JPH06197413A - 磁気浮上搬送装置 - Google Patents

磁気浮上搬送装置

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JPH06197413A
JPH06197413A JP35906792A JP35906792A JPH06197413A JP H06197413 A JPH06197413 A JP H06197413A JP 35906792 A JP35906792 A JP 35906792A JP 35906792 A JP35906792 A JP 35906792A JP H06197413 A JPH06197413 A JP H06197413A
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magnetic
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁誘導型センサ、或いは渦電流型センサを
必要とすることなく、電磁石の作用点で搬送台の浮上位
置を検出することのできる磁気浮上搬送装置を提供す
る。 【構成】 制御電磁石(11)のコイル(12)に流れ
る電流を制御して搬送台(13)の浮上位置を制御し、
該搬送台(13)を非接触で移動する磁気浮上搬送装置
において、前記コイル(12)に流れる電流を供給する
パルス幅変調(PWM)型の電力増幅器(21)を備
え、そのスイッチングリップル電流を測定し、搬送台の
浮上量情報を検出する手段(24,25,26,27,
28)を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気力を用いて搬送台
を非接触で浮上保持し、搬送台を非接触で移動させる磁
気浮上搬送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の磁気浮上搬送装置の説明
図である。一般に磁気浮上搬送装置の浮上制御系は、磁
力により支持力を発生する電磁石11と、搬送台13の
浮上量を検出する位置センサ15と、位置センサアンプ
17からの浮上位置信号に基づき、制御信号を発生する
制御回路19と、その制御信号に基づき電磁石コイル1
2に電流を供給するパワーアンプ18とから構成されて
いる。
【0003】電磁石11のコイル12による磁界によっ
て磁極14は磁性材料のターゲットをその上面に備える
搬送台13を吸引する。この磁気吸引力を制御し、任意
の浮上位置で安定支持するために、位置センサ15を備
えている。このようにして、磁気浮上搬送装置において
は、位置センサ15は搬送台の浮上位置制御に必要不可
欠のものである。
【0004】図4は、隔壁のある従来の磁気浮上搬送装
置の説明図である。隔壁に強度を持たせるために電磁石
或いはセンサの部分だけをセラミックのような部材を用
いて、キャップ状の隔壁16を用いた場合を示した。磁
気浮上搬送装置は、非常に清浄な空間を必要とする搬送
物を搬送する用途に適しており、電磁石と搬送台のある
空間を隔壁によって分離すれば、電磁石を清浄な空間の
外に置くことによって、より清浄な搬送台の移動空間を
提供することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記の搬送台の位置を
検出するためのセンサは、例えば、インダクタンスの変
化による電磁誘導型センサや渦電流の変化を検出する渦
電流型センサであり、支持力を与える電磁石の近傍に、
特別の検出用のコイルを設けて、検出用の信号を印加す
る等、専用の測定系を設ける必要があった。そのために
電磁石の近傍に専用の測定系を配置せざるを得ず、電磁
石の吸引力の作用点である搬送台の部位と、位置センサ
の位置検出点である搬送台の部位とを一致させることは
構造上困難であった。
【0006】また、特に誘導型変位センサを用いた場合
には、電磁石の磁極14の間に位置検出のためのセンサ
のスペースが大きくなり、その分電磁石が大型化すると
いう問題点があった。
【0007】また、図4に示すように電磁石と搬送台の
走行する空間を隔壁によって分離すれば、浮上位置検出
センサが渦電流型のような場合には、隔壁にセラミック
