KR100416137B1 - 엘리베이터 안내장치 - Google Patents

Abstract

이동체(16)에 부착된 자석유닛(30)과 가이드레일(14, 14')로 구성되는 자기부상계(C2)를, 안정화 수단(L1)과 제로파워 제어수단(L2)으로 구성되는 안내제어수단(C1)으로 제어하여 이동체(16)를 비접촉식으로 안내함과 동시에, 제로파워 제어수단(L2) 자체의 출력값을 바탕으로 그 출력값을 제한하는 출력제한수단(C3)을 갖춤으로써, 비접촉식으로 안내가 가능한 외력의 허용범위를 확대하여 승차감의 개선을 꾀하고, 외력에 대처하기 위한 자석유닛의 대형화나 설계간격길이가 좁아지는 것을 피하여 엘리베이터 시스템의 비용을 줄이고, 가이드레일에 대한 접촉빈도를 줄여 신뢰성을 향상시킨다.

Description

엘리베이터 안내장치{GUIDING DEVICE FOR ELEVATOR}

본 발명은, 엘리베이터가 승강함과 같은 이동체를 능동적으로 안내하는 엘리베이터 안내장치에 관한 것이다.

엘리베이터는 엘리베이터 축내에 설치된 가이드레일과 와이어에 매달린 엘리베이터 승강함과 와이어에 장력을 작용시켜 승강함을 승강시키는 승강수단으로 구성되어 있다. 승강함은 와이어로 매달려 있기 때문에 부하가중의 비평형시나 승객의 이동에 의해 요동하는데, 가이드레일에 대하여 안내됨으로써 이러한 요동이 억제되어, 가이드레일을 따라 승강한다. 승강함의 안내에는, 종래 가이드레일에 접하는 바퀴와 서스펜션으로 구성되는 안내장치가 이용되었는데, 가이드레일의 일그러짐이나 이음매에 기인하는 진동이나 잡음이 바퀴를 통해 승객에게 전달되어, 엘리베이터의 쾌적성을 해치는 한 원인으로 되어 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 엘리베이터 승강함에 전자석을 탑재하고, 철제의 가이드레일에 대하여 전자석의 흡인력을 작용시켜, 비접촉식으로 승강함의 안내를 수행하는 방식(예를들면, 일본특허공개 소51-116548호 공보, 일본특허공개 평6-336383호 공보 등)이 다양하게 제안되고 있다. 그 중에서도, 일본특허출원 평11-192224호 공보에서는, 가이드레일과 간격을 사이에 두고 대향하는 전자석의 자극을 상기 가이드레일을 사이에 두고 대향하도록 배치하여 구성되는 전자석, 및 상기 간격에서 상기 전자석과자로를 공유하도록 배치된 영구자석으로 구성되는 자석유닛에 상기 전자석의 여자전류를 제로에 수렴시키면서 상기 가이드레일에 작용하는 상기 자석유닛의 흡인력을 안정화시키는 안내제어를 실시한 엘리베이터 안내장치가 개시되어 있다. 이 기술에 의해, 쾌적한 승차감을 제공함과 동시에 가이드레일의 부착 등, 시공비를 줄인 저비용의 엘리베이터를 실현하고 있다. 그러나, 이와 같은 경우라도 다음과 같은 문제가 발생하게 된다.

즉, 자석유닛의 전자석 여자전류를 제로에 수렴시키면서 엘리베이터 승강함의 안내제어를 수행하면 엘리베이터 승강함에 작용하는 외력 및, 이에 기인하는 외란토크, 및 각 자석유닛의 영구자석 흡인력이 가장 적절하게 균형을 이루도록 각 자석유닛과 가이드레일 간의 간격길이가 변하게 된다. 즉, 외력이 엘리베이터 승강함에 작용하면, 외력의 인가에 거스르도록 간격길이가 변화된다. 여기서, 어떠한 원인이든간에 과대한 외력이 엘리베이터 승강함에 작용하면, 승강함은 외력의 작용방향과는 반대방향으로 이동하여, 결국에는 자석유닛이 가이드레일에 접촉된다. 자석유닛이 가이드레일에 접촉되면, 가이드레일로부터의 반작용에 의해 한층 더 외력이 인가되고, 안내제어장치는 이 외력에 대향하고자 자석유닛의 흡인력을 더욱 변화시켜 결과적으로 간격길이의 변화를 더욱 조장한다. 이와 같이, 일단 자석유닛이 가이드레일에 접촉되면, 접촉시에 짧아진 간격길이는 보다 짧아지고, 넓어진 간격길이는 보다 넓어지도록 안내제어가 작용하기 때문에, 결국 엘리베이터 승강함은 가이드레일에 완전히 접촉되어 다시는 비접촉상태로 복귀하지 않는다.

이와 같은 경우라도, 예를들면 일본특허공개 평6-24405호 공보에서 알 수 있듯이, 안내제어수단이 상기 공간길이가 소정의 범위 내에 있을 때 전자석 여자전류를 제로에 수렴시키는 기능을 가지는 제로파워 제어수단을 동작시키는 기능을 가지면, 외력에 의한 엘리베이터 승강함의 가이드레일에 대한 흡착현상을 회피할 수 있다. 즉, 제로파워 제어수단의 동작범위를 자석유닛이 가이드레일에 접촉되기 직전에 설정하고, 상기 공보의 실시예와 같이 제로파워 제어수단의 출력을 제로로 바꾸는 설정을 함으로써, 안내제어장치로부터 전자석 여자전류를 제로에 수렴시키는 제로파워 기능을 정지시킬 수 있다. 제로파워 제어수단의 동작이 정지하면, 자석유닛의 흡인력은 외력에 대하여 설정간격길이로 되돌아가도록 제어되기 때문에, 외력에 거스르도록 변화된 간격길이는 외력의 인가방향으로 변화하여 엘리베이터 승강함은 다시 비접촉 상태로 복귀할 수 있게 된다. 그러나, 이 경우라도, 엘리베이터 승강함의 안내제어장치의 동작으로는 충분하지 못하다. 일본특허공개 평6-24405호 공보에서는, 부상식 반송장치에 상술한 바와 같은 자기부상제어를 적용하고 있다. 주행하는 반송차에 있어서도 발진을 방지하기 위하여 자석유닛과 가이드레일의 접촉을 완전히 피하는 것에 주안을 두고 있으며, 가이드레일의 단차통과 등으로 반송차에 인가되는 일과성(一過性)의 외력으로 생겨나는 가이드레일에 대한 접촉을 피하기 위하여 제로파워 제어수단을 정지시키고 공간길이를 재빨리 증가시키고 있다. 따라서, 외력이 일과성의 것이 아닌 경우, 예를들어 정격 적재중량을 초과한 경우 등에는, 제로파워 제어의 정지에 의해 간격길이가 증가하면 제로파워 제어수단의 동작이 회복된다. 그러면, 간격길이가 감소하여 다시 제로파워 제어가 정지한다는 반복현상이 발생한다. 그러나, 이 경우에도, 반송차의 가이드레일에 대한 접촉은피할 수 있어, 발진의 방지라는 목적을 달성할 수 있다. 한편, 엘리베이터에 있어서는, 발진의 방지보다 쾌적한 승차감이 우선시된다. 이 경우, 공간길이의 범위를 기준으로 제로파워 제어수단의 작동·정지를 결정하면, 과대하면서 정상적인 외력이 엘리베이터 승강함에 인가되면 상술한 바와 같은 공간길이의 연속된 변동이 생겨 현저하게 쾌적성을 해치게 된다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해서는, 공간길이의 변동에 대하여 영구자석 흡인력의 변동을 크게 하고, 외력에 의해 약간 공간길이가 변동하여도 큰 흡인력 변화에 의해 외력과의 균형을 유지할 수 있도록 자석유닛의 규격을 크게 함과 동시에 미리 설계시에 상기 공간길이를 작게 설정할 필요가 있게 된다. 그러나, 이와 같은 해결책으로는, 자석유닛이 대형화됨과 동시에 가이드레일의 부착 및 고정시에 고정도가 요구되어 결국 비용이 높아진다는 문제가 있었다.

