JPH08245117A - エレベータの箱の振動を減衰させる装置および方法 - Google Patents

エレベータの箱の振動を減衰させる装置および方法

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JPH08245117A
JPH08245117A JP8052073A JP5207396A JPH08245117A JP H08245117 A JPH08245117 A JP H08245117A JP 8052073 A JP8052073 A JP 8052073A JP 5207396 A JP5207396 A JP 5207396A JP H08245117 A JPH08245117 A JP H08245117A
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JP
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guide element
vibration
guide
actuator
box
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JP8052073A
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English (en)
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Ayman Hamdy
エイマン・ハムデイ
Josef Husmann
ヨセフ・ハスマン
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Original Assignee
Inventio AG
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    • B66B7/02—Guideways; Guides
    • B66B7/023—Mounting means therefor
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B7/00—Other common features of elevators
    • B66B7/02—Guideways; Guides
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B7/00—Other common features of elevators
    • B66B7/02—Guideways; Guides
    • B66B7/04—Riding means, e.g. Shoes, Rollers, between car and guiding means, e.g. rails, ropes
    • B66B7/046—Rollers

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走行方向に対して横方向に発生するエレベー
タの箱の振動を低減させる装置および方法を提供する。 【解決手段】 このエレベータの箱は、レールによって
案内され、予め定められた運動範囲を有する案内要素を
含む。この装置は、エレベータの箱のフレームに取り付
けられており、走行方向に対して横方向の振動を測定す
る複数の慣性センサと、エレベータの箱と案内要素との
間に位置決めされており、慣性センサからの出力に従っ
て、振動に等しい方向および振動とは逆の方向への移動
をもたらすように駆動される少なくとも一つのアクチュ
エータとを含む。アクチュエータは、フレームに結合さ
れた固定モータ部分と案内要素に結合された可動モータ
部分とを含む駆動モータを含む。アクチュエータ用のコ
マンドは、より高い周波数範囲で動作する加速度フィー
ドバック制御装置およびより低い周波数範囲で動作する
位置フィードバック制御装置の出力を組み合わせて力目
標値を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レールによって案
内されるエレベータの箱の振動を減衰させる装置および
方法に関する。このシステムは二つの端すえ付けの間で
移動可能なエレベータに結合されている案内要素を含
む。走行方向に対して横方向に発生する振動は、エレベ
ータに取り付けられ、箱と案内要素との間に位置決めさ
れた少なくとも一つのアクチュエータを駆動するために
使用される、慣性センサによって測定することができ
る。少なくとも一つのこのアクチュエータは、振動が発
生するのと同時に振動の方向とは逆の方向に動作する。
【０００２】
【従来の技術】エレベータの走行時には、ガイドレール
が不均一であることと、スリップストリーム（ｓｌｉｐ
ｓｔｒｅａｍ）、すなわち牽引ケーブルによって伝達さ
れる牽引力の横方向成分または走行時の荷重の位置変化
の影響と、動的空気力のために、エレベータに横方向の
振動が作用する。エレベータまたはその一部でのそのよ
