(57)【要約】【課題】加速度センサ等の慣性センサを必要とせずに、安価な構成で制振対象の振動を高精度に抑制する。【解決手段】一実施形態に係るアクティブ制振装置は、制振対象に取り付けられるベース４５に弾性体を介して支持された車輪４１と、ベース４５と車輪４１との間隔を調整する電磁アクチュエータ４３と、走行時に車輪４１が受ける走行面の変動によって電磁アクチュエータ４３に発生する電気信号を検出し、その電気信号から制振対象の動きを推定し、その推定結果に基づいて制振対象の動きを制振する方向に電磁アクチュエータ４３を駆動する制御器６３とを備える。【選択図】  図８
2019142278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制振対象に取り付けられるベースに弾性体を介して支持された車輪と、
上記ベースと上記車輪との間隔を調整する電磁アクチュエータと、
走行時に上記車輪が受ける走行面の変動によって上記電磁アクチュエータに発生する電気信号を検出し、上記電気信号から上記制振対象の動きを推定し、その推定結果に基づいて上記制振対象の動きを制振する方向に上記電磁アクチュエータを駆動する制御器と
を具備したことを特徴とするアクティブ制振装置。
【請求項２】
制振対象に取り付けられるベースに弾性体を介して支持された台車と、
この台車に取り付けられた車輪と、
上記ベースと上記台車との間隔を調整する電磁アクチュエータと、
走行時に上記車輪が受ける走行面の変動によって上記電磁アクチュエータに発生する電気信号を検出し、上記電気信号から上記制振対象の動きを推定し、その推定結果に基づいて上記制振対象の動きを制振する方向に上記電磁アクチュエータを駆動する制御器と
を具備したことを特徴とするアクティブ制振装置。
【請求項３】
エレベータの乗りかごのガイドレールとの対向部分に設置されるアクティブ制振装置であって、
上記乗りかごに取り付けられるベースに弾性体を介して支持され、上記ガイドレールに当接するローラと、
上記ベースと上記ローラとの間隔を調整する電磁アクチュエータと、
走行時に上記ローラが受ける上記ガイドレールの変動により上記電磁アクチュエータに発生する電気信号を検出し、上記電気信号から制振対象である上記乗りかごの動きを推定し、その推定結果に基づいて上記乗りかごの動きを制振する方向に上記電磁アクチュエータを駆動する制御器と
を具備したことを特徴とするアクティブ制振装置。
【請求項４】
上記制御器は、
上記電磁アクチュエータに発生する電気信号として、上記電磁アクチュエータに流れる励磁電流と等価な電圧を上記電磁アクチュエータに直列接続された抵抗素子の端末間から検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアクティブ制振装置。
【請求項５】
上記制御器は、
上記電磁アクチュエータに発生する電気信号として、上記電磁アクチュエータに流れる励磁電流と等価な電圧を上記電磁アクチュエータの閉回路外に設けられた電圧検出素子から検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアクティブ制振装置。
【請求項６】
上記電圧検出素子は、ホール素子を含むことを特徴とする請求項５記載のアクティブ制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、車両一般に用いられるアクティブ制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータの高速化により、乗りかごの走行中の振動（水平振動）を抑制する技術の重要性が高まっている。走行中に生じる振動の最大の原因は、ガイドレールの微小な撓みにある。すなわち、乗りかごがガイドレールに沿って走行しているときに、もともと微小な撓みを有するガイドレール上を高速走行すると、乗りかごに強制変位が働いて、水平方向に振動する。
【０００３】
そこで、乗りかごの振動を能動的に抑制するアクティブローラガイドの技術が提案されている。アクティブローラガイドは、乗りかごの上下にガイドレールに当接させて設けられる。乗りかごに加速度センサを設置しておき、走行中にこの加速度センサによって検出される振動に基づいてローラガイドのアクチュエータをフィードバック制御することで、乗りかごの振動を能動的に抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１６１０６３号公報
【特許文献２】特許第４３１７２０４号公報
【特許文献３】特許第４７６２４８３号公報
【特許文献４】特許第４８１６６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、上述したアクティブローラガイドを含め、制振対象の振動を能動的に抑制するシステムでは、制振対象の振動を検出するために加速度センサ等の慣性センサを必要とする。