이와 같이, 종래의 엘리베이터 안내장치에 있어서는, 제로파워 제어수단의 작동·정지를 자석유닛과 가이드레일 사이의 공간길이로 결정하고 있었기 때문에, 일정 정도의 크기로 외력이 엘리베이터 승강함에 인가되면 현저하게 승차감이 나빠진다는 문제가 있었다. 더구나, 이와 같은 문제를 피하기 위하여 자석유닛을 크게 하면 장치가 대형화되고, 한편 설계공간길이를 작게 설정하면 가이드레일의 부착 및 고정을 고정도로 수행하지 않으면 안되어, 모두 엘리베이터 시스템의 복잡화와 대형화, 비용상승으로 이어지게 된다.

본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 장치의 쾌적성 향상뿐만 아니라 간소화와 소형화, 비용절감, 신뢰성 향상을 꾀하는 엘리베이터 안내장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 엘리베이터 안내장치는, 다음의 구성으로 이루어진다. 즉, 상하방향으로 설치된 가이드레일과, 가이드레일을 따라 승강이 가능한 이동체와, 이동체에 탑재되어 가이드레일과 간격을 사이에 두고 대향하는 자극을 가짐과 동시에 이들 자극 중 적어도 2개의 자극에서, 가이드레일에 작용하는 흡인력이 서로 반대방향이 되도록 구성 혹은 배치된 전자석과, 간격에서 전자석과 자로를 공유하도록 배치됨과 동시에 이동체를 안내하는데 필요한 기자력을 공급하는 영구자석을 갖춘 자석유닛과, 전자석이 간격 및 가이드레일과 형성하는 자기회로의 간격에서의 상태를 검출하는 센서부와, 상기 센서부의 출력을 바탕으로 전자석의 여자전류를 제어하여 자기회로를 안정화시키는 안내제어수단과, 센서부의 출력을 바탕으로 전자석의 여자전류가 제로가 되는 상태에서 자기회로를 안정화시키는 제로파워 제어수단과, 제로파워 제어수단의 출력에 소정의 포화값을 설정하고 상기 제로파워 제어수단의 출력이 상기 포화값으로 규정되는 범위를 넘어서는 경우에, 당해 포화값을 제로파워 제어수단의 출력으로 하는 출력제한수단을 갖추고 있다.

또한, 제로파워 제어수단에는, 여자전류의 소정값으로부터의 편차에 소정의 게인을 부여하여 적분하는 적분기를 갖춘 것을 도입할 수 있다.

또한, 제로파워 제어수단에는, 센서부의 출력값으로부터 자기안내계에 가해지는 외력을 관측하는 상태관측기와, 상기 상태관측기로 관측된 외력의 추정값에소정의 게인을 곱하는 게인보상기를 갖춘 것을 도입할 수 있다.

또한, 제로파워 제어수단에는, 센서부의 출력을 입력으로 하는 적어도 1차의 지연필터를 갖춘 것을 도입할 수 있다.

또한, 출력제한수단에는, 제로파워 제어수단의 출력값이 소정의 최대포화값과 최소포화값으로 특정되는 범위 밖에 있는 경우, 제로파워 제어수단의 출력값이 최대포화값보다 클 때는 최대포화값을, 작을 때는 최소포화값을 출력하고, 범위내에 있는 경우는 제로파워 제어수단의 출력값을 그대로 출력하는 기능을 가지는 것을 도입할 수 있다.

또한, 출력제한수단에는, 최대포화값을 규정하는 정전압원의 출력단으로부터 제로파워 제어수단의 출력단을 순방향으로 하여 배치되는 제너 다이오드(Zener diode)를 갖춘 것을 도입할 수 있다.

또한, 출력제한수단에는, 제로파워 제어수단의 출력단으로부터 최소포화값을 규정하는 정전압원의 출력단을 순방향으로 하여 배치되는 제너 다이오드를 갖춘 것을 도입할 수 있다.

또한, 출력제한수단에는, 상기 최대포화값을 규정하는 정전압원의 출력단으로부터 제로파워 제어수단의 출력단을 순방향으로 하여 배치되는 제 1 제너 다이오드와, 제로파워 제어수단의 출력단으로부터 최소포화값을 규정하는 정전압원의 출력단을 순방향으로 하여 배치되는 제 2 제너 다이오드를 갖춘 것을 도입할 수 있다.

또한, 출력제한수단에는, 최대포화값을 규정하는 정전압원을 양(陽)측 전원,최소포화값을 규정하는 정전압원을 음(陰)측 전원으로 하는 연산 증폭기(operational amplifier)를 갖춘 것을 도입할 수 있다.

본 발명은 상하방향으로 설치된 철제의 가이드레일에 대하여 전자석을 갖춘 자석유닛에 의해 자기적으로 비접촉식인 엘리베이터 승강함을 안내하고 있다. 여기서, 자석유닛은 가이드레일과 상기 전자석과의 사이의 간격에서 자로를 공유하는 영구자석을 갖추고 있다. 엘리베이터 승강함의 안내는, 어떠한 원인으로 인해 승강함이 요동하는 경우, 그 요동을 검출하여 전자석 여자전류를 요동에 대해 변화시키고, 가이드레일에 자석유닛이 흡인력을 작용시킴으로써 이루어진다. 승강함의 요동은, 가이드레일과 자석유닛 간의 공간길이의 변화에 기인하는 자기회로의 자기저항을 변화시킴과 동시에, 전자석 여자전류는 자기회로의 기자력을 변동시킨다. 이 때문에, 승강함의 안내제어에서는, 간격길이 혹은 여자전류를 검출하고, 이들 값을 바탕으로 계산된 전류 혹은 전압으로 전자석을 여자시킨다. 이 때, 제로파워 제어수단이 동작하고 있어, 정상상태에 있어서 전자석 여자전류가 제로에 수렴됨과 동시에, 각 자석유닛의 간격길이가 변화되어 엘리베이터 승강함에 탑재된 복수의 자석유닛의 영구자석에 기인하는 흡인력이 서로 균형을 이루어 비접촉 안내가 달성된다. 이 상태에서 엘리베이터 승강함에 외력이 가해지면, 승강함에는 요동이 발생하는데, 그 요동을 억제하고자 전자석이 여자된다. 한편, 제로파워 제어수단의 움직임에 의해, 전자석의 여자에 의한 흡인력으로 자석유닛과 가이드레일 간의 간격길이가 변화되어 결국에는 영구자석의 흡인력과 외력이 균형을 이루는 간격길이에서 여자전류가 제로에 수렴되고, 엘리베이터 승강함의 요동은 정지된다. 따라서, 외력과 영구자석 흡인력이 균형으로 이루는 경우에는, 외력과 대향하는 흡인력을 발생시키는 자극의 간격길이가 좁아지고, 반대로 외력과 동일방향의 흡인력을 발생시키는 자극의 간격길이는 증가된다. 상기 제로파워 제어에 의한 엘리베이터 안내장치에 대해서는 일본특허공개 평6-24405호 공보에 있어서 상세하게 설명되어 있으므로, 여기서는 제로파워 제어수단의 동작에 대해서 상세한 설명을 생략하기로 한다.

