JPH0728482B2 - 磁気浮上搬送方法と装置 - Google Patents
磁気浮上搬送方法と装置Info
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- JPH0728482B2 JPH0728482B2 JP1326508A JP32650889A JPH0728482B2 JP H0728482 B2 JPH0728482 B2 JP H0728482B2 JP 1326508 A JP1326508 A JP 1326508A JP 32650889 A JP32650889 A JP 32650889A JP H0728482 B2 JPH0728482 B2 JP H0728482B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は移動子を浮上させる磁石を複数の電磁石により
構成した磁気浮上搬送方法および装置に関するものであ
る。
構成した磁気浮上搬送方法および装置に関するものであ
る。
［従来の技術］ 従来、リニアモータなどにより直線的に駆動される移動
子を磁気により浮上させる場合、移動体の底面に永久磁
石を設け、リニアモータの前記永久磁石に対向する面
に、移動体の底面に設けた永久磁石と同一極極性の永久
磁石を複数個移動方向に並べて、永久磁石の反発力を利
用して移動子を浮上させているものが開示されている
（例えば特開昭60−223481号公報）。
子を磁気により浮上させる場合、移動体の底面に永久磁
石を設け、リニアモータの前記永久磁石に対向する面
に、移動体の底面に設けた永久磁石と同一極極性の永久
磁石を複数個移動方向に並べて、永久磁石の反発力を利
用して移動子を浮上させているものが開示されている
（例えば特開昭60−223481号公報）。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記構成で永久磁石により反発力を発生さ
せ、移動子を浮上させているため、磁界の強さが一定な
永久磁石により移動子の浮上方向の微細な位置決めを制
御することは難しい。とくに、間隔をあけて設けられた
一つの永久磁石から次の永久磁石に移動子が移動する場
合、移動子が受ける反発力に変化が起こり、移動子がピ
ッチングしながら移動することがある。このピッチング
を抑制するためには、永久磁石の配置間隔を狭く取り、
多数の永久磁石により浮上させることになるため、構造
が大きくなるとともに高価になるなどの欠点があった。
せ、移動子を浮上させているため、磁界の強さが一定な
永久磁石により移動子の浮上方向の微細な位置決めを制
御することは難しい。とくに、間隔をあけて設けられた
一つの永久磁石から次の永久磁石に移動子が移動する場
合、移動子が受ける反発力に変化が起こり、移動子がピ
ッチングしながら移動することがある。このピッチング
を抑制するためには、永久磁石の配置間隔を狭く取り、
多数の永久磁石により浮上させることになるため、構造
が大きくなるとともに高価になるなどの欠点があった。
本発明は、移動子を浮上させるために電磁石を設け、重
力補償バイアスをかけてピッチングを抑制することを目
的とするものである。
力補償バイアスをかけてピッチングを抑制することを目
的とするものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、長手方向に複数個の電磁石対を設け、前記電
磁石の少なくとも４対と空隙を介して対向する磁性体よ
りなる移動子を吸引して浮上するようにした磁気浮上搬
送方法において、 ４対の前記電磁石が前記移動子に対向した状態で、励磁
すべき電磁石と励磁を止めるべき電磁石とを決定し、 前記励磁すべき電磁石と前記励磁を止めるべき電磁石と
の切り替え時に、前記空隙変位をフィードバックして、
前記空隙変位を制御するとともに、 前記空隙変位の微分値をフィードバックして前記空隙変
位を速度制御するように、常時少なくとも３対の前記電
磁石を励磁し、 かつ、前記移動子の移動方向位置の関数である重力補償
バイアス電圧に応じて速度制御するように、少なくとも
３対の前記電磁石を励磁する重力補償制御を行う磁気浮
上搬送方法である。
磁石の少なくとも４対と空隙を介して対向する磁性体よ
りなる移動子を吸引して浮上するようにした磁気浮上搬
送方法において、 ４対の前記電磁石が前記移動子に対向した状態で、励磁
すべき電磁石と励磁を止めるべき電磁石とを決定し、 前記励磁すべき電磁石と前記励磁を止めるべき電磁石と
の切り替え時に、前記空隙変位をフィードバックして、
前記空隙変位を制御するとともに、 前記空隙変位の微分値をフィードバックして前記空隙変
