JPS627303A - 浮上式搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、小物類を搬送する浮上式搬送装置に係わシ、
特に、省エネルギ、省スペース化および磁気浮上系の制
御の安定化を図れるようにした浮上式搬送装置に関する
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、オフィスオートメーション、ファクトリ−オート
メーションの一環として、建屋内の複数の地点間におい
て、伝票、を類、現金、資料等を搬送装置を用いて移動
させることが広く行われている。

このような用途に用いられる搬送装置は、搬送物を速や
かに、かつ静かに移動させ得るものであることが要求さ
れる。このため、この種の搬送装置においてはガイドレ
ール上で搬送車を非接触に支持することが行われている
。搬送車を非接触で支持するには、空気や磁気を用いる
のが一般的である。中でも搬送車を磁気的に支持する方
式は、ガイドレールに対する追従性や、騒音低減効果に
優れておシ、最も有望な支持手段であると言える。

ところで、従来の磁気的な浮上式搬送装置は、搬送車を
電磁石で支持し、この電磁石への励磁ｘｉを制御するこ
とによって搬送車を安定に支持するものであった。した
がって、電磁石のコイルを常時付勢しなければならず、
消費電力が大きいといり欠点を回避することができなか
った。そこで、電磁石に要求される起磁力の大部分を永
久磁石で付与し、消費電力の低減化を図るようにした装
置も考えられている。しかし、この場合でも、例えば搬
送すべき物を搬送車に搭載するなどして、搬送車に外力
が印加された場合は、定常位置へ搬送車を押し戻そうと
する力を常時電磁石で与える必要があるため、これによ
る消費電力の増大が問題となった。また、このように搬
送車への外力の印加によって電磁石に付与する電力が大
きくなるという問題があると、電磁石を付勢するための
電源として大容量の電源を使用しなくてはならず、結局
、装置全体の大型化を招くという問題があった。

また、従来の磁気的な浮上式搬送装置は、例えば搬送す
べき物を搬送車に搭載したシ搬送車の走行時の遠心力負
荷などによシ、搬送車に外力が印加された場合に、電磁
石の励磁電流や磁気ギャップに定常変位を生じることが
あった。

この時、ギャップ長の定常変位やこの定常変位を生じる
までの過渡的変動が大きすぎると磁気浮上系の線形制御
が困難になシ、安定な磁気浮上状態が保てなくなるとい
う問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、係る問題に鑑みなされたものであり、その目
的とするところは、磁気浮上系の安定制御を達成し、か
つ消費電力の低減化を図ることによシ、省エネルギ、省
スペース化の図れる浮上式搬送装置を提供することＫあ
る。

〔発明の概要〕

本発明はゼロパワー制御方式の搬送装置にあって、外力
の印加に対する空隙長偏差の応答を抑制するようにフィ
ードバックルーズｔＳ成したことを特徴としている。

すなわち、本発明は、少なくとも下面部分が強磁性体で
形成されたガイドレールと、このガイドレールに沿って
走行自在に配置された搬送車と、前記ガイドレールの下
面と空隙を介して対向するように配置された電磁石、並
びに前記ガイドレールおよび前記空隙で構成される磁気
回路中に介在し前記搬送車を浮上させるのに必要な起磁
力を供給する永久磁石で構成さ゛れ前記搬送車に搭載さ
れた一または複数の磁気支持ユニ、／）と、前記搬送車
に取付けられ前記磁気回路中の変化を検出するセンサ部
と、このセンサ部の出力に基づいて前記磁石の励磁電流
を制御して前記電磁石に流す電流が零になる状態で前記
磁気回路を安定化させるゼロ・やワーフイードパックル
ーズを有する制御手段とを備えた浮上式搬送装置におい
て、前記制御手段が前記センサ部の出力値から前記搬送
車に加えられた外力の大きさを観測する状態観測器と、
この状態観測器で観測された前記外力の大きさを入力と
し前記空隙の偏差を出力とする系の伝達関数の分子の８
の一次の係数項を零にするフィード・ぐツクダイ／補償
手段とを備えたものであることを特徴としている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ゼロパワーフィドパ、クループを採用
しているため、電磁石のコイルには搬送車に外力が印加
されたときの過渡状態にしか電流が流れないので省エネ
ルギ化が図れる。

