JPH02262802A

JPH02262802A - 浮上式搬送装置

Info

Publication number: JPH02262802A
Application number: JP8371089A
Authority: JP
Inventors: Akihira Morishita; 明平森下; Teruo Azusawa; 小豆澤　照男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1990-10-25
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: JP2793240B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、小物類を搬送する浮上式搬送装置に係イつり
、特に、省エネルギ化、省スペース化を図れるとともに
汎用性の拡大化、コストの低減化を図れるようにした浮
上式搬送装置に関する。

（従来の技術）近年、オフィス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。

このような用途の搬送装置は、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
送車を非接触で支持することが行われている。中でも、
搬送車を浮上体とし、これを磁気的に非接触支持する吸
引式浮上装置を用いる方法は、ガイドレールに対する追
従性や騒音、発塵防止効果に優れているという利点を有
している。

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ようにしている。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があった。そこで、この
ような不具合を解消するために、特開昭６１−１０２１
０５号に示されているもので代表されるように、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、無負
荷時および負荷積載時の電磁石の消費電力の低減化を図
れるようにした装置も考えられている。

すなわち、この装置では、電磁石と永久磁石とで磁気支
持ユニットが構成され、それぞれの磁気支持ユニットの
永久磁石が個々の磁気支持ユニットの自重およびこれに
加わる負′荷分担重量に見合った吸引力を発生するよう
な間踪を、磁気支持ユニットの吸引面とガイドレールの
被吸引面との間に作るように制御がなされる。この制御
方式は電磁石の消費電力を低減するうえで望ましい方法
である。この装置では、磁気浮上で消費される電力が極
めて少ないという特徴を生かし、電源としてバッテリー
を車載することで、完全に非接触な浮上状態を長時間に
亘り実現できる。

しかし、バッテリーの電圧は浮上時間が長くなるにつれ
て低下する。また、搬送車に大きな外乱が加わり、その
外乱に打勝つだけの大電流が電磁石に供給されると、そ
の低下はさらに大きなものとなる。さらに、この装置で
は、電磁石を励磁するための励磁手段として、励磁信号
に基づき電磁石に印加すべき電圧でこれを励磁するパワ
ーアンプを用いている。このため、大きな外乱が予想さ
れたり、外乱の印加が頬繁である場合には、パワーアン
プの動作に影響を与えないようバッテリー電圧の変動を
見越して予めバッテリー電圧を高くし、容量を大きくす
る必要があった。また、一般に、パワーアンプの出力電
圧は、電源電圧の８〜９割合程度であり、必要な出力電
圧を得るためには、それよりも高い電圧の電源を搬送車
に搭載することが必要である。このため、バッテリーが
大形化し、それにともない重量も増加する。この結果、
車両、軌道等、システム全体の大形化を招くことになる
。さらに、出力電圧以上の電源電圧がパワーアンプに印
加されているため、バッテリより電磁石の励磁に必要な
電流が供給されると、パワーアンプの出力電圧と電源電
圧との差と励磁電流の積に比例してパワーアンプが加熱
され、余計な電力が消費されることになる。しかし、外
力の印加が小さかったり、その頻度が少ない場合には、
バッテリーの大形化や重量の増加も抑制されるので、パ
ワーアンプを用いた装置は安価で好ましいものとなる。

一方、印加される外力が大きかったり、その頻度が高か
ったりした場合に、電力消費を抑えるには励磁信号に基
づいて前記電磁石に流すべき電流でこれを励磁すること
が望ましい。しかし、パワーアンプの励磁信号を演算す
るために用いられている従来の制御手段は、電磁石の励
磁電圧を制御するためのものであり、その構成を変えず
に、励磁信号に基づき電磁石に流すべき電流でこれを励
磁する励磁手段の励磁信号を演算することができない。

したがって、励磁信号に基づいて電磁石に流すべき電流
でこれを励磁する励磁手段を用いると、新たな制御装置
が必要となり、制御手段の量産ができず、コストの増大
を招くことになる。

（発明が解決しようとする課ｊ！ｉ）上述の如く、従来の浮上式搬送装置にあっては、印加さ
れる外力が大きかったり、その頻度が高い場合に、バッ
テリーの大形化、車両重量の増大を招くばかりか、こう
した課題を解決するために励磁手段の変更を行おうとす
ると、これにともなって制御手段の構成変更を行う必要
があった。

