JP2000219442A

JP2000219442A - 仮想アクティブヒッチ装置

Info

Publication number: JP2000219442A
Application number: JP11367058A
Authority: JP
Inventors: W Fuller James; ダヴリュー．フラージェイムス
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2000-08-08
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: CN1141239C; JP4543207B2; US6065569A; CN1259481A

Abstract

(57)【要約】【課題】エレベータかご１２の垂直方向の振動を制振
するアクチュエータの種類及びその制御を改善する。【解決手段】運転のセミアクティブヒッチモードにお
いて比較的長いエレベータ移動経路に沿ってエレベータ
かご１２の垂直方向の振動を制振するとともに、エレベ
ータのブレーキが作動しているアクティブモードにおい
てエレベータかごの荷重をレベリングする仮想アクティ
ブヒッチ装置３６である。この仮想アクティブヒッチ装
置３６は、セミアクティブモードにおいてエレベータモ
ータからのエネルギを蓄積し、アクティブモードにおい
てこの蓄積エネルギを利用してエレベータかご１２の位
置をアクティブに調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にエレベータの
動作制御に関し、特にエレベータの動作制御を改善する
仮想アクティブエレベータヒッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】エレベータは、特定の加加速度、加速
度、及び速度の制約条件において移動時間が最小となる
移動プロファイルに従うように制御されている。これら
の条件は、快適な乗り心地を提供するように選択され
る。実際には、エレベータの垂直移動には基準経路（プ
ロファイル）を中心とした振動が含まれ、このような振
動によって乗り心地が低下してしまう。上記振動は、エ
レベータのモータとかごとの間の主ロープの種々のばね
／質量の振動モードによって実質的に引き起こされる。
これらの振動モードは、非常に軽くしか制振されていな
いので、移動時におこる小さな乱れによって引き起こさ
れるおそれがある。振動を引き起こす小さな乱れには、
乗客の移動、レールの接合部、機械的な摩耗、駆動装置
及びモータによって引き起こされるトルク脈動、及び階
の敷居、他のかご、昇降路内の他の構造部材を通過する
時に生じる空気圧の変化などが含まれる。

【０００３】エレベータの動作制御は、エレベータを基
準移動経路に沿って移動させる機構である。エレベータ
の動作制御は、一般にエレベータ動作制御装置を用いて
行われる。エレベータ動作制御装置では、エレベータが
従うべき基準プロファイルが、このプロファイルに沿っ
たエレベータかごの指示速度として入力される。指示速
度は、エレベータのモータ用の基準指令速度を求めるた
めに使用される。移動の終わり近くには、エレベータか
ごの位置が測定されて残る移動距離の予測を求めるため
に使用される。この予測は、エレベータが所望の停車正
確さ以内で所望の行先階に円滑でかつ制御された動きで
停車する（到着して停止する）ように、上記基準指令速
度の修正値を求めるために使用される。

【０００４】動作制御装置は、一般的に、機械室モータ
速度制御装置を含み、この機械室モータ速度制御装置
は、動作指令を実行するためにモータ即ち綱車速度のフ
ィードバックを提供する。モータ速度をモータトルクへ
フィードバックすることによって、同位置において振動
モードを制振することができ、振動モードがより速く制
振される。一般には、所望の通りに振動を制振すること
ができないために、基準プロファイルに沿った移動には
多少のエラーが生じる。このエラーは、移動の最後の時
点で最も重大であり、この時点でのエラーは“レベリン
グエラー”と呼ばれる。トラッキング及びレベリングに
関するエラーは、動作制御のフィードバックループの帯
域幅に伴って減少し、加速度及び減速度のレベルに伴っ
て増加する。現時点では、帯域幅は、ロープを通じた伝
搬遅延により制限されている。

【０００５】巻上げロープが長いと弾力性が大きくなる
ので、高層ビルでは、経路追随エラーがより大きくな
り、機械室におけるモータ動作の微少な動きがロープを
伝ってかごまで伝達されるまでかなりの時間遅延が生じ
る。一般的なエレベータロープにおけるこの張力波動の
速度は、２５００〜３５００メートル／秒である。従っ
て、かごが機械室の３００メートル下に位置する場合に
は、機械室の微少な動きがかごに伝達されるまで約０．
１秒の遅延がある。動作制御フィードバックループにお
けるこのような時間遅延によって、その帯域幅が制限さ
れ、これに伴って基準移動経路の追随エラーや乱れに対
する制御装置の反応速度が制限されてしまう。このよう
な制限によって、２つの影響が及ぼされる。これらの影
響とは、（１）エレベータの垂直方向の振動を同様に制
振することができないことと、（２）かごの減速経路に
沿った移動の正確さが低下することである。エレベータ
の高さが高くなればなるほど、時間遅延の影響が大きく
なる。着床時における正確さを維持するために（例え
ば、レベリングエラーを最小とするために）、高層ビル
では、かごの減速度を減少させる必要がある。しかし、
その場合には、階間の移動時間が増加してしまうので望
ましくない。従って、特に長い昇降路を有するビルにお
いて、移動時間を増加させることなく振動の制振を改善
する改善されたエレベータ動作制御装置が求められてい
る。

【０００６】正確に着床するためには、エレベータ動作
制御装置は、ある程度の位置エラーフィードバックを含
む必要がある。このことを達成するための一般的な方法
は、指示速度を、残る移動距離の関数とすることであ
る。位置フィードバックは、正確に着床するためには必
要であるが、振動モードの制振を低下させてしまう。ゲ
イン（即ち残る移動距離に対する指示速度の関数の傾
斜）が大きいと、不安定性が引き起こされるおそれがあ
る。また、位置ゲインを減少させると移動時間が増加す
ることが周知である。許容される位置エラーフィードバ
ックの程度は、振動モードの制振とともに増加する。更
に、従来技術において（駆動及び制動のサブシステムに
提供される）速度指令に対してかごの加速度をフィード
バックすることによって、適度な大きさのビルにおける
このような制振力を大きくすることができるということ
が周知である。高層ビルでは、メインモータからかごへ
の伝達動作において比較的大きい時間遅延があるため
に、このことは効果的ではない。従って、改善された位
置エラーフィードバック制御を得るために振動に対する
制振を改善することが更に求められている。