そして、省エネルギ化が図れることによυ電源の容景を
少なくできるので小形軽量の電源の使用によって装置の
小形化も図れ、省スペース化に寄与できる。

また、本発明によれば搬送車に衝撃が加わった際の搬送
車の上下動を抑制することができるので、搬送物に悪影
響を与えたシ、搬送車がガイドレールに衝突する可能性
も少なくなる。

さらに、本発明によれば、磁気浮上系の固有振動数を低
く設定しても、外力の印加による空隙の変動および変化
が大きくならないので、良好な磁気浮上状態を保つこと
ができる。また、このことはガイドレールの肉厚を薄く
したシ、ガイドレールを支持する架台のスパン長を拡大
できる（これによって固有振動数が低くなる）ことを意
味し、この結果、ガイドレールや周辺構造物の構造を簡
単にすることができるなどの効果を奏する。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明の一実施例に係る浮上
式搬送装置について説明する。

第１図〜第３図において１１は断面が逆Ｕ字状に形成さ
れ、例えばオフィス空間において障害物を避けるように
して敷設された軌道枠である。この軌道枠１１の上部壁
下面には２本のガイトレール１２ａ、１２ｂが平行に敷
設されておυ、軌道枠１１の側壁内面にはそれぞれ断面
がコテ状の非常時用ガイドＩ　Ｊ　ａ　ｒ　１３　ｂが
互いの開放側を対面させて敷設されている。がイドレー
ル１２ａ、１２ｂの下側には、搬送車１５が上記ガイド
レール１２ｍ、１２ｂに沿って走行自在に配置されてい
る。また、軌道枠１１の上部壁下面で上記がイドレール
１２ａ。

１２ｂの間の部分には、上記がイドレールに沿って所定
の距離を隔ててリニア誘導電動機の固定子１６が配置さ
れている。

ガイドレール１２ｈ、１２ｂは、強磁性体で形成された
逆Ｕ字状部材２１の下面に白色のビニルチーブ２２を貼
着してなるものであシ、オフィスへの据付作業を容易化
するため分割構造となっている。各部材２１の継目部分
Ａは所定の接合処理が施されている。

次に搬送車１５の構成について説明する。すなわち、ガ
イドレール１２ｈ、１２ｂの下面と対向するように平板
状の基台２５が配置されている。この基台２５は、進行
方向に配置された２つの分割板２６ｇ、２６ｂと、両分
側板２６ａ。

２６ｂを同進行方向と直交する面内で回転可能に連結す
る連結機構２７とで構成されている。

この基台２５の上面四隅位置には、それぞれ計４つの磁
気支持ユニット３１が搭載されている。

これら磁気支持ユニット３１は、上記基台２５上面で回
転可能なようにデルト３２および台座３３を用いて前記
基台２５に取付けられている。

これら磁気支持ユニット３１には、同ユニット３１とガ
イドレール１２ｍ、Ｉ２ｂの下面との間の空隙長を検出
する光学ギャップセンサ３４が取付けられている。また
、各分割板２６ａ。

２６ｂの下面には、連結部材３５　ａ　Ｈ３５ｂ　ｒ３
６ａ、３６ｂを介して搬送物の収容のための容器３７．
３８がそれぞれ取付けられている。

そして、これら容器３７．３８には、前記４つの磁気支
持ユニット３１をそれぞれ制御するための制御装ｆｆ７
４１と、定電圧発生装置４２と、これらに電力を供給す
る小容量の電源４３とがそれぞれ２つずつ計４つ搭載さ
れている。また、前記基台２５の下面四隅位置には、磁
気支持ユニット３１の磁気力喪失時などにおいて前記非
常用ガイド１３ｍ、１３ｂの上下壁内面に接触して搬送
車１５を上下方向に支持するための４つの縦車輪４５＆
と、同非常用ガイド１３ａ。

１３ｂの側壁内面に接触して搬送車１５を左右方向に支
持するための４つの横車輪４５ｂとがそれぞれ取付けら
れている。なお、基台２５は前述したリニア誘導電動機
の稼動要素である導体板を兼ねたものであシ、装置の稼
動時においては、固定子１６と僅かのギヤ、′ｆを介し
て対向する高さに配置されている。