제로파워 제어수단이 동작중이면, 큰 외력이 인가되어 자석유닛이 일단 가이드레일에 접촉하면, 접촉의 정도가 커지도록 전자석이 여자되기 때문에, 엘리베이터 승강함이 다시 비접촉 상태로 복귀하지는 않는다. 이 때문에, 본 발명에 있어서는, 제로파워 제어수단의 출력을 그 자체의 출력값을 바탕으로 제한하는 출력제한수단이 설치되어 있다. 제로파워 제어수단의 동작중에 과대한 외력이 인가되면, 그보다 더 큰 영구자석 흡인력을 얻을 수 있는 간격길이에 도달하고자 제로파워 제어수단의 출력은 증가한다. 이 때문에, 제로파워 제어수단의 출력이 포화되면, 그 시점에서 제로파워 제어수단의 기능은 정지한다. 제로파워 제어수단이 동작중일 때에는, 간격길이가 소정의 값으로 설정된 간격길이 설정값에 제로파워 제어수단의 출력값을 바탕으로 하는 간격길이 편차를 가한 값으로 되도록 안내제어수단은 안내제어를 수행하는데, 출력제한수단에 의해 제로파워 제어수단의 출력이 포화되면, 그 시점에서의 간격길이를 목표로 한 안내제어로 이행한다. 따라서, 제로파워 제어수단의 동작시에는 외력에 대하여 증가(감소)하고 있던 간격길이는 동작정지시에는 외력에 대하여 감소(증가)하게 된다. 안내제어수단에 의한 안내제어에서는, 외력의 크기에 따라 간격길이가 감소(증가)하면, 센서가 상기 자기회로의 변화를 검출하여 전자석이 여자되고, 자석유닛의 흡인력은 간격길이의 감소(증가)를 수반하지 않으면서 증가하는, 즉 자석유닛의 흡인력이 외력과 균형을 이루어 간격길이의 변화는 수렴된다. 그리고, 외력이 제거되면, 안내제어수단의 작용에 의해 간격길이는 제로파워 제어수단의 동작이 정지하였을 때의 값으로 되돌아가려고 하는데, 이 시점에서 외력은 이미 제거되었기 때문에 제로파워 제어수단에 대한 입력은 동(同) 출력을 감소시키도록 작용하고 있어, 동출력값은 포화값을 밑돌아 제로파워 제어수단은 다시 동작상태로 이행한다. 제로파워 제어수단이 다시 동작상태로 되돌아가면, 각 자석유닛의 간격길이는 각각의 영구자석 흡인력이 균형을 이루는 넓이로 수렴되어 다시 엘리베이터 승강함의 제로파워 제어가 이루어지게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 제로파워 제어수단의 출력을 그 자체의 출력값을 바탕으로 하여 제한하고 있기 때문에, 외력에 의해 간격길이가 변동되어도, 제한값(포화값) 근방에서의 제로파워 제어수단의 출력값의 변동이 연속적이면서 원만하여, 제로파워 제어수단의 작동·정지에 기인한 엘리베이터 승강함의 진동을 피할 수 있다. 따라서, 항상 쾌적한 승차감을 얻을 수 있다. 또한, 과대한 외력에 의해, 제로파워 제어수단의 동작이 정지하거나, 또한 동시에 자석유닛과 가이드레일이 접촉하여도, 그 시점에서는 안내제어수단에 의해 접촉을 저지하도록 전자석이 여자되어 있어, 당해 외력이 제거되면 엘리베이터 승강함은 다시 비접촉 상태로 복귀할 수 있다. 따라서, 자석유닛이 가이드레일에 흡착되어 버리는 경우가 없어 신뢰성이 높은 엘리베이터 안내장치를 제공할 수 있다. 또한, 외력 인가에 대하여자석유닛을 대형화하거나, 간격길이 설계값을 작게 하여 대처할 필요도 없어 엘리베이터 시스템의 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 전체적인 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2는 제 1 실시예에 있어서의 전체적인 구조를 나타내는 사시도이다.

도 3은 제 1 실시예에 있어서의 이동체와 가이드레일의 관계를 나타내는 사시도이다.

도 4는 제 1 실시예에 있어서의 자석유닛의 구조를 나타내는 사시도이다.

도 5는 제 1 실시예에 있어서의 자석유닛의 자기회로를 나타내는 평면도이다.

도 6은 제 1 실시예에 있어서의 제어장치의 회로구성을 나타내는 블록도이다.

도 7은 제 1 실시예에 있어서의 제어장치 내의 제어전압 연산회로의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 8은 제 1 실시예에 있어서의 제어전압 연산회로 내의 출력제한수단의 구성을 나타내는 도이다.

도 9는 제 1 실시예에 있어서의 제어장치 내의 다른 제어전압 연산회로의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예의 전체적인 구성을 나타내는 블록도이다.

도 11은 제 2 실시예에 있어서의 제어장치 내의 제어전압 연산회로의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 12는 본 발명의 제 3 실시예의 전체적인 구성을 나타내는 블록도이다.

도 13은 제 3 실시에에 있어서의 제어장치 내의 제어전압 연산회로의 구성을 나타내는 도이다.

도 14는 본 발명의 제 4 실시예에 있어서의 제어전압 연산회로 내의 출력제한수단의 구성을 나타내는 회로도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 게인보상기 2, 3, 6, 72, 74 : 감산기

4, 94 : 적분보상기 5 : 포화기

7 : 곱셈기 8 : 스위치

9 ; 구동수단 14 : 가이드레일

16 : 이동체 18a∼18d : 안내유닛

22 : 프레임부 26 : x방향 갭센서

34, 34' : 영구자석 36, 36' : 전자석

38, 38' : 철심 40 : 코일

43 : 고체윤활부재 76 : 평균연산회로

95 : 가산기 100, 101 : 제너 다이오드

103 : 포화 최소값 발생기 C1 : 안내제어수단

C2 : 자기부상계 C3 : 출력제한수단

L1 : 안정화수단 L2 : 제로파워 제어수단

도 1에는, 엘리베이터 안내장치의 제 1 실시예에 있어서의 안내제어수단(C1) 및 엘리베이터 승강함을 비접촉식으로 안내한 경우의 자기부상계(C2)의 주요부가 제어블럭도로서 나타내고 있다. 도에서, A, B, C, D는 각각 당해 자기부상계의 시스템 행렬, 입력행렬, 출력행렬 및 외란행렬이며, x는 자기부상계의 상태벡터, u는 외력, y는 센서로 검출되는 상태량이다. 또한, s는 라플라스(Laplace) 연산자를 나타내고 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 안내제어수단(C1)은, 점(a)∼게인보상기(1)∼감산기(2)로 구성되는 안정화 제어수단(L1)과 점(a)∼감산기(3)∼적분보상기(4)∼감산기(2)로 구성되는 제로파워 제어수단(L2), 제로파워 제어수단(L2)의 출력을 소정의 범위로 한정하는 출력제한수단(C3)으로 구성되어 있다. 여기서, 제로파워 제어수단(L2)에서는 감산기(3)에 있어서 제로와 전자석 여자전류값이 비교되어, 그 결과가 적분보상기(4)에 입력되어 있다. 또한, 출력제한수단(C3)은 소정의 최대값과 최소값을 넘지 않는 입력값에 대해서는 입력을 그대로 출력하고, 입력값이 당해 최대값을 넘는 경우에는 최대값을, 최소값을 밑도는 경우에는 최소값을 출력하는 포화기(5)와, 포화기(5)의 출력신호로부터 입력신호를 감산하는 감산기(6)와, 감산기(6)의 출력과 감산기(3)의 출력을 곱하는 곱셈기(7)와, 접점(S1)이 감산기(3)의 출력에 접속되고, 접점(S2)이 제로신호에 접속된 스위치(8)와,곱셈기(7)의 출력이 음(陰)이 아니면 접점(S1) 측에, 음이면 S2측에 스위치(8)를 구동하는 구동수단(9)으로 구성되어 있다.

