JPS63228906A - 磁気浮上車体の浮上制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、磁気浮上車体を強磁性体レールの上に浮か
せて搬送させるための、磁気浮上車体の浮上制御装置に
関するものである。

［従来の技術１ 磁気浮上搬送車は、レールと車体とを接触させず、車体
の上に載せられた物品を搬送することかできる。それゆ
え、車体とレールの接触に起因するゴミが生じないため
、工場およびクリーンルーム内の物品の搬送に応用され
ようとしている。

第４図は磁気浮上搬送車の従来の構成例を示したもので
ある。第４図において、１は磁気浮上車体２を搬送させ
るための強磁性体レールである。

該強磁性体レール１の下面と対向するように、浮上用マ
グネット３が磁気浮上車体２に取付けられている。浮上
用マグネット３と強磁性体レール１の間隙を検出するた
めのギャップ検出器７が車体２に取付けられている。

磁気浮上制御は、浮上用マグネット３と強磁性体レール
１との間の間隙長を所定範囲から逸脱しないように、制
御装置によって制御覆ることにより、車体を強磁性体レ
ール１上に安定に浮上させるものである。

第５図は、磁気浮上車体の浮上制御装置の第１の従来例
の概念図である。第５図において、１は磁気浮上車体（
図示せず）を搬送させるための強磁性体レールである。

該磁性体レール１と対向するように、浮上用マグネット
３が磁気浮上車体く図示せず）に取付けられている。浮
上用マグネツ１へ３は、マグネット鉄心４にマグネット
コイル５を巻いて構成した電磁石である。

マグネット鉄心４の端部ぐあって、強磁性体レール１と
相対する面に永久磁石６を設けている。

これは、上記電磁石と永久磁石６を組合わせることによ
り、電磁石の小型・軽量化を図りかつ電磁石に流す励磁
電流を少なくし、浮上のために費される消費電力を少な
くさせるための措置である。

ギャップ検出器７は、強磁性体レール１と浮上用マグネ
ッｌ−２との間隙を、たとえば電磁誘導効果等を用いて
、測定するものである。図において、ギャップ検出器７
は、強磁性体レール１と浮上用マグネット３の間に挾ま
れるように設けられているが、これは第４図に示したよ
うに車体２に取付けられてもよい。加速度検出器８は、
浮上用マグネット３の上下運動の加速度を検出するもの
であり、浮上用マグネット３の近傍に設けられる。

ギャップ検出器７から出力される、前記間隙長と比例関
係にある電圧信号と、加速度検出器８から出力される、
マグネット２の上下運動の加速度と比例関係にある電圧
信号とは、制ｔＩＩ装置９に入力される。該制御装置９
により、これらの電圧信号に所定の演算処理が施される
。そして、この演算処理された電圧信号は電力増幅器１
０に出力され、電力増幅器１０は入力された電圧を電力
増幅して、浮上用マグネット３のマグネットコイル５を
励磁する。

次に動作について説明する。

一般に、物体の運動を制御するためには、物体の位置、
速度および加速度を表わす情報が必要である。第５図に
示す磁気浮上車体の浮上制御装置の第１の従来例の場合
は、浮上用マグネット３の位置および加速度を、ギャッ
プ検出器７および加速度検出器８によって、直接的に検
出する。浮上用マグネット３の上下運動の速度は、検出
された位置信号の微分演算または加速度信号の積分演算
によって間接的に検出される。これらの検出信号に基づ
いて、電力増幅器１０がマグネットコイル５に対する励
磁力を加減し、浮上用マグネット３と強磁性体レール１
との間の間隙長を所定範囲から逸脱しないように制御す
るのである。したがって、第５図に示す、演算処理装置
９には、位置信号を微分する機能または加速度信号を積
分する機能が含まれている。