そこで本発明は、上記のような場合でも、バッテリーの
大形化、車両重量の増大を避けることができる励磁手段
を備え、しかもこうした励磁手段を従来の励磁手段に変
更しても制御手段の構成を変更する必要のない浮上式搬
送装置を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明に係わる浮上式搬送装置は、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０（給する永久磁石で１
１が成され前記搬送車に搭載された単数または複数の磁
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させる
励磁信号を発生する制御手段と、この制御手段で発生し
た励磁信号に基づいて前記電磁石を励磁する励磁手段と
を備えた浮上式搬送装置において、前記制御手段を、前
記励磁信号を所定のゲインで時間積分して出力する積分
補償器と、前記センサ部の出力信号に所定のゲインを乗
算して出力するゲイン補償器と、前記積分補償器の出力
信号および前記ゲイン補償器の出力信号を加算もしくは
減算し、その結果を前記励磁信号として出力する演算手
段とで構成している。

（作　用）電磁石の吸引力を制御して浮上系を安定に保ちつつ電磁
石の励磁電流を零に収束させようとする制御（いわゆる
ゼロパワー制御）では、浮上制御系が安定であり、かつ
電磁石の励磁電流を零に収束させるような制御が行われ
ていれば、励磁手段に入力される励磁信号も零に収束す
る。逆に、励磁信号を零に収束させれば電磁石の励磁電
流が零に収束することになる。

一方、浮上系の安定を保つ励磁信号を演算する安定化制
御手段の出力信号を所定のゲインを持つ積分補償器で積
分し、この積分補償器の出力信号と、もとの励磁信号と
の偏差を新たな励磁信号とすれば、浮上制御系が安定で
あれば積分補償器への入力が零に収束しなければならな
いことから、時間の経過とともに励磁信号を零に収束さ
せることができる。

したがって、このよう゛な制御手法を用いれば、励磁信
号に基づき電磁石に流すべき電流で電磁石を励磁する励
磁手段であっても、励磁信号に基づき電磁石に印加すべ
き電圧で電磁石を励磁する励磁手段であっても、同一の
構成を持つ制御手段でゼロパワー制御を達成することが
できる。

このため、励磁手段に合わせて制御手段の構成を変える
必要がないので、制御手段の汎用性が拡大し、量産が可
能となり、コストを低下させることができる。また、励
磁信号に基づ＜　ｔＶ流で１１磁石を励磁する励磁手段
を用いることもできるので、予想される外力の印加が大
きい場合や、その開度が高い場合でもバッテリーを大形
化する必要がない。このため、搬送車の重量増加を招く
ことがなく、励磁信号に基づく電圧で電磁石を励磁する
場合に比べてシステム全体を小形化でき、省スペース化
を図れることになる。さらに、励磁手段として、例えば
ＰＷＭ形インバータ等を用いれば、励磁手段を加熱する
ことがなく、励磁信号に基づく電流で電磁石を励磁する
ことができるので、余計な電力を消費することがない。

したがって、省エネルギー化を図ることができる。

（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１９
上式搬送装置について説明する。

第２図〜第４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を示している。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
平行に敷設されている。また、軌道枠１１の側壁内面に
はそれぞれ断面が７字状に形成された非常用ガイド１３
ａ、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１２ａ、１２ｂの下側には、搬送車１５が
ガイドレール１２ａ、１２ｂに沿って走行自在に配置さ
れている。そして、軌道枠１１の上部壁下面でガイドレ
ール１２ａ、１２ｂ間には、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
平板状部材２１を白色に塗装してなるものであり、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に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２
６ａ、２６ｂと、両分側板２６ａ、２６ｂを同進行方向
と直交する市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、磁
気支持ユニット３１がそれぞれ搭載されている。これら
磁気支持ユニット３１は、第３図に示すようにボルト３
２および台座３３を用いて基台２５の上面に取付けられ
ている。これら磁気支持ユニマド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ＩＭ２６ａ、２６ｂの下面には、第４
図に示すように連結部材３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６
ｂを介して搬送物を収容するための容器３７．３８がそ
れぞれ取付けられている。そして、これら容器３７．３
８の土壁上には、前述した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、基
台２５の下面四隅位置には、磁気支ｔｊｉユニット３１
の磁気力喪失時などにおいて非常用ガイド１３ａ、１３
ｂ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つの縦車両４５ａと、同非常用ガイド１３
ａ、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。さらに、基台２５の上面の所定位置には
、軌道側からの指令を搬送車１５に搭載された制御系に
伝えるための７個のフォトトランジスタ４６が取付けら
れている。これらフォトトランジスタ４６は、軌道枠に
取付けられた７個のＬＥＤ　（発光ダイオード）４７と
所定位置（ステーション）において対向する関係に配置
されている。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り、装置の
稼動時においては、固定子１６と伜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５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
、全体としてはＵ字状をなしている。各電磁石５１．５
２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ｔＭ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のＩＲ成を説明するに当り、この制御
系の基本的な考え方について述べる。

