磁石・静電力・万有引力とサーボ機構による非接触搬送の研究

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機械的な運動機構と磁力などを用いて浮上体を搬送するための研究を行った.このシステムは,永久磁石と浮上体の間のギャップを調整することにより,浮上力を制御し非接触浮上を行うものである.本年度の研究実績の概要を以下に述べる.吸引力発生のために,永久磁石を用いるものとし,磁石を駆動するアクチュエータとしては,ボイスコイル機構を用いたものと,ピエゾ素子を用いたものについて考察した.ボイスコイルを用いたものは,力を発生する機構として,比較的ストロークが長くとれ,かつ線形性がよいことから,搬送システムの垂直方向の駆動機構として適している.またピエゾ素子は,高速応答が可能であり,支持機構が備わっているため,微小な浮上機構や,簡便なものに適している.これらのシステムについて,システムの状態量を検出するために必要とする観測量について考察した.この結果,浮上体の浮上位置を直接計測しなくても電圧や電流を検出することにより,適当な条件の下で,状態量を検出できることが確認された.この結果に基づいて,実検装置を試作した.実検装置は,水平面内の回転と垂直方向の並進が可能な2自由度のものとした.この装置を用いて,浮上実験を行った.浮上体の絶対位置を計測する場合には,非接触浮上に成功した.しかしながら,現在のところ,電流や電圧をフィードバックする制御システムでは,浮上に成功していない.これは,システムの諸元の同定がずれている,制御システムにおいてアナログ制御手法のデジタルへの置き換えがうまくいっていない,などの理由からであると思われるが,このことについては,ひきつづき実験を継続中である.