位を速度制御するように、常時少なくとも３対の前記電
磁石を励磁し、 かつ、前記移動子の移動方向位置の関数である重力補償
バイアス電圧に応じて速度制御するように、少なくとも
３対の前記電磁石を励磁する重力補償制御を行う磁気浮
上搬送方法である。
また、長手方向に複数の電磁石対を設け、少なくとも４
対の前記電磁石と空隙を介して移動子を対向して配置
し、前記電磁石と前記移動子との間の空隙値を位置検出
センサの出力に応じて前記電磁石の励磁電圧を制御する
制御回路を有する磁気浮上搬送装置において、 前記電磁石と前記移動子との間の空隙値（Ｘ）と位置指
令値（Ｘ）との比較値のゲインを増幅するゲインアンプ
（41）と、前記移動子（２）に作用する重力により発生
する前記空隙値（Ｘ）の変動を抑制するために前記移動
子に対向している電磁石の内、移動子端よりｉ番目の電
磁石（Ｍ）の重力補償バイアス電圧（Ｖ）と位置ループ
切替え基準電圧（Ｖ）との差をとり、かつ重力補償バイ
アス電圧（Ｖ）と位置ループ切替え基準電圧（Ｖ）との
差が正の時、出力（Ｖ）の信号レベルをHigh、重力補償
バイアス電圧（Ｖ）と位置ループ切替え基準電圧（Ｖ）
との差が負の時、出力（Ｖ）の信号レベルをLowとする
コンパレータ（６）と、前記ゲインアンプ（41）の出力
と前記コンパレータ（６）の出力（Ｖ）を入力とする掛
算器（42）とを備えた位置ループ（４）を設け、 前記空隙値（Ｘ）を微分する微分器（55）から出力され
る前記空隙値（Ｘ）の微分値と前記掛算器（42）の出力
との比較値を増幅するゲインアンプ（51）と、前記ゲイ
ンアンプ（51）の出力と前記重力補償バイアス電圧
（Ｖ）との加算値を線形化する線形化回路（52）と、移
動端よりｉ＋６番目の電磁石（Ｍ）の重力補償バイアス
電圧（Ｖ）と速度ループ切替え基準電圧（Ｖ）、ただし
Ｖ＜Ｖ＜０、との差が負、かつ移動端よりｉ−６番目の
電磁石（Ｍ）の重力補償バイアス電圧（Ｖ）と速度ルー
プ切替え基準電圧（Ｖ）との差が負の時、出力（Ｖ）の
信号レベルがHigh、補償バイアス電圧（Ｖ）と速度ルー
プ切替え基準電圧（Ｖ）との差が正、または重力補償バ
イアス電圧（Ｖ）と速度ループ切替え基準電圧（Ｖ）と
の差が正の時、出力（Ｖ）の信号レベルがLowとするコ
ンパレータ（７）と、前記コンパレータ（７）の出力
（Ｖ）と前記線形化回路（52）の出力とを入力とし、Ｖ
の信号レベルがLowのとき、前記線形化回路（52）の出
力を０にするアナログスイッチ（53）と、前記アナログ
スイッチ（53）の出力を増幅する電流アンプ（54）と、
前記空隙値（Ｘ）の微分値を出力する微分器（55）とか
ら構成された速度ループ（５）を設けた磁気浮上搬送装
置である。
対の前記電磁石と空隙を介して移動子を対向して配置
し、前記電磁石と前記移動子との間の空隙値を位置検出
センサの出力に応じて前記電磁石の励磁電圧を制御する
制御回路を有する磁気浮上搬送装置において、 前記電磁石と前記移動子との間の空隙値（Ｘ）と位置指
令値（Ｘ）との比較値のゲインを増幅するゲインアンプ
（41）と、前記移動子（２）に作用する重力により発生
する前記空隙値（Ｘ）の変動を抑制するために前記移動
子に対向している電磁石の内、移動子端よりｉ番目の電
磁石（Ｍ）の重力補償バイアス電圧（Ｖ）と位置ループ
切替え基準電圧（Ｖ）との差をとり、かつ重力補償バイ
アス電圧（Ｖ）と位置ループ切替え基準電圧（Ｖ）との
差が正の時、出力（Ｖ）の信号レベルをHigh、重力補償
バイアス電圧（Ｖ）と位置ループ切替え基準電圧（Ｖ）
との差が負の時、出力（Ｖ）の信号レベルをLowとする
コンパレータ（６）と、前記ゲインアンプ（41）の出力
と前記コンパレータ（６）の出力（Ｖ）を入力とする掛
算器（42）とを備えた位置ループ（４）を設け、 前記空隙値（Ｘ）を微分する微分器（55）から出力され
る前記空隙値（Ｘ）の微分値と前記掛算器（42）の出力
との比較値を増幅するゲインアンプ（51）と、前記ゲイ
ンアンプ（51）の出力と前記重力補償バイアス電圧
（Ｖ）との加算値を線形化する線形化回路（52）と、移
動端よりｉ＋６番目の電磁石（Ｍ）の重力補償バイアス
電圧（Ｖ）と速度ループ切替え基準電圧（Ｖ）、ただし
Ｖ＜Ｖ＜０、との差が負、かつ移動端よりｉ−６番目の
電磁石（Ｍ）の重力補償バイアス電圧（Ｖ）と速度ルー
プ切替え基準電圧（Ｖ）との差が負の時、出力（Ｖ）の
信号レベルがHigh、補償バイアス電圧（Ｖ）と速度ルー
プ切替え基準電圧（Ｖ）との差が正、または重力補償バ
イアス電圧（Ｖ）と速度ループ切替え基準電圧（Ｖ）と
の差が正の時、出力（Ｖ）の信号レベルがLowとするコ