【０００７】米国特許第５，７５０，９４５号では、所
望のエレベータ移動経路を示す指示された移動経路信号
と、実際のエレベータ動作を示す測定された移動経路信
号と、を比較し、適切な回路に動作指令信号を提供する
エレベータ動作制御装置が開示されている。動作指令信
号の周波数は、高周波数成分と低周波数成分とに分割さ
れ、エレベータモータが動作指令信号の低周波数／高ス
トローク部分を実行するために使用され、エレベータか
ごに設けられたアクティブフォースアクチュエータが動
作指令信号の高周波数／低ストローク部分を実行するた
めに使用される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】アクティブフォースア
クチュエータは、受動的な制振装置とともにヒッチとエ
レベータのかご枠との間もしくはかご枠とかごとの間に
設けられている。１つもしくは複数のアクティブフォー
スアクチュエータは、コイルに与えられる制御信号によ
って伸び縮みする電磁音声コイルとすることができ、ま
たは、油圧アクチュエータ、親ねじを有する回転式モー
タ、もしくは他の適切な装置とすることもできる。いず
れの場合でも、アクチュエータは、移動経路に沿ったエ
レベータの垂直方向の動作制御を改善するために、両方
向（即ち、伸び及び縮みの両方向）でアクティブに制御
される。このようなアクティブ制御により、エレベータ
ロープの長さによって引き起こされる遅延が補償され、
エレベータの実際の動作がエレベータの垂直移動指令信
号に接近してこれに追随することが可能となる。

【０００９】しかし、それぞれのアクティブアクチュエ
ータのエネルギー源には、通常、そのアクチュエータを
両方向に駆動するために、エレベータかごに設けられた
モータ、気圧ポンプや油圧ポンプ、もしくは大きな電磁
コイルが含まれる。更に、通常、アクチュエータに関連
する必要電力を供給するために、エレベータ昇降路の長
さと同じ長さの重い電力ケーブルが必要となる。このよ
うな装置は、通常、比較的重量が重く、音が大きく、ま
たはコストが高く、かつ信頼性が低いおそれがあるため
に、この特定の環境における総合的な有用性が制限され
ている。

【００１０】従って、エレベータかごの垂直振動を制振
する、エレベータかご及びヒッチに関連したアクチュエ
ータの種類及び制御を更に改善することが求められてい
る。

【００１１】また、エレベータが高層階まで上った場合
には、負荷が変化するために停止時のエレベータかご位
置の調整を制御することが必要となる。上記のアクティ
ブフォースアクチュエータは、モータのブレーキを解除
せずにこの制御を行うことができる。しかし、従来のア
クティブアクチュエータは、上述のような制約の影響を
受けてしまう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、エレベータの
移動経路に沿ってエレベータかごが垂直に移動する時の
振動を、上述したアクティブヒッチアセンブリよりも比
較的コストが低く、軽量で、かつ静かに制振する装置を
提供する。本発明は、また、エレベータかごの荷重レベ
リング調整を含むアクティブな装置機能を、従来のアク
ティブエレベータヒッチのように従来の外部動力供給源
に頼らずに提供する。

【００１３】本発明は、本発明のヒッチ装置の制御によ
って、加速や減速を伴うセミアクティブモードの運転に
おいてエレベータモータを間接的なエネルギ供給源とし
て利用し、アクティブモードでの運転において後で使用
するためにこのエネルギを再変換して蓄積する。

【００１４】従って、本発明は、エレベータ移動経路に
沿ったエレベータかごの垂直動作におけるセミアクティ
ブヒッチモードによって振動を制振するとともに、エレ
ベータモータのブレーキが作動している状態におけるア
クティブヒッチモードによってエレベータ荷重のレベリ
ングを行う仮想アクティブヒッチ装置に関する。エレベ
ータかごは、ロープによってエレベータモータに取り付
けられた綱車に接続されている。このロープは、仮想ア
クティブヒッチ装置の制御によって、これらの間の相対
的な垂直動作が制限されるようにかごに接続されてい
る。重要であるのは、エレベータの移動時のモータ、ロ
ープ、及びかごを含む装置の運動エネルギが、エネルギ
蓄積装置に伝達され、アクティブヒッチモードにおいて
荷重のレベリングに使用されることである。仮想アクテ
ィブヒッチ装置は、移動経路にそったエレベータの所望
の行先として示されるエレベータ移動プロファイルに対
応する動作指令信号と、ロープとエレベータかごとの間
に接続されるとともにセミアクティブヒッチモードにお
いてこれらの間に垂直方向のスプリング力を提供するば
ね手段と、エレベータかごとロープとの間に接続されて
おり、セミアクティブヒッチモードにおいて制振指令信
号に応答してエレベータかごとロープとの間の相対的な
垂直方向の変位を選択的に制振するとともに、アクティ
ブヒッチモードにおいて調整指令信号に応答してエレベ
ータかごとロープとの間の相対的な垂直方向の変位を選
択的に調整する制御可能な制振手段及び調整手段と、エ
レベータかごの測定された垂直動作を示す信号を提供す
る手段と、動作指令信号と測定されたかご動作信号とに
応答してセミアクティブヒッチモードにおける動作を決
定して制振手段を選択的に制御する制振指令信号を提供
するとともに、アクティブヒッチモードにおける動作を
決定して調整手段を選択的に制御するための調整指令信
号を提供する制御手段と、を含む。

【００１５】ばね手段は、エレベータかごとロープの振
動の比較的低い周波数において、エレベータかごの相対
的な垂直移動と、エレベータかごとロープとの間の相対
的な垂直移動と、の位相が一致するように、充分に小さ
い、即ち比較的軟らかいばね定数を有する。このばね手
段は、１つもしくはそれ以上の油圧アキュムレータを含
むことができる。