따라서, 자기부상계(C2) 및 안내제어수단(C1)으로 구성되는 자기부상 제어계가 안정하다면, 적분보상기(4)에 대한 입력은 제로이어야만 하며, 결과적으로 전자석 여자전류가 제로가 되는 상태에서의 자기부상에 의한 비접촉 안내제어가 달성된다. 지금, 적분보상기(4)의 출력이 포화기(5)의 최대값과 최소값 사이에 있다고 한다면, 포화기(5)의 입력과 출력은 동일하며, 감산기(6)로부터는 제로가 출력되어지게 된다. 이 때문에, 곱셈기(7)는 감산기(3)의 출력값에 관계 없이, 제로를 출력하게 된다. 곱셈기(7)로부터 제로가 출력되면, 구동수단(9)은 스위치(8)의 접점(S1)측을 선택한다. 그러면, 점(a)∼감산기(3)∼적분보상기(4)∼감산기(2)에 달하는 제로파워 제어루프가 완성되고, 제로파워 제어수단(L2)이 동작하여 제로파워 제어가 달성되어지게 된다. 한편, 엘리베이터 승강함에 외력이 가해지면, 안정화 수단(L1), 제로파워 제어수단(L2)의 작용에 의해 자석유닛에는 과도하게 전자석 여자전류가 흐르며, 여자전류의 제로에 대한 수렴에 따라 영구자석 흡인력으로 외력과의 균형이 도모되어야 하기 때문에 자석유닛과 가이드레일 사이의 간격길이가 변화된다. 상기 간격길이의 변동은, 센서에 의해 검출되며, 안정화 수단(L1)에 있어서 소정의 게인이 곱해지며, 감산기(2)로 출력된다. 이 때, 제로파워 제어에서는, 안정화 수단(L1)의 출력값을 제로파워 제어수단(L2)의 출력이 소멸시켜 전자석의 여자전압 혹은 여자전류는 제로가 된다. 따라서, 외력에 의해 간격길이가 변동되면, 안정화 수단(L1)의 출력변동에 따라 제로파워 제어수단(L2)의 출력도 변동된다. 외력에 의해, 자석유닛이 가이드레일에 접촉하기 직전일 때의 안정화 수단(L1)의 출력을 포화기(5)의 최대값(최소값)으로 하고, 크기는 동일하며 반대방향의 외력이 인가되는 경우의 안정화 제어수단(L1)의 출력값을 최소값(최대값)으로 하면, 당해 외력에 의해 과대한 외력이 인가되면 다음과 같이 해서 제로파워 제어수단의 동작이 정지한다. 즉, 안정화 수단(L1)의 출력의 변동에 따라, 제로파워 제어수단(L2)의 출력이 변동하고, 적분보상기(4)의 출력값이 포화기(5)의 최대박(최소값)을 넘으면, 감산기(6)에 있어서 음(양)의 연산결과가 출력된다. 이 때, 감산기(3)의 출력이 적분보상기(4)의 출력값을 더욱 증가(감소)시키는 양(음)의 값이면, 곱셈기(7)는 음의 값을 출력한다. 이로써, 스위치(8)에서는 접점(S2)이 선택되고, 적분보상기(4)에는 제로가 입력되어 적분동작이 정지한다. 이렇게 해서, 제로파워 제어수단(L2)은 적분보상기(4)의 출력이 포화기(5)의 포화값에 고정되어, 그 동작이 정지한다. 이 때, 안정화 수단(L1)은 계속해서 동작하고 있으며, 엘리베이터 승강함의 안내제어는 포화시의 간격길이를 목표값으로 한 종래의 간격길이 제어로 이행한다. 이 경우, 인가되는 외력에 대해서는 전자석 여자전류가 증감되어 당해 외력과 자석유닛 흡인력이 균형을 이루는 것은 말할 필요도 없다. 결국, 인가되어 있던 외력이 제거되면, 안정화 수단(L1)의 작용으로 간격길이는 제로파워 제어수단(L2)이 동작을 정지하였을 때의 값으로 이행을 개시한다. 이 동안에, 자석유닛 흡인력과 외력의 균형을 맞추기 위하여 공급되어 있던 전자석 여자전류의 크기는 제로를 향해 감소한다. 이 과정에서, 간격길이는 제로파워 제어수단(L2)의 동작을 정지시켰을 때의 값 근방으로 변화하고 있는데, 외력은 이미 제거되어 있어, 이 시점의 간격길이에서는 지금까지 외력과 균형을 이루고 있던 영구자석 흡인력이 과대해진다. 그러면, 자석유닛 전체의 흡인력을 외력이 가해지기 전의 값으로 되돌리기 위하여, 안정화 수단(L1)의 작용으로 외력과 균형을 이룰 때와는 반대 방향의 전류로 전자석이 여자되는데, 이 반대방향으로 흐르는 여자전류는 감산기(3)에 입력되어 있으며, 결과적으로 곱셈기(7)의 출력은 지금까지의 음에서 양으로 된다. 그러면, 스위치(8)에서는 접점(S1)이 선택되어 다시 적분보상기(4)에 감산기(3)의 출력신호가 도입되는데, 이 경우의 감산기(3)의 출력은 외력이 인가되어 있었을 때와는 반대 부호를 가지는 값이며, 적분보상기(4)의 출력의 크기는 감소한다. 그러면, 포화기(5)의 출력은 포화값으로부터 적분보상기(4)의 출력값과 동일하게 되기 때문에 제로파워 제어수단(L2)의 동작이 회복된다. 제로파워 제어수단(L2)의 동작이 회복되면, 감산기(6)의 출력은 제로가 되어, 다시 적분보상기(4)의 출력값이 출력제한수단(C3)의 제한값으로 될 때까지 제로파워 제어수단(L2)의 동작은 계속된다.

도 2, 도 5에는 도1의 안내제어수단에 관한 엘리베이터 안내장치의 제 1 실시예의 구성을 나타내고 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 이 장치는, 엘리베이터축(12)의 내면에 소정의 부착방법으로 설치된 강자성의 가이드레일(14, 14')과, 상기 가이드레일(14, 14')을 따라 예를들면 로프(15)의 감기수단 등의 도시하지 않은 구동수단에 의해 상하로 이동하는 이동체(16), 이동체(16)에 부착되어, 이동체를 가이드레일(14, 14')에 대하여 비접촉식으로 안내하는 4개의 안내유닛(18a∼18d)으로 구성되어 있다. 이동체(16)는 사람이나 짐을 태우기 위한 승강함(20),승강함(20)과 안내유닛(18a∼18d)이 부착되어 안내유닛(18a∼18d)의 소정의 위치관계를 유지할 수 있는 강도를 가지는 프레임부(22)를 갖추고 있으며, 프레임부(22)의 사각에는, 가이드레일(14, 14')과 대향하는 안내유닛(18a∼18d)이 소정의 방법으로 부착되어 있다. 안내유닛(18)은 비자성 재료 예를들면, 알루미늄이나 스테인리스 혹은 플라스틱제의 대좌(臺座)(24)에 x방향 갭센서(26)(26b, 26b'), y방향 갭센서(28)(28b, 28b') 및 자석유닛(30)을 소정의 방법으로 부착하여 구성되어 있다. 자석유닛(30)은 중앙철심(32), 영구자석(34, 34'), 전자석(36, 36')으로 구성되어 있으며, 영구자석(34, 34')의 동극 끼리가 중앙철심(32)을 사이에 두고 서로 마주보는 상태에서 전체적으로 E자형 모양으로 조립되어 있다. 전자석(36, 36')은 L자형 모양의 철심(38)(38')을 코일(40)(40')에 삽입한 후, 철심(38)(38')의 선단부에 평판형상의 철심(42)을 부착하여 구성되어 있다. 중앙철심(32) 및 전자석(36, 36')의 선단부에는, 전자석(36, 36')이 여자되어 있지 않을 때에 영구자석(34, 34')의 흡인력으로 자석유닛(30)이 가이드레일(14)(14')에 흡착되어 고착되는 것을 방지하고, 동시에 흡착상태에서도 이동체(16)의 승강에 지장이 생기기 않도록 고체윤활부재(43)가 부착되어 있다. 고체윤활부재로는 예를들면 테프론(상품명)이나 흑아연 혹은 이황화몰리브덴 등을 함유하는 재료가 있다. 이하에서는, 간단히 주요부분을 나타내는 번호에 안내유닛(18a∼18d)의 알파벳을 붙여 설명하기로 한다.