まず、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Ｐ１継秩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Ｒ□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、μ。

は空隙部分以外の非透磁率、Ω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ときに空隙
Ｐに生じる磁界の強さをＨ，ｓｓ永久磁石５３の長さを
ｇ、、、コイル５６の総巻数をＮ、コイル５６への励磁
電流を１とすると、この磁気回路に発生する全磁束φは
、 φ−（Ｎ　１　＋Ｈ，、＃　、　）　／Ｒ，、・・・（
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、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、十ｍｇ＋ｕヨ　　　　　・・・（４）となる。なお、ここで、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、Ｕ
、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、 φＮ　−（Ｎ　Ｉ＋Ｈ，０ヨ）Ｎ／Ｒ，・・・（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Ｒ１印加電圧をＥとして、１−０の近傍で線形化
する。この場合、ｚ、１２旧ｌは、それぞれの微小量をΔＺ、ΔＺ、Δｉとして、Ｚ　　＝　　Ｚ　　ｏ　　＋　Δ　２ ■−〇　＋Δｉで表わせる。

そこで、上記（４）式の吸引力Ｆを定常点（ｚ。

ると、となる。

ここで、Ｒ，、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、！−０のときに吸引力１
重力ｍｇとが釣合う際のギャップ長をＺ。、全磁気抵抗
をＲ１゜とじて、上記（４）、（８）式ヲ空隙長ｚ　−
、ｚ　ｏ　、速ｌｌ　−１Ｌ−０、電Ａｔ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。

・・・（８）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。

＋ｕＩＩ＋・・・（７）同様に、前記（６）式を定常点（ｚ、　ｄ２　　、　１
）ｔ −（ｚ、　　０．０）の近傍で線形化すると、・・・（
９）ただしＳａ　２＋＋　　ａ２３＋　　ａ　３２＋　　ａ
　３３ｂ　　３１゜ｄ２１は、それぞれ、ｄ２１＝　　　１である。ここで簡単のため上記（９）式を、ｘ−Ａ　ｘ
　十Ｂ　Ｅ　＋Ｄ　ｕ、　　　　　　＝４１０）と表わ
す。（９）式で表わされる線形システムは、１１Ｑには
不安定な系であるが、上記（９）式の状態ベクトル〔Δ
２．ΔＺ、Δｉ〕および加速度Δ２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とともに、ステップ状の外力が加
わっても電流偏差Δｉを常に零に収束させる、いわゆる
ゼロパワー制御を施すことができる。

今、（ｌＯ）式の表す制御対象において、印加電圧Ｅを
次式で決定する制御系を考える。

Ｅ−−（Ｆ、　　Ｆ２　Ｆ、）Ｃｘここで、Ｆ＋　、Ｆ２　、Ｆ３はそれぞれΔ２．Δ２、
Δｉのフィードバック定数、Ｋｐ、はＥの積分ゲイン、
ｅ、はＥの目標値発生器の出力値で、ゼロパワー制御を
行う時は０である。

（１１）式を微分すると、Ｅ−−ＦＣｘ＋ＫＢ　　（ｅ、−Ｅ）　　　・・（１２
）ただし、Ｆ＝（Ｆ＋　　Ｆ２　　Ｆ３）である。

この時、ｖ＝Ｅ＋Ｆｃｘ　　　　　　　　　　　　　　　　　−
（１３）とおけば（１２）式は、ｖ　　−Ｋ　　２　　　ｖ　　＋　　Ｋ　　Ｂ　　　Ｆ
　　Ｃｘ　　＋　　Ｋ　　Ｂ　　　ｅ　　ｖ　　　・・
・　（１４）と変形される。

（■０）式、（１４）式をまとめるとフィードバックを
施した全システムの状態方程式を得ることができる。

・・・（１５）・・・（■１）（１５）式をラプラス変換し、（ｘ（ｓ）ｖ（ｓ））’　　（Ｔは転置を表す）を求め
ると、したがって、（１６）式により、となる。ただし、■は３×３の単位行列、ＸＯ＋ｖ（、
はそれぞれＸ、Ｖの初期値を表す。

（１６）式の状態推移行列Φ（Ｓ）、すなわち・・・　
（１７）を用いて、ｕｍ（ｓ）　、　　ｅ　、　（ｓ）に対する
（ｘ　　（ｓ）ｖ　　（ｓ））　”の伝達関数Ｃ（ｓ）
　、　　Ｐ　（ｓ）を表す。Δ２はギャップセンサで検
出でき、Δ°２はギャップセンサの信号を微分して得ら
れ、Δｉは電流検出器でΔＰ１定できるので、Ｃ−■と
みなせる。