＝５− 第６図は、磁気浮上車体の浮上制御装置の第２の従来例
を示す図である。

第５図に示した第１の従来例と異なる点は、加速度検出
器８を用いずマグネットコイル５に流れる電流を検出す
る電流検出器１１が設けられている点である。その他の
部分は第５図に示した第１の従来例と同じであるので、
同一部分に同一の符号を付してその説明を省略する。

第２の従来例では、加速度検出器を使用せず、マグネッ
トコイル４に流れる電流を電流検出器１１で検出する。

そして、電流と比例関係にある電圧信号と、ギャップ信
号とを演算処理装置９に入力する。

浮上用マグネット３と強磁性体レール１との間隙が一定
のとき、浮上用マグネット３に働く吸引力Ｆとマグネッ
トコイル５に流れる電流ｉとの間には、次の近似式（１
）が成立する。

Ｆそ１　　　　　　　・・・（１） また、浮上用マグネット３の上下運動の加速度ａと吸引
力Ｆとの間には次式〈２）の比例式が成６一 立する。

ａにＦ　　　　　　　・・・（２〉 したがって、浮上用マグネット３の上下運動の加速度ａ
は、マグネットコイルに流れる電流ｉと式く３）に示す
関係が成立する。

ａ乏１２　　　　　　　　・・・（３）結局、電流１を
検出することは、近似的に加速度ａを検出することに匹
敵するのひある。

第１の従来例の説明の項で述べたように、物体の運動を
制御するためには、物体の位置、速度および加速度を表
わす情報が必要である。第２の従来例では、物体の位置
はギャップ検出器７によって直接に検出され１式（３）
によって電流１を検出することにより、加速度ａが求め
られる。位置信号、加速度ａが求まると速度が求まる。

以上のようにして、浮上用マグネッ１〜３の運動を制御
するための情報がすべて揃うことになる。あとは、第１
の従来例で）ホべたごとく、これらの検出信号に基づい
て、電力増幅器１０がマグネットコイル５に対する励磁
力を加減し、浮上用マグネット３と強磁性体レール１と
の間の間隙長を所定範囲がら逸脱しないように制御する
のである。

したがって、第２の従来例にお【プる演算処理回路９は
、電流信号から加速度信号を間接的に求める機能、およ
び、位置信号または間接的に見出された加速度信号から
速度信号を演算する演算機能が含まれている。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の磁気浮上車体の浮上制御装置は、以上のように構
成されている。すなわら、第１の従来例は、ギャップ検
出器７が得たギャップ信号と、加速度検出器８が得た加
速度信号とをフィードバックする制御系であるので、加
速度検出器８が必要不可欠である。しかし、加速度検出
器８は高価である上に、その重量・体積が大きいという
問題点がある。そのため、負担重量および搭載スペース
に制約のある、小形の磁気浮上車体に適用するのは不適
当である。

また、第２の従来例は、加速度信号の代わりにマグネッ
ト電流をフィードバックする制御系である。この場合に
おいては、電流を検出するための装置、たとえばシトン
］・抵抗を有する電流検出器１１が必要である。しかし
、電流検出器１１は、加速度検出の場合と同様の理由に
より、小形の磁気浮上車体に適用するのは不適当である
。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、コスト、重量、スペースのいずれの点においても右
利な、磁気浮上車体の浮上制御装置を提供することを目
的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、磁気浮上車体を強磁性体レールの上に浮か
せて搬送させるための、磁気浮上車体の浮」ニ制御装置
にかかるものである。イして、少なくとも、前記磁気浮
」二車体に取付けられた浮上用マグネットと、 前記浮上用マグネットと前記強磁性体レールとの間の間
隙長を検出するギャップ検出器と、前記浮上用マグネッ
１−のコイル両端電圧を検出するマグネットコイル両端
電圧検出手段と、前記コイル両端電圧の値をマグネット
コイル電−９＝ 流の値に演算する演算器と、 前記ギャップ検出器の出力信号と前記演算器の出力信号
とを演算処理する演算処理装置と、前記演算処理装置の
出力を電力増幅し、前記浮上用マグネットを励磁する電
力増幅器と、を備え、前記浮上用マグネットの励磁によ
り、前記浮上用マグネットの上下運動を制御し、前記浮
上用マグネットと前記強磁性体レールとの間の間隙長を
所定範囲から逸脱しないように制御できるようにしでい
る。

