薄鋼板磁気浮上の実現及び浮上搬送装置の製作

• Project/Area Number: 15760204
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 電力工学・電気機器工学
• Research Institution: Musashi Institute of Technology
• Principal Investigator: 鳥居 粛 武蔵工業大学, 工学部, 助教授 (90257105)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2004: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2003: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 電気機器工学 / 鋼板 / 磁気浮上 / 搬送装置 / 有限要素法 / 浮上搬送装置 / 2指令複合型制御 / リアルタイム有限要素法

Research Abstract

鉄鋼業分野における要求の一つとして、製品品質の向上がある。表面処理工程における表面の傷の発生や粉塵の付着を防ぐために、搬送機構における非接触化が望まれており、電磁力を用いた磁気浮上式非接触搬送システムが注目されている。しかし、問題点として、対象の板厚が薄く、可撓性を有するため、鋼板内部での磁気飽和や、鋼板に撓みや振動が生じることがある。本研究の目的は、上記の薄鋼板の完全非接触浮上搬送を実現することである。そのために、既に研究代表者らによって行われている磁気浮上制御方式を実現し、実験を通して可能性を明らかにするとともに、消費電力を最小に抑える試みも行う。これらを総合して、磁気浮上搬送に必要な要件を明らかにし、搬送を実現させる。
本研究の成果としては、薄鋼板の磁気浮上を実現できる可能性がある各種の制御方法を実際に試みるために、磁気浮上実験装置を試作し、浮上実験を行い、薄鋼板の搬送に必要な磁気浮上システムの性能と制御構造を明らかにしたことが挙げられる。また、薄鋼板磁気浮上の基本特性をさらに改善するために、電磁石の発生力を精密ステージを用いて厳密に測定・評価を行い、これと並行して、多数のギャップ長センサを用いた磁気浮上搬送を実際に行う軌道と台車の設計と製作を行った。さらに、センサレス磁気浮上についての検討を行った。これらにより、鋼板の磁気浮上搬送システムの実現の見通しを得ることが出来た。さらに、総合的に実際に走行時の特性を取得し、搬送品質の評価を行う必要があるが、ここでは、搬送速度・加速度と鋼板に生じる振動との関係を測定し、高品質の薄鋼板非接触搬送を可能にする条件を明らかにすることができた。

Research Products

• [Journal Article] 薄鋼板の磁気浮上搬送における支持重量変動を考慮した制御系の検討 (2005)
  • Author(s): 竹島, 鳥居
  • Journal Title: 平成17年電気学会全国大会 5 Pages: 80-80
• [Journal Article] センサレス鋼板浮上系における電圧駆動型・電流駆動型オブザーバ設計指針の検討 (2005)
  • Author(s): 多田, 鳥居
  • Journal Title: 第17回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム 1AM9 Pages: 71-74
• [Journal Article] The Design Method of Voltage-Controlled and Current-Controlled Observer in Sensorless Magnetic Levitation System of Steel Plate (2005)
  • Author(s): K.Tada, S.Torii
  • Journal Title: International Symposium on Interdisciplinary Electro-magnetic, Mechanic & Biomedical Problems (ISEM 2005) Pages: 260-261
• [Journal Article] The Design Manual of Voltage-Controlled and Current-Controlled Observer in Sensorless Magnetic Levitation System of Steel Plate (2005)
  • Author(s): K.Tada, S.Torii
  • Journal Title: 5th International Symposium on Linear Drives for Industry Applications (LDIA2005) Pages: 433-436
• [Journal Article] センサレス鋼板浮上系における電圧駆動型・電流駆動型オブザーバ構成に関する検討 (2005)
  • Author(s): 多田, 鳥居
  • Journal Title: 電気学会半導体電力変換/リニアドライブ合同研究会 SPC-05-136/LD-05-93
  • NAID: 10017104661
• [Journal Article] リアルタイム薄鋼板振動制御に用いる1次元有限要素解析手法に関する検討 (2005)
  • Author(s): 佐藤, 鳥居
  • Journal Title: 電気学会半導体電力変換/リニアドライブ合同研究会 SPC-05-137/LD-05-94
  • NAID: 10017104671
• [Journal Article] Magnetic levitation control with real-time and fewer sensors using finite element method (2004)
  • Author(s): A.Tanaka, S.Torii
  • Journal Title: International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics Vol.19, Nos.1-4 Pages: 679-683
• [Journal Article] 磁気浮上搬送による薄鋼板の受け渡しの検討 (2004)
  • Author(s): 清水, 柏瀬, 本多, 鳥居
  • Journal Title: 平成16年電気学会全国大会 No.5-074
• [Journal Article] センサレス鋼板浮上系における電圧駆動型・電流駆動型オブザーバの比較 (2004)
  • Author(s): 多田, 鳥居
  • Journal Title: 平成16年電気学会産業応用部門大会 No.3-43
• [Journal Article] Examination of the follow-up control system of two Desired Values to Suppress the Elastic Vibration in a thin steel plate (2004)
  • Author(s): Y.Shimizu, S.Torii
  • Journal Title: The 18th International Conference on Magnetically Levitated Systems and Linear Drives (MAGLEV2004) Pages: 991-999
• [Journal Article] センサレス鋼板浮上系における電圧駆動型・電流駆動型オブザーバ設計指針の比較 (2004)
  • Author(s): 多田, 鳥居
  • Journal Title: 電気学会リニアドライブ/半導体電力変換合同研究会 LD-04-87/SPC-04-159 Pages: 19-24
• [Journal Article] 薄鋼板における2指令複合型制御の追従制御系の検討 (2004)
  • Author(s): 清水, 鳥居
  • Journal Title: 電気学会リニアドライブ/半導体電力変換合同研究会 LD-04-88/SPC-04-160 Pages: 25-30
• [Publications] A.Tanaka, S.Torii: "Magnetic Levitation Control with Real-Time and Fewer-Sensors using Finite Element Method"International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. 掲載予定. (2004)
• [Publications] A.Tanaka, S.Torii: "Real-Time and Sensor-Less Magnetic Levitation Control Using Finite Element Analysis"Proceedings of the 4^<th> International Symposium on Linear Drives for Industry Applications(LDIA2003). 133-136 (2003)
• [Publications] 田中 飛鳥, 鳥居 粛: "有限要素法によるリアルタイム薄鋼板振動解析"電気学会リニアドライブ研究会. LD-03-98. 35-40 (2003)
• [Publications] 清水 康博, 鳥居 粛: "薄鋼板の2指令複合型制御における追従制御系の検討"電気学会リニアドライブ研究会. LD-03-99. 41-46 (2003)