【００１６】制御可能な制振手段は、エレベータかごと
ロープとの間にヒッチアセンブリなどによって接続され
た１つもしくはそれ以上の油圧ピストン及びシリンダの
組み合わせを含む。上記ヒッチアセンブリは、エレベー
タかごに接続された支持部材と、ロープと接触している
とともに支持部材に対して移動可能となっているヒッチ
プレートと、を有する。制御可能な制振手段は、更に、
油圧回路を通ってシリンダ内のピストンの両側へ及びこ
れらの部分からの作動油の流れを制御する可変オリフィ
スバルブを含む。

【００１７】一対の第１及び第２のアキュムレータが、
ばね手段を提供するだけでなく、運転のセミアクティブ
ヒッチモードにおいてエレベータモータによって間接的
に供給されるエネルギを蓄積し、運転のアクティブヒッ
チモードにおいて蓄積したエネルギを利用即ち放出して
調整手段に動力を供給するように機能する。調整手段
は、一般に制振手段のピストン及びシリンダの組み合わ
せをも含み得る。

【００１８】油圧回路には、エネルギの蓄積及び放出を
行うように、ピストン及びシリンダの組み合わせの両端
部と、それぞれのもしくは両方のアキュムレータと、の
間で作動油の流れを制御する切換装置が提供されてい
る。

【００１９】装置の制御手段は、更に、エレベータかご
の加速度を示す測定されたかご動作信号に応答して、油
圧回路における切換装置を制御して加速インターバルに
おいてエネルギを蓄積し、モータのブレーキが作動した
ことを示す信号に応答して、切換装置を制御して蓄積し
たエネルギを幾らか放出することによりかごの乗り降り
時に位置調整手段を作動させることができる。

【００２０】上述の装置は、荷重の変化によるエレベー
タかごのレベルをアクティブに調整する一方で、従来の
アクティブ調整装置が要求する動力の外部供給源を必要
としない点で仮想のアクティブヒッチである。更に、こ
の仮想アクティブヒッチは、運転のセミアクティブモー
ドにおいてモータに供給されるエネルギを蓄積してレベ
リング調整用のエネルギ供給源とする。

【００２１】本発明に係る上述の特徴や利点は、以下の
実施形態の詳細な説明及び添付図面によってより明らか
となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明は、エレベータかごと主ロ
ープ、もしくはエレベータかご室とエレベータかご枠と
を相互に接続するために仮想アクティブエレベータヒッ
チを使用することで、エレベータの動作制御を大きく改
善する。仮想アクティブエレベータヒッチは、受動的な
ばね装置と並列もしくは直列に動作する仮想アクティブ
制振装置を含み、特に、高層ビルにおいて、エレベータ
の乗り心地及び移動時間を改善する。

【００２３】図１を参照すると、従来技術で周知のよう
に、エレベータ１０は、昇降路（図示省略）内に配置さ
れたエレベータかご１２を含み、このエレベータかご１
２は、一方の端部１３で主ロープ１４に接続され、必ず
しも必要ではないが、他方の端部１５で釣合いロープ１
６に接続されている。釣合いロープ１６は、釣合い車２
０の周囲に収容され、主ロープ１４は、捻れ綱車などの
綱車２４の周囲に収容される。綱車２４は、綱車２４を
回転させる電気モータもしくは油圧モータなどのモータ
２８に接続されている。綱車２４の回転動作は、主ロー
プ１４を介してエレベータかご１２の長手方向での移動
に変換される。従来技術で周知のように、エレベータか
ご１２の重量に対抗して釣合いおもり３２を設けること
ができる。当業者であれば、図１のエレベータ構成は、
本発明の全体的な環境を図示するものであって、本発明
は、例えば、釣合いロープ及び釣合い車もしくは釣合い
重りを実質的に使用しない構成、リニアモータを使用し
た構成、２対１ローピングもしくは他の機構、駆動綱車
に設けられるダブルラップトラクション方式を含む種々
の他のエレベータ構成とともに使用することができるこ
とが理解されるであろう。

【００２４】次に、図２を参照すると、エレベータかご
１２は、仮想アクティブヒッチアセンブリ３６によって
主ロープ１４に接続されており、この仮想アクティブヒ
ッチアセンブリは、図３〜図７でより詳細に示されてい
る。図３〜図７では、仮想アクティブヒッチアセンブリ
３６は、エレベータかご１２と主ロープ１４とを相互に
接続している。図３で示されているように、主ロープ１
４は、仮想アクティブヒッチアセンブリ３６によってエ
レベータかご１２に接続された複数のスチール製ケーブ
ル、例えば３つのスチール製ケーブルを含むことができ
る。図示した実施例では、主ロープ１４は、支持プレー
ト４０及びヒッチプレート４６を貫通してロープターミ
ネータ４９に連結されている。支持プレート４０は、単
独のプレートであってもよく、または、ここで示したよ
うにエレベータかご枠４１の一部であってもよい。ター
ミネータ４９とヒッチプレート４６との間には、複数の
受動的なヒッチばね要素５２が配置されている。図示し
た実施例では、ヒッチプレート４６とターミネータ４９
との間に配置された受動的なヒッチばね要素５２は、そ
れぞれその間を通る主ロープ１４を構成するスチール製
ロープのうちの１つを含む。受動的なヒッチばね要素５
２は、主ロープ１４を構成するスチール製ロープにそれ
ぞれ等しい張力を加える。

【００２５】ヒッチプレート４６と支持プレート４０の
間には、一対のシリンダ４２Ａ及びピストン４２Ｂと油
圧回路４７で接続された可変オリフィスバルブ４４を有
する仮想アクティブヒッチアセンブリ３６の一部が配置
されている。油圧回路４７は、シリンダ４２Ａの各々の
端部をそれぞれ接続する。また、油圧回路４７は、更に
一対の圧力アキュムレータ５０Ａ，５０Ｂに接続されて
おり、アキュムレータ５０Ａ，５０Ｂとシリンダ４２Ａ
及びピストン４２Ｂとは、仮想アクティブヒッチアセン
ブリ３６と並列に接続された受動的なヒッチ圧力ばねと
して機能する。