うな振動を減衰させる方法は、米国特許第５０２７９２
５号で開示されている。この方法では、望ましくない何
らかの横方向加速が発生していると判定された後、エレ
ベータとフレームとの間に位置決めされた振動減衰装置
によって、エレベータに逆方向の力が加えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法は、
エレベータフレームに高価な浮動軸受が必要であり、そ
のため、装置が高価なものになるだけでなく、かなり大
きな空間が必要になる。さらに、この力は、フレームに
作用し、この力が低周波数である場合は、フレームがガ
イド間で急にがたがたと振動することがある。そのよう
なシステムは、制御に関してはほとんど管理不能であ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、振動を減衰さ
せ、常にエレベータに作用するそれぞれの異なる振動を
十分に減衰させる方法および装置を簡略化するものであ
る。この特徴は、それぞれのリニアモータを備える少な
くとも一つのアクチュエータによって実施され、このモ
ータの固定モータ部分はエレベータのフレームに固定さ
れ、可動モータ部分は案内要素に固定される。
【０００５】各アクチュエータごとのそれぞれのリニア
モータがあることは、大きな動的および静的な力がもた
らされ、かつエネルギー消費量が少ないので特に有利で
ある。さらに、このようなモータは、重量および可動質
量が小さく、制御が比較的簡単である。案内要素上に横
方向の加速を加えることができ、エレベータに直接作用
する横方向の力を、もはやエレベータ内で知覚できない
程度に低減させることができる。非対称荷重を使用する
エレベータで振動減衰用の装置を使用することもでき
る。この場合、この装置は、エレベータが案内レールに
対して斜めに位置決めされたことに応答して、両側への
適当な減衰走行が可能になるように自動的に再調整す
る。
【０００６】本発明による方法を実施する装置のコスト
は低く、急速に移動する質量は非常に小さい。低コスト
は、すべての測定信号を共通の制御装置へ送り、各案内
要素ごとに一つのアクチュエータを作用させることによ
って得られる。さらに、構造共振は、全制御システムの
周波数応答を適応させることによって抑圧することがで
きる。
【０００７】本発明の一つの特定の利点は、低周波数で
のみ動作する案内要素を中央位置にリセットする位置フ
ィードバックである。
【０００８】したがって、本発明は、レールによって案
内され、予め定められた運動範囲を有する案内要素を含
むエレベータの箱の振動を低減させる装置に関するもの
である。この装置は、エレベータの箱のフレームに取り
付けられた複数の慣性センサと、エレベータの箱と案内
要素との間に位置決めされた少なくとも一つのアクチュ
エータとを含む。慣性センサは、走行方向に対して横方
向の振動を測定し、少なくとも一つのアクチュエータ
は、これらのセンサからの出力に従って、振動に等しい
方向および振動とは逆の方向へ駆動される。少なくとも
一つのアクチュエータは、フレームに結合された固定モ
ータ部分と案内要素に結合された可動モータ部分とを含
む駆動モータを含む。
【０００９】本発明の他の態様によれば、可動モータ部
分は磁石を含む。
【００１０】本発明の更に他の態様によれば、案内要素
はローラレバーを含み、このローラレバーに可動モータ
部分が結合される。
【００１１】本発明のより更に他の態様によれば、案内
要素はローラレバーを備え、このローラレバーに張力圧
縮部材（ｔｅｎｓｉｏｎ−ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍ
ｅｍｂｅｒ）を介して可動モータ部分が結合される。
【００１２】本発明の他の態様によれば、駆動モータは
さらに、固定モータ部分と可動モータ部分との間にエア
ギャップを含む。エアギャップは、低摩擦案内手段（ｌ
ｏｗｆｒｉｃｔｉｏｎ ｇｕｉｄｅ ｍｅａｎｓ）によ
って維持される。
【００１３】本発明の他の態様によれば、駆動モータは
リニアモータを含む。
【００１４】本発明は、レールによって案内され、予め
定められた運動範囲を有する案内要素を含むエレベータ
の箱の振動を低減させる装置に関するものである。この
装置は、エレベータの箱のフレームに取り付けられた複
数の慣性センサと、エレベータの箱と案内要素との間に
位置決めされた少なくとも一つのアクチュエータとを含
む。慣性センサは、走行方向に対して横方向の振動を測
定し、少なくとも一つのアクチュエータは、これらの慣
性センサからの出力に従って、振動に等しい方向および
振動とは逆の方向への移動をもたらすように駆動され
る。少なくとも一つのアクチュエータは、回転駆動機構
を含む駆動モータを含む。
【００１５】本発明の他の態様によれば、回転駆動機構
は、クランクおよび張力圧縮部材を介して案内要素に結
合された可動モータ部分を含む。
【００１６】本発明の更に他の態様によれば、回転駆動
機構は、カムプレートを介して案内要素に結合された可
動モータ部分を含む。
【００１７】本発明の更に他の態様によれば、回転駆動
