(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降路内においてエレベータをレールに沿って案内するための作動させることが可能なエレベータ水平懸架装置を制御する装置であって、
学習したレール特性を表す大きさを有する記憶された信号と、水平動揺を表す大きさを有する検知した信号とに応答し、合計された信号を供給する加算手段と、
上記合計された信号に応答し、上記懸架装置を制御して上記エレベータの上記水平動揺を減少させる制御装置手段と
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
上記記憶された信号は、上記レールに対する上記エレベータの相対位置を表す大きさを有する信号と、上記エレベータの垂直基準からの水平変位を表す大きさを有する二重積分された加速度信号との合計を表している請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
昇降路内においてエレベータをレールに沿って案内するためのエレベータ水平懸架装置を制御する方法であって、
レール特性を表す大きさを有する記憶された信号と、上記エレベータの水平動揺を表す大きさを有する検知した信号とを加算して合計された信号を供給する段階と、
上記合計された信号に応答し、上記懸架装置を制御して上記エレベータの水平動揺を減少させる段階と
を具備することを特徴とする制御方法。
【請求項４】
上記記憶された信号は、上記レールに対する上記エレベータの相対位置を表す大きさを有する信号と、上記エレベータの垂直基準からの水平変位を表す大きさを有する二重積分された加速度信号との合計を表している請求項３に記載の制御方法。
【請求項５】
上記記憶された信号は、上記エレベータに作用する測定された力を表す大きさを有している請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
上記記憶された信号は、上記エレベータの水平位置を表す大きさを有している請求項１に記載の制御装置。
【請求項７】
上記記憶された信号は、上記エレベータの水平位置にばね率を乗じた値を表す大きさを有している請求項１に記載の制御装置。
【請求項８】
上記記憶された信号は、上記エレベータの水平位置を表す大きさを有している請求項３に記載の制御方法。
【請求項９】
上記記憶された信号は、上記エレベータの水平位置にばね率を乗じた値を表す大きさを有している請求項３に記載の制御方法。
【請求項１０】
上記記憶された信号は、上記エレベータに作用する測定された力を表す大きさを有している請求項３に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はエレベータに関し、具体的には乗り心地の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Otala の合衆国特許 4,750,590号には、ソレノイド作動式案内シューを用いた開ループエレベータ制御システムが示されている。この開示は、最初に案内レールの直線からのずれを突き止めてコンピュータメモリ内に記憶し、爾後は対応情報をメモリから呼び戻すことによって案内シューを制御し、案内レールシュー位置を相応に修正するという概念の使用を示唆している。
【０００３】
カガミの特開平 3-51281は Otalaの特許に類似しているが、付加的に、レールのこわさ（スティフネス）が可変であるとすること、及び荷重の偏りがレールを真に学習することを困難ならしめていることを考慮している。特開平 3-124683 、特開平 3-51280及び特開平 3-115076 の類似の開示をも参照されたい。
特開昭 60-36279 には、位置及び電流フィードバックに基づく閉じたループ制御における電磁石案内が開示されている。図８の説明文は、レール変位誤差を記憶することを示唆しているものと考えられる。
【０００４】
アンドウの合衆国特許 4,754,849号及び特開昭 58-39753 には、位置基準として垂直ワイヤを使用する電磁石案内が示されている。