【０００６】
ここで、一般的に使われている低コストのＭＥＭＳ加速度センサは、１〜２Ｇ程度の振動を検出対象として設計されている。このため、ＭＥＭＳ加速度センサでは、エレベータの微振動を正確に検出できず、それを使った制振制御も難しい。一方、サーボ型加速度センサのように精度の高い加速度センサは高価であり、制振性能を上げるために複数個用いた場合に制振システムとしてのコストが大幅に増加して実用的でない。
【０００７】
さらに、加速度センサを用いた場合には、加速度から変位を求める過程で２回積分を行う必要がある。このため、演算による誤差が蓄積しやすく、また、応答性も悪い。そこで、加速度センサ等の慣性センサを用いずに制振制御を行うことが要求されている。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、加速度センサ等の慣性センサを必要とせずに、安価な構成で制振対象の振動を高精度に抑制することのできるアクティブ制振装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態に係るアクティブ制振装置は、制振対象に取り付けられるベースに弾性体を介して支持された車輪と、上記ベースと上記車輪との間隔を調整する電磁アクチュエータと、走行時に上記車輪が受ける走行面の変動によって上記電磁アクチュエータに発生する電気信号を検出し、上記電気信号から上記制振対象の動きを推定し、その推定結果に基づいて上記制振対象の動きを制振する方向に上記電磁アクチュエータを駆動する制御器とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は機械的サスペンションの構成を模式的に示す図である。
【図２】図２はスカイフックダンパの構成を模式的に示す図である。
【図３】図３は加速度センサを用いたアクティブサスペンションの構成を模式的に示す図である。
【図４】図４は第１の実施形態におけるセンサレスアクティブサスペンションの構成を示す図である。
【図５】図５は第１の実施形態におけるアクチュエータの等価回路の構成を示す図である。
【図６】図６は第１の実施形態におけるセンサレスアクティブサスペンションに用いられる制御システムの構成を示す図である。
【図７】図７は第１の実施形態における制御器の動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は第１の実施形態における車両にセンサレスアクティブサスペンションを用いた場合の構成を模式的に示した図である。
【図９】図９は第２の実施形態におけるセンサレスアクティブサスペンションに用いられる制御システムの構成を示す図である。
【図１０】図１０は第３の実施形態における車両にセンサレスアクティブサスペンションを用いた場合の構成を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は第４の実施形態におけるエレベータにセンサレスアクティブローラガイドを用いた場合の構成を部分的に示す図である。
【図１２】図１２は第４の実施形態におけるセンサレスアクティブローラガイドの構成を示す図である。
【図１３】図１３は第４の実施形態におけるガイドレールの形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
まず、本発明の実施形態を説明する前に、図１乃至図３を用いて一般的な制振装置の構成について説明する。
【００１２】
図１は機械的サスペンションの構成を模式的に示す図である。
【００１３】
一般に、自動車等の車両の振動を抑制するために「サスペンション」と呼ばれる制振装置が用いられる。このサスペンションは、車体１と車輪２との間にばね４とダンパ５を備え、車体１の走行面３から受ける力、車体１に直接働く力（例えば重力や搭乗者および積載物が発生させる力）を吸収する。なお、図中のｍは重量、ｋはばね定数、ｃは減衰係数（ダンピング係数）である。
【００１４】
ここで、車輪２が接触している走行面３は変動面であり、車体１の走行速度が変化するため、時間的変動すなわち広い周波数帯域の変動特性を有する。また、車体１に直接働く力についても、動力源などから伝わる力は広い周波数帯域を持っている。ばね定数ｋ、減衰係数ｃを低めに設定すれば、低周波成分の振動については、走行面３から車体１への伝達を抑制できる。しかし、高周波成分の振動については、ダンパ５の反力が大きくなるため、車体１にこの反力が作用し、振動伝達が大きくなってしまう。減衰係数ｃをさらに小さくすれば、高周波成分に対しても振動伝達を抑制できるが、抑制しきれない振動を減衰させる効果は小さくなり、車体１に直接伝わる力に対する減衰効果も小さくなる。
【００１５】
