JPH0624405B2

JPH0624405B2 - 浮上式搬送装置

Info

Publication number: JPH0624405B2
Application number: JP60146037A
Authority: JP
Inventors: 明平森下; 照男小豆沢
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-07-03
Filing date: 1985-07-03
Publication date: 1994-03-30
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: JPS627304A; DE3669485D1; US4825773A; EP0216452B1; EP0216452A1

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り、
特に、省エネルギ、省スペース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、ファクトリーオート
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、書類、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
に優れており、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電流を制御するこ
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う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。

〔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、消費電力の低減化を図ることによ
り、省エネルギ、省スペース化の図れる浮上式搬送装置
を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、電流定常偏差をステップ状の外力の有無に拘
らず零にするようにゼロパワーフィードバックループを
備え、かつ前記ゼロパワーフィードバックループが有効
に作用するときのみこれを動作させるようにしたもので
ある。

すなわち、本発明は、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
が、前記電磁石と前記ガイドレールとの間の空隙長が所
定の範囲内にあるときのみ前記ゼロパワーフィードバッ
クループを動作させる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、電磁石に要求される磁気力に相当する
部分を永久磁石で補償するようにし、さらに上記電磁石
に流れる励磁電流の定常値を、搬送車に印加された外力
の有無に拘らず零にするようにしているので、上記電磁
石のコイルには、搬送車に外力が印加された際に過渡的
に電流が流れるのみである。したがって、本発明によれ
ばコイルで消費される電力を従来に較べて大幅に少なく
することができ、電源の負担を軽減させることができ
る。つまり、省エネルギ化に大きく寄与できる。

また、このように電源の負担を軽減できれば、搬送車に
設置される電源は小容量のもので足ることになる。この
ため、小形軽量の電源を使用することができるので、装
置の省スペース化にも寄与することができる。

加えて、本発明によれば、空隙長が所定の範囲内にある
ときのみゼロパワーフィードバックループを機能させる
ようにしているため、搬送車が何らかの原因でガイドレ
ールに接触若しくは吸着したような場合でも、これを外
力として検知して制御がなされる如き不具合がない。従
って、この場合でも直ちに浮上状態に復帰することがで
き、電磁石で余分な電力が消費されることもない。ま
た、このことは、一方においては装置の起動時の吸着状
態から浮上状態への移行がスムーズに行われることを意
味し、他方においては走行中の搬送車がガイドレールに
吸着して停止する可能性のないことを意味している。従
って、この発明によれば、装置の起動に要する時間を短
縮できるとともに、信頼性の高い物流を確保することが
できる。

〔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本のガイドレール１２ａ，１２ｂが平行に
敷設されており、軌道枠１１の側壁内面にはそれぞれ断
面がコ字状の非常時用ガイド１３ａ，１３ｂが互いの開
放側を対面させて敷設されている。ガイドレール１２
ａ，１２ｂの下側には、搬送車１５が上記ガイドレール
１２ａ，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ガイドレール１２
ａ，１２ｂの間の部分には、上記ガ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１２ａ，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テープ２２を貼
着してなるものであり、オフィス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１２ａ，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２６ａ，２６ｂと、両分
割板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ボル
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１２ａ，１２ｂ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３５ａ，３５ｂ，３６ａ，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置
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１３ａ，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４５ａ
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。４つの縦車輪４
５ａは、圧電ゴム４６を介して基台２５に取付けられて
いる。この圧電ゴム４６は、例えば感圧シートからなる
もので、縦車輪４５ａが非常用ガイド１３ａ，１３ｂの
上下壁内面に接触して力を受けた時のみ導通状態とな
る。これにより、後に述べる制御装置４１のゼロパワー
フィードバックループのコントロールをしている。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り、装置の稼動時において
は、固定子１６と僅かのギャップ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１２ａ，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５１，５２と、これら電磁石５１，５２の各
下部側面間に介在する永久磁石５３とで構成されてお
り、全体としてＵ字状をなすものである。各電磁石５
１，５２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とで構成されており、各
コイル５６は、電磁石５１，５２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４１を説明するに当り、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とその周辺のガイドレ
ール１２ａ，１２ｂ、空隙Ｐ、継鉄５５、永久磁石５３
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_ｏは真空の透磁率、Ｓ
は磁気回路の断面積、ｚは空隙長、μ_ｓは空隙部分以外
の非透磁率、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隙Ｐ
に生じる磁界の強さをHm、永久磁石５３の長さをｍ、
コイル５６の総巻数をＮ、コイル５６への励磁電流をＩ
とすると、この磁気回路に発生する全磁束Φは、 Φ＝（ＮＩ＋Ｈｍｍ）／Ｒｍ …(2) となる。したがって、ガイドレール１２ａ，１２ｂ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ｚ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、Um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
_Ｎは、 Φ_Ｎ＝（ＮＩ＋Ｈｍｍ）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、となる。