機構は、可とう性張力手段（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｔｅｎ
ｓｉｏｎ ｍｅａｎｓ）を介して案内要素に結合された
可動モータ部分を含む。
【００１８】本発明は、レールによって案内され、予め
定められた運動範囲を有する案内要素を含むエレベータ
の箱の振動を低減させる方法にも関する。この方法は、
走行方向に対して横方向に発生する振動を測定すること
と、振動に等しい方向および振動とは逆の方向への移動
をもたらすために箱と案内手段との間に位置決めされた
少なくとも一つのアクチュエータを駆動することとを含
む。アクチュエータは駆動モータを含む。少なくとも一
つのアクチュエータ用のコマンドは、複数の制御装置の
出力を組み合わせて力目標値（ｆｏｒｃｅ ｔａｒｇｅ
ｔ ｖａｌｕｅ）を決定する。
【００１９】本発明のより更に他の態様によれば、複数
の制御装置は、より高い周波数範囲で動作する加速度フ
ィードバック制御装置とより低い周波数範囲で動作する
位置フィードバック制御装置とを含む。
【００２０】本発明のより更に他の態様によれば、この
方法はさらに、測定された振動に応答して案内要素を移
動し、箱の実際の振動を最小限に抑えることと、案内要
素を低周波数範囲内の変位位置から中央位置へ案内する
こととを含む。この移動ステップは、所定の運動範囲内
で案内要素用の中央位置を規定することを含む。
【００２１】本発明のなお別の態様によれば、この方法
はさらに、第１および第２の制御ループに従ってより高
い周波数の加速度フィードバックおよび低周波数の位置
フィードバックを行うことを含む。第１の制御ループ
は、より高い周波数範囲で動作する加速度フィードバッ
ク制御装置を含み、第２の制御ループは、より低い周波
数範囲で動作する位置フィードバック制御装置を含む。
制御装置は、ディジタル信号プロセッサによって実行さ
れるコンピュータプログラムを含む。
【００２２】
【発明の実施の形態】本明細書に示した詳細は、一例で
あり、本発明の好ましい実施の形態の例示的な検討のた
めのものに過ぎず、本発明の原則および概念的態様の最
も有用で、かつ容易に理解される説明であると考えられ
るものを提供するために提示されている。なお、本発明
を基本的に理解するうえで必要とされるよりも詳しく本
発明の構造的細部を示そうとはしていない。当業者に
は、この説明を図面と共に検討することによって、本発
明のいくつかの形態をどのように実施できるかが明らか
になろう。
【００２３】図１は、本発明によるエレベータ装置の概
略図である。エレベータの箱１は、レール３上のローラ
ガイド２によって案内され、軸（図示せず）に取り付け
られる。箱１は、振動を受動的に減衰させるために箱フ
レーム４で弾性的に保持される。受動的な振動の減衰
は、ｙ軸の周りの低周波数回転振動の発生を抑圧するた
めに比較的剛性に設計されたゴム製バネ４．１によって
行われる。ローラガイド２は、ポスト５、アクチュエー
タ６、二つの横方向ローラ８の形の案内要素、横方向ロ
ーラ８から９０°の位置に位置決めされた中央ローラ９
によって箱フレーム４の上下に横方向に取り付けられ
る。
【００２４】レール３が不均一であることと、牽引ケー
ブルから発生する牽引力の横方向成分または走行時の荷
重の位置変化と、動的空気力によって、箱フレーム４お
よび箱１が振動し、したがって走行の快適さが損なわれ
る。箱１のそのような振動は低減すべきである。ローラ
ガイド２に対して二つの位置センサ１０は、箱１のレー
ル３からのそれぞれの間隔を測定する。三つまたは五つ
の慣性センサ１１は、箱１に作用する横方向の振動また
は加速度を測定する。慣性センサ１１は好ましくは、ｚ
軸の周りの回転を検出するために、一つのセンサがフレ
ーム４の質量の中心を通じて軸上に位置決めされ、他の
センサが（五つのセンサを使用する場合は対として）互
いに大きな間隔を置いて位置決めされるように構成され
る。さらに、風およびケーブルの力によって発生する衝
撃を検出することもできる。
【００２５】アクチュエータ６は、各ローラガイド２ご
とに位置決めされ、振動の発生に応答して振動とは逆の
方向へ動作することができ、測定された振動または加速
度を処理することによって制御される。それによって、
箱１に作用する振動が減衰する。振動は、エレベータの
乗客に知覚できない程度に低減される。各ローラガイド
２は、二つのアクチュエータ６を備える。それによっ
て、箱１の軸の５つの自由度、すなわちｘ方向およびｙ
方向の変位ならびにｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の周りの回転を制
御することができる。
【００２６】また、二つの下方ローラガイド２のみがそ
れぞれのアクチュエータ６を備えることができる。した
がって、一つの平面または三つの軸での３つの自由度、
すなわち（図１の座標系による）ｘ方向およびｙ方向の
変位ならびにｚ軸の周りの回転を制御することができ
る。
【００２７】図２は、本発明によるアクチュエータ６の
リニアモータ７を示す。リニアモータ７は、可動磁石の
原則に基づくものであり、積層固定子１６と、巻き線１