ンパレータ（７）と、前記コンパレータ（７）の出力
（Ｖ）と前記線形化回路（52）の出力とを入力とし、Ｖ
の信号レベルがLowのとき、前記線形化回路（52）の出
力を０にするアナログスイッチ（53）と、前記アナログ
スイッチ（53）の出力を増幅する電流アンプ（54）と、
前記空隙値（Ｘ）の微分値を出力する微分器（55）とか
ら構成された速度ループ（５）を設けた磁気浮上搬送装
置である。
［作用］ リニアモータに少なくとも４対の電磁石が移動子に対向
するように電磁石のピッチを設定し、作動する電磁石を
切替え時においても、OFFの状態にされる電磁石をを短
時間、速度制御用として使用し、最低６個の電磁石が速
度制御の機能をもたせてあるため、制御系のダンピング
効果を常に維持し、減衰性の外乱に対する抑制効果が高
い。
するように電磁石のピッチを設定し、作動する電磁石を
切替え時においても、OFFの状態にされる電磁石をを短
時間、速度制御用として使用し、最低６個の電磁石が速
度制御の機能をもたせてあるため、制御系のダンピング
効果を常に維持し、減衰性の外乱に対する抑制効果が高
い。
電磁石に加える基準電圧Ｖｒ 1,Vｒ ２を、Ｖｒ １＞Ｖｒ
２＞０になるように選んでおけば、必ず、位置ループ、
速度ループの順にOFFし、速度ループ、位置ループの順
にONする。また、電磁石Ｍｉに加える重力補償バイアス
Ｖbiは、電磁石Ｍｉの速度ループがOFFされるときは既
に０となり、電磁石Ｍｉの速度ループがONされる以前は
０でよいため、重力補償によるステップ外乱は発生しな
い。
２＞０になるように選んでおけば、必ず、位置ループ、
速度ループの順にOFFし、速度ループ、位置ループの順
にONする。また、電磁石Ｍｉに加える重力補償バイアス
Ｖbiは、電磁石Ｍｉの速度ループがOFFされるときは既
に０となり、電磁石Ｍｉの速度ループがONされる以前は
０でよいため、重力補償によるステップ外乱は発生しな
い。
［実施例］ 本発明を図に示す実施例について説明する。
第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例の構成および動
作を示す斜視図で、第１図（ａ）に示すように、複数
（１〜ｉ〜ｎ＋１）の電磁石M1,M2,…Ｍｉ…Ｍｎ +1が奇
数番と偶数番（例えばM1とM2）とで２個１対になってリ
ニアモータ１の長手方向に２列に並べられ、少なくとも
常時６個（３対）の電磁石、この場合M1,M2,M3,M4,M5,M
6が励磁され、磁性体よりなる移動子２を吸引して浮上
するようにしてある。移動子２がリニアモータ１により
移動されるに従い、第１図（ｂ）に示すように、電磁石
M1,M2の励磁が切られ、電磁石M7,M8が励磁されるように
してある。このとき、電磁石が吸引する方向に移動子２
を位置制御するため、電磁石に加える電圧を制御する
が、その制御回路３を第２図に示す。
作を示す斜視図で、第１図（ａ）に示すように、複数
（１〜ｉ〜ｎ＋１）の電磁石M1,M2,…Ｍｉ…Ｍｎ +1が奇
数番と偶数番（例えばM1とM2）とで２個１対になってリ
ニアモータ１の長手方向に２列に並べられ、少なくとも
常時６個（３対）の電磁石、この場合M1,M2,M3,M4,M5,M
6が励磁され、磁性体よりなる移動子２を吸引して浮上
するようにしてある。移動子２がリニアモータ１により
移動されるに従い、第１図（ｂ）に示すように、電磁石
M1,M2の励磁が切られ、電磁石M7,M8が励磁されるように
してある。このとき、電磁石が吸引する方向に移動子２
を位置制御するため、電磁石に加える電圧を制御する
が、その制御回路３を第２図に示す。
制御回路３は位置ループ４と速度ループ５からなり、各
電磁石Ｍｉ毎に設けられている。位置ループ４は、電磁
石と移動子との間の空隙Ｘｉをフィードバックして位置
指令Ｘriとの比較値のゲインを増幅するゲインアンプ41
と、掛算器42とにより構成されている。そして、位置ル
ープ切替え基準電圧Ｖｒ １と、移動子２の重力を補償す
るためにｉ番目の電磁石Ｍｉに加えられる重力補償バイ
アス電圧Ｖbiとをコンパレータ６に入力し、その出力Ｖ
ｃ １ ｉを位置ループ４の掛算器42に入力し、ゲインアン
プ41の出力との乗算値を出力するようにしてある。
電磁石Ｍｉ毎に設けられている。位置ループ４は、電磁
石と移動子との間の空隙Ｘｉをフィードバックして位置
指令Ｘriとの比較値のゲインを増幅するゲインアンプ41
と、掛算器42とにより構成されている。そして、位置ル
ープ切替え基準電圧Ｖｒ １と、移動子２の重力を補償す
るためにｉ番目の電磁石Ｍｉに加えられる重力補償バイ
アス電圧Ｖbiとをコンパレータ６に入力し、その出力Ｖ