자석유닛(30b)에서는, 코일(40b, 40b')을 개별적으로 여자시킴으로써 가이드레일(14')에 작용하는 흡인력을 y방향과 x방향에 관하여 개별적으로 제어할 수 있다. 상기 제어방식에 대해서는 일본특허출원 평11-192224호 공보에 상세히 개시되어 있어 그 설명은 생략하기로 한다.

안내유닛(18a∼18d)의 각 흡인력은 제어장치(44)에 의해 제어되고, 승강함(20) 및 프레임부(22)가 가이드레일(14, 14')에 대하여 비접촉식으로 안내되어 있다.

제어장치(44)는 도 1에 나타낸 바와 같이 분할되어 있기는 하지만, 예를들면 도 6에 나타낸 바와 같이, 전체적으로 하나로 구성되어 있다. 또한, 이하의 블록도에 있어서, 화살표선은 신호경로를, 또한 봉선은 코일(40) 주변의 전력경로를 나타내고 있다. 상기 제어장치(44)는 승강함(20)에 부착되어 자석유닛(30a∼30d)에 의해 형성되는 자기회로중의 기자력 혹은 자기저항 혹은 이동체(16)의 운동변화를 검출하는 센서부(61)와, 상기 센서부(61)로부터의 신호를 바탕으로 이동체(16)를 비접촉식으로 안내시키기 위하여 각 코일(40a, 40'∼40d, 40d')에 인가전압을 연산하는 연산회로(62)와, 연산회로(62)의 출력을 바탕으로 각 코일(40)에 전력을 공급하는 파워앰프(63a, 63a'∼63d, 63d')로 구성되어 있으며, 이들로 4개의 자석유닛(30a∼30d)의 흡인력을 x축, y축에 대하여 독립적으로 제어하고 있다.

전원(46)은 파워앰프(63a, 63a'∼63d, 63d')에 전력을 공급함과 동시에, 연산회로(62) 및 갭센서(26a, 26a'∼26d, 26d', 28a, 28a'∼28d, 28d')에 일정 전압으로 전력을 공급하는 정전압 발생장치(48)에도 전력을 공급하고 있다. 상기 전원(46)은 파워앰프에 전력을 공급하기 때문에, 조명이나 도어의 개폐를 위하여 도시하지 않은 전원선으로 엘리베이터축(12) 밖에서 공급되는 전류를 파워앰프에 대한 전력공급에 적합한 직류로 변환시키는 기능을 가지고 있다.

정전압 발생장치(48)는, 파워앰프(63)에 대한 대전류의 공급 등에 의해 전원(46)의 전압이 변동하여도 항상 일정한 전압으로 연산회로(62) 및 갭센서(26a, 26a'∼26d, 26d', 28a, 28a'∼28d, 28d')에 전력을 공급한다. 따라서, 연산회로(62) 및 갭센서(26a, 26a'∼26d, 26d', 28a, 28a'∼28d, 28d')는 항상 정상으로 동작한다.

센서부(61)는, 상술한 갭센서(26a, 26a'∼26d, 26d', 28a, 28a'∼28d, 28d')와, 각 코일(40)의 전류값을 검출하는 전류검출기(66a, 66a'∼66d, 66d')로 구성되어 있다.

연산회로(62)는, 도 2에 나타낸 운동좌표계마다 이동체(16)의 자기안내제어를 수행하고 있다. 즉, 이동체(16)의 중심의 y좌표를 따라 전후동작을 나타내는 y모드(전후이동 모드), x좌표를 따른 좌우이동을 나타내는 x모드(좌우이동 모드), 이동체(16)의 중심 주변의 롤링(rolling)을 나타내는 q모드(롤링 모드), 이동체(16)의 중심 주변의 피칭을 나타내는 ξ모드(피치 모드), 이동체(16)의 중심 주변의 요잉(yawing)을 나타내는 ψ모드(요 모드)이다. 이들 모드 뿐만 아니라, 자석유닛(30a∼30d)이 가이드레일(14a, 14b)에 미치는 전체 흡인력, 자석유닛(30a∼30d)이 프레임부(22)에 미치는 y축 주위의 비틀림 토크, 자석유닛(30a, 30d)이 프레임부(22)에, 자석유닛(30b, 30c)이 프레임부(22)에 미치는 롤링토크로 프레임부(22)를 좌우대칭으로 일그러지게 하는 왜력(歪力)에 관한 3개의 모드, 즉 ζ모드(총 흡인모드), d모드(비틀림 모드), g모드(왜곡 모드)에 대해서도 안내제어를 실시하고 있다. 이상, 8개의 모드에 대하여, 자석유닛(30a∼30d)의 코일전류를제로에 수렴시킴으로써 적하의 중량에 관계없이 영구자석(34)의 흡인력만으로 이동체를 안정하게 지지하는 이른바 제로파워 제어를 실시하여 안내제어를 실시하고 있다.

연산회로(62)는, 제로파워 제어를 달성하기 위하여, 다음과 같이 구성되어 있다. 즉, x방향 갭센서(26a, 26a'∼26d, 26d')로부터의 갭길이 신호 gxa, gxa'∼gxd, gxd'로부터 각각의 갭길이 설정값 xa0, xa0'∼xd0, xd0'을 감산하여 얻어지는 x방향 갭길이 편차신호 (gxa, (gxa'∼(gxd, (gxd'를 연산하는 감산기(70a∼70h)와, 자석유닛(30a∼30d)의 y방향 갭길이 설정값 ya0, ya0'∼yd0, yd0'으로부터 y방향 갭센서(28a, 28a'∼28d, 28d')로부터의 갭길이 신호 gya, gya'∼gyd, gyd'를 연산하여 얻어지는 y방향 갭길이 편차신호 (gya, (gya'∼(gyd, (gyd'를 연산하는 감산기(72a∼72h)와, 전류검출기(66a, 66a'∼66d, 66d')로부터의 여자전류 검출신호 ia, ia'∼id, id'로부터 각각의 전류설정값 ia0, ia0'∼id0, id0'을 감산하여 얻어지는 전류 편차신호 (ia, (ia'∼(id, (id'를 연산하는 감산기(74a∼74h)와, x방향 갭길이 편차신호 (gxa, (gxa'∼(gxd, (gxd' 및 y방향 갭길이 편차신호 (gya, (gya'∼(gyd, (gyd'를 자석유닛마다 평균하여 x방향 갭길이 편차신호 (xa∼(xd 및 y방향 갭길이 편차신호 (ya∼(yd를 출력하는 2개의 평균연산회로(76)와, 갭길이 편차신호 (ya∼(yd로부터 이동체(16)의 중심의 y방향의 이동량(y, 갭길이 편차신호(xa∼(xd로부터 이동체(16)의 중심의 x방향의 이동량(x, 동중심의 (방향(롤 방향)의 회전각 ((, 이동체(16)의 x방향(피치방향)의 회전각(x, 이동체(16)의 ψ방향(요 방향)의 회전각(y,을 연산하는 부상 갭길이 편차좌표 변환회로(81)와, 전류편차신호(ia, (ia'∼(id, (id'로부터 이동체(16)의 중심의 y방향의 운동에 관한 전류펀차(iy, x방향의 운동에 관한 전류편차(ix, 동중심의 둘레의 롤링에 관한 전류편차(i(, 이동체(16)의 피칭에 관한 전류편차(ix, 동중심의 둘레의 요잉에 관한 전류펀차(iψ, 이동체(16)에 응력을 거는 (, (, (에 관한 전류편차(i(, (i(, (i(를 연산하는 여자전류 편차좌표 변환회로(83)와, 부상 갭길이 편차좌표 변환회로(81) 및 전류 편차좌표 변환회로(83)의 출력(y, (x, ((, (x, (y, (iy, (ix, (i(, (ix, (iy, (i(, (i(, (i( 으로부터 y, x, (, x, y, (, (, (의 각 모드에 있어서 이동체(16)를 안정하게 자기부상시키는 모드별 전자석 제어전압 ey, ex, e(, ex, ey, e(, e(, e(를 연산하는 제어전압 연산회로(84), 제어전압 연산회로(84)의 출력 ey, ex, e(, ex, ey, e(, e(, e( 로부터 상기 자석유닛(30a∼30d)의 각각의 전자석 여자전압 ea, ea '∼ed, ed'을 연산하는 제어전압좌표 역변환회로(85)로 구성되어 있다. 그리고, 제어전압좌표 역변환회로(85)의 연산결과, 즉 상술한 ea, ea'∼ed, ed'가 파워앰프(63a, 63a'∼63d, 63d')에 주어진다. 또한, 후술할 설명을 위하여, 부상갭길이 편차좌표 변환회로(81) 여자전류 편차좌표 변환회로(83), 제어전압 연산회로(84) 및 제어전압좌표 역변환회로(85)를 부상제어 연산부(65)로 한다.