ここでRmは、(1)式から明らかなように、空隙長ｚの関
数である。そこで、いま、Ｉ＝０の時に吸引力Ｆと重力
mgとが釣合う際のギャップ長をｚ_ｏ、全磁気抵抗をRm_o
として、上記(4)，(6)式を空隙長ｚ＝ｚ_ｏ、電流Ｉ＝０の近傍で線形化する。この場合、は、それぞれの微小量をΔｚ，Δ，Δｉとして、で表わせる。

そこで、上記(4)式の吸引力Ｆを定常点の近傍で線形化すると、となり、とおくと、となる。したがって、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式にま
とめることができる。

ただし、ａ_２１，ａ_２３，ａ_３２，ａ_３３，ｂ_３１，ｄ
_２１は、それぞれ、である。ここで簡単のため上記(9)式を、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)式の状態ベクトルおよびより、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。例えばを出力行列（この場合単位行列）とし、印加電圧Ｅを、（但し、Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３はフィードバック定数）とす
れば、(10)式は、となり、さらに、この(10)式をラプラス変換してＸを求
めると、となる。なお、ここに｜は単位行列、の初期値である。

上記(13)式において、Umをステップ状の外力とすれば、の安定性は、状態推移行列Φ(s)すなわち、の行列式det｜Φ(s)｜の特性根がｓ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det｜Φ(s)｜＝０は、ｓ^３＋（ｂ_３１Ｆ_３−ａ_３３）ｓ^２＋｛−ａ_２１＋ａ
_２３（ｂ_３１Ｆ_２−ａ_３２）｝ｓ＋ａ_２３ｂ_３１Ｆ_１−
ａ_２１（ｂ_３１Ｆ_３−ａ_３３）＝０ …(15) となる。したがって、Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３の値を適宜決定
することにより、det｜Φ(s)｜＝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
フィードバッ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Ｃ_１には、フ
ィードバックゲイン補償器Ｃ_２が付加されている。な
お、同図中を表わす。

このような磁気浮上系においては、ステップ状の外力Um
および印加電圧Ｅのバイアス電圧ｅ_ｏの変化に伴い、系
の安定状態時の空隙長偏差Δｚおよび電流偏差Δｉに以
下に示すような定常偏差Δｚ_ｓおよびΔｉ_ｓが生じる。

本発明は、空隙長偏差Δ_ｚが所定の範囲内にあるときの
み上記(16)，(17)式で表わされる定常偏差のうち、電流
定常偏差Δｉ_ｓを、ステップ状の外力Umの有無に拘らず
零にするように、磁気支持ユニット３１にフィードバッ
ク制御を施すようにしたことを特徴としている。

このように空隙長が一定範囲にあるときのみ電流定常偏
差Δｉ_ｓを零に制御するため、例えば次のような制御方
法を採用したものとなっている。

外力Umを状態観測器によって観測し、この観測値Um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。

ギャップ長偏差Δｚ、および電流偏差Δｉ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フィードバックする方法。