［実施例］ 以Ｆ１この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例である磁気浮上車体の浮上
制御装置の概念図である。

第１の従来例および第２の従来例と異なる点は、加速度
検出器および電流検出器を使用せずマグネット鉄心４に
巻かれたマグネットコイル５の両端電圧を検出する、マ
グネットコイル両端電圧検出手段１２を備えている点と
、さらに該検出電圧を電流に変換する演算器１３を備え
ている点である。

その他の部分については、第１の従来例および第２の従
来例と同じであるので、同一部分には同一符号を付して
その説明を省略する。

本発明の特徴は、浮上用マグネット３の加速度あるいは
マグネットコイル５の電流を直接検出する〈第１の従来
例および第２の従来例参照）代わりに、マグネットコイ
ル両端の電圧を検出し、この電圧をマグネットコイル電
流に変換して、第１の従来例および第２の従来例と同等
の効果を得ようとするものである。

すなわち、本実施例では、マグネットコイル５の両端電
圧を、マグネットコイル両端電圧検出手段１２、たとえ
ば検出用リード線で検出し、この電圧信号に１／　（Ｌ
ｏ　Ｓ＋Ｒ）なる演算を演算器１３により施して、その
信号を演算処理装置９に入力する。ここに、Ｌｏはマグ
ネットの標準状態（マグネットが標準的な荷重を負担し
、標準的なギャップをもつＣ浮−トしている状態をいう
）にお１ノる自己インダクタンス、Ｒはマグネットコイ
ルの巻線抵抗、Ｓはラプラス演算子である。

今、自己インダクタンスし。、抵抗Ｒのマグネットに電
圧Ｖを印加したとき流れる電流１は式％式％ Ｌ、、Ｒが定数のとき、式〈４）をラプラス変換し、■
について解くと、式（５）が得られる。

式（５）において、Ｖ、Ｉはそれぞれマグネットコイル
の電圧、電流のラプラス変換である。式（５）より、マ
グネットコイル電流■は、電圧Ｖに１／　（Ｌ、Ｓ＋Ｒ
）なる演算を施したもので表わされることがわかる。

すると、実施例において、マグネットコイル両端電圧信
号に１／　（Ｌ、Ｓ＋Ｒ）なる演算を施した出力信号は
、マグネット電流信号と等価となる。

すなわち、電圧Ｖを測定することによりマグネットコイ
ル電流Ｉが間接的に求まることになる。

第１の従来例および第２の従来例の説明の項で述べたよ
うに、物体の運動を制御するためには、物体の位置、速
度および加速度を表わす情報が必要である。実施例にお
いて、物体の位置はギャップ検出器７によって直接的に
検出される。また、電圧を測定することによって、式〈
５）より電流が間接的に検出される。電流が求まると、
式（３）により浮上用マグネット３の上下運動の加速度
ａが求まる。位置および加速度ａが求まると、それらを
それぞれ微分または積分することにより速度が求まる。

以上のようにして浮上用マグネットの運動を制御するた
めの情報がすべて揃うことになる。あとは、第２の従来
例の項で述べごとく、これらの検出信号に基づいて、電
力増幅器１０がマグネットコイル５に対する励磁力を加
減し、浮上用マグネット３と強磁性体レール１との間の
間隙長を所定範囲から逸脱しないように制御するのであ
る。

したがって、実施例にお１ノる演算処理装置９は、第２
の従来例と同様に、電流信号から加速度信号を間接的に
求める機能、および位置信号または間接的に見出された
加速度信号から速度信号を演算する演算機能が含まれて
いる。