【００２６】この接合部では、本発明の仮想アクティブ
ヒッチアセンブリは、エレベータかごの振動をセミアク
ティブに制振する部分と、この部分と一部共通である、
エレベータモータのブレーキが作動しているときにエレ
ベータかごの経路の一部と負荷レベリングのアクティブ
な制御を行う部分と、を含む。２つの機能は、多くの共
通構造を含むが、振動のセミアクティブな制振は、本出
願人が有する本出願と同日出願のフラー等による米国特
許出願第０９／２１９，９６２号、名称「セミアクティ
ブエレベータヒッチ」に詳細に説明されている。

【００２７】シリンダ４２Ａは、支持プレート４０に固
定されており、その長さが２０インチ（５０．８セン
チ）以上であり得るために、通常支持プレートを貫通す
るように設けることができる。同様に、ピストン４２Ｂ
及び対応するピストンロッド４２Ｃは、ヒッチプレート
４６と継続的に接触しており、望ましくは、ヒッチプレ
ート４６に固定されている。ヒッチプレート４６は、支
持プレート４０の下側に配置されているので、ロープ１
４にかかるエレベータかご１２及びかご枠４１の重量と
ばね５２とによって、相対的にプレート４０の方向（上
向き）に押される。ヒッチプレート４６は、両端部にそ
れぞれリニアベアリング４６Ａを含み、これらのリニア
ベアリング４６Ａは、支持プレート４０からカンチレバ
ー状に延びる一対の対応するガイドレール４８上をスラ
イドする。

【００２８】アキュムレータ５０Ａ，５０Ｂは、可変オ
リフィスバルブ４４とシリンダ４２Ａの各々の端部との
間の位置で油圧回路と選択的に接続されている。図３に
示されているように、ピストン４２Ｂがシリンダ４２Ａ
内で常に中間位置でバイアスされ、ケーブル１４を介し
てエレベータかご１２の初期の“持ち上げ”力を提供す
る軟らかいばねとして機能するように、アキュムレータ
５０Ａ，５０Ｂは、油圧回路４７に対して充分な圧力を
加えるように窒素ガスなどによって予圧される。

【００２９】可変オリフィスバルブ４４は、オリフィス
の大きさを制御することで回路４７の油圧インピーダン
スを制御するように、信号に対して直接もしくは間接的
に応答する種類のものであればどのようなものでもよ
い。図示した実施例では、可変オリフィスバルブ４４
は、オリフィスを相対的に開閉するためにリニア型もし
くは回転型のステップモータ（図示省略）に応答するリ
ニア型もしくは回転型の要素を含み得る。オリフィスを
制御するために電気的に変形可能な要素などの他の機構
を用いることもできる。

【００３０】オリフィスバルブ４４内のオリフィスの大
きさを選択的に制御することで、油圧回路４７のインピ
ーダンスを調整することができ、これにより、エレベー
タかご１２とロープ１４との間に相対的に働く垂直方向
の力に対してシリンダ４２Ａ内の各ピストン４２Ｂのス
トロークを調整即ち制御して制振することが可能とな
る。このようにすると、エレベータかご１２に対して、
仮想アクティブヒッチアセンブリ３６を介してロープ１
４に上向きもしくは下向きに働く移動力に対して、垂直
な仮想アクティブヒッチアセンブリ３６のセミアクティ
ブな振動制振部分によって対抗することができる。

【００３１】上述したように、アキュムレータ５０Ａ，
５０Ｂによって提供される圧力ばねは、比較的“軟らか
く”設計されており、ロープ１４のばね定数の半分より
小さいばね定数を有し得る。これは、ヒッチストローク
とエレベータかご１２の振動動作との位相が一致した状
態に保たれるようにするためである。これにより、仮想
アクティブヒッチアセンブリ３６は、エレベータかご１
２及びロープ１４に関する比較的低周波数（即ち約５Ｈ
ｚよりも小さい）の振動動作に対して対抗するように即
ちこのような動作を制振するように制御可能となる。よ
って、シリンダ４２Ａ／ピストン４２Ｂ、及びバルブ４
４は、セミアクティブ制振モードで動作している場合に
おいて、エネルギを分散させるのみでよく、この動作モ
ードにおいて、別個の大きなエネルギ源をエレベータか
ご１２もしくはかご枠４１に設ける必要がなくなり、オ
リフィスバルブ４４のオリフィスを制御するための比較
的小型で単純な駆動装置のみが必要となる。

【００３２】再び図３を参照すると、油圧回路４７に
は、可変オリフィスバルブ４４のオリフィスにわたる圧
力差を示す電気信号ΔＰを出力して提供するためにオリ
フィスバルブ４４の両端部に圧力センサ５４が接続され
ている。この電気信号は、オリフィスバルブ４４にわた
る力の勾配即ち張力を表すとともに、以下で説明するよ
うに制御アルゴリズムで使用される。

【００３３】可変オリフィスバルブ４４、ピストン４２
Ｂ及びシリンダ４２Ａ、及びアキュムレータ５０Ａ，５
０Ｂによって形成される圧力ばねによって構成される制
振装置の動作を更に理解するために、装置における力の
関係を説明する。ピストン４２Ｂに加わる“下向き”の
力は、“上側”の油圧Ｐ_Uとシリンダの面積Ａ_Cとの積で
ある。同様に、このピストンに加わる“上向き”の力
は、“下側の”油圧Ｐ_Lと実面積との積である。この実
面積とは、シリンダの面積Ａ_Cからピストンロッドの面
積Ａ_Rを差し引いたものである。よって、ピストン４２
Ｂの両側の面にそれぞれ加わる反対向きの力は、Ｐ_UＡ_C
−Ｐ_L（Ａ_C−Ａ_R）として表される。この式は、制振成
分（Ｐ_U−Ｐ_L）Ａ_Cとばね成分Ｐ_LＡ_Rに分解することが
できる。