合衆国特許 5,027,925号には、弾力的な懸架要素によって支持されているエレベータかごの振動を制動し、加速度センサの出力を用いて振動ダンパと弾力的な懸架要素とを並列に制御する手順が示されている。クロスヘッドを吊り下げているロープ荷重を担持しているかご頂部引っ掛けばねと並列の可変クーロン制動に関しては特開昭 61-22675 も参照されたい。図１１の加速度計を使用して垂直振動を制御する類似装置に関しては特開昭 60-15374 も参照されたい。他の種々特許書類が、自動車、鉄道車両、軍用戦車等のための加速度をベースとする閉じたループ“アクティブ”懸架装置を開示している。例えば、合衆国特許 4,809,179号、 4,892,328号及び 4,898,257号を参照されたい。同様に、実時間シミュレーションが２つの理想化した MAGLEV 懸架装置を解析するために使用されている。1974年 6月に刊行された Journal of Dynamic Systems, Measurement and Controlの C. A. Skalskiの論文“Performance of Magnetic Suspension for Higi-speed Vehicles”の引力（強磁性）システム及び反発（極低温）システムを参照されたい。その図８では加速度計が積分回路に接続されている。
【０００５】
連合王国特許出願 GB 2 238 404 A に開示されているアクティブ水平懸架装置は、案内レールに加わる圧力を頂部において検知し、フィードバックループ内の作動させることが可能な案内を圧力センサまたは変位センサの出力で駆動することによって停止した値に一定に維持する。
【０００６】
【発明の開示】
本発明によれば、レール学習技術と、フィードバックループとを組合わせてエレベータの乗り心地を改善する。
本発明に関連する合衆国特許出願 07/555,130 には、エレベータに作用する動揺を制御するためにフィードバックループ内に加速度計を使用する技術が詳細に開示されている。これらの閉じたループ技術は自己調整であるという長所を有している。
【０００７】
加速度計フィードバック法に伴う潜在的な問題は、充分に安定な閉じたループ帯域幅を得ることである。必要な利得に関する詳細な検討に関しては、上述の特許出願の他に、合衆国特許出願 07/731,185 をも参照されたい。構造的な共振等が、閉じたループシステムの達成可能な帯域幅を制限する恐れがある。
更に、例えば長い軸距（またはホイールベース）の場合のような若干の応用に対しては、床レベルのようなある選択された点における振動を減少させるために加速度計をアクチュエータから離間させることが望ましいかも知れない。しかしながら、このようにすると、より高い利得における制御を不安定にする恐れがある。高度に熟練した制御エンジニヤによる現場調整は、回避することは望ましいには違いないが、時には必要であろう。
【０００８】
1991年 3月13日付の合衆国特許出願 07/688,544 及び同日付の関連出願（ 07/668,546 には、加速度計及び位置センサを使用して如何にしてレール輪郭を学習するかが詳細に示されている。本発明は、使用されるレール学習技術には関係なく、このようにして学習した情報を開ループ並びにフィードバックループに使用して振動を減少させることに係るのである。
【０００９】
学習したレールデータを使用する開ループ方法に伴う潜在的な問題は、充分な測定精度を得ることである。注意深く調整を行った実験用２軸装置では、振動レベルを４０：１に減少させることができた。一方、かごの頂部及び底部において制御して商業的に達成できる、即ち実際の昇降路において再現することができると考えられる１つの推定では、１０：１（高精度ハードウエアを使用）の改善である。かごの底部における制御だけを使用した場合の別の推定では、改善は多分３：１である。
【００１０】
開ループ、閉じたループを用いたレール学習アプローチ、センサをベースとするアプローチを組合わせて、所望の改善レベル、例えば１０：１またはそれ以上を達成しようとする場合、単独で使用される何れかの制御ループに対する負担は１０：１またはそれ以上から、各々４：１以下に低下する。即ち、２つの制御ループの組合わせ効果による改善が、単に両者の加算ではなく、両者の乗算であることを認識することが重要である。従って組合わせアプローチでは、フィードバックループの利得は遥かに低くてよく、また開ループ成分の精度はそれ程厳格にする必要はない。