또한, 제어전압 연산회로(84)는, (y, (iy 로부터 y모드의 전자석 제어전압 ey를 연산하는 전후이동모드 제어전압 연산회로(86a), (x, (ix 로부터 x모드의 전자석 제어전압 ex를 연산하는 좌우이동모드 제어전압 연산회로(86b), ((, (i( 로부터 (모드의 전자석 제어전압 e(을 연산하기 위한 롤 모드 제어전압 연산회로(86c),(x, (ix 로부터 ξ모드의 전자석 제어전압 ex를 연산하는 피치 모드 제어전압 연산회로(86d), (y, (iy 로부터 y모드의 전자석 제어전압 ey를 연산하는 요 모드 제어전압 연산회로(86e), (i( 로부터 (모드의 전자석 제어전압 e(를 연산하는 전체 흡인모드제어전압 연산회로(88a), (i( 로부터 (모드의 전자석 제어전압 e(을 연산하는 비틀림 모드 제어전압 연산회로(88b), (i( 로부터 (모드의 전자석 제어전압 e(을 연산하는 일그러짐 모드 제어전압 연산회로(88c)로 구성되어 있다.

이들 각 모드의 제어전압 연산회로가 도 1의 안내제어수단(C1)의 구성을 갖추고 있다. 즉, 상하이동모드 제어전압 연산회로(86a)는 도 7에 나타낸 바와 같이 구성되어 있다. 즉, (y 로부터 (y의 시간변화율 ((y를 연산하는 미분기(90)와, (y, ((y, (iy에 적당한 피이드백 게인을 곱하는 게인보상기(91)와, 전류편차 목표값 발생기(92)와, (iy를 전류편차 목표값 발생기(92)의 목표값에서 감산하는 감산기(93)와, 감산기(93)의 출력값을 적분하여 적당한 피이드백 게인을 곱하는 적분보상기(94)와, 게인보상기(91)의 출력값의 총합을 연산하는 가산기(95)와, 가산기(95)의 출력값을 적분보상기(94)의 출력값에서 감산하여 y모드의 전자석 여자전압 ey을 출력하는 감산기(96)와, 감산기(96)와 적분보상기(94) 사이에 개재하여, 적분보상기(94)의 출력을 소정의 범위로 한정하는 출력제한수단(C3)으로 구성되어 있다. 여기서, 적분보상기(94)와 출력제한수단(C3)은 예를들면 도 8에 나타낸 바와 같이 연산 증폭기(97), 저항(98), 콘덴서(99), 제너 다이오드(100, 101), 포화최대값 발생기(102) 및 포화최소값 발생기(103)로 구성할 수 있다. 본 실시예에서는, 제너 다이오드(100, 101)의 제너전압을 각각 Vz1, Vz2, 포화최대값발생기(102), 포화최소값 발생기(101)의 출력전압을 각각 Vmax, Vmin으로 하고, Vmax + Vzl ＜Vmin 이면서 Vmax + Vz1 ＞ Vmin - Vz2 이면서 Vmax ＜ Vmin - Vz2인 조건이 성립한다면, 적분보상기(94)의 출력전압 Vout은,

Vmax + Vz1 ＞ Vout ＞ Vmin - Vz2

의 범위로 제한된다. 즉, Vmax = -3V, Vmin = 3V, Vz1 = 5V, Vz2 = 5V라고 한다면, 적분보상기(94)의 출력전압 Vout은,

2V ＞ Vout ＞ -2V

로 제한되어진다. 또한, 도 1에서는 적분보상기(4)의 입력측에 출력제한수단(C3)을 구성하는 스위치(8)가 존재하는데, 도 8에 관한 실시예에서는 스위치(8)는 존재하지 않는다. 이는 스위치(8)가 적분보상기(4)의 동작을 정지시킴과 동시에 적분보상기(4)에 그 출력값을 유지하는 기능을 부여하고 있는 것에 기인하고 있기 때문이다. 즉, 도 8의 출력제한수단에서는, 적분보상기(94)(연산 증폭기(97))의 출력이 포화값에 있는 경우, 콘덴서(99)에 축적되어지는 전하가 제너 다이오드(100) 혹은 (101)의 도통측을 통해 유출된다. 따라서, 적분보상기(94)의 출력전압은 항상 포화값으로 유지된다. 즉, 도 1은, 제로파워 제어수단(L2)에 적분보상기(4)를 이용하는 경우의 출력제한수단(C3)의 기능을 제어블럭도로서 표현한 것이기 때문에, 도 1과 도 8에 차이가 발생한 것이며, 출력제한수단(C3)으로는 완전히 동일한 것이다.

롤 모드 제어전압 연산회로(86b) 및 피치 모드 제어전압 연산회로(86c)도 또한 상하운동모드 제어전압 연산회로(86a)와 마찬가지로 구성되어 있으며, 대응하는입출력신호를 신호명으로 나타내고 설명은 생략하기로 한다.

한편, (, ( 및 (의 3개의 각 모드 제어전압 연산회로(88a∼88c)는 모두 동일한 구성이며, 또한, 상하이동모드 제어전압 연산회로(86a)와 동일한 구성요소를 가지기 때문에, 동일부분에 동일한 번호를 붙임과 동시에, 구별하기 위해 '를 붙여 도 9에 이를 나타내기로 한다.

다음으로, 이상과 같이 구성된 본 실시예에 관한 엘리베이터 안내장치의 동작에 대하여 설명하기로 한다.

장치가 정지상태에 있을 때에는, 자석유닛(30a, 30d)의 중앙철심(32)의 선단이, 고체윤활부재(43)를 통해 가이드레일(14)의 대향면에, 동 전자석(36a', 36d')의 선단이 고체윤활부재(43)를 통해 가이드레일(14)의 대향면에 각각 흡착되어 있다. 이 때, 윤활부재(43)의 작용에 의해, 이동체(16)의 승강이 저해되지는 않는다. 이 상태에서, 장치를 기동시키면 제어장치(44)는 부상제어 연산부(65)의 작용에 의해, 영구자석(34)이 발생하는 자속과 동일한 방향 또는 반대방향의 자속을 각 전자석(36a, 36a'∼36d, 36d')에 발생시킴과 동시에, 자석유닛(30a∼30d)과 가이드레일(14, 14') 사이에 소정의 간격길이를 유지시키고자 각 코일(40)에 흘려보내는 전류를 제어한다. 이로써, 도 5에 나타낸 바와 같이, 영구자석(34)∼철심(38), 42∼간격(Gb)∼가이드레일(14)(14')∼간격(G'')∼중앙철심(32)∼영구자석(34)의 경로로 이루어지는 자기회로(Mcb) 및 영구자석(34')∼철심(38), 42∼간격(Gb')∼가이드레일(14)(14')∼간격(Gb'')∼중앙철심(32)∼영구자석(34)의 경로로 이루어지는 자기회로(Mcb')가 형성된다. 간격(Gb, Gb', Gb'')에 있어서의 갭길이는,영구자석(34, 34')의 기자력에 의한 각 자석유닛(30a∼30d)의 자기적 흡인력이 이동체(16)의 중심에 작용하는 y축 방향 전후력, 동 x방향 좌우력, 이동체(16)의 중심을 지나는 x축 둘레의 토크, 동 y축 둘레의 토크 및 동 z축 둘레의 토크와 아주 잘 균형을 이룰 수 있는 길이로 된다. 제어장치(44)는 상기 균형을 유지하고자 이동체(16)에 외력이 작용하면 전자석(36a, 36a'∼36d, 36d')의 여자전류제어를 수행한다. 이로써, 이른바 제로파워 제어가 이루어지게 된다.