ただし、 Δ４　　（Ｓ）　　＝　Ｓ　’　　”（−ａｎ　”ｂ３
１　Ｆｌ　　＋Ｋｃ）　　ｓ　３＋（−Ｃ２３Ｃ３２＋
ａ　２３　ｂ：ｕ　　Ｆｚ−ａｚ＋　　−Ｃ３３ＫＥ）
　　　ｓ　　２”（ａｒ３　ｂ３＋　　Ｐｌ　　＋ａ２
＋　　ａｎ　−Ｆ１２１　　ｂ３＋　　Ｆ〕−ａｏ　　
Ｃ３２ＫＥ−ａｌｌ　ＫＥ）　　ｓ　＋ａ２．　Ｃ３２
ＫＥＹ　＝　　ｓ　３”（−８ｍ３＋ｂ＊＋　Ｆｌ）　
　ｓ　２”（−ａＨａｚ２”Ｃ３２ｂ３＋　Ｆ２−ａ２
＋　）　　ｓ＋８２３１ｇＩ　ＰＨ”ａ２＋　ａｎ　−
ａｚ＋　Ｌｌｉ＋　Ｐｌとなる。

ここで、Φ（Ｓ）の特性方程式は、Δ、（ｓ）−０で求
められる。したがって、Ｆｌ　＋　　Ｆ２　＋　　Ｆｌ
　ｒＫ　Ｅの値を適宜決定することにより、Φ（Ｓ）の
特性根を複素平面の左半面上に配置して磁気浮上系の安
定化を達成することができる。

磁気支持ユニットに、このような制御を施した場合の磁
気浮上制御系のブロック図を第６図に示す。なお、同図
中ＶはＣｘを、ＣＩは制御対象を、Ｃ２はゲイン補償器
を、Ｃ３は積分補償器を、Ｃ４は目標値発生器をそれぞ
れ表す。

第６図のシステムの安定化が図られており、ｅ、−０で
あれば（１７）式より、外力ｕ４に対するΔｉの応答は
、 ”（Ｃ３２ＫＥ−ｂ３＋　Ｆｌ）　Ｓ　）　　ｕ　ｍ・
・・（１９）と求められる。ｆｏをステップ状外力の大きさとすれば
、ｕ、　（ｓ）−−５−より、（１９）式は、”（８３
２Ｋ　−ｂ３１　ＰＩ　）ｌ　　ｆ　。

・・（２０）のであるから、結局、外力Ｕ。の有無によらず電流の定
常偏差は０に収束する。したがって、（１１）式で印加
電圧Ｅを決定すればゼロパワー制御を達成することがで
きる。

（９）式のシステムは、パワーオペアンプ等を用いてコ
イル５６を励磁する場合のように印加電圧Ｅによりコイ
ル５６の励磁電流Ｉを制御するときに成立する。

次に、電流指令値に瞬時に追従する７′ｔＳ流でコイル
５６を励磁することのできる電流制御装置（例えばＰＷ
Ｍ形インバータ）を用い、磁気浮上を行った場合でも、
（１１）式と同様に励磁信号を処理すればゼロパワー制
御が達成されることを説明する。

電流指令値に一致する励磁電流１ｅで磁気浮上制御を行
うとき、（６）式の電圧方程式は省略される。したがっ
て、（９）式の制御対象は次のように表せる。

・・（２１）ここで簡単のため（２１）式をｘ　　−Ａ　　ｘ　　＋Ｂ　　Ｉｅ＋Ｄ’　　ｕ、・＝
（２２）と表す。

今、（２２）式の表す制御対象において励磁主ＥＥＩｅ
を次式で決定する。

／Ｉｅ−ＣＦＩ　　　　Ｆ２　　　）Ｃｘ、　ｆｔ＋Ｋｇ　　　　　（ｉ　　ｒ　　−１ｅ）　　ｄＬ　　
　　・−（２３）ただし、ｉｒはＩｅの目標値発生器の
出力値であり、ゼロパワー制御時は０である。また、Ｆ
、′Ｆ２　はそれぞれΔ２．Δ２のフィードバック定数
ｒ　ＫＥ　　は１ｅの積分ゲインである。

（２３）式を微分し、（１１）式の場合と同様に、ｖ’
　　＝　Ｉ　ｅ十Ｆ　　Ｃｘ　　　　　　　−（２４）
とすれば、（２３）式は、ｖ　　ｗ−−ＫＢ　　ｖ　　＋に、！　　Ｆ　　Ｃｘ＋
に２　　　ｔｒ　　　　　　　　　・・・（２５）とな
る。ただし、Ｆ’　　−［Ｆ１’　　Ｆ２　　］である
。