５と、磁石として構成された可動モータ部分１７とを備
える。可動モータ部分１７に磁石１８が取り付けられ
る。リニアモータ７は、制御が簡単であり、重量および
可動質量が小さく、動的および静的な力が大きく、エネ
ルギー消費量が少ないという利点を有する。
【００２８】図３および図４は、本発明によるローラガ
イドを示す。ポスト５は、固定要素１９によって箱フレ
ーム４に固定される。各ローラガイド２は、二つのアク
チュエータ６を備え、各アクチュエータは、それぞれの
リニアモータ７を備える。一方のリニアモータ７は、中
央のローラ９を駆動し、他方のリニアモータ７は、両方
の横方向ローラ８を駆動する。ローラ８および９は、ア
クスルピン２０によってローラレバー２１に固定され
る。両方の横方向ローラ８のローラレバー２１は、タイ
ロッド２２を介して接続される。アクチュエータ６から
発生する運動を伝達するために、ローラレバー２１が、
低摩擦継手を介しアクスルピン２３によってポスト５に
接続され、あるいは、両方の横方向ローラ８のローラレ
バー２１が低摩擦継手を介しアクスルピン２４によって
タイロッドに接続２２される。接点圧力バネ２６を含む
ガイドロッド２５がポスト５に取り付けられる。接点圧
力バネ２６は毎回、ガイドロッド２５の外端２７に固定
される。ガイドロッド２５は、接点圧力バネ２６がロー
ラレバー２１の外面２９に接触しローラ８および９をガ
イドレール３に押し付けるようにローラレバー２１中の
通路２８内を延びる。
【００２９】ネジなどの固定要素３１によってポスト５
に固定プレート３０が取り付けられる。アクチュエータ
６の固定子１６は、固定要素３２によって固定プレート
３０に螺着される。可動モータ部分１７は、ネジ３３に
よってローラレバー２１に接続され、したがってローラ
８および９に接続される。この場合も、リニアモータ７
のエアギャップ３４が維持されたままにするために横方
向ガイドが必要である。横方向ガイドは、ほとんど摩擦
のない軸受ローラ３５を備える。二つのブラケット３６
によって玉軸受ローラ３５を取り付けることができ、こ
れらのブラケットは、可動モータ部分１７の横方向境界
を形成する。アクチュエータ６が生成する力を正確に制
御できるようにするには低摩擦軸受が必要である。リニ
アモータ７の固定子１６の長さによって、中央設定部３
７から始まる最大内端設定および外端設定が決定され
る。走行の制限は、弾性当接部３８および３９によって
行われる。
【００３０】可動モータ部分１７を張力圧縮部材を介し
てローラレバー２１に接続することもできる。その場
合、ローラレバー２１とは独立に可動モータ部分１７が
支持される。
【００３１】接点圧力バネ２６がアクチュエータ７に並
列接続されるため、接点圧力バネ２６がアクチュエータ
６とは独立にローラ８および９をガイドレール３に押し
付けるので、ローラガイド２は、振動の減衰が部分的
に、あるいは完全に失敗した後でもそのまま動作するこ
とができる。
【００３２】図５ａ、図５ｂ、図５ｃは、リニアモータ
７ではなく、回転駆動機構４３を使用する代替駆動機構
を示す。この駆動機構は、旋回角度約９０°を含み、ク
ランク４４および張力圧縮部材４５（図５ａ）または可
とう性牽引手段４６（図５ｂ）あるいはカムディスク
（図５ｃ）によってローラレバー２１を駆動する。
【００３３】図６ａおよび図６ｂは、本発明の装置によ
るｘk 方向またはｙk 方向にアクチュエータとセンサと
を含むエレベータの箱１を示す。図を簡単にするため
に、ｘk 方向およびｙk 方向をそれぞれ、別々に示す。
【００３４】箱の振動を抑圧し、二つのガイドレール３
に対する箱１の位置決めを補正する制御は、システムの
動的モデルに基づくものである。このモデルは、システ
ムに関するすべての現在の実際的および理論的な経験を
組み合わせる数学的な記述である。この装置によって減
衰すべき箱の振動は下記の移動度で発生する。
【００３５】− ｘk 方向の変位ｘk − ｙk 軸の周りの回転ψky − ｙk 方向の変位ｙk − ｘk 軸の周りの回転ψkx − ｚk 軸の周りの回転ψｋｚ システムモデルは、前述のすべての自由度におけるエレ
ベータシステムのダイナミクスを記述したものである。
このモデルは、それぞれの異なる質量間の弾性のために
発生し、箱フレーム４内で発生するすべての相対的構造
共振も考慮に入れている。
【００３６】システムモデルに基づいて、モデルに記述
されたすべての自由度を同時に監視する制御装置が使用
される。このために、ロバスト多変数制御方法（ｒｏｂ
ｕｓｔ ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｂｌｅ ｃｏｎｔｒｏ
ｌ）が使用される（多入力、多出力、またはＭＩＭＯロ
バスト設計）。このような方法では、存在するシステム
モデルを使用して、オブザーバに基づく制御装置が設計
される。オブザーバとは、利用可能な測定値（たとえ
ば、それぞれの異なる測定点での加速度）に基づいて、
直接には測定されないすべての移動状態（たとえば、そ
れぞれの異なる質量の速度および位置）をリアルタイム
に算出する責任を有する制御装置の動的部分である。し