제로파워 제어로 비접촉식으로 안내되어 있는 이동체(16)가 이동력 부여수단인 도시하지 않은 감기수단에 의해 가이드레일을 따라 승강을 개시하고, 가이드레일의 굴곡 등에 의해 이동체에 흔들임이 발생하여도, 자석유닛이 간격중에서 전자석과 자로를 공유하는 영구자석을 갖추고 있기 때문에, 전자석 코일의 여자에 의해 신속하게 자석유닛 흡인력을 제어하여 흔들림을 억제할 수 있다. 또한, 잔류자속밀도와 유지력이 큰 영구자석의 도입에 의해, 간격길이를 크게 하여도 비접촉식 안내제어의 제어성능이 악화되지 않기 때문에, 이동체(16) 중의 예를들면 승객 등의 이동에 의해 요동이 생겨도 스트로크가 큰 저강성(低剛性)의 안내제어를 할 수 있으며, 승차감을 해치지 않는다. 또한, 가이드레일을 사이에 두고 자극이 대향하도록 자석유닛을 배치함으로써, 대향하는 자극이 가이드레일에 작용하는 흡인력의 일부 또는 전부가 상쇄되기 때문에, 가이드레일에 큰 흡인력이 작용하지 않는다. 따라서, 자석유닛의 큰 흡인력이 일방향으로 작용하지 않게 되어, 가이드레일의 설치위치가 잘못되거나, 예를들면 이음매(98)에서의 단차나 가이드레일의 직선성의 악화가 발생되는 경우도 없다. 그 결과, 가이드레일의 설치강도를 내릴 수 있으며,엘리베이터 시스템의 비용을 낮출 수 있다.

또한, 사람이나 짐이 한쪽으로 치우친 이동, 혹은 지진 등으로 인한 로프의 흔들림 등이 원인으로 이동체(16)에 과대한 외력이 가해지면, 자석유닛(30a∼30d)과 가이드레일(14, 14') 사이의 간격길이가 변동된다. 이 변동은, 외력과 대향하는 흡인력을 발생시키는 자극에서는 외력의 인가방향과는 반대방향이며, 결국에는 자석유닛(30a∼30d)과 가이드레일(14, 14') 사이에 접촉이 발생될 수 있다. 그러면, 제로파워 제어수단(L2)의 출력이 소정값을 넘기 때문에 그 동작이 정지함과 동시에 그 출력값이 유지되기 때문에, 안내제어는 제로파워 제어로부터 간격길이 제어로 원만하게 이행한다. 따라서, 외력이 가해진 당초에는 외력에 대향하는 방향으로 변동했던 간격길이가 제로파워 제어가 기능을 정지하면 이번에는 외력의 방향으로 변동한다. 외력이 보다 과대해지면, 간격길이의 변동방향이 반전되어도 결국에는 자석유닛과 가이드레일은 접촉하게 되는데, 본 발명의 출력제한수단이 갖추어지지 않은 경우에는, 제로파워 제어의 동작이 정지하지 않기 때문에, 보다 작은 외력으로 가이드레일과의 접촉이 발생하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 출력제한수단은 쾌적한 승차감을 유지한 채 장치의 신뢰성을 향상시키고 있다.

본 장치가 운전을 끝내서 장치를 정지시키는 경우에는, y모드 및 x모드에의 전류편차 목표값 발생기(92)에 있어서, 목표값을 제로에서 서서히 음의 값으로 하면 이동체(16)는 y축, x축 방향으로 서서히 이동하고, 결국에는 자석유닛(30a, 30d)의 중앙철심(32)의 선단이, 고체윤활부재(43)를 통해 가이드레일(14)의 대향면에, 동 전자석(36a, 36d')의 선단이 고체윤활부재(43)를 통해 가이드레일(14)의 대향면에 각각 흡착된다. 이 상태에서 장치를 정지시키면 전류편차 목표값이 제로로 리셋됨과 동시에 이동체가 가이드레일에 흡착된다.

또한, 상기한 제 1 실시예에서는 안내유닛에 E자형 모양의 자석유닛을 이용하고 있는데, 이는 자석유닛의 구성에 어떠한 제한을 두는 것이 아니라, 다양하게 변경할 수 있다. 예를들면, 영구자석과 전자석으로 구성되는 U자형 모양의 한쌍의 자석의 동극 끼리를 대향시킴과 동시에, 자극의 일부가 가이드레일과 대향하도록 배치하여 자석유닛을 구성할 수도 있다. 또한, 가이드레일에 종단면 형상이 I자 모양인 것을 이용하고 있는데, 이는 가이드레일의 형상에 어떠한 제한을 두는 것이 아니라, 예를들면 원형이나 타원형, 박스형이라도 아무런 지장이 없다.

다음으로, 본 발명의 제 2 실시예를 도 10 및 도 11을 바탕으로 설명하기로 한다. 제 1 실시예에서는, 제로파워 제어수단(L2)에 코일 여자전류값을 적분하는 적분보상기(4, 94)를 이용하고 있는데, 이는 제로파워 제어수단의 구성에 어떠한 제한을 두는 것이 아니라, 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 1차 지연필터(104)를 이용하여 구성할 수도 있다. 또한, 설명을 간단히 하기 위하여, 이하 제 1 실시예와 공통적인 부분에는 동일한 부호를 이용하여 설명하기로 한다.

제로파워 제어수단(L2)은 점(a)∼감산기(3)∼1차 지연필터(104)∼감산기(2)에 달하는 제로파워 피이드백 루프로 구성되어 있다. 1차 지연필터(104)의 시정수는 Tf이며, 각 제어모드에 있어서의 변위, 속도, 여자전류에 관한 각각의 게인보상기(1)의 값을 F1, F2, F3로 하면, 상기 1차 지연필터(104)의 게인(P)은, 예를들면 P = [-F1 0 0]로서 제로파워 제어를 달성할 수 있다. 상기 제로파워 제어수단은변위에 관한 게인보상기의 피이드백 게인(F1)이 기지의 것이라면 제로파워 제어가 가능하게 되기 때문에, 여자전류의 검출을 생략할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 제 3 실시예를 도 12 및 도 13을 바탕으로 설명하기로 한다. 상기 제 1 , 제 2 실시예에서는, 제로파워 제어수단(L2)이 적분보상기 또는 1차 지연필터를 갖추고 있었는데, 도 12 및 도 13에 나타낸 바와 같이 상태관측기(204)를 이용하여 구성할 수도 있다. 상태관측기(204)는 각 모드의 변위 및 여자전류값으로부터 각 모드의 속도 및 이동체(16)에 가해진 외력을 추정하고, F4를 외력추정값에 곱해지는 피이드백 게인으로 하여 감산기(3)를 통해 감산기(2)에 달하는 제로파워 제어수단(L2)을 구성하고 있다. 상기 제 1, 제 2 실시예에서는, 변위를 미분기(90)로 미분하여 속도를 얻고 있는데, 이 경우의 제로파워 제어수단에서는 상태관측기(204)로 외력추정값과 함께 속도추정값을 얻고 있기 때문에, S/N비의 양호한 속도신호를 얻을 수 있다는 특징이 있다. 또한, 도 12, 도 13에서, 기호 ^는 추정값을 나타내고 있다.