（２２）式、（２５）式をまとめると、フ、ｆ−ドパツ
クを施した全システムの状態方程式は次のように表せる
。

・・・（２Ｇ）（２Ｇ）式をラプラス変換し、〔ｘ　　（ｓ）　Ｖ　　（ｓ）　）　”を求めると、・
・・（２７）となる。ただし、■　は２×２の単位行列、Ｘｏ　　、
　　■。　はそれぞれｘ、Ｖ’　　の初期値である。

を用いてｕ、、　（ｓ）　、　　ｉ　、　（ｓ）に対す
る（ｘ　　（ｓ）　　Ｖ’　　（ｓ））”の伝達関数Ｇ
’　　（ｓ）　。

Ｐ’　　（ｓ）を表ずと、Ｃ−■　であるがら、これら
はそれぞれ、ただし Δ３　　（ｓ）　　−ｓ’　　＋　　（ＫＢ　　　＋ａ
２３Ｆ２　　）　　ｓ’＋　　（−ａ　２＋＋８２ｘＦ
＋　　　）　　５−８２１ＫＢ’ Ｈ−８’　＋ａ２３Ｆ２　ｓ　　−ａ２．＋ａ２３Ｆ。

である。

ここで、Φ　（Ｓ）の特性方程式は、 Δ３（ｓ）−０で求められる。したがって、Ｆ１Ｆ２　
　＋ＫＥ′　　の値を適宜決定することにより、磁気浮
上系の安定化を達成することができる。この場合の磁気
ｌｆ上制御系のブロック図を第７図に示す。なお、同図
中ｙ　はｃ’　　ｘ　　表わす。

第７図のシステムの安定化が図られ、１２−０であれば
、（２Ｂ）式より外力Ｕ、に対するＶ′　の伝達関数は＋Ｉ（Ｅ　　　　Ｆ＋）であり、周波数領域ではＳをｊωに置き換えて、同様に
してΔｚ１Δ２のｔ−■における収束値を求めると、 Δｚ−０・・・（３３）となる。

そして、（３１）弐〜（３３）式を（２４）式に代入し
て、ｔ−４艶におけるｌｅを求めると、＋に、Ｆ、）　　　　　・・・（３０）と表される。外
力Ｕ、が大きさｆｏのステップ応式にω＝０を代入して
、となり、Ｖ′　は、となり、１ｅ−０となる。したがって、（２３）式でコ
イル５６に流れる励磁電流を制御すればｔ−■で励磁Ｔ
Ｔ＆流は零に収束し、ゼロパワー制御か達成されること
になる。

さらに、ｅｌ、ｌ＋に対するｘ（ｓ）　、　　ｘ　　（
ｓ）のｉ−＋ｏｏにおける収束値を同様に求めると、（
１８）式、（２９）式より、に収束することがわかる。

ただし、Ｌ””ａ２３ｂ３１Ｆｌ　＋ａ２１８３３−ａ
　　２．ｂ　１Ｆ。

である。

したがって、（１３）式、（２４）式より、Ｅ、Ｉｅは
、Ｅ−ｅ　ｒ　＋　　Ｉ　ｅ−ｔ　ｔとなり、各目標値
に一致する。

よって、ゼロパワー制御（ｅｌ、１ｌ−０）で搬送車が
浮上している時、ｅ＋＋ｌＦを徐々に変化させれば、目
標値に一致する励磁信号が与えられ、浮上ギャップ長を
変化させることが可能となる。

以上の点に基づき、制御装置４１を中心とした本装置の
電気的構成を第１図に示す。制御装置４１は、搬送車１
５に取付けられて磁気支持ユニッ１−３１　！−よって
形成される磁気回路中の６ｆｆｌ力、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
すべき電圧を演算する制御手段としての演算回路６２と
、この演算回路６２からの励磁信号に基づいて前記コイ
ル５６に電圧を印加する励磁手段としてのパワーアンプ
６３とで構成されている。

パワーアンプ６３には、電源４３から７の電力がメイン
スイッチ６４．スイッチ６５を介して与えられている。

また、演算回路６２およびセンサ部６１には、電源４３
からの電力がメインスイッチ６４、定電圧発生装置４２
およびスイッチ６６を介して与えられている。定電圧発
生装置４２は、基準電圧発生装置４２ａと、電流増幅器
４２ｂとで構成され、定電圧を出力する。この定電圧発
生装置４２からの定電圧は起動装置６７にも！ｊえられ
ている。起動装置６７の出力は、スイッチ６５゜６６お
よび演算回路６２に指令信号として与えられている。