ｃ １ ｉを位置ループ４の掛算器42に入力し、ゲインアン
プ41の出力との乗算値を出力するようにしてある。
速度ループ５は、空隙値Ｘｉの微分値をフィードバック
して掛算器42の出力との比較値のゲインを増幅するゲイ
ンアンプ51と、ゲインアンプ51の出力と重力補償バイア
ス電圧Ｖbiとの加算値を線形化する線形化回路52と、速
度ループ切替え基準電圧Ｖｒ ２と、移動子２の重力を補
償するためにｉ＋６番目またはｉ−６番目の電磁石Ｍｉ
+6、Ｍｉ -6に加えられる重力補償バイアス電圧Ｖbi +6、
Ｖbi -6とをコンパレータ７に入力し、コンパレータ７の
出力Ｖｃ ２ ｉと線形化回路52の出力とを入力し、線形化
回路52の出力のゲインを０にする、すなわちサーボロッ
クすることができるアナログスイッチ53と、その出力を
増幅する電流アンプ54と、空隙値Ｘｉの微分値を出力す
る微分器55とから構成されている。
して掛算器42の出力との比較値のゲインを増幅するゲイ
ンアンプ51と、ゲインアンプ51の出力と重力補償バイア
ス電圧Ｖbiとの加算値を線形化する線形化回路52と、速
度ループ切替え基準電圧Ｖｒ ２と、移動子２の重力を補
償するためにｉ＋６番目またはｉ−６番目の電磁石Ｍｉ
+6、Ｍｉ -6に加えられる重力補償バイアス電圧Ｖbi +6、
Ｖbi -6とをコンパレータ７に入力し、コンパレータ７の
出力Ｖｃ ２ ｉと線形化回路52の出力とを入力し、線形化
回路52の出力のゲインを０にする、すなわちサーボロッ
クすることができるアナログスイッチ53と、その出力を
増幅する電流アンプ54と、空隙値Ｘｉの微分値を出力す
る微分器55とから構成されている。
速度ループ５の出力は電磁石Ｍｉと移動子２とにより構
成される制御モデル８に入力されるようにしてある。
成される制御モデル８に入力されるようにしてある。
ここで、電磁石M1、M2の励磁が電磁石M7、M8に切り替わ
る場合について、第２図の制御回路および第３図の電磁
石と移動子との相対位置の状態を示すモデルにより説明
する。
る場合について、第２図の制御回路および第３図の電磁
石と移動子との相対位置の状態を示すモデルにより説明
する。
第３図（ａ）〜（ｅ）は各電磁石対の内の一方の電磁石
近傍に設けた移動子２の位置検出器（図示せず）で検出
した移動子先端位置に応じて、移動子２が第４図（ａ）
に示す移動子位置１から（ｃ）移動子位置３に移動する
過程での制御回路の動作状態を示している。。
近傍に設けた移動子２の位置検出器（図示せず）で検出
した移動子先端位置に応じて、移動子２が第４図（ａ）
に示す移動子位置１から（ｃ）移動子位置３に移動する
過程での制御回路の動作状態を示している。。
電磁石吸引力の力定数をＫＴ［N/V］とすると、ステッ
プ外乱を与えないような重力補償バイアスは、つぎのよ
うになる。
プ外乱を与えないような重力補償バイアスは、つぎのよ
うになる。
電磁石Ｍｉに与えられる重力補償バイアスをＶbiとし、
第１図に示すように、移動子２の質量をｍ、移動子２の
長さをａ、移動子２の移動方向の電磁石のピッチをｈ、
移動子２の重心Ｇから最初に対向した電磁石M1,M2まで
の距離をｌとすると、運動方程式は次に示す（１）、
（２）式を満足する。
第１図に示すように、移動子２の質量をｍ、移動子２の
長さをａ、移動子２の移動方向の電磁石のピッチをｈ、
移動子２の重心Ｇから最初に対向した電磁石M1,M2まで
の距離をｌとすると、運動方程式は次に示す（１）、
（２）式を満足する。
Ｖｂ １＋Ｖｂ ２＋Ｖｂ ３＋Ｖｂ ４＋Ｖｂ ５＋Ｖｂ ６＝mg
/KＴ …（１） （Ｖｂ １＋Ｖｂ ２）ｌ＋（Ｖｂ ３＋Ｖｂ ４）（ｌ−ｈ） ＋（Ｖｂ ５＋Ｖｂ ６）（ｌ−2h）＝０ …（２） ここで、説明を簡単にするために、Ｖｂ １＝Ｖｂ ２、Ｖ
ｂ ３＝Ｖｂ ４、Ｖｂ ５＝Ｖｂ ６とし、 h/2＜ｌ＜3h/2の状態で、Ｖｂ ３＝Ｖｂ ４＝mg/4KＴとす
れば、 Ｖｂ １＝Ｖｂ ２＝（3h−2l）（mg）/8hKＴ …（３） Ｖｂ ５＝Ｖｂ ６＝（2l−ｈ）（mg）/8hKＴ …（４） となる。
/KＴ …（１） （Ｖｂ １＋Ｖｂ ２）ｌ＋（Ｖｂ ３＋Ｖｂ ４）（ｌ−ｈ） ＋（Ｖｂ ５＋Ｖｂ ６）（ｌ−2h）＝０ …（２） ここで、説明を簡単にするために、Ｖｂ １＝Ｖｂ ２、Ｖ
ｂ ３＝Ｖｂ ４、Ｖｂ ５＝Ｖｂ ６とし、 h/2＜ｌ＜3h/2の状態で、Ｖｂ ３＝Ｖｂ ４＝mg/4KＴとす
れば、 Ｖｂ １＝Ｖｂ ２＝（3h−2l）（mg）/8hKＴ …（３） Ｖｂ ５＝Ｖｂ ６＝（2l−ｈ）（mg）/8hKＴ …（４） となる。
第２図における制御モデル８は、電流アンプ54の出力を