次に、実施例の利点について述べる。

マグネットコイル両端検出手段１２は、高電圧の検出で
なＧノれば特別な装置は不要である。特に小形の搬送車
体を浮上させるマグネットの場合には、電圧検出用のリ
ード線をマグネットコイルの両端に接続するだけでよい
。また電圧出力を等価な電流信号に変換する演算器１３
は、通常の演算増幅器を用いた、ごく簡単な回路で、軽
量・小形かつ安価に実現できる。

第２図は、この発明の他の実施態様を示すものである。

第１図に示す実施例と異なる点は、浮上用マグネット３
に、電磁石と永久磁石とが一体化しているものを用いて
いる点である。このような構成にすると、マグネットコ
イルに流す励磁電流が少なくてすみ、その結果、浮上用
マグネットを浮上させるために費される消費電力が大幅
に減少できる、という利点がある。

第３図はこの発明のさらに他の実施態様を示すものであ
る。第１図に示した実施例ど異なる点は浮上用マグネッ
ト３とは独立に、永久磁石６を設置し、荷重の一部また
は全部を永久磁石６の吸引力で負担するように構成した
ちである。このような構成にすると、第２図に示した実
施例と同様に、マグネットコイルを流す励磁電流が少な
くてすみ、その結果、浮上用マグネットを浮上させるた
めに費される消費電力が大幅に減少できる。

［発明の効果］ 以上のように本発明に係る磁気浮上車体の浮上制ｔＩｌ
装置は、従来例においＣ採用されていた加速度検出器や
電流検出器を用いずに、それらの代わりに、軽量、小型
かつ安価に実現ぐぎるマグネットコイル両端電圧検出手
段および演算器を採用しＣいる。そして、これにより、
前記加速度検出器や電流検出器を用いたのと同程度の性
能を右する制御系を得ることができる。そればかりか、
コスト、重量、スペースのいずれの点においても右利な
ものを得ることができる。このことは、特に小型の磁気
浮上搬送車を構成する場合に、非常に右利なものとなる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概念図、第２図はこ
の発明の他の実Ｍ態様を示す概念図、第３図はこの発明
のさらに他の実施態様を示す概念図、第４図１よ磁気浮
上搬送車の構成例を示す図、第５図は磁気浮上車体の浮
上制御装置の第１の従来例の概念図、第６図は磁気浮上
車体の浮１−制御装置の第２の従来例の概念図である。 図において、１は強磁性体レール、２は磁気浮上車体、
３は浮上用マグネッ１〜．５はマグネジ１〜コイル、７
はギャップ検出器、９は演算処理装置、１０は電力増幅
器、１２はマグネットコイル両端電圧検出手段、１３は
演算器である。 なお各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 （ほか２名）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁気浮上車体を強磁性体レールの上に浮かせて搬
   送させるための浮上制御装置であって、少なくとも、前
   記磁気浮上車体に取付けられた浮上用マグネットと、 前記浮上用マグネットと前記強磁性体レールとの間の間
   隙長を検出するギャップ検出器と、前記浮上用マグネッ
   トのコイル両端電圧を検出するマグネットコイル両端電
   圧検出手段と、前記コイル両端電圧の値をマグネットコ
   イル電流の値に演算する演算器と、 前記ギャップ検出器の出力信号と前記演算器の出力信号
   とを演算処理する演算処理装置と、前記演算処理装置の
   出力を増幅し、前記浮上用マグネットを励磁する電力増
   幅器と、を備え、前記浮上用マグネットの励磁により、
   前記浮上用マグネットの上下運動を制御し、前記浮上用
   マグネットと前記強磁性体レールとの間の間隙長を所定
   範囲から逸脱しないように制御できるようにした、磁気
   浮上車体の浮上制御装置。
2. （２）前記浮上用マグネットは電磁石と永久磁石との複
   合体である特許請求の範囲第１項記載の磁気浮上車体の
   浮上制御装置。