たがって、制御装置は、それが使用できるシステムに関
する最大の情報データを有する。制御装置は、すべての
移動状態（測定された移動状態と計算された移動状態の
両方）に基づいて、各自由度ごとに最良のコマンドを供
給し、そのため、制御の質が大幅に向上する。モデル
（およびモデルに基づくオブザーバ）は、関連するすべ
ての構造共振を考慮に入れたものなので、制御装置はこ
のような共振を励起しない。モデルベースのこの制御装
置設計では、システムの必要な安定性が確保される。制
御装置の設計においてシステムダイナミクスが考慮され
ない場合にはそうならない。
【００３７】ロバスト制御装置は、周波数に依存する望
ましくないシステムダイナミクスおよび外乱に応答しな
いようにある所定の周波数範囲でしか有効にならないよ
うに設計される。本発明は、制御装置に追加フィルタを
接続する必要なしでこの態様を達成する。
【００３８】追加フィルタは、制御装置の効果を制限
し、不安定さをもたらす可能性がある。追加フィルタは
また、制御アルゴリズムの計算作業を大幅に増加させ
る。ロバスト設計方法の他の利点は、モデルの不正確さ
が設計時に考慮されることである。モデルの不正確さ
は、周波数に依存する大きさとして量化され、制御装置
の設計時に考慮される。したがって、この結果得られる
制御装置は、可能な外乱およびモデル化誤差に対して十
分に頑丈である。
【００３９】制御装置の第１の目的は、制御されたエレ
ベータの性能に悪影響を与えずに箱の振動を０．９〜１
５Ｈｚの周波数範囲に抑圧することである。この範囲外
では、エレベータは、制御されないエレベータと同然に
なる。一方、制御装置は、ガイドレール３に対する箱フ
レーム４の設定が、各ローラ８および９で十分な減衰走
行を与えるものとなるように制御しなければならない。
このことは、箱１が非対称的な荷重を与えられるときに
特に重要である。制御の第１の目的に関しては、慣性セ
ンサ１１による加速度フィードバックまたは速度フィー
ドバックで十分であろう。制御の第２の目的には位置フ
ィードバックが必要である。箱１の絶対位置を制御のた
めに測定しフィードバックすることができる場合、第２
のフィードバックが第１のフィードバックと衝突するこ
とはない。この場合、ローラ９と箱フレーム４との間の
相対位置の測定値しか得られないので、箱１の絶対位置
を測定することはできず、測定することができるのはガ
イドレール３に対するフレーム４の位置だけである。し
かし、位置フィードバックでは、フレーム４とローラレ
バー２１との間の遊びを一定に維持する必要があり、こ
れは、レールの不均一さに従うことに過ぎない。このた
め、この二つのフィードバックは互いに矛盾する目的を
有する。加速度（または速度）フィードバックと位置フ
ィードバックとの間の衝突を回避するには、下記の方式
に従う。
【００４０】二つの制御装置を使用して、共通の出力信
号を生成する。第１の制御装置は、慣性センサ１１から
の測定値に関するものであり、したがって振動の抑圧に
責任を負う。第２の制御装置は、位置の測定に関するも
のであり、箱１の案内遊びに責任を負う。第１の制御装
置がアクチュエータ６に要求する力の目標値が、第２の
制御装置の対応する大きさに加えられる。二つの制御装
置間の衝突を回避するための解決策は、箱１の斜め位置
に対して責任を負う力（箱の非対称荷重、ケーブルの大
きな横方向の力など）が、箱の振動を発生させる他の外
乱源（主としてレールの不均一さや外乱力）よりもずっ
と低速で変化するという状況に基づくものである。この
ため、位置制御は、振動の抑圧に対して悪影響を及ぼす
可能性がより高く、０〜０．７Ｈｚに制限される。した
がって、０．９Ｈｚを超える外乱が抑圧されるので振動
の抑圧に対する悪影響は存在しない。慣性センサ１１か
らの信号のフィードバックは、０．９Ｈｚよりも低い周
波数範囲で有効であってはならない。したがって、セン
サ零点誤差、および加速度センサの場合は重力の測定部
分（傾斜運動のために一定ではない）は、位置制御に対
して影響を及ぼさない。それによって、アクチュエータ
６が飽和する可能性も低減する。このため、ロバスト設
計方法による各フィードバックループの限られた帯域幅
が特に重要である。
【００４１】本発明の他の利点は、制御装置が非線形性
を含まないことにある。非線形性が存在する場合、安定
性分析は、可能ではあるにしても、非常に困難になる。
二つのフィードバックが同時に設計されるので、この方
法では、安定性分析時に両方の制御ループが考慮され
る。
【００４２】慣性センサ１１を箱本体１上でもローラガ
イド２上でもなく箱フレーム４上に取り付けることは、
効果的な制御を得るうえで特に有利である。センサを箱
本体１上に取り付けた場合、箱１の弾性支持のために測
定値にかなりの位相損失が示される。ローラガイドでは
より高い振動振幅が発生し、重力の影響を補償する必要
がある。
【００４３】制御装置は、箱の座標系におけるシステム
向けに設計される。測定値は、それぞれの異なる変換の
助けを得て、各センサの座標系から箱本体の座標系に表
示される。力目標値を出力するには、箱の座標系からア
クチュエータの座標系への他の変換が必要である。
