JP2732562B2 - 浮上式搬送装置 - Google Patents

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わ
り、特に搬送車の浮上停止時において、搬送車自体やこ
れに積載されている積荷に加わる衝撃の低減を図れるよ
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
レール上で搬送車で非接触で支持することが行われてい
る。中でも、搬送車を磁気的に非接触支持する方式は、
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。 しかし、搬送車を磁気力によって支持する場合、この
磁気力を全て電磁石によって賄おうとすると、電磁石を
常時付勢しなければならず、消費電流が大きくならざる
を得ない。そこで、本出願人は先に電磁石で要求される
起磁力の大部分を永久磁石によって与えて、消費電力の
低減化を図った、いわゆるゼロパワーフィードバックに
よる制御方式を提唱した（特願昭59−222702号）。 ところで、こうした磁気的な支持方式では、浮上中の
搬送車を摩擦力によって固定しておくことができないの
で、ステーションでの積荷の積み降ろしの際に搬送車が
揺れ動いてしまい、積み降ろし作業自体が困難になった
り、極端な場合、搬送車の浮上状態が横揺れのために維
持できなくなる。また、浮上中に搬送車が揺れないよう
に、ステーション部においてストッパーを立てて搬送車
を固定することも考えられるが、このようなストッパー
は搬送車がその場所を単に通過するだけのときには搬送
車に接触しないことが要求されるので、ステーション周
辺のメカニズムが複雑になってしまう。 そこで、積荷作業中には搬送車をガイドレールに吸着
固定させるか或は補助レール上に落下させるようにする
ことが考えられる。しかし、ゼロパワーフィードバック
制御による浮上式搬送装置にあっては、励磁電流が常に
零になるように制御を行なっているので、従来のゼロパ
ワーフィードバックループを持たない磁気浮上制御で行
なわれていたようにガイドレールと電磁石との間の空隙
長の目標値を変化させても搬送車及び積荷の重量によっ
て実際の空隙長が一意的に決定されてしまい、これを変
化させることはできない。このため、ガイドレールに吸
着等させるためには、磁気浮上中に電磁石や制御回路へ
の電源を切らなければならない。 しかしながら、搬送車の磁気浮上中に電磁石や制御回
路の電源を切ると、ガイドレールや補助レールと搬送車
との間で激しい衝突が起り、搬送物や搬送車の破壊、粉
塵の発生等好ましくない状況を生じてしまう。 （発明が解決しようとする問題点） このように、従来のゼロパワーフィードバック制御に
よる浮上式搬送装置にあっては、浮上停止時においてガ
イドレールや補助レールと搬送車との間で激しい衝突を
伴いながら搬送車を固定しなくてはならず、搬送物や搬
送車が破壊したり、粉塵が発生するなどの問題を生じ
た。 したがって、本発明は、浮上停止時における搬送車に
加わる衝撃を低減し、搬送物や搬送車の保護及び粉塵の
発生防止を図れる浮上式搬送装置を提供することを目的
とする。 ［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、搬送車をステーションにおいて固定する際
に、外部からの操作又は指令によってゼロパワーフィー
ドバックループの目標値を徐々に変化させるように構成
したものである。 すなわち、本発明は、少なくとも一部が磁性体で形成
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
介して対抗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て前記搬送車に搭載
された一または複数の磁気支持ユニットと、前記搬送車
に取付けられて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搬送車に作用
する外力の有無に拘らず前記電磁石に流れる励磁電流の
定常値を零にするように前記電磁石に流す励磁電流を制
御するゼロパワーフィードバックループを有した制御手
段とを備えた浮上式搬送装置において、前記制御手段
は、搬送車の外部からの操作或いは指令によって前記制
御手段のゼロパワーフィードバックループに所定の指令
信号を伝える起動装置と、この起動装置からの指令に基
づいて、定常浮上状態時に励磁電流を零に収束させる値
に設定された前記ゼロパワーフィードバックループの制
御目標値の代わりに、前記空隙長が所定の大きさになる
値まで前記目標値を徐々に変化させる目標値発生器とを
具備したものであることを特徴としている。 （作 用） 搬送車がステーションに移動した後、起動装置を介し
てゼロパワーフィードバックループに指令を与えると、
ゼロパワーフィードバックループは、同ループ内の制御
目標値を定常浮上状態時に励磁電流を零に収束させる値
から他の値に徐々に変化させる。これにより、ゼロパワ
ー制御を行うための目標値がゼロパワーフィードバック
ループに供給されなくなり、ゼロパワー制御から通常の
浮上制御へと移行する。 そして、これに伴って電磁石の励磁電流の定常値も零
から徐々に変化するので、空隙長の定常偏差が変化し、
最終的に空隙長は零になる。この結果、搬送車は軌道に
対して緩やかに固定される。 ［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12a,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12a,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、
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、ボルト32および台座33を用いて
前記基台25の上面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、これらの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。更に、基台2
5の上面に所定位置には、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51，52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、ｌ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lm、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＋Hmlm）/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、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＋Hmlm）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,z,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、a₂₁,a₂₃,a₃₂,a₃₃,b₃₁,d₂₁は、それぞれ、 である。ここで簡単のため上記（９）式を、 ＝Ax＋B_E＋D_Um …（10） 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