【００１１】
本発明のこれらの、及び他の目的、特色及び長所は以下の添付図面に基づく好ましい実施例の説明から明白になるであろう。
【００１２】
【実施例】
図１は、レール輪郭学習技術を示すものであって、ある基準に対するかごの水平位置が測定され、線１０上に信号（ GAP) が供給されて、加算器１２において線１４上の定数を表す信号と加算される。慣性基準に対するエレベータかごの加速度を表す線２０上の検知した加速度（ａ）信号は二重積分器１８に供給され、その出力線１６上の信号（ｘa ）も加算器１２において加算される。合成されたレール輪郭２４はほぼ連続的に、または昇降路の長さに沿ってサンプルすることによって作成することができる。即ち、線２６上の信号によって表される各垂直位置毎に、線２８上の合計された信号は対応してサンプルされ、合成されたレール輪郭表内に記憶され、線２６上の垂直位置信号の大きさは線２８上の信号の大きさと対にされて記憶される。
【００１３】
これらの信号の関係の詳細を図６に示す。図６において、エレベータかご３０は昇降路内に吊り下げられ、限定するものではないが、図６では昇降路壁３６に取り付けられているレール３４の表面に載っている作動させることが可能なローラ案内３２で示されている案内によって昇降路内を垂直に案内される。加速度計３８はかご３０上に取り付けられ、かごの水平方向加速度を測定する。
【００１４】
図１に示す方法は、単にレール情報を集める１方法に過ぎないことを理解されたい。別の方法は図２に基づいて後述する。本明細書ではこれらの２つの方法を示すが、“レールを記憶する”のに使用されるレール学習技術は本発明の主眼点ではない。本発明はレールに関するこれらの記憶された情報を、開ループ制御と閉じたループ制御と組合わせて使用するのである。
【００１５】
図３に示す特定例では、一旦レール輪郭が合成されメモリ内に記憶されると、記憶されたデータはレールのオフセットを予測するために昇降路内のかごの垂直位置に依存して検索することができる。換言すれば、線２６ａ上の信号によって指示される任意の位置において、線４０上の予測オフセット信号がメモリから検索され、制御の目的のために供給されるのである。
【００１６】
図５を参照する。線４２上に現れる力動揺（ＦD ）は、加算器４４において、エレベータかご５２に一緒に作用する複数の反作用力４６、４８、５０と加算される。エレベータかご５２は質量（Ｍ）を有し、この質量は線５４に示すように動揺力によって加速され、エレベータ懸架装置によって積分されて線５８に示すように速度を発生し、装置によって更に積分されて線６２に示すように位置の変化を発生する。図５においては、簡略化の目的からブロック５２、５６、６０を剛体としてモデル化してあるが、実際には複雑な非線形システムであり、これらを一緒にして単一の非剛体“かごダイナミクス”ブロック６３で表し得ることを理解されたい。更に、説明の都合だけから、この簡易化した剛体モデルを用いて説明を進めることにする。また、図５において破線で示してある部分は、図のシステムモデル部分を、実線で示してあるハードウエア部分（即ち、センサ、信号調整及びアクチュエータ等）から区別し易くする目的からそのようにしたまでのことである。図５の説明から、図８及び９においてはハードウエア部分とモデル化された部分とを容易に区別することができるであろうから、図８及び９では実線、破線による区別はしていない。
【００１７】
線６２上の信号によって表されるかご位置（ POS）と、線６４上の信号によって表される実際のレールオフセットとの間の差は線６６上に GAP信号として出力され、位置センサ６８に供給されて検知され、また作動させることが可能な懸架装置３２のばね率（Ｋ）３２ｂを通して作用する。
位置センサ６８は検知した信号を線７０を通して加算器７２に供給して図３の予測オフセット信号４０と合計し、線７４上の合計された信号は制御装置７６に供給される。制御装置７６は線７８を通して加算器８０へ制御信号を供給する。制御装置７６は、予測位置と実際の位置との間の差を０にするための電子的ばねを形成するように、単純な比例利得、比例・積分利得または他のより複雑な利得であって差し支えない。
