JPH0775377A - 停止位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気浮上式等の非接触型の搬送装置に組み込
まれ、搬送台を短時間内に停止させることのできる停止
位置決め装置を提供する。 【構成】 搬送路に沿って該搬送路から非接触で移動す
る搬送台１１を予め定められた停止位置に該搬送路から
非接触で停止させる停止位置決め装置において、非接触
構成された１次側の電磁石１３と、２次側の磁性体１３
ｃとからなり、そのいずれか一方が前記停止位置側に、
他方が前記搬送台１１側に取付けられ、前記搬送台１１
の停止位置近傍における振動速度と振動変位を検出する
検出手段１６，１８と、該振動速度と振動変位の符号が
等しい時のみ前記振動速度に比例する電流を前記１次側
の電磁石１３の一定電流に重畳して供給し、前記搬送台
１１の振動に対して減衰力を発生させる制御手段１５と
を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は停止位置決め装置に係
り、特に搬送路に沿って移動する搬送台を予め定められ
た停止位置に、該搬送路から非接触で停止させる停止位
置決め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁石の磁気吸引力により搬送台を浮上
保持し、リニアモータにより非接触で搬送台を移動させ
る磁気浮上搬送装置等においては、被搬送物の積下ろし
や積込みのために、搬送路上に設けたステーションに、
搬送台を正確に位置決めして停止させなければならな
い。

【０００３】図９は、このような従来の停止位置決め装
置の一例を示す縦断面図である。この図において、搬送
台１の下面には、２次側の磁性体である鉄心２が固定さ
れている。一方、搬送路３側には、この２次側鉄心２に
磁極面が相対する形で、１次側電磁石４が配設されてい
る。そして、搬送台１が停止位置にきた時に、１次側電
磁石４に巻回されたコイル５に通電することにより、電
磁石４の磁極面４ａに２次側鉄心２の磁極面２ａを吸引
させて、搬送台１を非接触で所定位置に停止させること
ができる。

【０００４】図１０は、上記停止時における、搬送台１
の停止位置（平衡位置）からの変位ｘと、復元力ｆとの
関係を示す説明図である。この図から判るように、変位
ｘが正の時には、負の復元力ｆが働き、変位ｘが負の時
には正の復元力ｆが働く。したがって、慣性力を有する
搬送台１は変位ｘ＝０（平衡点）を中心として振動し、
空気抵抗、渦電流損失による抵抗等の作用を受けながら
減衰し、最終的にはこの平衡点に停止することとなる。

【０００５】この種の非接触型の停止位置決め装置は、
非接触で移動体に制動力を与えて停止させるものである
ため、機械的な摩擦力を利用するものに比べ、接触面の
摩耗が無く塵埃が生じる恐れがなく、保守が容易になる
利点がある。従って、リニアモータによって水平方向に
駆動される磁気浮上式搬送装置等に、このような停止位
置決め装置を組み込むことができれば、搬送台の浮上支
持、駆動および制動をすべて非接触で行える搬送装置が
実現でき、塵埃の発生を極端に嫌うクリーンルーム内で
の利用等に極めて好適である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
非接触式の停止装置を磁気浮上搬送装置等に組み込む場
合、以下に述べるような問題点が生じる。すなわち、浮
上用電磁石の磁気吸引力により鉛直方向に浮上支持さ
れ、リニアモータにより水平方向に駆動され進行する慣
性力を有する搬送台を、図１０に示す復元力が働く停止
位置決め装置で停止させるものである。従って前述のよ
うに、平衡点（ｘ＝０）を中心として搬送台は進行方向
に振動が生じ、非接触であるため摩擦抵抗が生じなく、
空気抵抗、渦電流損等による減衰力が作用するのみであ
る。このため振動がなかなか減衰せず、停止までに多く
の時間が必要となる。

【０００７】この発明は、係る従来技術の問題点に鑑み
なされたもので、磁気浮上式等の搬送装置に組み込ま
れ、搬送台を短時間内に停止させることのできる停止位
置決め装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の停止位置決め装
置は、搬送路に沿って移動する搬送台を予め定められた
停止位置に該搬送路から非接触で停止させる停止位置決
め装置において、非接触構成された１次側の電磁石と、
２次側の磁性体とからなり、そのいずれか一方が前記停
止位置側に、他方が前記搬送台側に取付けられ、前記搬
送台の停止位置近傍における振動速度と振動変位を検出
する検出手段と、該振動速度と振動変位の符号が等しい
時のみ前記振動速度に比例する電流を前記１次側の電磁
石の一定電流に重畳して供給し、前記搬送台の振動に対
して減衰力を発生させる制御手段とを具備することを特
徴とする。