〔Δz,z,Δｉ〕および加速度より、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Ｃを出力行
列（この場合単位行列）とし、ｘ′＝ｘ−Δx_O,Δx_O＝
〔ΔZ_O,0,0〕として印加電圧Ｅを、 Ｅ＝−〔F₁,F₂,F₃〕×Ｃ×ｘ′＋e_O ＝−FCx′＋e_O …（11） （但し、F₁,F₂,F₃はフィードバック定数、ΔZ_Oは空隙長
の目標値Z_Dと空隙長Z_Oとの偏差（ΔZ_O＝Z_D−Z_O）、e_Oは
付加電圧）とすれば、（10）式は、 ＝Ax−BFC（ｘ−Δx_O）＋D_Um＋Be_O …（12） 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、 ｘ＝L^-1｛〔s|−Ａ＋BFC〕^-1（x_O＋D_Um（ｓ） ＋BFCΔx_O（ｓ）＋Be_O（ｓ） …（13） となる。なお、ここに｜は単位行列、x_Oはｘの初期値で
ある。 上記（13）式より、状態推移行列Φ（ｓ）すなわち、 Φ（ｓ）＝（s|−Ａ＋BFC）^-1 …（14） を用いてUm,Δz_Oおよびe_Oに対するｘ（ｓ）の伝達関数
Ｇ（ｓ）,H（ｓ）,P（ｓ）を表わすと、これらはそれぞ
れ、 Ｇ（ｓ）＝Φ（ｓ）Ｄ Ｈ（ｓ）＝Φ（ｓ）BFC Ｐ（ｓ）＝Φ（ｓ）Ｂ ただし、 である。ここで、Φ（ｓ）の特性方程式は、Δ_３（ｓ）
＝０で求められる。したがって、F₁,F₂,F₃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
面上に任意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C₁には、フィードバックゲイン
補償器C₂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、（15）〜（17）式
より明らなように、ステップ状の外力Um、同空隙長の目
標値Z_Dおよび同付加電圧e_Oの変化に伴い、系の安定状態
時に空隙長偏差ΔｚおよびΔｚおよび電流偏差Δｉに
は、定常的な偏差が生じることになる。したがって、空
隙長の目標値Z_D又は付加電圧e_Oを徐々に変化させること
により空隙長の定常偏差の値を変化させ、最終的には搬
送車15を非常用ガイド13a,13b内の内壁上側若しくは内
壁下側に固定することができる。 ところで、本発明では、電流の定常偏差を、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装置
を対象としている。 このように空隙長が一定範囲にあるときのみ電流の定
常偏差を零に制御するため、例えば次のような制御方法
が採用されている。 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、速度偏差Δ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
気浮上系の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。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。 ここでは、一例としての方法を用い、空隙長の定常
偏差の変化をさせ方、最終的な搬送車の固定方法につい
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C₂に加え、さらに積分補償器C₃
および目標値発生器C₄,C₅を付加し、さらに積分補償器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C₃のゲインＫおよび目標値発生器
C₄の目標値ｒは、Ｋ＝〔0,0,K₃〕およびｒ＝〔0,0,r₃〕
^Ｔなる行列で表わされ、K₃は電流偏差Δｉの積分ゲイ
ン、r₃は励磁電流目標値である。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、 Φ（ｓ）＝（s²|−sA＋sBFC＋BKC）^-1 …（19） となる。ここでUm,Zo,eおよびr₃を入力とし、ｙ＝Cxで
表わされるｙを出力とした時のそれぞれの伝達関数Ｇ
（ｓ）,H（ｓ）,P（ｓ）およびＱ（ｓ）は、 但し、 と表わすことができる。伝達関数Ｇ（ｓ）,H（ｓ）,P
（ｓ）およびＱ（ｓ）の特性根は、上記（24）式で表わ
されるΔ_４（ｓ）を、Δ_４（ｓ）＝０として求めること
ができ、F₁,F₂,F₃,K₃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り、ΔZ_O,e
_Oおよびr₃が同時に零であるとすれば、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（25）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_Oを外力の大きさとすれば、Um（ｓ）＝
F_O/sとなり、（25）式は、 となる。この（26）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、電流の定常偏差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。しかし、この磁気浮上系で
は、（21）〜（23）式で明らかなように、励磁電流の目
標値r₃を変化させない限り、空隙長の定常偏差が変化し
ないため搬送車を最終的に軌道に固定できなくなる。 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、Δz,
Δ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。 本実施例では、浮上中の搬送車を軌道に固定させると
きのみ励磁電流目標値r₃を零から所定の値まで徐々に変
化させる方法で制御がなされる。この場合には、ゼロパ
ワーフィードバックを急激に停止させることなくソフト
ランディングが可能である。 すなわち、本発明では、浮上中の搬送車を軌道に固定
する場合にのみゼロパワーフィードバックループに対し
てゼロパワー制御の実行が不可能な目標値を与える。こ
れによってゼロパワーフィードバックループはゼロパワ
ー制御を行わない通常のフィードバックループを形成す
る。そして搬送車はゼロパワー制御から解放され、ソフ
トランディングを行うことができるようになる。 一方、軌道に固定中の搬送車を緩やかに浮上させると
きにはこの方法を用いない。その理由は、もし搬送車15
がガイドレール12a,12b或は非常用ガイド13a,13bに吸着
した状態で固定されていると、搬送車15に対するガイド
レール12a,12b若しくは非常用ガイド13a,13bの抗力が搬
送車15に加わる外力であると判断して制御系が機能して
しまうので、搬送車15の浮上開始が不可能になるからで
ある。このような場合には、ゼロパワーフィードバック
ループの動作を停止させ、先に述べたように空隙長目標
値のZ_D或は付加電圧e_Oを所定の値から他の値まで変化さ
せる方法により搬送車15を徐々に浮上させ、その直後に