【００３４】次に、仮想アクティブヒッチアセンブリ３
６を最小限の外部動力でアクティブに動作させる要素及
び機能に関して説明していく。再び図３を参照すると、
油圧回路４７は、シリンダ４２Ａの上側端部に接続され
た上側アーム部４７Ａと、シリンダ４２Ａの下側端部に
接続された下側アーム部４７Ｂと、を有している。アキ
ュムレータ５０Ａ，５０Ｂと、油圧回路の上側アーム部
４７Ａ，下側アーム部４７Ｂとの間の種々の油圧接続部
の選択的な切換により、セミアクティブモードの動作中
にモータ２８によって間接的に供給されるエネルギを蓄
積することができる。エレベータかご１２の移動時に
は、ピストン４２Ｂ／シリンダ４２Ａは、作動油を
“高”圧アキュムレータ５０Ａに送り出すのに一方にス
トローク可能となっているとともに、“低”圧アキュム
レータ５０Ｂから作動油を排出させるように他方にスト
ローク可能となっている。かご１２の基準経路からのず
れは、モータ２８によって修正される。このように、モ
ータ２８によって間接的に加えられる追加エネルギは、
油圧システム及びアキュムレータ５０Ａ，５０Ｂに伝達
されたエネルギを示す。このエネルギは、圧力が増加し
た作動油を選択的に“高”圧アキュムレータ５０Ａに導
くことによって蓄積してもよく、もしくは“低”圧アキ
ュムレータ５０Ｂの作動油及び圧力を回収することによ
って蓄積してもよい。これにより、シリンダ４２Ａ及び
ピストン４２Ｂのアクティブ制御で使用される要求圧力
差が提供され、アキュムレータ５０Ａ，５０Ｂに蓄積さ
れるエネルギを、シリンダ４２Ａの一方側もしくは他方
側に選択的に切り換えて接続することでピストン４２Ｂ
に要求される変位を生じさせる。

【００３５】各アキュムレータ５０Ａ，５０Ｂは、作動
油が出入りする対応する油圧管路１５０Ａ，１５０Ｂを
含む。これらの各管路１５０Ａ，１５０Ｂは、一対の離
れたポートを提供するように枝分かれしており、一方の
ポートは３方向スプールバルブ１６０に接続されてお
り、他方のポートは４方向スプールバルブ１７０に接続
されている。同様に、油圧回路上側アーム部４７Ａも、
４方向バルブ１７０に接続されたポートを有し、油圧回
路下側アーム部４７Ｂが３方向バルブ１６０に接続され
る離れたポート及び４方向バルブ１７０に接続される離
れたポートを提供するように枝分かれしている。３方向
バルブ１６０及び４方向バルブは、従来の設計のもので
あり、それぞれステップモータなどの低電力アクチュエ
ータ（図示省略）に対応する制御信号によって起動され
る。

【００３６】図３は、ニュートラルな状態の仮想アクテ
ィブヒッチアセンブリ３６を示している。アキュムレー
タ５０Ａ，５０Ｂは、ピストン５０Ａ’，５０Ｂ’によ
って示されているように共に実質的に同圧力となってい
る。

【００３７】図４〜図７を参照して、以下に仮想アクテ
ィブヒッチアセンブリ３６の動作を説明していく。これ
らの図では、説明に関する図３の一部のみを示してい
る。４方向バルブ１７０のバルブスプール位置、可変オ
リフィスのオリフィス寸法、及びピストン４２Ｂの位置
の変化は、完全に示されていないが、これらの位置は、
対応する説明によって判断され、当業者にとって明らか
である。逆に言えば、アキュムレータ５０Ａ，５０Ｂの
ピストン５０Ａ’，５０Ｂ’の変位の変化、及び３方向
バルブ１６０のバルブスプールの位置のみが示されてい
る。

【００３８】以下の説明のシーケンスは、エレベータか
ご１２の上昇経路のものである。当業者であれば分かる
ように、上向きの加速、等速、及び下向きの加速は、下
降経路の場合には逆向きとなる。

【００３９】図４では、エレベータ１２のポジティブ即
ち上向きの加速時における仮想アクティブヒッチアセン
ブリを示している。このようなインターバルでは、シリ
ンダ４２Ａのピストン４２Ｂは、ピストン４２Ｂの上向
きの矢印で示されているようにモータ２８の動作に従っ
て上向きに加速している。４方向バルブ１７０は、閉じ
られており、可変オリフィスバルブ４４は、ピストン速
度を制御し、かつ油圧回路４７，４７Ｂへと作動油が流
れるようにするために相対的に開いている。３方向バル
ブ１６０は、高圧アキュムレータ５０Ａのみが接続され
るように開いており、この状態では、ヒッチ間隙が幾ら
か減少するとともに、アキュムレータ５０Ａの圧力が、
例えば、ピストンロッド４２Ｃの面積に加わるエレベー
タの静荷重の値である１．１に増加する。これにより、
エネルギがモータ２８から高圧アキュムレータ５０Ａへ
と伝達される。

【００４０】図５は、エレベータ動作の等速状態におけ
る仮想アクティブヒッチアセンブリを示している。３方
向バルブ１６０は、閉じており、４方向バルブ１７０
は、このバルブを通して油圧回路４７において２方向の
流れが可能となる位置に開いている。可変オリフィスバ
ルブ４４は、閉じている。ピストン４２Ｂの２方向の矢
印によって示されるように、これにより、このアクティ
ブモードにおいてヒッチ変位の小さな調整が可能とな
り、乗り心地がより滑らかとなる。４方向バルブ１７０
は、いずれの方向でピストン４２Ｂの変位が要求された
場合でも、高圧アキュムレータ５０Ａからの作動油を低
圧アキュムレータ５０Ｂへと導くように配置されてい
る。また、等速状態の間、ヒッチシステムをセミアクテ
ィブモードに保つこともできる。この場合には、４方向
バルブ１７０が閉じたままとなり、３方向バルブ１６０
が移動の終わりに使用されるいずれかのアキュムレータ
を油圧回路に接続するように調整される。