もとに、上記の式（１）〜（４）に適応する各電磁石Ｍ
ｉの空隙値を出力する適応性御器である。
もとに、上記の式（１）〜（４）に適応する各電磁石Ｍ
ｉの空隙値を出力する適応性御器である。
移動子２は第４図に示すように矢印Ａの方向に移動し、
（ａ）移動子位置１から（ｆ）移動子位置６に示すよう
に電磁石との相対位置が変化する。移動子の位置と重力
補償バイアスの関係は第４図の移動子の位置において第
５図に示されるように重力補償バイアスが加えられる。
（ａ）移動子位置１から（ｆ）移動子位置６に示すよう
に電磁石との相対位置が変化する。移動子の位置と重力
補償バイアスの関係は第４図の移動子の位置において第
５図に示されるように重力補償バイアスが加えられる。
通常、重力補償バイアス値はROMに格納されており、移
動子の位置に応じてROMかD/A変換器を介してコンパレー
タ６、７に供給される。
動子の位置に応じてROMかD/A変換器を介してコンパレー
タ６、７に供給される。
電磁石の切替えは切替え時にその該当する電磁石への重
力補償バイアスが０になることを利用して行う。すなわ
ち、電磁石M1,M2に対して、第４図に示す（ｃ）移動位
置３および（ｅ）移動位置５で重力補償バイアス
Ｖｂ １、Ｖｂ ２が０になるときに第３図（ｂ）状態２か
ら（ｃ）状態３、あるいは（ｃ）状態３から（ｄ）状態
４の方に切替える。
力補償バイアスが０になることを利用して行う。すなわ
ち、電磁石M1,M2に対して、第４図に示す（ｃ）移動位
置３および（ｅ）移動位置５で重力補償バイアス
Ｖｂ １、Ｖｂ ２が０になるときに第３図（ｂ）状態２か
ら（ｃ）状態３、あるいは（ｃ）状態３から（ｄ）状態
４の方に切替える。
第２図において、Ｖｒ 1,Vｒ ２は０に近い正の値に設定
しておく。Ｖｂ １＜Ｖｒ １でＶｃ １ ｉの信号レベルはLO
W（以下LOとする）となり、掛算器42の出力は０となる
ようにする。
しておく。Ｖｂ １＜Ｖｒ １でＶｃ １ ｉの信号レベルはLO
W（以下LOとする）となり、掛算器42の出力は０となる
ようにする。
また、Ｖbi +6、orVbi -6＞Ｖｒ ２となると、Ｖｃ ２ ｉの
信号レベルがLOとなり、アナログスイッチ53がOFF（サ
ーボロックON）となるようにしておく。また、Ｖｒ １＞
Ｖｒ ２としておく。
信号レベルがLOとなり、アナログスイッチ53がOFF（サ
ーボロックON）となるようにしておく。また、Ｖｒ １＞
Ｖｒ ２としておく。
さて、重力補償バイアスは（３）、（４）式および第５
図に示したのような関係で与えられているので、第４図
（ａ）移動子位置１および（ｂ）の移動子位置２におい
て、第３図（ａ）に示す移動子位置が状態１のとき、電
磁石M1では、 Ｖｂ １＞Ｖｒ 1,Vｂ １＞Ｖｒ 2,Vｂ ７＞Ｖｒ 1,Vｂ ７＞Ｖ
ｒ ２となり、Ｖｃ 11、Ｖｃ 21の信号レベルはHIGH（以下
HIとする）、Ｖｃ 17、Ｖｃ 27の信号レベルはLOとなる。
以下電磁石M2でも同様である。。
図に示したのような関係で与えられているので、第４図
（ａ）移動子位置１および（ｂ）の移動子位置２におい
て、第３図（ａ）に示す移動子位置が状態１のとき、電
磁石M1では、 Ｖｂ １＞Ｖｒ 1,Vｂ １＞Ｖｒ 2,Vｂ ７＞Ｖｒ 1,Vｂ ７＞Ｖ
ｒ ２となり、Ｖｃ 11、Ｖｃ 21の信号レベルはHIGH（以下
HIとする）、Ｖｃ 17、Ｖｃ 27の信号レベルはLOとなる。
以下電磁石M2でも同様である。。
したがって、電磁石M1,M2の制御回路は正常動作し、電
磁石M7,M8の制御回路は動作しない。
磁石M7,M8の制御回路は動作しない。
移動子２が第４図（ｂ）の移動子位置２から（ｃ）移動
子位置３に移動し、第３図（ｂ）に示す移動子位置が状
態２のとき、電磁石M1では、 Ｖｂ １＜Ｖｒ 1,Vｂ １＞Ｖｒ 2,Vｂ ７＜Ｖｒ 1,Vｂ ７＜Ｖ
ｒ ２となり、Ｖｃ 11の信号レベルはLO、Ｖｃ 21の信号レ
ベルはHI、Ｖｃ 17、Ｖｃ 27の信号レベルはLOとなる。
子位置３に移動し、第３図（ｂ）に示す移動子位置が状
態２のとき、電磁石M1では、 Ｖｂ １＜Ｖｒ 1,Vｂ １＞Ｖｒ 2,Vｂ ７＜Ｖｒ 1,Vｂ ７＜Ｖ
ｒ ２となり、Ｖｃ 11の信号レベルはLO、Ｖｃ 21の信号レ
ベルはHI、Ｖｃ 17、Ｖｃ 27の信号レベルはLOとなる。
したがって、電磁石M1,M2の制御回路は速度ループのみ
動作し、電磁石M7,M8の制御回路は動作しない。
動作し、電磁石M7,M8の制御回路は動作しない。
第３図（ｃ）に示す移動子位置が状態３のとき、電磁石
M1では、 Ｖｂ １＜Ｖｒ 1,Vｂ １＜Ｖｒ 2,Vｂ ７＜Ｖｒ 1,Vｂ ７＜Ｖ