【０００９】

【作用】搬送台の停止位置近傍における振動速度と振動
変位を検出する検出手段を設け、振動速度と振動変位の
符号が等しい時のみ振動速度に比例する電流を電磁石の
コイルの一定電流に重畳して流すことにより、搬送台の
振動に対して減衰力を発生させることができる。このた
め、停止点付近に進行してくる搬送台に対してその振動
を速やかに減衰させ、搬送台をスムーズに停止点に停止
させることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
ながら説明する。図１は、本発明の一実施例の停止位置
決め装置の構成を示す説明図である。この図において搬
送台１１は、鉄心等の磁性体１３ｃを備えており、この
磁性体１３ｃは２次側となる。搬送方向Ｘに進行する搬
送台１１に対して、停止位置には１次側となる電磁石１
３が設置床に固定されている。電磁石１３は鉄心からな
る磁極１３ａとコイル１３ｂとから構成されている。１
次側磁極１３ａは、断面形成が略コの字状で、開口部を
上にして配置され、下部には励磁コイル１３ｂが巻回さ
れている。一方、２次側磁性体１３ｃは直方体であり、
搬送台１１が移動する時、１次側の磁極１３ａの開口部
を通って移動できるようになっている。

【００１１】励磁コイル１３ｂは、制御装置１５の出力
端に接続されている。この制御装置１５は、速度検出器
１６および位置検出器１７から出力される搬送台１１の
速度信号および変位信号によって、コイル１３ｂへの励
磁電流を制御するものである。ここで、位置検出器１８
は、搬送台の側部に取付けられた長尺のスリット板１９
と、このスリット板を挟む形で搬送路側に設けられた一
対のＬＥＤとホトセンサ１４との一対の組からなり、ス
リットを透過する光をホトセンサ１４で検出することに
より、該ホトセンサ１４の出力から平衡位置（ｘ＝０）
からの搬送台の変位ｘを検出することができる。また変
位の信号から、該信号を微分することにより速度の信号
を得ることができる。なお、前述のスリット板には、平
衡位置を境として異なる２系列の縦スリットが水平方向
に多数刻まれ、これらから変位ｘの正負を判定すること
ができるようになっている。

【００１２】次に、本実施例の停止位置決め装置の動作
を説明する。まず、電磁石１３に一定の励磁電流を印加
して停止のための磁束を生ぜしめた時の状態を図２乃至
３を参照して説明する。図２は、搬送台が停止位置から
変位したときの変位ｘを示す。図３は、搬送台が停止位
置（ｘ＝０）から変位した時の変位ｘと復元力ｆとの関
係を示すものである。この図において、変位ｘ＝０と
は、図２において、１次側の鉄心からなる磁性体１３ａ
と、２次側電磁石の鉄心の磁極１３ｂの中心線が一致し
た位置である。その位置から、搬送台の進行方向（図の
右側方向）に変位すると、変位ｘが正となり、電磁石１
３による反対（負）方向への復元力が次第に強まる。逆
に、搬送台１１が変位ｘ＝０の位置から負方向へ変位す
ると、電磁石１３の吸引力が逆（正）方向に強まる。す
なわち、搬送台１１は変位ｘ＝０を中心として、図４に
示すように振動し、渦電流損或いは空気抵抗の損失によ
り徐々に減衰する。

【００１３】この振動は、損失分を無視すると一般的に
は正弦波として ｘ＝Ａ sinωｔ と書き表すことができる（図５（Ａ参照））。この振動
速度ｘ′は変位ｘを時間微分して、 ｘ′＝Ａ cos ωｔ ＝Ａ sin（ωｔ＋π／２） となる。すなわち、図５（Ｂ）に示すように、振動速度
は振動変位より９０°進んだ波形となる。したがって、
この振動を減衰させるためには、図５（Ｃ）に示すよう
な振動速度と符号が反対の力を搬送台に与えればよい。

