薄鋼板の非接触ハンドリング技術の開発

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申請者はこれまでに、電磁石を用いて周辺自由端の長方形薄鋼板を安定に浮上させるためのディジタル制御系設計手法の開発を行い、その実現性を理論的・実験的に確認してきた。これまでに行ってきた研究は、磁気浮上車両の軽量化・高速走行等に伴う弾性振動制御や、磁気軸受の高速回転に伴う弾性振動制御等の基礎研究と位置づけられる。本申請では浮上制御に重点を置いた段階をさらに押し進め、薄鋼板を非接触に搬送する技術の開発を行い、その制御系設計手法の作成を目的とした。本研究の適用例としては、製鉄所における表面処理鋼板の搬送やクリーン環境内の搬送工程への利用のほか、宇宙空間のような無重力場における非接触搬送等応用範囲は多岐にわたる。完全非接触による柔軟弾性体のハンドリング技術を確立することは実用的な意味からも非常に重要な課題である。本研究では、浮上制御機構そのものを移動させることによって、対象の薄鋼板を搬送するシステムを提案した。鋼板は電磁石とリニアモータを組み合わせたフィードバック制御による非接触ハンドリング機構によって非接触支持を行った。問題点を明確にするため、位置決め用のリニアモータは搬送方向1軸のみに設置し、搬送方向に垂直な未制御方向の位置決めは、接触式の拘束(搬送対象を長方形薄板とした場合、未制御方向のエッジ付近に丸棒等を垂直に設置し、この方向に薄板が移動した場合棒に接触させる)を設けた。その結果、搬送速度・加速度に応じた、リニアモータの推力と浮上用電磁石の吸引力との関係等を明らかにでき、より効果的で安定なディジタル制御を実現するための諸条件を計算機シミュレーションと実験によって求めることができた。