【００４１】図６は、エレベータかご１２のネガティブ
即ち下向きの加速時における仮想アクティブヒッチアセ
ンブリを示している。このようなインターバルでは、シ
リンダ４２Ａのピストン４２Ｂは下向きに加速してい
る。４方向バルブ１７０は、閉じられており、可変オリ
フィスバルブ４４は、ピストン速度を制御し、かつ油圧
回路４７，４７Ｂへと作動油が流れるようにするために
相対的に開いている。３方向バルブ１６０は、低圧アキ
ュムレータ５０Ｂのみが接続されるように開いており、
この状態では、ヒッチ間隙が広がるとともに、アキュム
レータ５０Ｂの圧力が、例えば、ピストンロッド４２Ｃ
の面積に加わるエレベータの静荷重の値である０．９に
減少する。これにより、エネルギが低圧アキュムレータ
５０Ｂからモータ２８へと伝達される。この状態は、作
動のために高圧アキュムレータ５０Ａと低圧アキュムレ
ータ５０Ｂとの間の圧力差を増加させるのを補助する。

【００４２】図７は、着床時のアプローチもしくは負荷
変動の調整のための再レベリングにおけるアクティブモ
ードでの仮想アクティブヒッチアセンブリを示してい
る。多くの点で図５と同様であるが、ピストン５０
Ａ’，５０Ｂ’の大きく異なる位置によって示されるよ
うに、アキュムレータ５０Ａ，５０Ｂの圧力差がより大
きくなっている。３方向バルブ１６０は、閉じており、
４方向バルブ１７０は、ピストン４２Ｂを相対的に上向
きもしくは下向きに移動させる必要に応じて油圧回路４
７の作動油の２方向での流れを制御する位置に開いてい
る。いずれの場合にも、作動油は、回路を通して高圧ア
キュムレータ５０Ａから低圧アキュムレータ５０Ｂへと
流れる。また、いずれの場合にも、可変オリフィスバル
ブ４４は、閉じている。アプローチから着床までの間
は、速度０の等速への移行と捉えられる。再レベリング
時には、モータ２８のブレーキが作動し、エレベータか
ご１２のレベルが人の乗り降り（もしくは他の荷重）に
よって変動するのに従って、かごのレベルがアクティブ
ヒッチ制御モードで調整される。

【００４３】続いて、図８では、エレベータモータそし
て本発明の仮想アクティブエレベータヒッチの制御に使
用することができる制御装置が示されている。まず、所
望の即ち指示されたエレベータかご１２の位置を示す信
号が信号供給源５６によって提供され、この信号がエレ
ベータ移動経路制御装置５８への入力となる。エレベー
タ移動経路制御装置５８は、指示された移動経路に従っ
て、エレベータのモータ２８（即ち綱車２４）、及び仮
想アクティブヒッチアセンブリ３６に関連するセミアク
ティブモードやアクティブモードにおける可変オリフィ
スバルブ４４、３方向バルブ１６０、及び４方向バルブ
１７０（図３参照）を制御する制御信号を生成する。エ
レベータ移動経路制御装置５８に対する他の入力は、位
置を示す位置センサ６０からのライン５９を介したフィ
ードバック信号であり、即ちエレベータかご１２の制御
された応答である。位置センサ６０は、かご枠４１に固
定されているが、かご１２もしくはかご及びかご枠とと
もに移動する他の要素に固定することもできる。

【００４４】エレベータ移動経路制御装置５８は、ライ
ン６１に動作指令信号を提供し、この信号は、加算器６
５を介してエレベータモータ制御装置６２へと伝達され
る。ライン６１上の動作指令信号は、通常、速度を指令
するが、他のパラメータを含むこともできる。エレベー
タモータ制御装置６２は、動作指令信号を実行するため
に、エレベータの動作速度（図１参照）即ち綱車２４を
制御するための制御信号をライン６３を介してエレベー
タモータ２８に提供する。ライン６３を介して提供され
る信号に対するエレベータモータ２８（図１参照）もし
くは綱車２４の制御に関する応答は、エレベータモータ
２８（図１参照）の速度制御に関する従来周知の方法で
ライン６４を介して他の加算器６５へフィードバックと
して提供される。

【００４５】ライン６１上の動作指令信号は、仮想アク
ティブヒッチアセンブリ３６用の制御回路へも伝達され
る。具体的には、ライン６１上の動作指令信号は、ラグ
プレフィルタ６７を介して加算器６６へと伝達され、こ
の加算器６６でライン６８上の速度フィードバック信号
と加算即ち比較される。ラグプレフィルタ６７は、ロー
プ１４の遅延に疑似する遅延を導入する。ライン６８上
の速度フィードバック信号は、エレベータかご１２／か
ご枠４１の動作速度（速さ及び方向）を示し、これらに
固定されたセンサ７０によって提供される。センサ７０
は、加速度計などであり、その出力は、積算器７２など
で積算され、ライン６８に速さ即ち速度信号が提供され
る。

【００４６】ライン６１上の動作指令信号は、移動方向
の指令を示し、ある程度まで指令速度を示す。この信号
は、ライン６８を介してフィードバックされた実際の速
度／方向信号との加算器６６での比較により修正された
後に、ライン７４上のエラー信号を生じさせる。このエ
ラー信号は、ヒッチ制御アルゴリズム回路７６に伝達さ
れ、ここであるゲインによって適切に概算される。この
結果生じるヒッチ制御アルゴリズム回路７６からの信号
は、セミアクティブモードで動作する仮想アクティブヒ
ッチアセンブリ３６によって加えられるべき力の制振成
分示すものである。可変オリフィスバルブ４４にわたる
圧力単位として示されるように、この信号をシリンダの
面積で割って、ライン７８を介して力制御アルゴリズム
回路８０へと伝達する。更に、圧力差センサ５４（図３
参照）によって測定される可変オリフィスバルブ４４
（図３参照）にわたる圧力差ΔＰは、ライン８４を介し
て力制御アルゴリズム回路８０へとフィードバックされ
る。