【００１４】ところが、図５（Ｃ）の関係に従い、励磁
電流をそのままコイル１３ｂに印加すると、実際には搬
送台の振動に対して減衰力を与えることができない。こ
のことは次の理由によるものと考えられる。搬送台の変
位ｘと、コイル１３ｂに流れる励磁電流ｉと、求心力ｆ
との関係は図６に示すようになる。即ち、変位ｘが負
（ｘ＜０）であれば、コイル１３ｂに流れる励磁電流ｉ
の向きにかかわらず、生じる求心力ｆの方向は常に正
（ｆ＞０）であり、ｘ＝０ではｆ＝０となり、変位ｘが
正であれば（ｘ＞０）、励磁電流ｉの向きにかかわらず
生じる求心力の方向は常に負（ｆ＜０）となる。

【００１５】したがって、図５（Ｄ）に示すような振動
速度ｘ′と符号が逆の励磁電流ｉを励磁コイル１３ｂに
流すと、実際に生じる求心力は、変位ｘの符号との関係
により、図５（Ｅ）で示すような求心力となり、振動変
位と振動速度の符号が逆となる半周期分が逆のバネ力と
してしか作用せず、減衰力として作用させることができ
ない。

【００１６】このため、本実施例においては、振動速度
と振動変位の符号を認識し、振動変位と振動速度の符号
を比較し、両者が同符号になった時のみ、励磁電流を電
磁石のコイルに流すようにしたものである。

【００１７】図６は、本実施例における制御系の構成を
示すブロック図である。すなわち、位置検出器１８から
変位信号ｘを入力し、速度検出器１６から速度信号ｘ′
を入力する。そして、乗算器２０で速度信号ｘ′と変位
信号ｘの乗算を行い、この結果が正ならばスイッチ２１
を閉じる（オンする）。変位信号ｘと速度信号ｘ′の乗
算の結果が負であるならばスイッチ２１を開く（オフす
る）。

【００１８】このような乗算器２０およびスイッチ２１
からなる制御手段を付加することにより、電磁石コイル
に流れる励磁電流ｉおよび振動を減衰させる減衰力ｆと
振動変位ｘおよび振動速度ｘ′との関係は図７に示すよ
うになる。すなわち、図７（Ａ）は、振動変位ｘと振動
速度ｘ′を示す。この振動波形に対する振動に減衰力を
与えるコントローラの出力Ｖ１は、図７（Ｂ）に示すよ
うに振動速度Ｘ′の逆相になる。そして、乗算器２０の
出力である変位信号Ｘと速度信号Ｘ′が共に同じ符号で
ある場合にはスイッチ２１はオンし、異なる符号である
場合にはスイッチ２１はオフとなる。この状態を図７
（Ｃ）に示す。従って、増幅器を経てコイルに流れる励
磁電流ｉは図７（Ｄ）に示すようになる。そして、実際
に生じる求心力ｆは励磁電流ｉに比例することから図７
（Ｅ）に示すようになり、逆のバネ力となる成分が除去
され、（Ｅ）に示す力が搬送台に対して有効な減衰力と
して作用する。

【００１９】なお、スイッチ２１の制御系における位置
は、本実施例のようにコントローラの出力電圧をオン／
オフしてもよいし、また電流増幅器の後段でパワーアン
プの出力電流をオン／オフしてもよい。また、スイッチ
をオン／オフするための論理は、変位と速度の符号とを
論理回路で比較して両者の符号が一致する時にオンにし
て、両者の符号が一致しない時にはオフとしてもよい
し、または本実施例のように演算回路で変位と速度の信
号を乗算してその値が正の時にオン、負の時にオフとし
てもよい。またＡ／Ｄコンバータによってディジタル信
号に変換し、コンピュータで演算を行ってスイッチ２１
に演算結果を送り制御してもよい。さらに本実施例で
は、速度検出器と変位検出器とは別に設置してあるが、
速度検出器の代わりに変位検出器の信号を微分して速度
信号としてもよい。

