磁気浮上システムを用いた非接触型搬送装置の開発

平成 21 年度 学生による研究発表会
磁気浮上システムを用いた非接触型搬送装置の開発
Jimmy Hadi Susanto(石川工業高等専門学校)
・河合康典(石川工業高等専門学校)
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300mm
はじめに
工場では物を運ぶとき,ローラやベルトなどを用いた接
触型の搬送装置が用いられている.しかし,接触型の搬送
装置では振動により騒音の問題と搬送品に傷がつきやすい
問題がある.また,搬送品が大きくなるとローラやベルト
の高さの調整や保守管理なども問題となる.それに対して,
非接触型の搬送装置は上記の問題を避けることができると
考えられる.
本研究では,マイクロコンピュータを使って磁気浮上シ
ステムを用いた非接触型の搬送装置を製作することを目的
とする.本稿では,磁気浮上システムの説明と製作した非
接触型の搬送装置の概要について述べる.
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238mm
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22mm
45.5mm
30mm 67mm
ムで実現するため,リアルタイムオペレーティング
システム(RTOS)の 1 つである µITRON の規格で
作られた HOS(Hyper Operating System)を使う.
2 つの電磁石を 1 つのマイコンで制御するため,2 つ
のマイコンを用いた.変位センサーから得られた距
離を AD ポートから得て,PID 制御則により制御入
力を DA ポートから出力する.
磁気浮上システムは,コイルに電流を流して電磁石にし
て,その引力で鉄球などの対象物を浮かすシステムである
[1].しかし本研究では,図 1 に示すように,鉄球は対象物
ではなく,電磁石自身を浮上させる.
磁気浮上の動作原理は,コンピュータから制御入力とし
ての電圧信号はアンプに送られてアンプでその信号が増
幅され,電流に変換される.電流に変換された信号がコイ
ルに流れることによってコイルは電磁石となり,鉄板との
間に引力が発生する.電磁石と鉄板とのギャップ距離をセ
ンサーを使って測定し,その距離の情報をコンピュータに
フィードバックする.コンピュータはそのフィードバック
に基づいて,またアンプに制御入力を出す.これを繰り返
すことによって電磁石が安定に浮上することができる.
2. アンプ
軽量化を目指し,LM675(National Semiconductor 製)
を用いたアナログの電圧-電流変換回路を製作した.
マイクロコンピュータの DA ポートから得られた制
御入力に相当する電圧を電流に変換する.
3. 磁石
電磁石と永久磁石から構成される.永久磁石は,電
磁石自身の重さを保証するために用いる.また,電
磁石は平衡状態の安定化を実現するための調整と搬
送物の重さの変化を保証する.
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図 1: 磁気浮上システム
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4. センサー
製作した非接触型の搬送装置のサイズ,コストなど
を考えて磁気センサー (センサテック製 MDA-C5) を
用いた.検出距離は,1∼6mm だか,搬送装置の平
衡状態は電磁石と鉄板の距離が 2mm であるため十
分である.
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非接触型の搬送装置の概要
本研究で製作した非接触型の搬送装置を図 2 に示す.非
接触型の搬送装置は,2 節で説明した磁気浮上システムが 4
つ独立に制御されるようになっている.マイクロコンピュー
タ (マイコン),アンプ,磁石と変位センサーから構成され
ており,各部分の説明は以下のとおりである.
1. マイクロコンピュータ (マイコン)
H8/3052 マイコンを用いる.PID 制御をリアルタイ
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図 2: 非接触型の搬送装置
磁気浮上システム
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AD
H8/3052
DA
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おわりに
本研究では,マイクロコンピュータを使って磁気浮上シ
ステムを用いた非接触型の搬送装置を製作することを目的
として,永久磁石と電磁石を組み合わせた非接触型の搬送
装置を開発した.本稿では,磁気浮上システムの説明と製
作した非接触型の搬送装置の概要について述べた.
参考文献
[1] 細江,荒木ら,制御系設計-H∞ 制御とその応用-,朝
倉書店,1994.