【００４７】力制御アルゴリズム回路８０は、ライン７
８の入力指令信号を所望の即ち指令された圧力差の値Δ
Ｐｃの指標として扱い、これを、次のように可変オリフ
ィスバルブ４４のオリフィスの指令された開口面積へと
変換する。即ち、（ΔＰ／ΔＰｃ）＞０のときには、面
積指令＝現在面積×√（ΔＰ／ΔＰｃ）＋Ｋｖ×（｜Δ
Ｐ｜−｜ΔＰｃ｜）とし、（ΔＰ／ΔＰｃ）≦０のとき
には、最大面積とする。ここでは、ΔＰは、可変オリフ
ィスバルブ４４にわたって実際に測定された圧力差であ
り、ΔＰｃは、ライン６１上の動作指令信号の関数であ
る指令された圧力差を、加算器６６及びヒッチ制御アル
ゴリズム回路７６によって修正したものである。この結
果求められる面積指令信号は、更に、力制御回路８０に
関連するルックアップテーブルによって、ライン８６上
のバルブ駆動モータ指令信号へと変換される。ライン８
６上のバルブ駆動モータ指令信号は、可変オリフィスバ
ルブ４４のオリフィス面積を調整する小さなステップモ
ータなど（図示省略）へと伝達される。

【００４８】エレベータかご１２が乗場に接近している
時もしくは乗客が乗り降りする間停止している時には、
可変オリフィスバルブ４４は閉じている。セミアクティ
ブヒッチに関する共に継続中の上述の出願では、ヒッチ
間隙を一定に保つため、即ち正確な位置を保つためにバ
ルブ４４は閉じられている。本発明でも同様の条件にお
いてバルブ４４は閉じられるが、本発明の仮想アクティ
ブヒッチアセンブリ３６のアクティブモードにおいてレ
ベリングの調整を行うために油圧回路４７に作動油が流
れることも可能である。

【００４９】力制御アルゴリズム８０は、更に、加速度
センサ７０からライン７１を介して測定されたエレベー
タかご１２の加速度の入力と、エレベータモータ制御装
置６２からライン８９を介してブレーキ信号の入力と、
を受信する。これらの信号は、ライン６１上の動作指令
信号とともに仮想アクティブヒッチアセンブリ３６のセ
ミアクティブモード及びアクティブモードを定める。ラ
イン６１上、そして続いてライン７８上に伝達される動
作指令信号は、測定位置もしくはエレベータかご１２の
速度を参照している。従って、ブレーキステータス、加
速度ステータス、速度ステータス、位置ステータス、及
び可変オリフィスバルブ４４に渡るΔＰは、力制御アル
ゴリズム関数８０において要求される制御モードを定め
るように追加的に機能する。

【００５０】仮想アクティブヒッチアセンブリ３６の動
作モードの確定に関する上述のパラメータの関係は、図
３〜図７で説明したヒッチアセンブリの特性から明らか
である。かごが乗場で停止すべき場合には、信号６１
は、動作指令となり、この動作指令は、通常、かご位置
エラーに比例する速度である。この場合には、信号７８
は、ヒッチにおける追加の力成分となり、ロープに対し
てかごを滑らかに移動させてかご位置エラーを修正す
る。可変オリフィスバルブ４４用の指令信号をライン８
６に提供する力制御アルゴリズム関数に加えて、３方向
バルブ１７０用にライン１７０Ａに指令信号が提供さ
れ、４方向バルブ１６０Ａ用にライン１６０Ａに指令信
号が提供される。これらの信号は、決定されたモードの
関数として提供されるか、それぞれのバルブで要求され
る制御を行うために測定もしくは選択される。エレベー
タかごの加速状態によって、セミアクティブモード（図
４，図６参照）が定められ、このモードでは、振動が制
振されるとともに、ピストン４２Ｂ／シリンダ４２Ａが
ストローク可能となることで、モータ２８から得られる
エネルギがバルブ１６０，１７０の制御を通して高圧ア
キュムレータ５０Ａに蓄積される。同様に、等速状態、
もしくは停車時のように相対的な速度がゼロである状態
では、バルブ１６０，１７０への適切な指令によって蓄
積されたエネルギが放出されてヒッチがアクティブに調
整されるアクティブモードが定められる。装置の大きさ
及び最新の動作履歴によって、全てのアクティブ制御に
対する要求に答え得る十分なエネルギがないこともあ
る。しかし、応答がなされる範囲では、ブレーキを解除
する必要性が減少するとともに調整によってモータ２８
が短時間で作動することが可能となる。この結果、特
に、長い昇降路においてエレベータかご１２の滑らかで
迅速な動作制御が得られる。

【００５１】２６７メートルの高さの昇降路で２０００
ｋｇの荷重（最大総質量６９００ｋｇ）の技術解析で
は、図３〜図７に示した仮想アクティブヒッチは、４０
００ｐｓｉの定格圧力の油圧装置、直径２インチのピス
トンロッド４２Ｃを有する直径４インチのシリンダ４２
Ａ、及び６インチ×１０インチのアキュムレータによっ
て実行可能であることが示された。シリンダ４２Ａは、
ピストン４２Ｂの２４インチのストロークに対応する。
更に、解析によると、移動中に一方のアキュムレータ５
０Ａ，５０Ｂから他方のアキュムレータへの変更によ
る、移動開始時におけるアクティブモードからセミアク
ティブモードへの移行、及び移動終了時におけるセミア
クティブモードからアクティブモードへの移行は、垂直
方向の乗り心地を損なうことなく達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】エレベータの概略図である。