【００４４】箱の振動を減衰させ箱１の設定を５自由度
（ｘｋ 、ψky、ｙk 、ψkx、ψkz）で補正する活動シ
ステムは、下記の要素からなる。
【００４５】− 八つのリニアモータ７または回転駆動
機構４３ − リニアモータ７または回転駆動機構４３用の八つの
増幅器および力制御装置５０ − 五つの慣性センサ１１（加速度ピックアップまたは
速度ピックアップ） − 慣性センサ１１の出力用の五つの電圧／電流変換器
５１ − 八つの位置センサ１０ 活動システムの代替例では、箱の３自由度しか制御され
ない（ｘk 、ｙk 、ψz ）。そのため、リニアモータ７
ならびにモータ１０および１１は箱の下方にしか取り付
けられない。計算作業が大幅に削減され、そのため、低
速リアルタイムコンピュータを適用することができ、ア
クチュエータおよびセンサの数が削減されるだけでな
く、コスト上の利益がある程度もたらされる。図７は、
本発明による活動システムの制御装置部分を示す。セン
サとアナログディジタル変換器装置５５との間の間隔が
比較的長いので、測定値信号は、電圧信号ではなく電流
信号として送らなければならない。位置センサ１０はす
でに、出力信号を電流として送っている。これに対し
て、慣性センサ１１は出力を電圧信号の形で送る。した
がって、各慣性センサ１１（図６ａおよび図６ｂ参照）
の出力用に電圧電流変換器５１が必要になる。アナログ
ディジタル変換器５５が電圧信号をサンプリングできる
ので、リアルタイムコンピュータ５７側で、各測定値信
号ごとに一つのチャネルを有するアナログ信号処理装置
５６が使用される。各チャネルは、電流電圧変換器５８
と、サンプリングに必要なアンチエリアシングローパス
フィルタ５９と、信号範囲を一致させる従来型の電圧増
幅器６０とを備える。
【００４６】リアルタイムコンピュータ５７の中心は、
すべての数学的計算に責任を負うディジタル信号プロセ
ッサ６１によって表わされる。マルチチャネルアナログ
ディジタル変換器装置５５を使用して、ハードウェアか
らの必要な測定値を検出することができる。力目的値を
リニアモータ７へ送るためにマルチチャネルディジタル
アナログ変換器装置６３が使用される。すべての必要な
プログラムを含む制御装置アルゴリズム全体がＥＥＰＲ
ＯＭ６４に記憶される。このアルゴリズムおよびプログ
ラムは、活動システムの始動時にホストコンピュータ６
５から供給され、制御すべき箱１に整合される。始動
後、ホストコンピュータ６５が切断され、同時に、アル
ゴリズムおよびプログラムが、再較正時にホストコンピ
ュータ６５によって修正または置換されるまでＥＥＰＲ
ＯＭ６４に記憶される。ＲＡＭ６６は、計算時の中間値
用の記憶装置としてディジタル信号プロセッサ６１によ
って使用される。ディジタル信号プロセッサ６１と他の
すべての構成要素との間の通信用にデータバス６７が使
用される。ホストコンピュータとの接続に責任を負うモ
ジュール、たとえば通信ポート６８もデータバス６７に
接続される。
【００４７】単一の信号プロセッサ６１では問題を迅速
に解くことができない場合には、同じデータバス６７に
接続された二つのディジタル信号プロセッサ６１間で計
算作業を分割することが可能である。
【００４８】図８は、本発明によるシステム全体のブロ
ック図である。リアルタイムコンピュータ５７は、制御
アルゴリズムをある周波数でリアルタイムに実行するよ
うにプログラムされる。
【００４９】このアルゴリズムは下記のステップからな
っているが、これらのステップは必ずしも記載された順
序で実行する必要のないものである。
【００５０】１．慣性センサ −箱フレーム４上のｘk 方向およびｙk 方向にある五つ
の慣性センサ１１からの測定値を処理する。測定された
信号を電圧電流変換器５１で変換し、変換済み信号をア
ナログ信号処理装置５６を介して送り、アナログディジ
タル変換器チャネル５５によって処理済み信号をサンプ
リングする。このような前述の測定値は、慣性センサ１
１の座標系に存在し、制御が箱の座標系で行われるた
め、この測定値を箱の座標系に変換しなければならな
い。このため、アルゴリズムは線形変換ＴkTを使用す
る。この変換の出力は下記のとおりである。
【００５１】− 箱１のｘk 方向への並進加速度（また
は並進速度）
【００５２】
【数１】
【００５３】− 箱１のｙk 軸の周りの回転加速度（ま
たは回転速度）
【００５４】
【数２】
【００５５】− 箱１のｙk 方向への並進加速度（また
は並進速度）
【００５６】
【数３】
【００５７】− 箱１のｘk 軸の周りの回転加速度（ま
たは回転速度）
【００５８】
【数４】
【００５９】− 箱１のｚk 軸の周りの回転加速度（ま
たは回転速度）
【００６０】
【数５】
【００６１】これらの加速度（または速度）のそれぞれ
の目標値（大きさ）は零である。したがって、五つの変
換済み信号は、ロバスト多変数制御装置Ｉに入力される
前に零から減じられる。この制御装置Ｉは、前述の概念
に従って五つの変換済み信号に同時に応答し、出力で下
記の信号を供給する。