磁気支持ユニット３１は、第４図にも示すように上端部
がガイドレール１２ｈ、１２ｂの下端部と対向するよう
に搬送車１５の進行方向と直交する方向に配置された２
つの電磁石５１゜間に介在する永久磁石５３とで構成さ
れておシ、全体としてＵ字状をなすものである。各電磁
石５２．５２は、強磁性体で形成された継鉄５５と、こ
の継鉄５５に巻装されたコイル５６とで構成されておシ
、各コイＡ１５６は、電磁石ｓｒ。

５２によって形成される磁束が互いに加算されるような
向きで直列に接続されている。

次に制御装置４ノを説明するに当）、この制御系の基本
的な考え方について述べる。

まず、上記磁気支持ユニット３１とその周辺のがイドレ
ール１１１Ｌ、１２ｂ、空隙Ｐ、継鉄５５、永久磁石５
３からなる磁気回路について考察する。なお、簡単のた
めに、この磁気回路における漏れ磁束は無視することに
する。この磁気回路の磁気抵抗Ｒｍは、 で表わすことができる。ここにμ。は真空の透磁率、Ｓ
は磁気回路の断面積、２は空隙長、μ８は空隙部分以外
の非透磁率、ｔは空隙部分以外の磁気回路長である。

また、コイル５６に励磁電流が流れていない時に空ＮＰ
に生じる磁界の強さをＨｍ、永久磁石５３の長さをｔｍ
、コイル５６の総巻数をＮ１コイル５６への励磁電流を
工とすると、この磁気回路に発生する全磁束Φは、 Φ＝　（ＮＩ　＋Ｈｒｎ　Ａｍ　）７１ｍ　　　　　　
　・曲べりとなる。したがって、ガイドレールｌＪａ　
。

Ｉ２ｂと各継鉄５５との間に働く全吸引力Ｆは、で表わ
せる。ここで２で示す向きを重力方向として搬送車の運
動方程式を導くと、 となる。なお、ここにｍは前記磁気支持部に加わる負荷
および当該磁気支持部の全質量、ｇは重力加速度である
、Ｕｎは搬送車に印加される外力である。

一方、直列に接続されたコイル５６が鎖交する磁束数Φ
、は、 ΦＮ＝　（Ｎ　Ｉ　＋　）ｈｎｔｍ　）　Ｎ／Ｒｍ　　
　　　−・−（５）であるから、コイル５６の電圧方程
式は、コイル５６の全抵抗をＲとして、 ｄφＮ −＝　Ｅ　−ＲＩ ｔ となる。

ここでＲｍは、（１）式から明らかなように、空隙長２
の関数である。そこで、いま、Ｉ−０の時に吸引力Ｆと
重力ｍｇとが釣合う際のギヤ、グ長をに６、全磁気抵抗
をＲｍ□として、上記（５）　、　（６）式傍で線形化
する。この場合、２．π、工は、それぞれの微小量をΔ
２．Δ２．Δｉとして、Ｚ　−Ｚｏ＋Δ２ 一＝０＋Δ２ ｔ Ｉ−０＋Δｌ で表わせる。

そこで、上記（５）式の吸引力Ｆを定常点（Ｚ＋−〇−
２Ｉ　）−（ｚｏ、ｏ　、ｏ）の近傍で線形化すると、
ｔ となシ、 とおくと、 となる。したがりて、前記（４）式は次のようにまとめ
ることができる。

同様に、前記（６）式を定常点（Ｚ＋、、＋Ｉ）”（ｚ
ｏ、Ｏ，Ｏ）の近傍で線形化すると、となる。上記（７
）　、　（８）式は、次のような状態方程左にまとめる
ことができろう ただし、’２１１　”２５　’　”３２１　”５５　ｌ
　ｂ！５１１　ｄ２１　　は、それぞれ、 である。ここで簡単のため上記（９）式を、ｘ　＝　Ａ
　Ｘ　＋ＢＥ　＋　ＤＵｍ　　　　　　　　・・（ＬＯ
と表わす。この（９）式で表わす線形システムは、一般
には不安定な系であるが、上記（９）式の状態ベクトル
〔Δ２．Δ諷、Δｌ〕および加速度Δ２よシ、印加電圧
Ｅを種々の方法で求め、系にフィードバック制御を施す
ことによって安定化を図ることができる。例えばＣを出
力行列（この場合単位行列）とし、印加電圧Ｅを、 Ｅ　＝−ＣＦ４．Ｆ２．Ｆ３）ＸＣＸＸ＝・ＦＣｘ　　
　　　　　　　　　・・（１１）（但し、Ｆ、＋　Ｆ２
　ｒ　Ｆ３はフィードバック定数）とすれば、（１０式
は、 交＝　Ａｘ　−ＢＦＣｘ　＋　ＤＵｍ　　　　　　−Ｕ
となシ、さらに、この０１式をラプラス変換してＸを求
めると、 ｘ＝Ｌ−’（（，５ｌ−Ａ＋ＢＦＣ）−’（Ｘｏ＋ＤＵ
ｍ（ｓ）））　　−Ｑ３となる。なお、ここに１は単位
行列、ｘｏはＸの初期値である。

