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．