【００６２】− ｘk 方向の力の目標値ＦT xs − ｙk 軸の周りのトルク目標値ＭT ys − ｙk 方向の力目標値ＦT ys − ｘk 軸の周りのトルク目標値ＭT xs − ｚk 軸の周りのトルク目標値ＭT zs 制御装置Ｉからの目標値は、線形変換ＴT Akの助けでア
クチュエータの座標系に変換される。
【００６３】２．位置センサ −ｘk 方向およびｙk 方向にある位置センサ１０からの
測定値を読み取る。測定された信号がアナログ信号処理
装置５６を介して送られ、処理済み信号がアナログディ
ジタル変換器チャネル５５によってサンプリングされ
る。前述の測定値は、位置センサの座標系に存在するの
で、線形変換ＴkPに変換しなければならない。この変換
によって、五つの位置出力信号が供給される。位置誤差
信号を得るために、各信号が零から減じられる。したが
って、二つの並進位置誤差信号（ＸEkおよびｙE k ）な
らびに三つの回転位置誤差信号（ψE kx、ψE xy、ψE
kz）が得られる。
【００６４】前述の設計によるロバスト多変数制御装置
ＩＩは、５種類の位置誤差に応答し、下記の出力目標値
を供給してエレベータの位置を補正する。
【００６５】− ｘk 方向の変位に関する力目標値ＦP
xs − ｙk 軸の周りの回転に関するトルク目標値ＭP ys − ｙk 方向の変位に関する力目標値ＦP ys − ｘk 軸の周りの回転に関するトルク目標値ＭP xs − ｚk 軸の周りの回転に関するトルク目標値ＭP zs 制御装置ＩＩからの目標値は、線形変換ＴP Akの助けで
アクチュエータの座標系に変換される。線形変換ＴT Ak
と線形変換ＴP Akとの間の違いは、リニアモータ７のＴ
P Ak変換からの力目標値がレール３に対してｘk 方向の
圧縮力を加えるものに過ぎないことである。この圧縮
は、制御装置ＩＩが箱の下方にある一つのアクチュエー
タをｘk 方向へ始動し、同時に、箱の上方にある別のア
クチュエータをｘk 方向へ始動することによって行われ
る。したがって、四つのローラ９がガイドレール３との
ｘk 方向の接触を失うことはない。このことはＴT Ak変
換後にはあり得なかった。なぜなら、ＴT Ak変換は、Ｔ
P Ak変換よりもずっと小さな力を必要とするからであ
る。
【００６６】３．変換後 ２種類の変換ＴT AkおよびＴP Akの対応する出力どうし
が加算され、八つのリニアモータ７のそれぞれの力目標
値が算出される。
【００６７】力目標値は、ディジタルアナログ変換器チ
ャネル６３によってアナログ信号に変換される。変換済
み信号は、対応する電力増幅器および力制御装置５０を
駆動する。力制御装置５０は、アナログフィードバック
によってリニアモータ７の電流を制御する。電力増幅器
５０は、パルス幅変調される。箱フレーム４は、結果的
に得られる力によって、制御の二つの目的が満たされる
ように制御される。それぞれの力目標値が零になった場
合（障害のない走行の場合）、関連するアクチュエータ
は力を加えない。
【００６８】すべての線形変換の実行と、制御アルゴリ
ズムの計算は、各サンプリング周期にディジタル信号プ
ロセッサ６１によって実行される。
【００６９】前述の例が、説明のために与えたものに過
ぎず、本発明を制限するものと解釈すべきものではない
ことに留意されたい。本発明を好ましい実施の形態に関
して説明したが、本明細書で使用した文言が、限定の文
言ではなく説明および例示の文言であることを理解され
たい。本発明の態様の範囲および趣旨から逸脱せずに、
現在の所明記され改正されている添付の特許請求の範囲
の範囲内で変更を加えることができる。本明細書では本
発明を特定の手段、材料、実施例に関して説明したが、
本発明は、本明細書で開示した詳細に限るものではな
く、特許請求の範囲の範囲内の構造、方法、使用法な
ど、機能的に等価のすべての構造、方法、使用法に拡張
される。
【図面の簡単な説明】
【図１】レールによって案内されるエレベータの箱の概
略図である。
【図２】リニアモータとして構築されたアクチュエータ
を示す図である。
【図３】ローラガイドの前面立面図である。
【図４】ローラガイドの側面立面図である。
【図５ａ】アクチュエータ用の回転駆動機構の第１の変
形例を示す図である。
【図５ｂ】アクチュエータ用の回転駆動機構の第２の変
形例を示す図である。
【図５ｃ】アクチュエータ用の回転駆動機構の第３の変
形例を示す図である。
【図６ａ】ｘk 方向にアクチュエータとセンサとを含む
エレベータの概略図である。
【図６ｂ】ｙk 方向にアクチュエータとセンサとを含む
エレベータの概略図である。
【図７】活動システムの制御装置部分を示す図である。
【図８】システム全体のブロック図である。
【符号の説明】
１ 箱 ２ ローラガイド ３ レール ４ 箱フレーム ５ ポスト ６ アクチュエータ ８ 横方向ローラ ９ 中央ローラ １０ 位置センサ １１ 慣性センサ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レールによって案内され、予め定められ
    た運動範囲を有する案内要素を含むエレベータの箱の振
    動を低減させる装置であって、 エレベータの箱のフレームに取り付けられ、走行方向に