上記（１１式において、Ｕｍをステップ状の外力とすれ
ば、Ｘの安定性は、状態推移行列Φ（、）すなわち、 Φ（ｓ）　＝　（ｓ！　・Ａ＋ＢＦＣ）・’　　　　　
　・・α→の行列式ａｅｔｌΦ（、）　＋の特性根が３
の複素平面上で全て左半面上に保存すれば保障される。

（９）式の場合、Φ（ｓ）の特性方程式ａｅｔｌΦ（１
）Ｉ＝Ｏは、ｓ’＋（ｂ３１ｒ、　ａ３３）ｓ２＋（＆
２１＋ａ２ｓ（ｂｓ１Ｆ２ａｓｚ））８＋ａ２３ｂ３１
Ｆ１−”２１　（ｂ３１Ｆ３−’３３　）＝Ｏ””・・
αＱとなる。したがって、Ｆ＋　＋　Ｆ２　ｒ　Ｆ３　
　の値を適宜艇定することによυ、ｄｅｔｌΦ（ｓ）１
−０の特性根の複素平面上での配置を任意に決定するこ
とができ、磁気浮上系の安定化を達成することができる
。磁気支持部にこの様なフィートノＺツク制御を施した
場合の磁気浮上系のブロック図を第５図に示す。すなわ
ち、制御対象Ｃ１には、フ（−ドパツクディン補償器Ｃ
２が付加されている。なお、同図中ｙはＣｘを表わす。

このような磁気浮上系においては、ステツブ状の外力Ｕ
ｍおよび印加電圧Ｅの／？イアス電圧ｅ０の変化に伴い
、系の安定状態時の空隙長偏差Δ２および電流偏差Δｌ
に以下に示すような定常偏差Δ２．およびΔｌ、が生じ
る。

一方、第５図の磁気浮上系において、外力Ｕｍを入力と
し、ｙ＝ｃｘで表わされるｙを出力とした時の伝達関数
Ｇ　（ｓ）は、 Ｇ（ｓ）−Φ（、）・Ｄ 但し、Δ（ｓ）−ｄ−ｅｔｌΦ（ｓ）１と表わすことが
できる。

ここで外力Ｕｍに対する空隙長偏差Δ２の応答は、ラプ
ラス変換を用いて、 と求めることができる。

この（至）式において、外力Ｕｍがステ、プ状外力であ
ることから、Ｆｏを外力の大きさとすれば、Ｕｍ（ａ）
＝　Ｆ６　／　ｓ　　となシ、（至）式は、と変形でき
る。この一式の（）内諾１項は、（至）式において前記
外力Ｕｍが印加された時の衝撃に対する前記空隙長偏差
Δ２の応答を、示すものである。つま）（至）式（）内
の第１項の５の係数が小さい程、衝撃に対する搬送車の
過渡的な上下動が抑制されることになる。

本発明は、αゆ、６４式で表わされる定常偏差のうち、
電流定常偏差Δｌ、を外力Ｕｍの有無に拘らず常にする
ように制御を行い、併せて（２）式中の分子の８の一次
の項を零にすることによシ衝撃に対する搬送車の過渡的
な上下動を抑制するようにしている。

本発明はこのような制御を実現するため、例えば次のよ
うな制御方法を採用している。

まず、電流定常偏差Δ１８を零にするには、■電流偏差
Δｌを積分補償器を用いて積分し、その出力値に適当な
ディンを持たせて磁気浮上系にフィードバックする方法
。

■ギヤツブ長偏差Δ２、速度偏差Δ２および電流偏差Δ
ｌに全てが同時に零でない適当なゲインを持たせ、それ
ぞれの値をＳの一次系を構成するフィルタを介して磁気
浮上系にグイ−ドパツクする方法。