ｒ ２となり、Ｖｃ 11の信号レベルはLO、Ｖｃ 21の信号レ
ベルはHI、Ｖｃ 17の信号レベルはLO、Ｖｃ 27の信号レベ
ルはHIとなる。
M1では、 Ｖｂ １＜Ｖｒ 1,Vｂ １＜Ｖｒ 2,Vｂ ７＜Ｖｒ 1,Vｂ ７＜Ｖ
ｒ ２となり、Ｖｃ 11の信号レベルはLO、Ｖｃ 21の信号レ
ベルはHI、Ｖｃ 17の信号レベルはLO、Ｖｃ 27の信号レベ
ルはHIとなる。
したがって、電磁石M1,M2,M7,M8の制御回路は速度ルー
プのみ動作する。
プのみ動作する。
第３図（ｄ）に示す移動子位置が状態４のとき、電磁石
M1では、 Ｖｂ １＜Ｖｒ 1,Vｂ １＜Ｖｒ 2,Vｂ ７＜Ｖｒ 1,Vｂ ７＜Ｖ
ｒ ２となり、Ｖｃ 11,Vｃ 21,Vｃ 17の信号レベルはLO、Ｖ
ｃ 27の信号レベルはHIとなる。
M1では、 Ｖｂ １＜Ｖｒ 1,Vｂ １＜Ｖｒ 2,Vｂ ７＜Ｖｒ 1,Vｂ ７＜Ｖ
ｒ ２となり、Ｖｃ 11,Vｃ 21,Vｃ 17の信号レベルはLO、Ｖ
ｃ 27の信号レベルはHIとなる。
したがって、電磁石M1,M2の制御回路は動作しない。M7,
M8の制御回路は速度ループのみ動作する。
M8の制御回路は速度ループのみ動作する。
第３図（ｅ）に示す移動子位置が状態５のとき、電磁石
M1では、 Ｖｂ １＜Ｖｒ 1,Vｂ １＜Ｖｒ 2,Vｂ ７＞Ｖｒ 1,Vｂ ７＞Ｖ
ｒ ２となり、Ｖｃ 11,Vｃ 21の信号レベルはLO、Ｖｃ 17,V
ｃ 27の信号レベルはHIとなる。
M1では、 Ｖｂ １＜Ｖｒ 1,Vｂ １＜Ｖｒ 2,Vｂ ７＞Ｖｒ 1,Vｂ ７＞Ｖ
ｒ ２となり、Ｖｃ 11,Vｃ 21の信号レベルはLO、Ｖｃ 17,V
ｃ 27の信号レベルはHIとなる。
したがって、電磁石M1,M2の制御回路は動作しない。M7,
M8の制御回路は正常動作する。
M8の制御回路は正常動作する。
速度ループは位置決め系においてはダンピングの役割を
果たすが、このため、速度ループの作動はダンピング効
果を高めることになる。
果たすが、このため、速度ループの作動はダンピング効
果を高めることになる。
このように、本発明によれば、切替え時においても最低
６個の電磁石が速度制御の役割を果たし、最大でも６個
の電磁石しか位置制御の機能を持たない。したがって、
次のことが言える。
６個の電磁石が速度制御の役割を果たし、最大でも６個
の電磁石しか位置制御の機能を持たない。したがって、
次のことが言える。
（１）電磁石切替え時においても、作動する電磁石８個
のうち、４個は位置決め機能をもち、残りの４個のう
ち、例えば第３図（ｂ）状態２の電磁石M1,M2のよう
に、２個のOFFの状態にされる電磁石を短時間、速度制
御用として使用し、最低６個の電磁石が速度制御の機能
をもつため、制御系のダンピング効果を常に維持し、減
衰性の外乱に対する抑制効果が高い。。
のうち、４個は位置決め機能をもち、残りの４個のう
ち、例えば第３図（ｂ）状態２の電磁石M1,M2のよう
に、２個のOFFの状態にされる電磁石を短時間、速度制
御用として使用し、最低６個の電磁石が速度制御の機能
をもつため、制御系のダンピング効果を常に維持し、減
衰性の外乱に対する抑制効果が高い。。
（２）８個の電磁石が位置制御を行うことがないため、
移動子の歪による共振現象を発生することが少ない。
移動子の歪による共振現象を発生することが少ない。
（３）電磁石に加える位置ループ切替え基準電圧Ｖｒ 1,
速度ループ切替え基準電圧Ｖｒ ２を、 Ｖｒ １＞Ｖｒ ２＞０になるように選んでおけば、必ず、
位置ループ、速度ループの順にOFFし、速度ループ、位
置ループの順にONする。
速度ループ切替え基準電圧Ｖｒ ２を、 Ｖｒ １＞Ｖｒ ２＞０になるように選んでおけば、必ず、
位置ループ、速度ループの順にOFFし、速度ループ、位
置ループの順にONする。
また、電磁石Ｍｉに加える重力補償バイアスＶbiは、電
磁石Ｍｉの速度ループがOFFされるときは既に０とな
り、電磁石Ｍｉの速度ループがONされる以前は０でよい
ため、重力補償によるステップ外乱は発生しない。
磁石Ｍｉの速度ループがOFFされるときは既に０とな
り、電磁石Ｍｉの速度ループがONされる以前は０でよい
ため、重力補償によるステップ外乱は発生しない。
もし、サーボロックがONまたはOFFするときに、重力補
償バイアスが０でなかったときや、電子回路にノイズが
加わったときには外乱が生じる。例えば、第１図（ａ）
に示す移動子２の質量ｍが14［kg］、長さａが0.83
［ｍ］、電磁石のピッチｈが0.243［ｍ］のとき、外乱
ｆｄ １が１［Ｎ］、時定数10［ms］の減衰性をもったも