    対して横方向の振動を測定する、複数の慣性センサと、 エレベータの箱と案内要素との間に位置決めされ、前記
    慣性センサからの出力に従って駆動され、振動に等しい
    方向および振動とは逆の方向の移動をもたらし、駆動モ
    ータを備える、少なくとも一つのアクチュエータとを備
    え、 前記駆動モータが、フレームに結合された固定モータ部
    分と案内要素に結合された可動モータ部分とを備える装
    置。
  2. 【請求項２】 前記可動モータ部分が磁石を備える請求
    項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 案内要素がローラレバーを備え、前記可
    動モータ部分が前記ローラレバーに結合される請求項１
    に記載の装置。
  4. 【請求項４】 案内要素がローラレバーを備え、前記可
    動モータ部分が張力圧縮部材を介して前記ローラレバー
    に結合される請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記駆動モータがさらに、前記固定モー
    タ部分と前記可動モータ部分との間にエアギャップを備
    え、前記エアギャップが低摩擦案内手段によって維持さ
    れる請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記駆動モータがリニアモータを備える
    請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 レールによって案内され、予め定められ
    たの運動範囲を有する案内要素を含むエレベータの箱の
    振動を低減させる装置であって、 エレベータの箱のフレームに取り付けられ、走行方向に
    対して横方向の振動を測定する、複数の慣性センサと、 エレベータの箱と案内要素との間に位置決めされ、前記
    慣性センサからの出力に従って駆動され、振動に等しい
    方向および振動とは逆の方向の移動をもたらし、駆動モ
    ータを備える、少なくとも一つのアクチュエータとを備
    え、 前記駆動モータが回転駆動機構を備える装置。
  8. 【請求項８】 前記回転駆動機構が、クランクおよび張
    力圧縮部材を介して案内要素に結合された可動モータ部
    分を備える請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記回転駆動機構が、カムプレートを介
    して案内要素に結合された可動モータ部分を備える請求
    項７に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記回転駆動機構が、可とう性張力手
    段を介して案内要素に結合された可動モータ部分を備え
    る請求項７に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 レールによって案内され、予め定めら
    れたの運動範囲を有する案内要素を含むエレベータの箱
    の振動を低減させる方法であって、 走行方向に対して横方向に発生する振動を測定すること
    と、 振動に等しい方向および振動とは逆の方向への移動をも
    たらすために箱と案内手段との間に位置決めされた少な
    くとも一つのアクチュエータを制御することとを含み、 少なくとも一つのアクチュエータの制御が、複数の制御
    装置の出力を組み合わせて力目標値を決定することを含
    む方法。
  12. 【請求項１２】 前記複数の制御装置が、より高い周波
    数範囲で動作する加速度フィードバック制御装置とより
    低い周波数範囲で動作する位置フィードバック制御装置
    とを備える請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 測定された振動に応答して案内要素を
    移動し、箱の実際の振動を最小限に抑え、 所定の運動範囲内で案内要素用の中央位置を規定するこ
    とと、 案内要素を低周波数範囲内の変位位置から中央位置へ案
    内することを更に含む請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 第１および第２の制御ループに従って
    より高い周波数で動作する加速度フィードバックおよび
    低周波数で動作する位置フィードバックを行うことを更
    に含み、 第１の制御ループが、より高い周波数範囲で動作する前
    記加速度フィードバック制御装置を含み、第２の制御ル
    ープが、より低い周波数範囲で動作する前記位置フィー
    ドバック制御装置を含み、 前記制御装置がコンピュータプログラムを備える請求項
    １２に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記コンピュータプログラムがディジ
    タル信号プロセッサによって実行される請求項１４に記
    載の方法。
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