【００１８】
加速度をベースとするフィードバックループは線８２を通して制御信号を加算器８０へ供給し、加算器８０はこの信号と線７８上の信号とを合計して合計した信号を線８４を通してアクチュエータ３２ａ（図６の作動させることが可能な懸架装置３２の一分である）へ供給する。
フィードバックループを形成するために、加速度計８６は線５４上の信号によって表される（しかし、線８８上の信号によって表される垂直成分によって、多分若干変形されている）加速度を検知する。検知された信号は線９０を通して加算器９２へ供給され、全ての加速度計にある程度付随する漂動成分（線９４）と合計される。線９６上に得られる合計された信号は濾波及び補償ユニット９８へ供給される。ユニット９８は上述の加速度をベースとするフィードバック信号を線８２上に供給する。図５に示す計画では、実際には加速度ループを用いずに使用可能であることを理解されたい。図５では荷重の不平衡は、例えば分離した“低速”制御ループのような他の手段によって考慮されている。このようなループは図示してないが、前述の本出願人による同時出願には示されている。図示のアクチュエータ３２ａ（力発生器）は、限定するものではないが、例えば数百ニュートン程度の力を賦課することができる１対の小さい電磁石を使用して実現することができる。この場合、荷重の不平衡を釣り合わせるのに必要なより大きい力（典型的には１０００ニユートン程度以上）は他のアクチュエータによって処理されよう。図示の小さいアクチュエータの場合には、必ずしも必要ではないが、１００rad/秒（１６Ｈｚ）の帯域幅を使用する。しかしながら、レールが誘起する偏差を処理するために使用される制御、及び荷重の不平衡を処理するためのセンタリング制御を、同一のアクチュエータに作用させることが可能であることを理解されたい。
【００１９】
制御への入力は、実際のレールオフセットと、予測したレールオフセットとである。GAP と予測オフセットとの合計が合成された位置を与える。制御の目的は任意レールオフセットについてかご位置“ POS”を、合成された位置において０にすることによって、０にすることである。または先に示唆したように、それを調べるための別の方法として、制御は２つの入力を有している。即ち、レールオフセットは不要な動揺であり、予測オフセットはレールオフセットを０にするために使用される注入信号である。
【００２０】
“機械的制動”と呼ぶブロック３２ｃは、純粋に機械的な制動、または機械的プラス電気的に導出された制動を表すことができる。良好な制動信号は加速度計から導出することができる。ばね率（Ｋ）３２ｂは小さく調整される。これは、こわさの面において、存在する手段、即ち受動ローラ案内ばねに対比される。
図７を参照する。線４０上の予測オフセット信号と、線１０４上のばね率信号（図５に示すばね率３２ｂの大きさを表す大きさを有する）とに応答する乗算器１０２から、力オフセット信号が線１００上に供給される。線１００上の力オフセット信号は、以下に説明するように、本発明の若干の実施例にとって有用である。
【００２１】
例えば図８では、線１００上の力オフセット信号は線１０６上の力フィードバック信号と合計され、合計された信号が線１０８上に供給されてアクチュエータ１１０を駆動する。これにより線１１２上に供給される対抗力は加算器１１４において同じような対抗力信号と合計され、エレベータかご１１８に作用する線１１６上の力動揺に反作用する。線１２０上のかごの加速度を表す信号は、（図５において説明したように）垂直加速度信号の成分によって変形されて加速度計１２２によって検知される。加速度計出力は線１２４上に供給され、前述したようにそれ自体が加速度計の漂動成分によって変形されて最終的に線１２６上に現れる。この信号は、フィルタ及び補償を有する制御ユニット１２８に印加され、検知された加速度に対抗するように計算された大きさを有する力命令信号が線１０６上に供給される。線１００上の力オフセット信号をこの開ループへ導入することにより、（そのようにしなければ不要の加速度をもたらす）レール異形による動揺を予測し、それに対抗することによって、乗り心地の質仕様に合致させるためにフィードバックループに要求される帯域幅を減少させる。