【００２０】図８は、本実施例による搬送台の停止位置
付近における振動の減衰の様子を示す説明図である。図
８に示すように、図４の一定の励磁電流による振動の減
衰と比較して、はるかに急速に振動が減衰することが判
る。これは、図７に示されるように、物理的には搬送台
が平衡点を通り過ぎてから、変位の最大点に達する間に
（Ｅ）に示す磁気吸引力（求心力）が付与され、最大点
から平衡点に戻る間には磁気吸引力（求心力）が付与さ
れなくなるため、振動を効果的に減衰させることができ
るのである。即ち、一定の励磁電流による磁気吸引力の
みの場合では、搬送台が最大変位から平衡点に戻る間に
平衡点に向かう力（求心力）が与えられてしまう。これ
は搬送台を減速というよりはむしろ加速する方向の力と
なってしまう。このような搬送台が最大変位から平衡点
に向かう間の平衡点に向かう力をスイッチ２１によって
除去して、平衡点から搬送台が最大変位に向かう間にの
み平衡点に向かう力（求心力）を付与することになるの
で、振動を急速に効果的に減衰させることができる。

【００２１】以上は、搬送路の固定側に１次側の電磁石
を配置し、搬送台に２次側の磁性体を配置した実施例の
説明である。逆に搬送台に１次側の電磁石を搭載して、
固定側に２次側の磁性体を配置してもよい。又、このよ
うな停止位置決め装置を本実施例のように設けると共
に、搬送路の直角な方向に設けてもよい。このように搬
送路の直角方向にもう１台の同様な停止位置決め装置を
配置することによって、搬送台の進行方向のみならず、
進行方向の直角方向を生じる振動、或いは停止点を中心
とした回転振動を急速に減衰させることが可能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は搬送台
の停止位置近傍における振動変位と振動速度を検出する
検出手段を設け、該振動変位と振動速度の符号が等しい
時のみ電磁石の励磁電流を供給し、減衰力を発生させる
制御手段を設けたものである。このため、停止位置に進
行してくる搬送台に対してその振動を速やかに減衰さ
せ、搬送台をスムーズに停止点に停止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の停止位置決め装置の構成を
示す説明図。

【図２】搬送台の変位ｘを説明する説明図。

【図３】変位ｘと復元力ｆの関係を示す説明図。

【図４】一定励磁電流による搬送台の振動を示す説明
図。

【図５】（Ａ）振動変位ｘ、（Ｂ）振動速度ｘ′、
（Ｃ）与えるべき振動減衰力ｆ、（Ｄ）励磁電流ｉ、
（Ｅ）実際に生じる求心力ｆの関係を示すタイムチャー
ト。

【図６】制御系の構成を示すブロック図。

【図７】（Ａ）振動変位ｘ、振動速度ｘ′、（Ｂ）コン
トローラ出力ｖ¹（Ｃ）スイッチ開閉状態、（Ｄ）励磁
電流ｉ、（Ｅ）実際に生じる求心力ｆの関係を示すタイ
ムチャート。

【図８】本発明の一実施例による搬送台の振動を示す説
明図。

【図９】従来の停止位置決め装置の構成を示す説明図。

【図１０】従来の変位ｘと復元力ｆの関係を示す説明
図。

【符号の説明】

１１ 搬送台 １３ 電磁石 １３ａ 磁極 １３ｂ コイル １３ｃ 磁性体 １４ ホトセンサ １５ 制御装置 １６ 速度検出器 １８ 変位検出器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送路に沿って移動する搬送台を予め定
   められた停止位置に該搬送路から非接触で停止させる停
   止位置決め装置において、非接触構成された１次側の電
   磁石と、２次側の磁性体とからなり、そのいずれか一方
   が前記停止位置側に、他方が前記搬送台側に取付けら
   れ、前記搬送台の停止位置近傍における振動速度と振動
   変位を検出する検出手段と、該振動速度と振動変位の符
   号が等しい時のみ前記振動速度に比例する電流を前記１
   次側の電磁石の一定電流に重畳して供給し、前記搬送台
   の振動に対して減衰力を発生させる制御手段とを具備す
   ることを特徴とする停止位置決め装置。
2. 【請求項２】 前記電磁石に一定電流を供給して磁束を
   発生する代わりに、永久磁石により磁束を発生させるも
   のであることを特徴とする請求項１記載の停止位置決め
   装置。
3. 【請求項３】 前記停止位置決め装置は、前記搬送路に
   沿った搬送台の進行方向及び該進行方向の直角方向に共
   に減衰力を与えるように設けられたものであることを特
   徴とする請求項１又は２記載の停止位置決め装置。