【図２】本発明に係る仮想アクティブヒッチを有するエ
レベータかごの説明図である。

【図３】ニュートラル状態の仮想アクティブヒッチの拡
大説明図である。

【図４】上向きの加速時の仮想アクティブヒッチの拡大
説明図である。

【図５】等速段階の仮想アクティブヒッチの拡大説明図
である。

【図６】下向きの加速時の仮想アクティブヒッチの拡大
説明図である。

【図７】特に着床時及びエレベータかごの再レベリング
時にエレベータの乗り心地を改善するためのアクティブ
モードにおける仮想アクティブヒッチの拡大説明図であ
る。

【図８】本発明に係るエレベータのモータと仮想アクテ
ィブエレベータヒッチとの制御装置の概略的なブロック
図である。

【符号の説明】

１４…主ロープ３６…仮想アクティブヒッチアセンブリ４０…支持プレート４２Ａ…シリンダ４２Ｂ…ピストン４２Ｃ…ピストンロッド４４…可変オリフィスバルブ４６…ヒッチプレート４６Ａ…リニアベアリング４７…油圧回路４８…ガイドレール４９…ロープターミネータ５０Ａ，５０Ｂ…圧力アキュムレータ５０Ａ’，５０Ｂ’…ピストン５２…ヒッチばね要素５４…圧力センサ１６０…３方向バルブ１７０…４方向バルブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エレベータの移動経路に沿ったエレベー
タかごの垂直移動における振動を制振するとともに、エ
レベータモータのブレーキの作動時に荷重の変動を調整
するためにエレベータかごのレベリングを行う仮想アク
ティブヒッチ装置であって、前記エレベータかごは、ロ
ープによって前記エレベータモータに取り付けられた綱
車に接続されており、このロープは、これらの間の相対
的な垂直移動が制限されるようにヒッチアセンブリを介
してかごに接続されており、この仮想アクティブヒッチ
装置は、前記エレベータの移動経路に沿った前記エレベータの所
望の行先として示されるエレベータ移動プロファイルに
対応する動作指令信号を提供する手段と、前記ロープと前記エレベータかごとの間に接続され、セ
ミアクティブヒッチモードにおいてこれらの間に垂直方
向のスプリング力を提供するように動作可能となってい
るばね手段と、前記エレベータかごと前記ロープとの間に接続され、セ
ミアクティブヒッチモードにおいて制振指令信号に応答
して前記エレベータかごと前記ロープとの間の相対的な
垂直方向の変位を選択的に制振するとともに、アクティ
ブヒッチモードにおいて調整指令信号に応答して前記エ
レベータかごと前記ロープとの間の相対的な垂直方向の
変位を選択的に調整する制御可能な制振手段及び調整手
段と、前記エレベータかごの測定された垂直動作を示す信号を
提供する手段と、前記動作指令信号と前記測定された垂直動作信号とに応
答して、セミアクティブヒッチモードにおける動作を決
定して前記制振手段を選択的に制御する制振指令信号を
提供するとともに、アクティブヒッチモードにおける動
作を決定して調整手段を選択的に制御する調整指令信号
を提供する制御手段と、を含むことを特徴とする仮想ア
クティブヒッチ装置。
【請求項２】前記制御可能な制振手段及び調整手段
は、運転の前記セミアクティブヒッチモードにおいて、
前記エレベータモータから間接的に得られるエネルギを
蓄積するとともに、運転の前記アクティブヒッチモード
においてこの蓄積したエネルギを前記調整手段の動力と
して利用することができるように選択されることを特徴
とする請求項１記載の仮想アクティブヒッチ装置。
【請求項３】前記ばね手段は、充分に低いばね定数を
有していることにより比較的軟らかく、前記エレベータ
かごと前記ロープとの振動の比較的低い周波数において
前記エレベータかごの相対的な垂直運動と、前記エレベ
ータかごと前記ロープとの間の相対的な垂直移動と、の
位相が一致した状態に保たれることを特徴とする請求項
２記載の仮想アクティブヒッチ装置。
【請求項４】前記エレベータかごと前記ロープとを接
続する前記ヒッチアセンブリは、前記エレベータかごに
接続された支持部材と、前記ロープと接触しているとと
もに前記支持部材に対して相対的に移動可能なヒッチプ
レートと、を含み、前記制御可能な制振手段は、前記支
持部材及び前記ヒッチプレートと接触して、これらの間
の相対的な動作を制御して制振することを特徴とする請
求項３記載の仮想アクティブヒッチ装置。
【請求項５】制御可能な制振手段は、前記支持部材と前記ヒッチプレートとを機能的に接続す
る少なくとも１つの油圧ピストンとシリンダとの組み合
わせと、前記シリンダ内の前記ピストンの両側へ作動油を供給す
るとともにここから作動油の供給を受ける油圧回路と、前記エレベータかごと前記ロープとの間の相対的な垂直
移動を防止するために、前記制振指令信号に応答して前
記油圧回路を通る作動油の流れを調整するためにこの油
圧回路に接続された可変オリフィスバルブと、を含むこ
とを特徴とする請求項４記載の仮想アクティブヒッチ装
置。
【請求項６】前記ばね手段は、少なくとも１つの油圧
アキュムレータを含み、この油圧アキュムレータは、前
記油圧回路に接続されているとともに予圧されており、
かつ前記油圧回路が前記ばね定数を有するような寸法及
び圧力となっていることを特徴とする請求項５記載の仮
想アクティブヒッチ装置。
【請求項７】前記ばね手段は、少なくとも一対の第
１，第２の油圧アキュムレータを含み、前記制御可能な
制振手段及び調整手段は、前記それぞれの第１，第２の
アキュムレータと前記油圧回路とを選択的に分離もしく
は接続するための切換手段を含み、これにより、選択的
に、前記ピストンとシリンダとの組み合わせからエネル
ギを得て蓄積し、この蓄積したエネルギを前記ピストン
とシリンダとの組み合わせへと放出することを特徴とす
る請求項６記載の仮想アクティブヒッチ装置。
【請求項８】前記可変オリフィスバルブは、前記ピス
トンとシリンダとの組み合わせと並列に接続されている
ことを特徴とする請求項７記載の仮想アクティブヒッチ
装置。
【請求項９】前記測定された垂直動作信号は、前記エ
レベータかごの垂直方向の加速度を示す信号を含み、前
記制御手段は、更に、前記加速度信号に応答して切換手
段制御信号を提供し、前記切換手段は、前記切換手段制
御信号に応答して一方向への加速時には、前記第１のア
キュムレータのみを前記油圧回路に接続し、他方向への
加速時には、前記第２のアキュムレータのみを前記油圧
回路に接続し、前記第１，第２のアキュムレータ間に圧
力差を生じさせることでエネルギを蓄積することを特徴
とする請求項７記載の仮想アクティブヒッチ装置。