このような問題に対して、図２に示すような「スカイフックダンパ」と呼ばれる制振装置が考えられている。スカイフックダンパでは、変動しない仮想の天井６と車体１をダンパ５でつないでいる。これにより、減衰係数ｃに関わる問題を解決できる。しかしながら、当然ながら仮想の天井６に実在するダンパ５を接続することは不可能であり、機械的な要素だけではスカイフックダンパを実現できない。
【００１６】
そこで、スカイフックダンパと等価なシステムを実現するために、「アクティブサスペンション」が用いられる。アクティブサスペンションでは、図３に示すように、ばね４とダンパ５の代わりに、アクチュエータ７を車体１と車輪２の間に介在させてフィードバック制御を行う。フィードバック制御は、加速度センサ８で計測した車体１の加速度と等価な電圧信号を制御器９に取り込んで演算を行い、この演算結果に基づいてアクチュエータ７を駆動制御することで実現する。
【００１７】
エレベータにおいて、サスペンションに相当するローラガイドについても、上述したアクティブサスペンションの方法が用いられている。ただし、アクティブサスペンションは、制振対象の動き（振動）を計測するためのセンサが必要であり、ばね４とダンパ５で構成される一般的なサスペンションに比べると、コスト高になる。
【００１８】
本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、安価な構成で制振対象の振動を高精度に制振するため、センサを持たないアクティブサスペンション（センサレスアクティブサスペンション）を提供する。なお、本発明において、例えば加速度センサや変位センサのように、物体の運動そのものを電気信号に変換する検出器のことをセンサと呼び、電流や電圧を検出する回路素子のことはセンサと呼ばないものとする。
【００１９】
本発明のセンサレスアクティブサスペンションは、車体１と車輪２の間に電磁アクチュエータと共に弾性体を介在させ、予め定められた運動方程式、電気回路方程式をもとに、走行時に車輪２の変動を受けて電磁アクチュエータに発生する電気信号（励磁電流あるいはその励磁電流と等価な電圧）から制振対象である車体１の動きを推定する。ここで言う「車体１の動き」とは、車体１が走行時に振動したときの動きであり、走行面３に対する変位と速度を有する。
【００２０】
従来、上述したスカイフックダンパと等価な制振システムを実現するためには、空間に固定された基準点に対する車体１の動き、つまり、慣性空間における車体１の絶対運動を検出しなければならず、そのために高価な加速度センサ８を必要とした。
【００２１】
これに対し、本発明では、電磁アクチュエータに発生する電気信号をもとに走行面３に対する車体１の動きをリアルタイムに検出するので、加速度センサ８を必要としない。通常、車輪２は走行面３に接触した状態を保つため、これらの変位は略等しい。そのため、運動方程式では、車体１と車輪２の相対変位を用いる。ここで、走行面３によって生じる車体１の動きと、車体１と車輪２の相対変位の和が、慣性空間における車体１の絶対変位である。
【００２２】
以下に、本発明の実施形態について説明する。  
【００２３】
（第１の実施形態）
図４は第１の実施形態におけるセンサレスアクティブサスペンション４０の構成を示す図である。本実施形態におけるセンサレスアクティブサスペンション４０は、自動車等の車両に用いられる。
【００２４】
図４に示すように、センサレスアクティブサスペンション４０は、車輪４１、ばね４２、電磁アクチュエータ４３、ガイド４４、ベース４５を備える。車輪４１は、軸受４１ａを介してガイド４４に取り付けられており、走行面３に接触して軸周りに回転する。ガイド４４は、制振対象に取り付けられるベース４５に連結部材４４ａを介して上下に可動自在に支持されている。弾性体であるばね４２は、ベース４５とガイド４４との間に設けられ、ガイド４４を介して車輪４１を走行面３に押し付けている。電磁アクチュエータ４３は、ベース４５とガイド４４との間にばね４２と並列に設けられており、ベース４５と車輪２１との間隔を動的に調整する。
【００２５】
なお、図４の例では、ガイド４４がベース４５に対して直角に直動する構成を示したが、ガイド４４の動きはベース４５に対して非直角な直動でも良いし、回転であっても良く、ここでの記載はガイド４４の動きを限定するものではない。また、電磁アクチュエータ４３は、コイルを有する電磁アクチュエータであれば、どのような種類のものであっても良い。
【００２６】
図５は電磁アクチュエータ４３の等価回路５０の構成を示す図である。電磁アクチュエータ４３を等価回路５０で表すと、コイル要素５１と抵抗要素５２と逆起電圧要素５３とで構成される。eは電磁アクチュエータ４３に印加する電圧、ｉは電磁アクチュエータ４３に流れる励磁電流である。電磁アクチュエータ４３に電圧ｅを印加すると、コイル要素５１と抵抗要素５２を介して逆起電圧要素５３で逆起電圧が発生する。