等があげられる。以下、これらフィードバックを実現す
る手段をゼロノ臂ワーフイードパックルーズと呼ぶこと
にする。

また、衝撃に対する搬送車の過渡的上下動を抑制するに
は、 ■外力Ｕｎを状態観測器によって観測し、この観測値Ｕ
ｍに適当なゲインを持たせて磁気浮上系にフィードバッ
クする方法。

等があげられる。以下、このような外力Ｕｍの過渡的応
答を抑制するループを外力帰還ループと呼ぶことにする
。

この実施例では、上記■および■の方法を併用した例に
ついて述べる。

この方法による磁気浮上系のブロック図は第６図に示さ
れる。すなわち、上記の方法は、前述したのと略同様な
フィードバックディン補償器Ｃ３に加え、さらに状態観
測器Ｃ４を付加したものとなっている。この状態観測器
Ｃ４は、例えば最小次元状態観測器であり、状態ベクト
ルＸを、 Ｘ′＝〔Δ２．Δ；、Δｉ　、　Ｕｍ　］”　　　　　
−・・ｆ−ｆ）として、速度Δ２とステツブ状の外力Ｕ
ｍとを観測するものである。ここでは、状態ベクトルが
（ハ）式であるので、（７）　、　（８）式は、次のよ
、うな状態方程式にまとめることができる。

ｘ’　ｘ　Ａ’　ｘ’　＋　Ｂ’Ｅ　　　　　　　　　
・・（ハ）但し、 （財）式において、直接センサによシ検出される要素を
Δ２とΔ１とすると、（イ）式の表わす系の出力方程式
は、 ｙ’　＝　Ｃ’　ｘ’　　　　　　　　　　　　　　　
・・り但し、 となる。この時、Δ２およびＵｍを被観測要素とした最
小次元状態観測器は、以下の式で実現することができる
。

但し、 なお、ここでα１９．α２１は、（ハ）式で表わされる
系が安定となるように適宜決定することのできる定数で
ある。また、推定値Ｘは被観測要素Ｕｍを含む〔Δ２．
Δ２．Δ１　ｒ　Ｕｍ　）　”なるベクトルである。

一方、前述した制御方法■のゼロパワーフィードバック
ルーズの要素となる積分補償器Ｃ５のゲインには、Ｋ＝
（０，に、）で表わされる行列であ、９、Ｋ３は電流偏
差Δ１の積分子インである。

第６図において、印加電圧ＥをゲインＦ′およびにを用
いて表わすと、 となシ、これにより系の状態推移行列Φ′（Ｓ）は、Φ
’（ｓ）＝（ｓｌ−Ａ’＋Ｂ’Ｆ’Ｃ（ｓｌ−Ａ）−’
ＢＣ’となる。また、この磁気浮上系の状態ベクトルの
初期値をｘ０７、（ハ）式の初期値を２゜Ｂｏとすれば
、この系の応答は、ラグラス変換を用いて、”（’）−
’（”）　（Ｘ　ｏ’　−Ｅ３′Ｆ’　Ｃ（ｓ　ｌ　−
Ａ　）−’　Ｚ　ｏ　ｍ　ｏ　）　　・・・翰と表わす
ことができる。

ここで、上記（ハ）、に）式中のΦ’（、）は、但し、 Δ（８）　＝８　’　＋　（ｂｓ　ｔ　Ｆｓ’　　ａ３
Ｂ　）　１３＋　（ｂ３．ＫＳ−＆２．十ａ２３　（ｂ
、　ｉ　ｐ２／−α５２　））　８２＋（”２３”’５
．Ｆ１”２１（ｂ３１Ｆ３’　”５５））”２１ｂ５１
に５　　”句Δ。Ｂ（ｓ）＝８２＋α１１８＋α２．ｄ
２１・・０２で求めることができ、Ｐ１４を除くΦ′（
Ｓ）の各行列要素は、全て３を因数に持つ８の多項式で
記述することができる。

このため、ｐｌ」（＋　＝　１〜４、Ｊ＝１〜４、但し
ｉ　ｒ　ｊ＝１　＋４を除く）の各要素については、Φ
′（８）の原点にある極を打消すことができるので、速
度Δｉおよび電流偏差ΔｉＫついては、任意の初期値Ｘ
、／に対してこれらの定常値が塔に収束することが保障
される。また、空隙長偏差Δ２も、初期値Ｘ０７のステ
ップ状の外力Ｕｍを表わす４行目の成分が零であれば、
その定常値が零となることが保障される。