또한, 본 발명의 제 4 실시예를 도 14를 바탕으로 설명하기로 한다. 상기 제 1 실시예에서는, 출력제한수단(C3)은 제너 다이오드(100, 101)를 이용하여 구성되어 있었는데, 이는 출력제한수단의 구성에 어떠한 제한을 두는 것이 아니라, 도 14에 나타낸 바와 같이, 연산 증폭기(97)의 양(陽)측 전원핀 + Vs에 포화최대값 발생기(102)를, 음측 전원핀 - Vs에 포화최소값 발생기(103)를 접속시켜 구성할 수도 있다. 이 실시예에서는, 제로파워 제어수단(L2)의 상기 본 발명의 제 2 실시예인 1차 지연필터(104)에 출력제한수단(C3)을 부하한 경우가 나타나 있다. 여기서, 1차 지연필터(104)는 연산증폭기(97), 저항(198) 및 콘덴서(199)에 의해 구성되어 있다. 이 실시예에는 구성이 매우 간단해 진다는 이점이 있다. 이상 서술한 바와 같이, 이와 같이 출력제한수단(C3)은 제로파워 제어수단(L2)의 출력을 제한한다는 기능을 가지면, 어떠한 구성이라도 상관없다.

또한, 상기 각 실시예에서는 갭길이의 측정을 2개의 갭센서의 평균으로, 전자석 여자전류를 전류검출기로 검출함으로써 자석유닛과 가이드레일로 형성되는 자기회로의 간격부의 상태를 검출하고 있는데, 이는 갭길이의 측정방법이나 갭센서의 사용 및 전류검출기의 사용에 어떠한 한정을 두는 것이 아니라, 자석유닛과 가이드레일로 형성되는 자기회로의 간격부의 상태를 검출할 수 있으면 어떠한 방법이라도 상관없다.

또한, 상기 각 실시예에서는, 제로파워 제어를 수행하는 연산회로는 아날로그제어식으로 설명되어 있는데, 이는 아날로그, 디지털의 제어방식에 어떠한 제한을 두는 것이 아니라, 디지털제어를 연산회로에 적용할 수도 있다.

또한, 상기 각 실시예에서는, 파워앰프에 전압형의 것을 이용하고 있는데, 이는 파워앰프의 방식에 어떠한 제한을 두는 것이 아니라, 전류형이나 PWM형의 것이라도 아무런 지장이 없다.

그 밖에도, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 엘리베이터 안내장치에 의하면, 제로파워 제어수단의 출력을 그 자체의 출력값을 바탕으로 제한하는 출력제한수단을 갖춤으로써, 외력에 의해 간격길이가 변동되어도 제로파워 제어수단의 출력값의 변동이 연속적이면서 원만하여, 제로파워 제어수단의 작동·정지에 기인한 엘리베이터 승강함의 진동을 피할 수 있어, 항상 쾌적한 승차감을 얻을 수 있다. 또한, 과대한 외력에 의해, 제로파워 제어수단의 동작이 정지하거나, 또한 동시에 자석유닛과 가이드레일이 접촉하여도, 당해 외력이 제거되면 엘리베이터 승강함은 다시 비접촉 상태로 복귀할 수 있어, 자석유닛이 가이드레일에 흡착되어 버리는 경우가 없기 때문에 외력 인가에 대하여 자석유닛을 대형화하거나, 간격길이 설계값을 작게 하여 대처할 필요도 없어 엘리베이터 시스템의 비용을 절감할 수 있다.

또한, 외력이 인가되는 당초에는 외력에 대향하는 방향으로 변동하고 있던 간격길이가, 출력제한수단에 의해 제로파워 제어수단이 기능을 정지하면 이번에는 외력의 방향으로 변동하기 때문에, 자석유닛이 가이드레일에 접촉할 때까지의 간격길이의 변동폭을 최대 2배로 넓힐 수 있어, 쾌적한 승차감을 유지한 채 신뢰성이 높은 장치를 제공할 수 있다.

Claims (9)

1. 상하방향으로 설치된 가이드레일과,

   상기 가이드레일을 따라 승강이 가능한 이동체와,

   상기 이동체에 탑재되어 상기 가이드레일과 간격을 두고 대향하는 자극을 가짐과 동시에 이들 자극 중 적어도 2개의 자극에서, 상기 가이드레일에 작용하는 흡인력이 서로 반대방향이 되도록 배치된 전자석과,

   상기 간격에서 상기 전자석과 자로를 공유하도록 배치됨과 동시에 상기 이동체를 안내하는데 필요한 기자력을 공급하는 영구자석을 갖춘 자석유닛과,

   상기 전자석이 상기 간격 및 상기 가이드레일과 형성하는 자기회로의 상기 간격에서의 상태를 검출하는 센서부와,

   상기 센서부의 출력을 바탕으로 상기 전자석의 여자전류를 제어하여 상기 자기회로를 안정화시키는 안내제어수단과,

   상기 센서부의 출력을 바탕으로 상기 전자석의 여자전류가 제로가 되는 상태에서 상기 자기회로를 안정화시키는 제로파워 제어수단과,

   상기 제로파워 제어수단의 출력에 소정의 포화값을 설정하여 상기 제로파워 제어수단의 출력이 상기 포화값으로 규정되는 범위를 넘어서는 경우에, 당해 포화값을 상기 제로파워 제어수단의 출력으로 하는 출력제한수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 엘리베이터 안내장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제로파워 제어수단은, 상기 여자전류의 소정값으로부터의 편차에 소정의 게인을 부여하여 적분하는 적분기를 갖춘 것을 특징으로 하는 엘리베이터 안내장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제로파워 제어수단은, 상기 센서부의 출력값으로부터 자기안내계에 가해지는 외력을 관측하는 상태관측기와, 상기 상태관측기에서 관측된 상기 외력의 추정값에 소정의 게인을 곱하는 게인보상기를 갖추는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 안내장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제로파워 제어수단은, 상기 센서부의 출력을 입력으로 하는 적어도 1차의 지연필터를 갖춘 것을 특징으로 하는 엘리베이터 안내장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 출력제한수단은, 상기 제로파워 제어수단의 출력값이 소정의 최대포화값과 최소포화값으로 특정되는 범위 밖에 있는 경우, 상기 제로파워 제어수단의 출력값이 최대포화값보다 클 때는 최대포화값을, 작을 때는 최소포화값을 출력하고, 범위내에 있는 경우는 상기 제로파워 제어수단의 출력값을 그대로 출력하는 기능을가지는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 안내장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 출력제한수단은, 상기 최대포화값을 규정하는 정전압원의 출력단으로부터 상기 제로파워 제어수단의 출력단을 순방향으로 하여 배치되는 제너 다이오드(Zener diode)를 갖춘 것을 특징으로 하는 엘리베이터 안내장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 출력제한수단은, 상기 제로파워 제어수단의 출력단으로부터 상기 최소포화값을 규정하는 정전압원의 출력단을 순방향으로 하여 배치되는 제너 다이오드를 갖춘 것을 특징으로 하는 엘리베이터 안내장치.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 출력제한수단은, 상기 최대포화값을 규정하는 정전압원의 출력단으로부터 상기 제로파워 제어수단의 출력단을 순방향으로 하여 배치되는 제 1 제너 다이오드와, 상기 제로파워 제어수단의 출력단으로부터 상기 최소포화값을 규정하는 정전압원의 출력단을 순방향으로 하여 배치되는 제 2 제너 다이오드를 갖춘 것을 특징으로 하는 엘리베이터 안내장치.
9. 제 5항에 있어서,

   상기 출력제한수단은, 상기 최대포화값을 규정하는 정전압원을 양(陽)측 전원, 최소포화값을 규정하는 정전압원을 음(陰)측 전원으로 하는 연산 증폭기(operational amplifier)를 갖춘 것을 특징으로 하는 엘리베이터 안내장치.