電流偏差Δｉを積分補償器を用いて積分し、その出力
値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。

上記、あるいはの方法を併用する方法。

等である。以下、これらフィードバックを実現する手段
をゼロパワーフィードバックループと呼ぶことにする。

ここでは、一例としての方法について説明する。

上記の方法を用いた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、前述したフィー
ドバックゲイン補償器Ｃ_２に加え、さらに積分補償器Ｃ
_３を付加し、さらにこの積分補償器Ｃ_３を任意に機能停
止できる手段を付加したものとなっている。この積分補
償器Ｃ_３ので表わされる行列であり、Ｋ_３は電流偏差Δｉの積分ゲ
インである。したがって、この磁気浮上系における印加
電圧Ｅは、で表わせる。前述と同様にして状態推移行列Φ(s)を求
めると、となる。外力Umを入力とし、で表わされるを出力とした時のは、すなわち、但し、 Δ（ｓ）＝ｓ^４＋（ｂ_３１Ｆ_３−ａ_３３）ｓ^３＋｛ｂ
_３１Ｋ_３−ａ_２１＋ａ_２３（ｂ_３１Ｆ_２−ａ_３２）｝ｓ
^２＋｛ａ_２３ｂ_３１Ｆ_１−ａ_２１（ｂ_３１Ｆ_３−
ａ_３３）｝ｓ−ａ_２１ｂ_３１Ｋ_３と表わすことができる。

の特性根は、上記(21)式で表わされるΔ(s)を、Δ(s)＝
０として求めることができ、Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｋ_３を
適宜決定することにより、第６図の磁気浮上系の安定化
を実現できる。

ここで、もし同図の磁気浮上系が安定であるとすれば、
外力Umに対する偏差電流Δｉ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(22)式において前記外力Umがステップ状外力である
ことから、Ｆ_０を外力の大きさとすれば、Ｕｍ(s)＝Ｆ
_０／ｓとなり、(22)式は、となる。この(23)式は、を保障するものであるから、結局、外力Umの有無に拘ら
ず、電流定常偏差Δｉ_ｓを零に近付ける手段は、現実に
存在することは明らかである。

なお、状態ベクトル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、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。

本発明では、空隙Ｐがある一定の範囲内にあるときのみ
上記の方法による制御がなされる。その理由は、搬送車
１５がガイドレール１２ａ，１２ｂに接触あるいは吸着
して浮上状態が破られると、搬送車１５に対するガイド
レール１２ａ，１２ｂの抗力が搬送車１５に加わる外力
として制御系が動作してしまうので、これを回避するた
めである。

このような点に基づき、制御装置４１は例えば第７図に
示すように構成される。なお、この制御装置４１は、第
６図の制御系を実現するもので、図において矢印は信号
経路をまた棒線は電力経路を示している。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３
１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６１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
に電力を供給するパワーアンプ６３とで構成されてお
り、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６５とで構成されている。演算回路６
２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、減算器６６によっ
てギャップ長設定値ｚ_ｏを減算するとともに、この減算
器６６の出力を直接、または微分器６７を介してそれぞ
れフィードバックゲイン補償器６８，６９に導き、他方
においては電流検出器６５からの信号をフィードバック
ゲイン補償器７０に導くものであり、さらに電流検出器
６５から導入され減算器７１で０信号と比較された後、
積分補償器７２で補償された信号と、上記３つのフィー
ドバックゲイン補償器６８〜７０の加算器７３による加
算出力とを減算器７４で比較して、その偏差を前記パワ
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７１→積分補償器７２→減算器７４なるゼロ
パワーフィードバックループＬが構成される。また、減
算器７１と積分補償器７２の間には、上記積分補償器７
２の機能を選択的に殺す為のスイッチ７５が介在してい
る。このスイッチ７５は、前述した圧電ゴム４６の圧力
検知に応動する。具体的には第８図に示すように、積分
補償器７２を構成する演算増幅器８１の入出力間に接続
されたコンデンサ８２を、圧電ゴム４６の圧力印加時の
スイッチ作用によって短絡させるように構成すれば良
い。このように構成すれば、積分補償器７２のゲインＫ
_３＝−１／RCが、圧電ゴム４６の導通によって０になる
ので、演算増幅器８１の出力も０になる。