センサ部６１は、外部雑音の影響を抑制するため光学ギ
ャップセンサ３４の信号を変調する変調回路６８と、コ
イル５６の電流値を険出する電流に検出器６９とで構成
されている。

演算回路６２は、ゼロパワー浮上時に第６図のフィード
バック系を実現するものである。まず、目標値発生器７
０からのギャップ長設定値ＺＤと、光学ギャップセンサ
３４で検出されたギャップ長とを減算器７１で減算する
。減算器７１の出力は、直接及び微分器７２を介してフ
ィードバックゲイン補償器７３．７４にそれぞれ人力さ
れる。また、電流検出器６９からの電流検出信号は、フ
ィードバックゲイン補償器７５に入力される。これらフ
ィードバックゲイン補償器７３〜７５からの補償出力は
、加算器７６によって加算され、減算器７７の一方の入
力として与えられる。また、減算器７７の出力信号、す
なわちコイル５６の励磁信号は、減算器７８において目
標値発生器７９からの励磁電圧目標ｆｉａ（ゼロパワー
制御状態では“Ｏ”）と比較され、その結果がスイッチ
８０を介して積分補償器８１に入力され、積分補償され
た後、減算器７７の他方の入力として与えられる。そし
て、減算器７７の出力は、またパワーアンプ６３の出力
電圧調整に倶せられる。これによって、減算器７７−減
算器７８−積分補償器８１からなるゼロパワーフィード
バックループＬが構成される。

なお、スイッチ８０は、起動装置６７からの指令に基づ
いて積分補償器８１の機能を選択的に停止させるもので
ある。このスイッチ８０は、具体的には、第８図に示す
ように、積分補償器８１を構成する演算増幅器８２の入
出力間に接続されたコンデンサＣを、起動装置６７から
の出力によって短絡するように構成されている。このよ
うに１１１１成すれば、積分補償器８１のゲインＫＥ−
−１／ＲＣが起動装置６７の出力に応じて０になるので
、演算増幅器８２の出力も０になる。

また、目標値発生器７０．７９も、起動装置６７の出力
に基づいてその目標値を逐次変化させるものである。こ
れら目標値発生器７０．７９は、それぞれ第９図（ａ）
、（ｂ）に示すように構成されている。すなわち、演算
増幅器８．３，８４．１氏抗Ｒａ、Ｒｂ、コンデンサＣ
ａ、Ｃｂからなる一次遅れ系をｔＭ成するフィルタの入
出力間に起動装置６７からの出力に応じて開閉するスイ
ッチ８５．８６を設け、予め決められた入力値Ｖ、ｏ、
Ｖ＆ＺＯ＋　　”ＺＤをセットしたうえで、これらスイ
ッチ８５．８６を閉から開状態にすることで所定の値か
ら他の値まで徐々に変化する目標値を発生させることが
できる。

一方、起動装置６７は、たとえば第１０図に示すように
、外部指令変換器９１と、スイッチ動作器９２とから構
成されている。外部指令変換器９１は、起動Ｐ＞１１側
に取付けられた７個のＬＥＤ４７を外部指令に基づいて
ドライブする点灯装置９３と、起動砕１１に取付けられ
た上記ＬＥＤ４７と、ステーション部においてこれらＬ
ＥＤ４７と如１向する搬送車１５の位置に取付けられた
７個のフォトＩ・ランジスタ４６と、このフォトトラン
ジスタランジスタ４６の出力に基づいて２値の電圧を出力する
電圧発生器９４とで構成されている。また、スイッチ動
作器９２は、外部指令変換器９１からの５ビツトの出力
の各ビットをスイッチ６５　６６、８０．８５および８
６の各開閉状態と対応させ、これらスイッチの開閉状態
を制御する。なお、両側に配置された残りの２つのフォ
トトランジスタ４６の出力は、ＬＥＤ４７とフォトトラ
ンジスタ４６とが正しく対向しているか否かを険出する
もので、上記２つのフォトトランジスタ４６が同時にＬ
ＥＤ４７からの光を受光したときに限り軌道側から搬送
車側に外部指令が伝達されるようになっている。このた
め、搬送車が正しい位置に停止しなかったために生じる
外部指令の誤った伝達を防止することができる。

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。

本実施例では、装置が停止状態にある場合には、永久磁
石５３の吸引力で搬送車１５の縦車輪４５ａは非常用ガ
イド１３ａ（ｔ３ｂ）の内壁上面に接触しており、スイ
ッチ６５．及び６６は開、スイッチ８０，８５．８６は
閉の状態となっている。