【００２２】
図９には、図８に示す概念と類似の概念が示されているが、線１００ａ上の力オフセット信号が、加算器１３２によって線１３０上の検知された力信号と合計され、合計された信号が線１３４を通してアクチュエータ１３６に供給される点が異なっている。
センタリングの目的のために、ローパスフィルタ１３８が線１４０上の加算器１４２からの差信号に応答する。加算器１４２は線１４４上の増幅された力信号と、線１４６上の増幅された GAP差信号とに応答する。線１３０上の検知された力信号は信号調整ユニット１４８に供給され、ユニット１４８は線１４４上に信号を供給する。加算器１５０は、 GAPセンサ１５４から供給される線１５２上の検知された GAP信号と、基準信号 GAP0 とに応答し、線１５６上に差信号を供給する。この信号は信号調整ユニット１５８へ印加され、ユニット１５８は線１４６上に信号を供給する。これは、開ループ及び学習したレール動揺法と、閉じたループフィードバック法とを組合わせる更に別の方法を表している。
【００２３】
図１０を参照する。図８において線１００上の力オフセット信号が線１０６上の力命令信号と合計され、線１０８上に合計された信号を供給していたことを思い出されたい。この力オフセット信号は、図７に示す方法に従って生成されると説明した。しかしながら、限定するものではないが、この力オフセット信号は図７、１０、及び１１に示すように多くの異なる方法で生成することができることを以下に示す。
【００２４】
即ち図１０は、線４０上の学習したレール情報（メモリから検索）を供給して、こわさスケジュール１５１内に記憶されている対応こわさをレールオフセットの関数として表引きすることができることを示している。線１５３上のこわさ信号は乗算器１５５へ供給され、図６及び８に示す GAPに応答するセンサ１５９から供給される線１５７上の検知された位置信号が乗ぜられる。乗算器は線１５３及び１５７上の信号の大きさを乗算するので、線１００には前述したようにして力オフセット信号が供給される。この実施例は、粗いレール上を走行する場合には懸架装置の実効こわさを減少させ、また滑らかなレール上を走行する場合には懸架装置の実効こわさを増加させるために使用することができる。
【００２５】
同様に図１１は、理論的垂直線からのかごの振動を最小にするために、学習したレール情報と共に検知されたセンサ情報を使用する。線４０上の推定されたレール凹凸信号は加算器１６０において線１６２上の検知された GAP信号から差し引かれる。線１６４上に供給される信号は、理論的垂直線からのかごの位置的偏差を実効的に推定する。即ち、線１６４上の信号は“慣性”基準に対するかごの位置を表している。線１００上の復元力信号は、線１６４上の変位信号を位置補償器１６６へ供給することによって生成することができる。位置補償器１６６は線１６４上の信号の考え得る各大きさ毎に予め選択されたこわさを記憶している。この実施例は理論的垂直線上の大地に対して合成された電子的ばねを介してシステムこわさを増加させるのに使用できる。即ち、この配列の利益は、こわさを増加させるだけではなく、振動をも減少させるのである。
【００２６】
さて図２を参照する。レール学習は以上に説明した以外の形状をとることができることは明白である。以下に説明する方法は、レールを学習する特定の方法には無関係であって学習したレールデータとフィードバック技術とを組合わせる概念に係わる本発明を限定するものではない他の１つの技術を示すに過ぎないことを理解されたい。即ち図２には、かごが昇降路内を垂直に運動する際にばね力を検知するようにした代替方法を示してある。検知した力と、垂直位置信号またはポインタとを対にして、合成レール力オフセットルックアップテーブルを形成させ、記憶することができるる。力信号は荷重の不平衡によって影響を受けるから多くの異なる荷重条件の下で多くの垂直走行を行わせることによって、レール異形を原因とする力の平均値を推論することが可能である。この平均を記憶しておけば、適切な力オフセットの近似として使用することができる。図４は、図８または９において使用可能な力オフセット信号が、垂直位置信号に応答してメモリから直接検索される点が図３と類似している。
