圧を出力する減算回路とを備え、第1電圧制御正弦波発振器には固定の電圧を供給する一方、第2電圧制御正弦波発振器には誤差電圧を供給すればよい。
【0091】
第2の態様は、1つの正弦波発振器によって電流指令信号Iaを生成する一方、電流指令信号Iaを可変遅延回路に供給して電流指令信号Ibを得るといったものである。可変遅延回路は、遅延時間を可変できるのであればどのようなものであってもよい。例えば、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、オールパスフィルタによって可変遅延回路を構成する場合には、それらのフィルタを構成する抵抗素子や容量素子の一部に抵抗値を電圧で制御可能なFETや容量値を電圧で制御可能な可変容量ダイオードを用いればよい。
【0092】
なお、表裏間での電磁石に個体差があり、さらに面外方向に静的な外力が作用する場合には、第1の態様と第2の態様の組み合わせをすることにより、大きな騒音振動抑制効果を得ることができる。
【0093】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の非磁性体材搬送装置によれば、複数の電磁石の個体差に起因して非磁性体材に作用する交流加振力により振動や騒音といった問題が発生したとしても、個々の電磁石に供給する交流電流に位相差を設けることで交流加振力を相殺し、非磁性体材の振動を抑制することができる。
また、本発明の非磁性体材搬送装置によれば、搬送する非磁性体材が、非磁性体材自体の重量などの要因によって反ったり曲がったりした場合であっても、電磁石に供給する電力のうち、直流成分を制御することで、複数の電磁石の発生する交番磁界の位相を調節し、非磁性体材の振動を抑制しつつ搬送姿勢を矯正することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 非磁性体材搬送装置1Aの構成を示す正面図である。
【図2】 電流コントローラ14の電気的構成を示すブロック図である。
【図3】 第1実施形態における、反発力コントローラ143の動作を示すフローチャートである。
【図4】 非磁性体材搬送装置1Bを示す側面図である。
【図5】 第2実施形態における、反発力コントローラ143の動作を示すフローチャートである。
【図6】 非磁性体材搬送装置1Zを示す上面図である。
【図7】 非磁性体材搬送装置1Yを示す斜視図である。
【図8】 非磁性体材搬送装置1YのI−I線における断面図である。
【図9】 非磁性体材搬送装置1YのII−II線における断面図である。
【符号の説明】
1A,1B…非磁性体搬送装置、12a,12b…交流電磁石、13…変位センサ、14…電流コントローラ、d…距離検出信号、2…非磁性体材。
Claims (4)
- 導電性を有する非磁性体材を搬送する非磁性体材搬送装置であって、
前記非磁性体材を挟んで互いに対向する位置に配置された第1および第2の電磁石と、
前記第1および第2の電磁石に各々供給する交流電流の位相差を制御し、前記第1の電磁石によって前記非磁性体材に作用する交流加振力と、前記第2の電磁石によって前記非磁性体材に作用する交流加振力とが相殺されるようにこれらを作用させることで、前記第1および第2の電磁石の各々によって作用する誘導反発力の相違に起因する、前記非磁性体材を搬送する際の振動を抑制する制御部と
を備えることを特徴とする非磁性体材搬送装置。 - 前記制御部は、
前記第1および第2の電磁石に各々供給する交流電流の位相差と直流電流の電流値とを制御するとともに、前記第1の電磁石へ第1の交流電流を供給し、前記第2の電磁石へ前記第1の交流電流の2倍の周波数を有する第2の交流電流に直流電流を重畳した電流を供給することにより、前記第1の電磁石によって前記非磁性体材に作用する交流加振力と、前記第2の電磁石によって前記非磁性体材に作用する交流加振力とが相殺されるようにこれらを作用させる
ことを特徴とする請求項1に記載の非磁性体材搬送装置。 - 導電性を有する非磁性体材を搬送する非磁性体材搬送方法において、
前記非磁性体材を挟んで互いに対向する位置に配置された第1および第2の電磁石に各々供給する交流電流の位相差を制御し、前記第1の電磁石によって前記非磁性体材に作用する交流加振力と、前記第2の電磁石によって前記非磁性体材に作用する交流加振力とが相殺されるようにこれらを作用させることで、前記第1および第2の電磁石の各々によって作用する誘導反発力の相違に起因する、前記非磁性体材を搬送する際の振動を抑制する
ことを特徴とする非磁性体材搬送方法。 - 導電性を有する非磁性体材を挟んで対向する位置に配置された第1および第2の電磁石へ交流電流を各々給電して前記非磁性体材を加力する非磁性体材搬送方法において、
前記非磁性体材に作用する力のうち前記交流電流の周波数の2倍の周波数成分が予め定められた基準値を超えないように、前記第1および第2の電磁石に各々給電する前記交流電流の位相差を制御する
ことを特徴とする非磁性体材搬送方法。
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