いま、第６図で表わす磁気浮上系にステップ状の外力Ｕ
ｍが印加されると、空隙長偏差の応答は、ラグラス変換
を用いて（１）式より、・・０→ で表され、この時ＸＯ’＝（０１０１０，０ｍ）’と考
えることができ、 よ如、 ＋〔う１ｄ２１＋（ｂ３１Ｆ３′−８５５）−＋−ｃｔ
１１ｂ３１ヘーｂ３１ａ２５千ＩＦ４′〕３憾、ｂ３１
ｄ２．に、）Ｕｍ・・（ロ）となる。

したがって、Δ（８）・Δ。Ｂ（ＩＩ）　−０における
全ての根が８平面上の左半面に配性されるようにｏｏ、
ｏｓ式を用いてＦ　、／〜Ｆ、’　ｌ　Ｋ、　ｌα１．
およびｄ２１を決定してやれば、系の安定化が図られる
とともに、ゼロパワーフィードバックループＬ１が実現
され、電流定常偏差Δ１８が常となることが保障される
。

また、（ロ）式の（）内の８の一次の項が零となるよう
にＦ４を決定することにより、外力帰還ループＬ２が成
立し、外力Ｕｍの衝撃に対する空隙長偏差Δ２の応答を
抑えることが可能になる。

なお、状態ベクトルＸの各要素を検出するには、例えば
、 ■全ての要素を適当なセンサを用いて直接測定する方法
。

■適当なギャップセンサ、速度センサあるいは加速度セ
ンサ等のいずれか一つの出力信号を、必要に応じて積分
器あるいは微分器を用いて積分または微分して、Δ名、
ΔＺなどを検出する方法。

■状態ベクトルのうちの２要素を■または■の方法で検
出し、残りの一つを必要であれば前記外力Ｕｍと合わせ
て状態観測器で観測する方法などが挙げられる。

また、上述した制御方法によれば、空隙長偏差Δ２．は
、 で表わすことができ、一般には（１１式の与えるΔ２．
よりもはるかに小さい値を持つものである。

このため、磁気ギャップの定常変位が大きすぎて磁気浮
上系の線形制御が困難になるということはなくなる。

このような点に基づき、制御装置４１は、第７図に示す
ように構成される。なお、この図において矢印は信号経
路をまたは棒線は電力経路を示したものである。この制
御装置４１は、搬送車１５に取付けられて磁気支持ユニ
ット３１によって形成される磁気回路中の起磁力あるい
は磁気抵抗もしくは搬送車１５の運動の変化を検出する
センサ部６１と、このセンサ部６）からの信号に基づい
てコイル５６に供給すべき電力を演算する演算回路６２
と、この演算回路６２からの信号に基づいて、前記コイ
ル５６に電力を供給する・寄ワーアンｆ６３とで構成さ
れておシ、これが４つ集まって４つの磁気支持ユニット
３１をそれぞれ制御する。センサ部６１は、外部雑音の
影響を抑制するため前述した光学ギャップセンサ３４の
信号を変調する変調回路６４と、前記コイル５６の電流
値を検出する電流検出器とで構成されている。演算回路
６２は、一方においては、光学ギャップセンサ３４から
の信号を変調回路６４を介して導入し、減茸器６６によ
ってギャップ長設定値Ｚ。を減算するとともに、この減
算器６６の出力を状態観測器６７に導き、他方において
は電流検出器６５からの信号を上記状態観測器６７およ
び減算器６８に導びくものであり、さらに電流検出器６
５から導入され減算器６８でＯ信号と比較された後、積
分補償器６９で補償された信号と。

上記状態観測器６７の各状態推定量に４つのフィードバ
ックゲイン補償器７０〜７３でｒイン補償した出力の加
算器７４による加算出力とを減算器７５で比較して、そ
の偏差をパワーアンプ６３に出力するものとなっている
。これによって、減算器６８→積分補償器６９→減算器
７５からなるゼロツマワーフイードパックループＬ、と
、状態観測器６７→フイードバツクゲイン補償器７３→
加算器７４からなる外力帰還ループＬ２が構成される。

また、定電圧発生装置４２は、電源４３と制御装置４１
との間に介在されており、変調回路６４、演算回路６２
および光学ギヤラグセンサ３４に常に一定の電圧で電流
を供給している。