のような非磁性且つ不導体を用いなければならないた
め、コストが非常に上がってしまうという問題点があっ
た。
【0008】本発明は、上述の事情に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、制御用電磁石の作用点で
搬送台の浮上位置検出を可能ならしめ、かつ浮上位置検
出用の専用のセンサを不用とし、磁気浮上された搬送台
の浮上量をコンパクトな構造で検出できる磁気浮上搬送
装置を提供し、搬送空間としてより経済的な搬送台の移
動空間を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の磁性浮上搬送装
置は、制御電磁石のコイルに流れる電流を制御して搬送
台の浮上位置を制御し、該搬送台を非接触で移動する磁
気浮上搬送装置において、前記コイルに流れる電流を供
給するパルス幅変調(PWM)型の電力増幅器を備え、
そのスイッチングリップル電流を測定し、搬送台の浮上
量情報を検出する手段を具備することを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明に於いては、搬送台の浮上量が変化する
時に、この浮上量変化を制御電磁石のコイルのインダク
タンスの変化として捉える。即ち、パルス幅変調(PW
M)型の電力増幅器を用いることにより、PWMスイッ
チング用キャリア信号(1kHz 〜5kHz 程度)をパルス
幅変調されたスイッチングリップル電流が制御電磁石の
磁界発生用コイルに供給される。このスイッチングリッ
プル電流を測定することにより、インダクタンスの変
化、即ち搬送台の浮上位置の検出が、電磁石の磁極の作
用点において可能となる。
【0011】また、隔壁が圧力容器或いは真空容器であ
る場合、隔壁の材料は、金属またはセラミックとならざ
るをえない。ところが、隔壁に金属を用いた場合、隔壁
にスイッチングリップル磁界による渦電流が発生してし
まう。そこで、SUS304やSUS316のような非
磁性且つ電気抵抗の比較的大きな材料を用いることによ
って、実用上支障の無い浮上位置検出を行うことができ
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明に係る磁気浮上搬送装置の実施
例を図面を参照して説明する。
【0013】図1は、本発明の第1の実施例の磁気浮上
搬送装置のブロック図であり、本発明の磁気浮上搬送装
置の構成について説明する。電磁石11のコイル12に
電流を供給すると、磁極14が励磁され、磁性材料のタ
ーゲットをその上面に備える搬送台13を所定浮上位置
で支承する制御磁界が発生する。本発明の磁気浮上搬送
装置においては、従来技術の図3或いは図4に示す専用
の測定系である浮上位置センサ15を有しておらず、電
磁石11及びコイル12が浮上位置センサとなる。何ら
かの原因で搬送台13が変位したとすると、搬送台13
と磁極14との間隔Xが変化する。搬送体13が磁極1
4の磁界中を移動する時に、磁極14と搬送台13の上
面に備えられた磁性材料のターゲットが作る磁気回路の
インダクタンスが変化することを利用して、搬送体13
の磁極14に対する浮上位置を検出するものである。
【0014】即ち、コイル12は浮上磁界発生により搬
送台13を支承するために用いるものと、搬送台の浮上
位置を検出するためのセンサ用コイルとしての両方の役
割を果たしている。パルス幅変調(PWM)電力増幅器
21は搬送台13を浮上支承する励磁電流をパルス幅変
調(PWM)により供給するものであり、電流検出器2
3はパルス幅変調されたスイッチングリップル電流の大
きさを低抵抗などにより検出するものである。
【0015】パルス幅変調(PWM)型電力増幅器21
は、パルス幅を変調することによって電流を制御する電
源であり、その出力のパルス幅変調されたスイッチング
リップル電流がコイル12に供給される。コイル12に
供給されたスイッチングリップル電流の大きさは、搬送
台の浮上位置によって変化し、電流検出器23によって
検出される。
【0016】そしてその出力はパルス幅変調(PWM)
型電力増幅器21にフィールドバックされるとともに、