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と、演算回路６
２および光学ギャップセンサ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４
３の負荷変動に起因する電圧降下が制御装置４１に与え
る影響を除去するためのもので、基準電圧発生装置７６
と、この基準電圧発生装置７６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７７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１３ａ，
１３ｂの上下壁のいずれか一方の内面に搬送車１５の縦
車輪４５ａが接触しており、圧電ゴム４６に圧力が加わ
っているので、積分補償器７２を含むゼロパワーフィー
ドバックループＬが作動していない。従って、非常用ガ
イド１３ａ，１３ｂからの抗力を外力として制御される
ことがないので、この状態で装置を起動させると、制御
装置４１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、磁気
支持ユニット３１とガイドレール１２ａ，１２ｂとの間
に所定の空隙長を発生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、第４図に示すように、
永久磁石５３〜継鉄５５〜空隙Ｐ〜ガイドレール１２
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。このようにして搬送
車１５が浮上状態となると圧電ゴム４６がハイインピー
ダンスになるので、ゼロパワーフィードバックループが
作動する。従って、この磁気回路は、搬送車１５に外力
が印加されていない定常状態で、電磁石５１，５２によ
る磁束を全く必要としないような磁気吸引力を持たせる
ように所定の空隙長ｚ_ｏを保つ。

この状態で外力Umが印加されると、ギャップセンサ３４
はこれを検知して変調回路６４を介して演算回路６２に
検出信号を送出する。演算回路６２は、減算器６６によ
って上記信号から空隙長設定値ｚ_ｏを減算し、空隙長偏
差信号Δｚを算出する。この空隙長偏差信号Δｚは、フ
ィードバックゲイン補償器６９に入力されるとともに、
微分器６７によってに変換された後フィードバックゲイン補償器６８に入力
される。一方、電流偏差信号Δｉは、電流検出器６５の
計測信号によって得られ、フィードバックゲイン補償器
７０に入力される。また、電流偏差信号Δｉは、減算器
７１によって零レベルと比較され、その差信号が積分補
償器７２に入力される。そして、加算器７３によって加
算された３つのフィードバックゲイン補償器６８〜７０
の出力信号と、前記積分補償器７２の信号とは、それぞ
れ所定のゲインを付与されてパワーアンプ６３にフィー
ドバックされる。かくして系は、上記電流偏差Δｉが零
になった状態で安定化することになる。

また、外力Umを印加した際の衝撃が非常に大きく、搬送
車がガイドレール１２ａ，１２ｂに吸着もしくはガイド
レール１２ａ，１２ｂから脱落しようとした場合には、
ゼロパワーフィードバックループＬが再び機能しなくな
るので直ちに浮上状態への復帰が可能である。

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。例えば上記実施例では電流偏差Δｉを積分補償器を
用いて積分し、これに適当なゲインを持たせてフィード
バックする方法を採用しているが、前述した他の方法に
よって制御するようにしてもよい。

例えば第９図に示すものは第７図における積分補償器を
一次伝達関数を有するフィルタ９１に置換えた例であ
る。フィルタ９１の時定数をTfとすれば、その伝達関数
は、で定義される。また、前述の例では減算器７１の入力と
して電流検出器６５の出力信号が与えられていたが、こ
の例では減算器６６の出力が与えられている。フィルタ
９１は例えば第１０図に示すように演算増幅器９２の入
出力間にコンデンサ９３および抵抗９４を並列接続して
構成される。そして、この場合にも圧電ゴム４６によっ
てコンデンサ９３および抵抗９４の両端を短絡すればゼ
ロパワーフィードバックループＬの機能は停止する。

この方式は、第５図に基づく制御方式を採用している既
存の磁気浮上系において、特にフィードバックゲイン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
ことにより、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。いま、とすれば、そのブロック図は第１１図に示される。