ゼロパワーフィードバックループの動作を開始させれば
よい。 以上の点に基づき、制御装置31を中心とした本装置の
電気的構成を第７図に示す。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、磁気抵抗若しくは搬送車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
いる。パワーアンプ63には、電源43からの電力がメイン
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及びセンサ部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及びスイッチ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にも与えられている。起動装置67の出力は、スイッ
チ65,66及び演算回路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の電流値を検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、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70からのギャップ長設
定値Z_D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
にそれぞれ入力される。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
の入力に与えられる。また、電流検出信号は、減算器78
において目標値発生器79からの電流目標値（浮上制御状
態では“0"）と比較結果は、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の出力がパ
ワーアンプ63のゲイン調整に供せられる。これによっ
て、減算器78→積分補償器81→減算器77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81のゲインK₃＝−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）
に示すように構成することができる。すなわち、演算増
幅器83,84、抵抗Ra,Rb、コンデンサCa,Cbからなる一次
遅れ系を構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_Io,V_ΔZo,V_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、例えば第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、起動枠11側に取付けられた
７個LED47を外部指令に基づいてドライブする点灯装置9
3と、起動枠11にう付けられた上記LED47と、ステーショ
ン部においてこれらLED47と対向する搬送車15の位置に
取付けられた７個のフォトトランジスタ46と、このフォ
トトランジスタ46の出力のうち、中央の５つのフォトト
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ビットの出力の各ビッ
トをスイッチ65,66,80,85及び86の各開閉状態と対応さ
せてこれらスイッチ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
いるかどうかを検出するもので、上記２つのフォトトラ
ンジスタ46が同時にLED47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1
3a（13b）の内壁上面に接触しており、スイッチ65及び6
6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47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41が始動
が開始する。 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、つまり第５図に示す浮上系において目標
値Z_Dを徐々に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。この時、スイッチ80を開と
するような外部指令を出力すると、ゼロパワーフィード
バックループＬは動作を開始し、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。 ここで外力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z_Dを減算し、空隙長偏差信号Δｚ−Δ
z_Oを算出する。この空隙長偏差信号Δｚ−Δz_O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ｚ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。一方、電流偏差信
号Δｉは、電流検出器69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75に入力される。また、電流
偏差信号Δｉ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、前記積分補償器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。 いま、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
間の再び固定子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12a,12bに沿った移送を持続さ
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。 こうして目的地点（ステーション）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。この時、スイッチ65を開き、スイッチ
80,85及び86を閉じる指令を出せば電磁石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
浮上に備えたゼロパワーフィードバックループＬの動作
及び目標値発生器70,79の内部状態がリセットされる。
もし、この後、搬送車15の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良い。 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で消費される電力を節約するようにすれば良
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、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
ドバックする方法に合わせて起動装置67および目標値発
生器70,79を配置したが、前述した他の方法に適した配
置をとるようにしてもよい。 例えば第11図に示すものは第７図における積分補償器