この定電圧発生装置４２は、電源４３の負荷変動に起因
する電圧降下が制御装置４ノに与える影響を除去するだ
めのもので、基準電圧発生器８１と、この基準電圧発生
器８Ｉの出力信号に基づき常に一定電圧で必要とされる
電流を制御装置４１に供給する電流増幅器８２とから構
成され・ている。

次に、このように構成された本実施例に係る浮上式搬送
装置の動作について説明する。

装置が停止状態にある場合には、非常用ガイド１３＊、
１３ｂの上下壁のいずれか一方の内面に搬送車１５の縦
車輪４５＊が接触している。

この状態で装置を起動させると、制御装置４Ｉは、永久
磁石５３が発生する磁束と同じ向きまたは逆向きの磁束
を電磁石５１．５２に発生させるとともに、磁気支持ユ
ニット３Ｉとガイドレール１２＊、１２ｂとの間に所定
の空隙長を維持させるべく励磁コイル５６に流す電流を
制御する。これによって、Ｍ５図に示すよ５Ｋ、永久磁
石５３〜継鉄５５〜空隙Ｐ〜がイドレーｆｉｖＩ　２　
ａ　＋　（１２ｂ　）　〜空隙Ｐ〜継鉄５５〜永久磁石
５３の経路からなる磁気回路が形成される。この磁気回
路に形成される磁束Φは、搬送沖、１５の進行方向に対
して直交する面に沿うように発生する。ギャップ長は、
搬送車１５など被支持体の重量と、永久磁石５３の起磁
力による磁気支持ユニット３１〜ガイドレール１２ａ（
１２ｂ）間の磁気的吸引力とが丁度釣合うような長さに
設定される。制御装置４１は、このギャップ長を維持す
べく電磁石５１．５２の励磁電流制御を行う。これによ
って、いわゆる−ぜロパワー制御がなされることになる
。

いま、搬送車Ｉ５がＩＪ　ニア誘導電動機の固定子Ｚ６
の真下にあるとして、この固定子１６を付勢すると、基
台２５が固定子１６から電磁力を受けるので、搬送車１
５は、磁気浮上状態のままガイドレール１２ｍ、１２ｂ
に沿って走行し始める。搬送車１５が空気抵抗等の影響
で完全静止するまでの間に再び固定子１６が配置されて
いれば、搬送車Ｉ５は再度付勢されてがイドレール１２
ａ、１２ｂに沿った移動を持続させる。この移動は目的
とする地点まで継続される。かくして、搬送車１５を非
接触状態で目的地点まで移動させることができる。

そして、この実施例によれば１、何らかの外力が搬送車
１５に加わっても、ゼロパワーフィードパラフルーグＬ
１と外力ｊ帰還ルーｆＬ２とにより、搬送車Ｉ５の上下
動並びに搬送車Ｉ５が磁気浮上の為に要する消費電力を
大幅に低減させることができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えは上記実施例では電流偏差Δｉを積分補償器を
用いてｆ１分し、これに適当なゲインを乗じて帰還する
方式を採用しているが、前にも述べたように、他の制御
方法も考えられる。

第８図および第９図は、上記実施例における積分補償器
Ｃ５，６９に代えて、一次伝達関数を有するフィルタＣ
６，８５を用いた例を示している。これは前述した■お
よび■を併用した例である。

フィルタＣ６，１１５の伝達関数Ｇ　ｆ　（ｓ）は、時
定数をＴｆとした場合、 Ｇｆ（ｓ）＝二」ニー Ｔｆｌｌ＋１ で定義される。なお、前述の例では、減算器６８の入力
として電流検出器６５の出力が与えられていたが、この
場合には減算器６６の出力が与えられている。

この方式は、第５図に基づく外力帰還ループＣ３のみを
もつ制御方式の磁気浮上系において、特にフィードバッ
クゲインＦ　”（Ｆ　１’　ｒ　Ｆ２’　ｒ　Ｆ３′ｒ
　Ｆ４’　）を計算し直さなくても、Ｔｆの値を適宜大
きく設定してやることによシ、十分安定な磁気浮上状態
を保ったままでゼロパワーフィードバックループＬ、を
付加できるという利点を持つ。なお、第８図においてＰ
は、Ｐ−（−Ｆ、Ｏ）を示す。