また、第１２図は状態観測器１０１を用いた制御方法を
示すものである。この状態観測器１０１は、減算器６６
および電流検出器６５の出力信号を入力とし、前述の例
における微分器６７の出力信号に相当するおよび搬送車１５に加えられた外力Umの定常成分を検出
し、フィードバックゲイン補償器６８，６９，７０，１
０２の入力となるべき空隙長偏差信号、速度信号、電流
偏差信号および外力定常成分信号を出力するものであ
る。４つのフィードバックゲイン補償器６８〜７０，１
０２は、それぞれの入力に対してゲインＦ_１，Ｆ_２，Ｆ
_３およびＦ_４を乗じたものを出力する。これらは加算器
１０３によって加算され、減算器７４において０信号と
比較された後、前記パワーアンプ６３に出力されてい
る。ここでＦ_４はである。第１３図にこの制御系のブロック図を示す。状
態観測器１０１の構成は図中Ｃ_５で示される。なお、こ
の図において、であり、α_１１およびα_２１は、において特性根ｓが複素平面上で左半面に位置するよう
に適宜決定することのできる定数である。

一方、フィードバックゲイン補償器１０２の周辺は、例
えば第１４図にも示すように、比較器１０４からの信号
により無接点リレー１０５のON,OFF制御を行って演算増
幅器１０６の入出力間に接続された抵抗１０７を短絡し
得るように構成されている。比較器１０４は、空隙Ｐが
予めセットされている最小空隙長z_minおよび最大空隙長
z_maxの範囲内にあるときは無接点リレー１０５をOFFに
する信号を出力し、そうでないときにはＯＮにする信号
を出力してゼロパワーフィードバックループＬの動作を
停止させる。

この実施例によれば、微分器を用いずに速度Δを観測
することができるので外部の電気的ノイズが浮上中の搬
送車１５に与える影響を少なくできる。また、搬送車１
５とガイドレール１２ａ，１２ｂとが非接触の状態でゼ
ロパワーフィードバックループＬの動作をコントロール
できるので、前述した圧電ゴム４６を使用する場合に比
べて搬送車１５に加わる衝撃を軽減できる。

この他、本発明は、ギャップセンサ３４および電流検出
器６５の代わり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の代わり
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
３１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、ゼロパワーフィードバック制御を行う範囲を検出
する方法として、圧電ゴムや比較器の他にリミットスイ
ッチ等の他の手段を用いてもよい。

また、本発明はゼロパワーフィードバック制御系を備え
た制御装置であれば、どのような構成についても適用で
き、これはアナログ、ディジタルを問わない。

このように本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変
形して実施することができる。

【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図は同制御装置における積分
補償器とその周辺を示す回路図、第９図〜第１４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、１２ａ，１２ｂ……ガイドレール、１
３ａ，１３ｂ……非常用ガイド、１５……搬送車、１６
……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、４１……制御装置、４２……定電圧発生装
置、４３……電源、４６……圧電ゴム、５１，５２……
電磁石、５３……永久磁石、５５……継鉄、５６……コ
イル、６８〜７０，１０２，Ｃ_２，Ｃ_６……フィードバ
ックゲイン補償器、７２，Ｃ_３……積分補償器、９１，
Ｃ_４……フィルタ、１０１，Ｃ_５……状態観測器、Ｃ_１
……制御対象、Ｌ……ゼロパワーフィードバックルー
プ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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
電磁石と前記ガイドレールとの間の空隙長が所定の範囲
内にあるときのみ前記ゼロパワーフィードバックループ
を動作させるものであることを特徴とする浮上式搬送装
置。
【請求項２】前記ゼロパワーフィードバックループは、
前記センサ部の出力値から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
さに所定のゲインを持たせて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。
【請求項３】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。
【請求項４】前記ゼロパワーフィードバックループは、
前記励磁電流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。
【請求項５】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。
【請求項６】前記制御手段は、前記搬送車が前記ガイド
レールに接触、若しくは脱落したことを検出する手段
と、この手段が前記搬送車の接触、若しくは脱落を検出
したときに前記ゼロパワーフィードバックループの動作
を停止させる手段とを備えた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。
【請求項７】前記制御手段は、前記空隙長の検出値と前
記ゼロパワーフィードバックループの動作範囲を規定す
る前記空隙長の範囲の下限値および／または上限値とを
比較する比較器と、この比較器の出力に応じて前記ゼロ
パワーフィードバックループの動作を制御する手段とを
備えた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。