のであるとき、第６図（ａ）に示すような垂直方向偏差
ＸＶβ、および第６図（ｂ）に示すようなピッチング方
向偏差ＸＰβが生じる。
償バイアスが０でなかったときや、電子回路にノイズが
加わったときには外乱が生じる。例えば、第１図（ａ）
に示す移動子２の質量ｍが14［kg］、長さａが0.83
［ｍ］、電磁石のピッチｈが0.243［ｍ］のとき、外乱
ｆｄ １が１［Ｎ］、時定数10［ms］の減衰性をもったも
のであるとき、第６図（ａ）に示すような垂直方向偏差
ＸＶβ、および第６図（ｂ）に示すようなピッチング方
向偏差ＸＰβが生じる。
しかし、本発明により、サーボロックがONまたはOFFす
るときに重力補償バイアスが０となるので、上記と同じ
条件で、垂直方向偏差ＸＶβは第７図（ａ）に示すよう
に、またピッチング方向偏差ＸＰβは第７図（ｂ）に示
すようになり、第６図（ａ）、（ｂ）の場合よりそれぞ
れ約1/3になっている。
るときに重力補償バイアスが０となるので、上記と同じ
条件で、垂直方向偏差ＸＶβは第７図（ａ）に示すよう
に、またピッチング方向偏差ＸＰβは第７図（ｂ）に示
すようになり、第６図（ａ）、（ｂ）の場合よりそれぞ
れ約1/3になっている。
（４）第２図に示したように、制御装置は通常の回路に
コンパレータ、掛算器、アナログスイッチを加えるだけ
で簡単に構成できる。
コンパレータ、掛算器、アナログスイッチを加えるだけ
で簡単に構成できる。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、電磁石の制御系の
ダンピング効果を常に維持し、減衰性の外乱に対する抑
制効果を高め、移動子の歪による共振現象が重力補償に
よるステップ外乱を防ぐので、安定した移動子の位置決
めを簡単な構成で実現させる効果がある。
ダンピング効果を常に維持し、減衰性の外乱に対する抑
制効果を高め、移動子の歪による共振現象が重力補償に
よるステップ外乱を防ぐので、安定した移動子の位置決
めを簡単な構成で実現させる効果がある。
第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例の制御モデルを
示す斜視図、第２図は制御回路を示すブロック図、第３
図は電磁石と移動子との相対位置と制御動作との関係を
示す説明図、第４図は電磁石と移動子との相対位置を示
す説明図、第５図は移動子位置と重力補償バイアス値と
の関係を示す説明図、第６図（ａ）、（ｂ）、第７図
（ａ）、（ｂ）は移動子に加わる外乱に対する応答を示
す説明図である。 １……リニアモータ、２……移動子、３……制御回路、
４……位置ループ、５……速度ループ、６、７……コン
パレータ、M1〜Ｍｉ〜Ｍｎ +1……電磁石
示す斜視図、第２図は制御回路を示すブロック図、第３
図は電磁石と移動子との相対位置と制御動作との関係を
示す説明図、第４図は電磁石と移動子との相対位置を示
す説明図、第５図は移動子位置と重力補償バイアス値と
の関係を示す説明図、第６図（ａ）、（ｂ）、第７図
（ａ）、（ｂ）は移動子に加わる外乱に対する応答を示
す説明図である。 １……リニアモータ、２……移動子、３……制御回路、
４……位置ループ、５……速度ループ、６、７……コン
パレータ、M1〜Ｍｉ〜Ｍｎ +1……電磁石
Claims (2)
- 【請求項１】長手方向に複数個の電磁石対を設け、前記
電磁石の少なくとも４対と空隙を介して対向する磁性体
よりなる移動子を吸引して浮上するようにした磁気浮上
搬送方法において、 ４対の前記電磁石が前記移動子に対向した状態で、励磁
すべき電磁石と励磁を止めるべき電磁石とを決定し、 前記励磁すべき電磁石と前記励磁を止めるべき電磁石と
の切り替え時に、前記空隙変位をフィードバックして、
前記空隙変位を制御するとともに、 前記空隙変位の微分値をフィードバックして前記空隙変
位を速度制御するように、常時少なくとも３対の前記電
磁石を励磁し、 かつ、前記移動子の移動方向位置の関数である重力補償
バイアス電圧に応じて速度制御するように、少なくとも
３対の前記電磁石を励磁する重力補償制御を行うことを
特徴とする磁気浮上搬送方法。 - 【請求項２】長手方向に複数の電磁石対を設け、少なく
とも４対の前記電磁石と空隙を介して移動子を対向して
配置し、前記電磁石と前記移動子との間の空隙値を位置
検出センサの出力に応じて前記電磁石の励磁電圧を制御
する制御回路を有する磁気浮上搬送装置において、 前記電磁石と前記移動子との間の空隙値（Ｘｉ）と位置
指令値（Ｘri）との比較値のゲインを増幅するゲインア
ンプ（41）と、前記移動子（２）に作用する重力により
発生する前記空隙値（Ｘｉ）の変動を抑制するために前