この状態からメインスイッチ６４を投入し、定電圧発生
装置４２を介して起動装置６７を起動させると共に、ス
イッチ６６が閉となるように指令を送ると、制御装置４
１が始動を開始する。

次にスイッチ６５を閉、スイッチ８６を開とする指令を
出力すると、ゼロパワーフィードバックループＬの動作
を停止した状態において目障値Ｚ。を徐々にＺ。まで大
きくする制御が行われることになる。この結果、制御装
置４１は、永久磁石５３が発生する磁束と逆向きの磁束
を電磁石５１゜５２で発生させ、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５図に示すように、永久磁石５３〜ｌ
！鉄５５〜空隙Ｐ〜ガイドレール１２ａ。

（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、搬送車がゆるやかに浮上し
始める。

このとき、スイッチ８０を開とするような外部指令を出
力すると、ゼロパワープイードバックルブＬが動作を開
始し、上記磁気回路は搬送車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２゜を保つ。

ここで、外力Ｕ。が印加されると、ギャップセンサ３４
がこれを検知して変調回路６８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７１によ
って上記信号から空隙長目標値Ｚｏ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Δ２は、フ
ィードバックゲイン補償器７３に入力されるとともに、
微分器７２によって速度偏差信号Δ２に変換された後フ
ィードバックゲイン補償器７４に入力される。

方、電流偏差信号Δｉは、電流検出器６９の計ＡＰＩ信
号によって得られ、フィードバックゲイン補償器７５に
入力される。また、励磁電圧信号Ｅは、減算器７８によ
って目標値発生器７９の出力である零レベルと比較され
、その差信号が積分補償器８１に入力される。そして、
加算器７６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７３〜７５の出力信号と、積分補償器８１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。かくして系には、第
６図の制御が施され、電流偏差Δｉが零になった状態で
安定化することになる。

今、搬送車１５がリニア誘導電動機の固定子１６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１５は、
磁気浮上状態のままガイドレール１２ａ、１２ｂに沿っ
て走行を始める。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１５は再度付勢されてガイドレール１２８．１
２ｂに沿った移動を持続する。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。

こうして目的地点（テスーション）まで到達した搬送車
１５に対してスイッチ８５を開く外部指令を与えると、
目標値発生器７９の出力が零レベルから所定の値まで徐
々に変化して空隙長Ｚが減少していき、ついには搬送車
１５の縦車輪４５ａが非常用ガイド１３ａ　（１３ｂ）
の内壁上面に接触することになる。このとき、スイッチ
６５を開き、スイッチ８０．８５および８６を閉じる指
令を出すと、電磁石５１．５２への送電が停止され、永
久磁石５３の吸引力によって搬送車１５が非常用ガイド
１３ａ　（１３ｂ）に吸着固定されるとともに、次の浮
上に備えてゼロパワーフィードバックループＬの動作お
よび目標値発生器７０．７９の内部状態がリセットされ
る。もし、この後、搬送車１５を他の目的地点へ向けて
発車させる必要があれば、スイッチ６５を閉じ、スイッ
チ８６を開く指令を出して上述した手順を繰返せばよい
。

一方、搬送車１５をその到着地点で長時間吸着固定させ
ておく場合には、外部指令によりスイッチ６６を開き、
制御装置４１で消費される”Ｈ力を節約するようにすれ
ばよい。また、その後にメインスイッチ６４を開けば装
置の動作を完全に停止させることができる。

なお、パワーアンプ６３に代え、第１１図に示すように
、演算回路６２からの励磁信号に基づいてコイル５６に
流すべき電流でこれを励磁する手段としてインバータ装
置９６を用いる場合には、演算回路６２において、ゲイ
ン補償器７３，７４゜７５、情分補償器８１の各ゲイン
をＦ、−Ｆ。

Ｆ２−Ｆ２−、Ｆ３＝Ｏ，ＫＥ　−Ｋ［！　−に設定し
直すたけてその構成をまったく変えること無くパワーア
ンプ６３を用いた場合と同様の浮上制御が可能となる。

第１１図に示す例では、電源４３の出力電圧をｙ１圧す
るためのＤＣ−ＤＣコンバータ９７が接続されており、
その出力端がインバータ装置９６につながれている。パ
ワーアンプ６３がその最大出力電圧の１〜２割程度高い
電源電圧を必要とするのに対し、インバータ装置９６で
は、コイル５６に最大励磁電流を流すのに必要な電源電
圧を必要とするだなので、このような構成をとると電源
４３の電圧を低く設定できるという利点がある。加えて
、この例では、ＤＣ−ＤＣコンバータ９７によって電ｉ
！１．４３の電圧を昇圧させ、これを定電圧発生装置４
２およびインバータ装置９６に給電しているので、電源
電圧はさらに低くてもよい。この結果、電源の容積を小
さくすることができ、省スペース化が図れる。また、パ
ワーアンプでは、出力電圧と電ＩＷｆ′！！圧の差と、
励磁電流との積に比例してパワーアンプが加熱されるが
、この例ではそのようなこともなく、省エネルギー化を
図ることができる。