【００２７】
以上の説明からメモリから検索された学習したレール関連信号を、フィードバックループと共に使用するという本発明の概念が明白になったであろう。これは、限定するものではないが、図示した種々の実施例で実現することができる。例えば、異なる２つの型のデータを検索するとしたが、他の型のデータも同様に使用できることは明白である。更に別の例として、昇降路の長さに沿う種々の垂直点についてレールに対するかごの水平位置を例えば LVDT によって測定し、記憶することによって、図４に示す結果と同じ結果を得ることができる。即ち測定された、または記憶された水平変位に、水平懸架装置の仮定された、または既知のばね率を乗ずると、レール異形によりかごに賦課されるものと予測することができる力に反作用するのに必要な力の表示が得られよう。これらの表示も、異なる荷重条件を考慮に入れるために、多数回にわたって垂直走行を繰り返して平均化することができる。以上のように、当業者ならば本発明の教示に従って多くの他の実施例を実現することができよう。
【００２８】
以上に本発明をその最良モード実施例に関して説明したが、当業者ならば本発明の思想及び範囲から逸脱することなくその形状及び細部に上述の及び他の種々の変更、省略、及び付加が可能であることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】レール輪郭学習技術を示す図でる。
【図２】別のレール輪郭学習技術を示す図でる。
【図３】垂直位置信号に応答して学習したレール輪郭データの検索を示す図である。
【図４】垂直位置信号に応答して学習したレール力データの検索を示す図である。
【図５】検索されたレール外形データが位置をベースとするフィードバックループと共に使用することを示す図である。
【図６】図１、３、及び５の若干のパラメタの関係を示す説明図である。
【図７】検索されたレール外形信号と、ばね定数とを乗算して、図８に示すように使用される力オフセット信号を求めることを示す図である。
【図８】図７の乗算されたレール外形データを加速度をベースとするフィードバックループと共に使用することを示す図である。
【図９】図７の乗算されたレール外形データを力をベースとするフィードバックループ及び加速度をベースとするフィードバックループと共に使用することを示す図である。
【図１０】図７の方法とは異なる力オフセット信号を求める方法を示す図である。
【図１１】図７及び１０の方法とは異なる力オフセット信号を求める方法を示す図である。
【符号の説明】
１２  加算器
１８  二重積分器
２４  合成レール輪郭
３０  エレベータかご
３２  懸架装置（ローラ案内）
３２ａ  アクチュエータ
３２ｂ  ばね率
３２ｃ  機械的制動
３４  レール
３６  昇降路壁
３８  加速度計
４４  加算器
５２  エレベータかごブロック
６３  かごダイナミクスブロック
６８  位置センサ
７２  加算器
７６  制御装置
８０  加算器
８６  加速度計
９２  加算器
９８  濾波及び補償ユニット
１０２  乗算器
１１０  アクチュエータ
１１４  加算器
１１８  エレベータかご
１２２  加速度計
１２８  制御ユニット
１３２  加算器
１３６  アクチュエータ
１３８  ローマスフィルタ
１４２  加算器
１４８  信号調整ユニット
１５０  加算器
１５１  こわさスケジュール
１５４  ＧＡＰセンサ
１５５  乗算器
１５８  信号調整ユニット
１５９  ＧＡＰセンサ
１６０  加算器
１６６  位置補償器
【図１】
0003639606.tif 000002
【図２】
0003639606.tif 000003
【図３】
0003639606.tif 000004
【図４】
0003639606.tif 000005
【図５】
0003639606.tif 000006
【図６】
0003639606.tif 000007
【図７】
0003639606.tif 000008
【図８】
0003639606.tif 000009
【図９】
0003639606.tif 000010
【図１０】
0003639606.tif 000011
【図１１】
0003639606.tif 000012