バンドパスフィルタ24、基準信号発生器25、差動増
幅器26、同期検波器27、ローパスフィルタ28に入
る。バンドパスフィルタ24はパルス幅変調されたスイ
ッチングリップル電流のキャリア信号成分を中心周波数
fとして、上下に約±0.1f、つまりほゞ0.9fか
ら1.1fの範囲の通過周波数帯域を通す帯域フィルタ
であり、このキャリア周波数fとしては、1〜5kHz 程
度が用いられている。スイッチングリップル電流のキャ
リア周波数成分とその側帯波は、分岐されて一方は基準
信号発生器25によって一定振幅の基本周波数成分の信
号となって差動増幅回路26に入り、他方は、そのまま
差動増幅回路26に入る。同期検波器27とローパスフ
ィルタ28は基本周波数成分に同期的に検波して、基本
周波数とその側帯波周波数の差の周波数成分の低周波成
分のみを通過させるフィルタである。
【0017】即ち、搬送台13の浮上位置の変化は、搬
送台13と磁極14とで構成される磁気回路が変化し、
コイル12のインダクタンスの変化として現れる。イン
ダクタンスの変化はスイッチングリップル電流のキャリ
ア周波数の大きさの変化として捉えられ、基準信号発生
器25と差動増幅回路26と同期検波器27とローパス
フィルタ28によって検波整流された信号はインダクタ
ンスの大きさの変化に対応した信号となる。従ってその
高調波成分を除去する低域フィルタ、ローパスフィルタ
28の出力信号はインダクタンスの変化、即ち、搬送台
13と磁極14との浮上位置間隔Xに対応した量の信号
となる。
【0018】このようにして搬送台浮上位置Xが検出さ
れると、その信号は制御回路29にフィードバックされ
て所定の計算をされて搬送台のあるべき浮上位置に搬送
台13を支承するような信号が再びパルス幅変調(PW
M)型電力増幅器21にフィールドバックされる。これ
により搬送台13を所定浮上位置に支承する。
【0019】従来技術に示す専用の測定系の浮上位置セ
ンサを用いる場合には、浮上位置センサのキャリア信号
と、PWMスイッチング用キャリア信号の周波数が近い
場合には、相互の信号が干渉し、ノイズが発生するとい
う問題が生じていた。そのため相互のキャリア周波数を
離して設定する等の方策を必要としていた。本発明の磁
気浮上搬送装置においては、キャリア信号は単一のため
かかる干渉の問題を生じない。
【0020】また、基準信号発生器25にPLL回路を
用いた場合には、バンドパスフィルタ24の出力に同期
したキャリア周波数fの信号を容易に得ることができ
る。よって、差動増幅器26に正確に入力信号に同期し
た基準信号が与えられることから、誤差の少ない同期検
波を行うことができる。
【0021】図2は、本発明の第2の実施例の磁気浮上
搬送装置のブロック図である。この図は、電磁石11と
搬送台13の間に隔壁16を設けた場合で、その他の構
成は図1に示すものと同じである。渦電流型の変位セン
サを浮上位置センサに用いた場合、隔壁11に通常の金
属材料を用いると、隔壁表面に渦電流が発生してしま
い、搬送台の変位を測定することは不可能である。ま
た、電磁誘導型の変位センサを用いた場合には、電磁石
11が大型になり不都合である。ところが、本発明によ
れば、隔壁16にSUS304やSUS316のような
セラミックに比較して安価な金属材料を用いることによ
り、又、電磁石の磁極間にセンサを配置するスペースが
必要なくなるためコンパクトな電磁石構造となり、電磁
石11を大型化すること無く、コストの低い隔壁を有す
る磁気浮上搬送装置を構成することができる。さらに、
1kHz 〜5kHz のキャリア周波数としては低い周波数を
用いることによって、隔壁11に発生する渦電流を少な
くすることができ、実用上支障無く搬送台の浮上位置検
出を行うことができる。
【0022】
【発明の効果】本発明は、磁気浮上搬送装置の浮上磁界
発生用コイルを、浮上量検出センサのコイルとして共用
し、パルス幅変調(PWM)の電力増幅器のスイッチン
グリップル電流を測定し浮上位置信号として用いること
で、磁気浮上搬送装置の構造がコンパクトになり、搬送
台の浮上位置検出点と作用点とを一致させることができ
る。さらに、従来の誘導型浮上位置センサのように、独
立した発振回路を持つ必要がなくなるので、浮上位置セ