81を一次伝達関数を有するフィルタ95に置換えた例であ
る。フィルタ95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78の入力とし
て電流検出器69の出力信号が与えられていたが、この例
では減算器71の出力が与えられている。フィルタ95は例
えば第12図に示すように演算増幅器96の入出力間にコン
デンサC_cおよび抵抗R_cを並列接続して構成される。そし
て、この場合にもスイッチ80によってコンデンサC_cおよ
び抵抗R_c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
Ｆ＝〔F₁,F₂,F₃〕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、Ｐ＝〔−F₁,0,0〕,r
＝〔r¹,0,0〕^Ｔとすれば、そのブロック図は第13図に示
される。 また、第14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71および
電流検出器69の出力信号を入力とし、前述の例における
微分器72の出力信号に相当する速度Δｚ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73,74,75,102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73〜75,102は、それぞれの入力に対してゲイン
F₁,F₂,F₃およびF₄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77において目標値発
生器79の出力である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F₄は である。第15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C₇で示される。なお、この図に
おいて、 であり、α₁₁およびα₂₁は、det|s|−｜＝０において
特性根ｓが複数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16図にも示すように、起動装置67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Rdを短絡し得るように構成
されており、起動装置67がリレー105をONにする信号を
出力した時にゼロパワーフィードバックループＬの動作
が停止する。 この実施例によれば、微分器を用いずに速度ｚ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、本発明は起動装置67が第10図に示された構成に
限定されるものではなく、例えば第17図及び第18図に示
す構成にすることもできる。即ち、第17図に示したもの
は、外部指令変換器107を、電波の送受を行なう送信器1
08及び受信器109と、電圧発生器94とで構成しており、
前述した光学式の信号の送受に比べて送信部及び受信部
の取付け位置がその程厳密でなくて良いという利点を持
つ。 また、第18図に示すものは、外部指令変換器110を、
搬送車15に取付けられた５個のレバースイッチ111と、
これらのON,OFFに連動してスイッチの開閉信号を出力す
る電圧発生器94とで構成しており、装置の構成が簡単に
なるという利点を持つ。 要するに本発明は、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、アナログ、ディジタルを問
わず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、ゼロパワーフ
ィードバックループの励磁電流を徐々に変化させること
により、定常浮上状態時に励磁電流を零に収束させるた
めの目標値をゼロパワーフィードバックループに供給す
ることを止めるようにしている。このように、ゼロパワ
ーフィードバックループに対してゼロパワー制御の実行
が不可能な目標値を与えることにより、軌道に対して搬
送車や緩やかに固定することができ、搬送車や搬送物の
破損や粉塵の発生等を防止することができる。

【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とその周辺
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図は本発明の他の実施例に係る
浮上式搬送装置の制御系を実現する制御装置とその周辺
の電気的構成を示すブロック図、第12図は同制御装置に
おけるフィルタとその周辺を示す回路図、第13図は同制
御系のブロック図、第14図は本発明の更に他の実施例に
係る浮上式搬送装置の制御系を実現する制御装置とその
周辺の電気的構成を示すブロック図、第15図は同制御系
のブロック図、第16図は同制御装置におけるフィードバ
ックゲイン補償器の構成を示す回路図、第17図および第
18図は更に他の実施例における起動装置の構成をそれぞ
れ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……フィトトラ
ンジスタ、47……LED、51，52……電磁石、53……永久
磁石、55……継鉄、56……コイル、69……起動装置、7
0,79……目標値発生器、73〜75,102,C₈,C₉……フィード
バックゲイン補償器、C₃……積分補償器、95,C₆……フ
ィルタ、101,C₇……状態観測器、C₁……制御対象、Ｌ…
…ゼロパワーフィードバックループ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−88913（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，ＶＯＬ. ＭＡＧ−16，Ｎｏ．１．ＪＡＮＵＡＲＹ （1980）米 「航空宇宙技術研究資料、ＴＭ−388」 航空宇宙技術研究所発行（1979年８月) ９〜12ページ.

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．少なくとも一部が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とで
   構成されて前記搬送車に搭載された磁気支持ユニット
   と、 前記搬送車に取付けられて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搬送車に作用する外
   力の有無に拘らず前記電磁石に流れる励磁電流の定常値
   を零にするように前記電磁石に流す励磁電流を制御する
   ゼロパワーフィードバックループを有した制御手段とを
   備えた浮上式搬送装置において、 前記制御手段は、搬送車の外部からの操作或いは指令に
   よって前記制御手段のゼロパワーフィードバックループ
   に所定の指令信号を伝える起動装置と、この起動装置か
   らの指令に基づいて、定常浮上状態時に励磁電流を零に
   収束させる値に設定された前記ゼロパワーフィードバッ
   クループの制御目標値の代わりに、前記空隙長が所定の
   大きさになる値まで前記目標値を徐々に変化させる目標
   値発生器とを具備したものであることを特徴とする浮上
   式搬送装置。