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。たとえば、上記実施例では、パワーアンプ６３とイ
ンバータ装置９６とを入れ換えた際にゲインを設定し直
したが、これは、第１２図に示すようにスイッチ１０１
〜１０４を選択的に切換えてゲインを設定できるもので
あって同等差支えない。また、上記実施例では、アナロ
グ式の制御装置を用いているが、これはデジタル式のも
のであってもよい。要は、励磁信号を所定のゲインで時
間積分して出力する積分補償器と、センサ部の出力信号
に所定のゲインを乗算して出力するゲイン補償器と、積
分補償器の出力信号およびゲイン補償器の出力信号を減
算もしくは加算し、その演算結果を励磁信号として出力
する演算手段を備えた制御装置であれば、アナログ、デ
ジタルのいずれの方式でもよい。その他、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で種々変更して実施することができる
。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、コイルの励磁方式
に拘わらず、同一構成の制御装置を用いることができる
ので、装置の汎用性を拡大することができる。さらに、
汎用性の拡大に伴い量産化が可能となるので、装置のコ
ストが低下させることができる。また、励磁手段してイ
ンバータを使用することができるので、電源電圧を低く
することができ、より小型のバッテリーの使用を可能化
でき、省スペース化を図ることができる。加えて、励磁
手段の抵抗損による電力消費を抑制でき、省エネルギー
化も実現できる。

【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に組み
込まれた制御装置とその周辺の電気的構成を示すブロッ
ク図、第２図は実施例に係る浮上式搬送装置の構成を示
す斜視図、第３図は同装置の縦断面図、第４図は同装置
を一部切欠した側面図、第５図は同装置の磁気回路を説
明するための断面図、第６図および第７図は上記実施例
の浮上制御系を示すブロック図、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図は同
制御装置における目標値発生器とその周辺を示す回路図
、第１０図は同搬送装置における起動装置の電気的構成
を示すブロック図、第１１図および第１２図はそれぞれ
制御装置の変形例を示すブロック図である。１１・・・軌道枠、１２ａ、１２ｂ・・・ガイドレール
、１３ａ、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・・
・フォトトランジスタ、４７・・・ＬＥＤ、５１．５２
・・・電磁石、５３・・・永久磁石、５５・・・継鉄、
５６・・・コイル、６３・・・パワーアンプ、６９・・
・起動装置、７０．７９・・・目標値発生器、７３〜７
５・・・ゲイン補償器、９６・・・インバータ装ｒｌｌ
　、９７・・・ＤＣ−ＤＣコンバータ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

（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、並びに上記電磁石
、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
単数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
回路を安定させる励磁信号を発生する制御手段と、この
制御手段で発生した励磁信号に基いて前記電磁石を励磁
する励磁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、前記励磁信号を所定のゲインで時間積分し
て出力する積分補償器と、前記センサ部の出力信号に所
定のゲインを乗算して出力するゲイン補償器と、前記積
分補償器の出力信号および前記ゲイン補償器の出力信号
を加算もしくは減算し、その結果を前記励磁信号として
出力する演算手段とを備えてなることを特徴とする浮上
式搬送装置。
（２）前記制御手段は、前記励磁信号と所定の目標値と
の偏差を出力する偏差演算手段と、この偏差演算手段の
出力信号を所定のゲインで時間積分して出力する積分補
償器を備えている請求項１に記載の浮上式搬送装置。
（３）前記励磁手段は、前記励磁信号に基づき前記電磁
石に流すべき電流で前記電磁石を励磁する装置である請
求項１に記載の浮上式搬送装置。
（４）前記励磁手段は、前記励磁信号に基づき前記電磁
石に印加すべき電圧で前記電磁石を励磁する装置である
請求項１に記載の浮上式搬送装置。
（５）前記励磁手段は、前記電磁石の励磁に必要な電力
を直流電源から供給されるインバータである請求項１に
記載の浮上式搬送装置。
（６）前記励磁手段は、前記電磁石の励磁に必要な電力
を電圧変換装置を介して直流電源から供給されている請
求項１に記載の浮上式搬送装置。
（７）前記制御手段は、前記ゲイン補償器のゲインの値
もしくは前記積分補償器のゲインの値を他の値に切替え
るためのスイッチを備えている請求項１に記載の浮上式
搬送装置。