ンサの発振回路とパルス幅変調(PWM)電力増幅器の
スイッチングリップル電流との干渉によるノイズ発生の
問題を解決できる。
【0023】更にPLL回路を用いることで安価に検出
範囲の広い安定な検出回路を構成することができ、隔壁
を設けても高抵抗の金属材料を用いることにより低コス
トで隔壁が実現でき、且つ隔壁を介して浮上位置検出及
び浮上制御が出来るため、搬送装置の価格の大幅な増加
を招くこと無く、清浄な搬送空間を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の磁気浮上搬送装置のブ
ロック図である。
【図2】本発明の第2の実施例の磁気浮上搬送装置のブ
ロック図である。
【図3】従来の磁気浮上搬送装置の制御系のブロック図
である
【図4】従来の隔壁のある磁気浮上搬送装置の制御系の
ブロック図である。
【符号の説明】
11 電磁石 12 コイル 13 搬送台 14 磁極 15 浮上位置センサ 16 キャップ状の隔壁 17 センサアンプ 18 パワーアンプ 19 制御回路 20 隔壁 21 パルス幅変調(PWM)型電力増幅器 23 電流検出器 24 バンドパスフィルタ 25 基準信号発生器 26 差動増幅器 27 同期検波器 28 ローパスフィルタ 29 制御回路

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御電磁石のコイルに流れる電流を制御
    して搬送台の浮上位置を制御し、該搬送台を非接触で移
    動する磁気浮上搬送装置において、前記コイルに流れる
    電流を供給するパルス幅変調(PWM)型の電力増幅器
    を備え、そのスイッチングリップル電流を測定し、搬送
    台の浮上量情報を検出する手段を具備することを特徴と
    する磁気浮上搬送装置。
  2. 【請求項2】 前記スイッチングリップル電流を測定
    し、搬送台の浮上量情報を検出する手段は、前記スイッ
    チングリップル電流のキャリア信号成分を中心周波数と
    するバンドパスフィルタと、該バンドパスフィルタを通
    過した信号を基に一定振幅で該バンドパスフィルタを通
    過した信号と同期した信号を発生する基準信号発生器
    と、該バンドパスフィルタを通過した信号と該基準信号
    発生器の出力とを差動演算する差動増幅器と、該差動増
    幅器の出力を該バンドパスフィルタを通過した信号に同
    期して検波する同期検波器とローパスフィルタとからな
    ることを特徴とする請求項1記載の磁気浮上搬送装置。
  3. 【請求項3】 前記基準信号発生器にPLL(Phase Lo
    cked Loop )を用いたことを特徴とする請求項2記載の
    磁気浮上搬送装置。
  4. 【請求項4】 前記搬送台と前記制御電磁石の間に隔壁
    を設けたことを特徴とする請求項1乃至3記載の磁気浮
    上搬送装置。
  5. 【請求項5】 前記隔壁に非磁性または弱磁性の材料
    で、且つ電気抵抗の比較的大きな材料を用いたことを特
    徴とする請求項4記載の磁気浮上搬送装置。
  6. 【請求項6】 前記隔壁をトンネル状にしたことを特徴
    とする請求項5記載の磁気浮上搬送装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006059505A1 (ja) * 2004-11-30 2006-06-08 Kyushu Institute Of Technology 磁気吸引型非接触搬送装置
JP2011203074A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Yamaha Corp 電磁アクチュエータの変位位置検出装置
CN112086312A (zh) * 2020-07-13 2020-12-15 李良清 多维控制悬浮开关
JP2021033013A (ja) * 2019-08-22 2021-03-01 コニカミノルタ株式会社 画像形成装置、および温度制御方法

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