記移動子に対向している電磁石の内、移動子端よりｉ番
目の電磁石（Ｍｉ）の重力補償バイアス電圧（Ｖbi）と
位置ループ切替え基準電圧（Ｖｒ １）との差をとり、か
つ重力補償バイアス電圧（Ｖbi）と位置ループ切替え基
準電圧（Ｖｒ １）との差が正の時、出力（Ｖｃ １ ｉ）の
信号レベルをHigh、重力補償バイアス電圧（Ｖbi）と位
置ループ切替え基準電圧（Ｖｒ １）との差が負の時、出
力（Ｖｃ １ ｉ）の信号レベルをLowとするコンパレータ
（６）と、前記ゲインアンプ（41）の出力と前記コンパ
レータ（６）の出力（Ｖｃ １ ｉ）を入力とする掛算器
（42）とを備えた位置ループ（４）を設け、 前記空隙値（Ｘｉ）を微分する微分器（55）から出力さ
れる前記空隙値（Ｘｉ）の微分値と前記掛算器（42）の
出力との比較値を増幅するゲインアンプ（51）と、前記
ゲインアンプ（51）の出力と前記重力補償バイアス電圧
（Ｖbi）との加算値を線形化する線形化回路（52）と、
移動端よりｉ＋６番目の電磁石（Ｍｉ +6）の重力補償バ
イアス電圧（Ｖbi +6）と速度ループ切替え基準電圧（Ｖ
ｒ ２）、ただしＶｒ １＜Ｖｒ ２＜０、との差が負、かつ
移動端よりｉ−６番目の電磁石（Ｍｉ -6）の重力補償バ
イアス電圧（Ｖbi -6）と速度ループ切替え基準電圧（Ｖ
ｒ ２）との差が負の時、出力（Ｖｃ ２ ｉ）の信号レベル
がHigh、補償バイアス電圧（Ｖbi +6）と速度ループ切替
え基準電圧（Ｖｒ ２）との差が正、または重力補償バイ
アス電圧（Ｖbi -6）と速度ループ切替え基準電圧（Ｖｒ
２）との差が正の時、出力（Ｖｃ ２ ｉ）の信号レベルが
Lowとするコンパレータ（７）と、前記コンパレータ
（７）の出力（Ｖｃ ２ ｉ）と前記線形化回路（52）の出
力とを入力とし、Ｖｃ ２ ｉの信号レベルがLowのとき、
前記線形化回路（52）の出力を０にするアナログスイッ
チ（53）と、前記アナログスイッチ（53）の出力を増幅
する電流アンプ（54）と、前記空隙値（Ｘｉ）の微分値
を出力する微分器（55）とから構成された速度ループ
（５）を設けたことを特徴とする磁気浮上搬送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1326508A JPH0728482B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 磁気浮上搬送方法と装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1326508A JPH0728482B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 磁気浮上搬送方法と装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03190507A JPH03190507A (ja) | 1991-08-20 |
| JPH0728482B2 true JPH0728482B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=18188611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1326508A Expired - Fee Related JPH0728482B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 磁気浮上搬送方法と装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0728482B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2547489B2 (ja) * | 1991-08-29 | 1996-10-23 | 株式会社荏原製作所 | 磁気浮上搬送装置の制御方法 |
| US5641054A (en) * | 1992-07-07 | 1997-06-24 | Ebara Corporation | Magnetic levitation conveyor apparatus |
-
1989
- 1989-12-15 JP JP1326508A patent/JPH0728482B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03190507A (ja) | 1991-08-20 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |