JP4543207B2

JP4543207B2 - 仮想アクティブヒッチ装置

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Publication number: JP4543207B2
Application number: JP36705899A
Authority: JP
Inventors: ダヴリュー．フラージェイムス
Original assignee: Otis Elevator Co
Current assignee: Otis Elevator Co
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: CN1141239C; JP2000219442A; CN1259481A; US6065569A

Description

【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１２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１６に接続されている。釣合いロープ１６は、釣合い車２０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１４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５２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１４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１４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１２及びロープ１４に関する比較的低周波数（即ち約５Ｈｚ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４４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４２Ｂ及びシリンダ４２Ａ、及びアキュムレータ５０Ａ，５０Ｂ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４２Ｂ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３６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５０Ａ’，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４７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６５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７８の入力指令信号を所望の即ち指令された圧力差の値ΔＰｃ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×（｜ΔＰ｜−｜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８６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８６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２０００ｋｇ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、４０００ｐｓｉ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４２Ａ、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５０Ａ，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

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、を含み、
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仮想アクティブヒッチ装置。
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１記載の仮想アクティブヒッチ装置。
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２記載の仮想アクティブヒッチ装置。
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３記載の仮想アクティブヒッチ装置。
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４記載の仮想アクティブヒッチ装置。
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５記載の仮想アクティブヒッチ装置。
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６記載の仮想アクティブヒッチ装置。
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６記載の仮想アクティブヒッチ装置。