この他、本発明はギャップセンサ３４および電流検出器
６５の代わシに速度センサや加速度センサを用いる場合
にも適用できる。例えばギャップセンサ３４の代わシに
加速度センサを用いる場合には、加速度センサの出力を
２回積分すれば空隙長の検出が可能である。この場合に
はセンサの設定位置を、それぞれの磁気支持ユニット３
１の加速度を検出できる範囲内において任意に設定でき
るという利点を持つ。

また、本発明はアナログ式の制御ディジタル式の制御を
問わず適用可能であυ、その信奉発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更して実施可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る浮上式搬送装置の構成
を示す斜視図、第２図は同装置の縦断面図、第３図は同
装置を一部切欠した側面図、第４図は同装置の磁気回路
を説明するための断面図、第５図は従来の制御系を示す
ブロック図、第６図は上記実施例の制御系を示すブロッ
ク図、第７図は同制御系を実現する制御装置の電気的構
成を示すブロック図、第８図および第９図は本発明の他
の実施例に係る制御系を説明するための図である。 １１・・・軌道枠、１２ｍ、１２ｂ・・・ガイドレール
、１３＊、Ｉ３ｂ・・・非常用ガイド、１５・・・搬送
車、Ｉ６・・・リニア誘導電動機の固定子、２５・・・
基台、２７・・・連結機構、３１・・・磁気支持ユニッ
ト、３４・・・ギャップセンサ、４Ｉ・・・制御装置、
４２・・・定電圧発生装置、４３・・・電源、５１．５
２・・・電磁石、５３・・・永久磁石、５５・・・継鉄
、５６・・・コイル、６７、Ｃ４・・・状態観測器、６
９．Ｃ５・・・涜分補償器、７０〜７３．Ｃ，・・・フ
ィードバックゲイン補償器、８５．Ｃ６・・・フィルタ
、Ｃ１・・・制御対象、Ｌ、・・・ゼロパワーフィード
バックループ、Ｌ２・・・外力帰還ループ。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第２図 第３図 第７図 第９図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも下面部分が強磁性体で形成されたガイ
   ドレールと、このガイドレールに沿って走行自在に配置
   された搬送車と、前記ガイドレールの下面と空隙を介し
   て対向するように配置された電磁石、並びに前記電磁石
   、前記ガイドレールおよび前記空隙で構成される磁気回
   路中に介在し前記搬送車を浮上させるのに必要な起磁力
   を供給する永久磁石で構成され前記搬送車に搭載された
   一または複数の磁気支持ユニットと、前記搬送車に取付
   けられ前記磁気回路中の変化を検出するセンサ部と、こ
   のセンサ部の出力に基づいて前記電磁石の励磁電流を制
   御して前記電磁石に流す電流が零になる状態で前記磁気
   回路を安定化させるゼロパワーフィードバックループを
   有する制御手段とを備えた浮上式搬送装置において、前
   記制御手段は、前記センサ部の出力値から前記搬送車に
   加えられた外力の大きさを観測する状態観測器と、この
   状態観測器で観測された前記外力の大きさを入力とし前
   記空隙の偏差を出力とする系の伝達関数の分子のｓの一
   次の係数項を零にするフィードバックゲイン補償手段と
   を備えたものであることを特徴とする浮上式搬送装置。
2. （２）前記ゼロパワーフィードバックループは、前記電
   磁石と前記ガイドレールとの間の空隙長、前記搬送車の
   前記空隙長方向の速度および前記電磁石の励磁電流の各
   偏差に全てが同時に零でない所定のゲインを持たせ、こ
   れらを一次伝達関数を有するフィルタを介して前記励磁
   電流にフィードバックする手段を備えてなるものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の浮上式搬
   送装置。
3. （３）前記ゼロパワーフィードバックループは、前記空
   隙長の偏差を所定のゲインを持たせて積分する積分補償
   器と、この積分補償器の出力値を前記励磁電流にフィー
   ドバックする手段とを備えてなるものであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の浮上式搬送装置。
4. （４）前記センサ部は、前記電磁石と前記ガイドレール
   との間の空隙長、前記空隙長の変化速度、前記空隙長の
   変化加速度および前記電磁石の励磁電流のうち、少なく
   とも一つの検出値を得るものであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の浮上式搬送装置。
5. （５）前記状態観測器の出力値が、前記外力の大きさに
   所定のゲインを乗じた値であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の浮上式搬送装置。