【００２７】
図６はセンサレスアクティブサスペンション４０に用いられる制御システム６０の構成を示す図、図７はこの制御システム６０に備えられた制御器６３の動作を示すフローチャートである。
【００２８】
制御システム６０は、抵抗器６１とアンプ６２と制御器６３とを備える。電磁アクチュエータ４３は、アンプ６２と抵抗器６１とで閉回路を構成している。電磁アクチュエータ４３は発電機と同じであり、走行時に走行面３の変動特性に応じて伸び／縮みするときの動きが電気信号として表れる。したがって、このときの電気信号を検出できれば、走行面３の変動に対する制振対象の動き（振動）が分かり、その制振対象の動きに合わせて電磁アクチュエータ４３を駆動制御することで能動的に制振対象の動きを抑制できる。
【００２９】
図６の例では、電磁アクチュエータ４３と直列接続された抵抗器６１の端子間電圧から電磁アクチュエータ４３に流れる励磁電流ｉを演算し、その演算結果に基づいてアンプ６２へのフィードバック信号として電圧指令値を出力している。
【００３０】
詳しくは、図７のフローチャートに示すように、走行時に車輪４１が受ける走行面３の変動によって電磁アクチュエータ４３に励磁電流ｉが流れる。制御器６３は、そのときの励磁電流ｉを演算により求め（ステップＳ１１）、その励磁電流ｉから制振対象の動き（振動）を表す変位と速度を推定する（ステップＳ１２）。制御器６３は、この推定結果に基づいて制振対象の動きを制振するための電圧指令値を生成し（ステップＳ１３）、アンプ６２に出力して電磁アクチュエータ４３を駆動する（ステップＳ１４）。このような動作によって、制振対象に発生する振動を抑制することができる。
【００３１】
ここで、上述した演算の原理について、図３，図５，図６に示した各要素を用いて詳しく説明する。なお、以下で説明するアクチュエータ７は、図４に示した電磁アクチュエータ４３に対応している。
【００３２】
本実施形態における運動方程式は式（１）で表される。
【００３３】
【数１】
2019142278.tif 000003
【００３４】
ｍは車体１の質量、ｋはばね定数、ｃはダンパ減衰係数、ｋｉはアクチュエータ７の推力係数、ｉはアクチュエータ７に流れる励磁電流、ｘ１は走行面３に対する車体１の相対変位、ｘ０は走行面３の変位である。
【００３５】
また、図５に示される等価回路５０の回路方程式は式（２）で表される。
【００３６】
【数２】
2019142278.tif 000004
【００３７】
Ｌはコイル要素５１のインダクタンス、Ｒは抵抗要素５２の抵抗値である。また、ｋｖはアクチュエータ７の特性で決まる逆起電圧要素５３の係数、ｅはアクチュエータ７に印加する電圧である。つまり、式（２）は、走行面３に対する車体１の相対変位（ｘ１−ｘ０）がアクチュエータ７の速度として表れ、その速度に対応した逆起電圧が発生することを意味している。
【００３８】
上記式（１）、式（２）から制振システムの状態空間モデルは式（３）で表される。
【００３９】
【数３】
2019142278.tif 000005
【００４０】
式（３）で表されるモデルは拡大系として書き換えることができ、状態空間モデルは式（４）で表される。
【００４１】
【数４】
2019142278.tif 000006
【００４２】
ｅ２１、ｅ２２は定数であり、走行面３の変動特性を考慮して決定する任意の値であるが、ｅ２１≠０を満たす必要がある。
【００４３】
ここで、式（４）の２行目は、検出可能な変数は励磁電流ｉのみであることを表している。状態空間モデルにおいては、式（５）を満たせば全状態変数ｘａ、つまり、走行面３に対する車体１の相対変位と速度、走行面３の変動の変位と速度を推定できることを意味し、センサレスで慣性空間における車体１の絶対変位を得ることができる。
【００４４】
【数５】
2019142278.tif 000007
【００４５】
本実施形態の制振システムでは、次の条件を満たすことで式（５）が成立する。
【００４６】
（条件）ａ２１≠０かつａ３２≠０かつｅ２１≠０
上記条件の物理的意味は、「ばね定数がゼロでない」かつ「コイルに逆起電圧が生じる」かつ「時間的変動がある」である。言い換えると、「ばね定数を有する弾性体」と「逆起電圧を発生する電磁アクチュエータ」を用いていること、「制振対象が時間的に変動している走行面を走行中」であることを意味している。
【００４７】
したがって、図４に示したように、ベース４５と車輪２との間に電磁アクチュエータ４３とばね４２を介在させ、走行面３の時間的変動を考慮に入れたモデルを構築すれば、センサレスアクティブサスペンション４０を実現できる。
【００４８】
図８は車両７０にセンサレスアクティブサスペンション４０を用いた場合の構成を模式的に示した図である。
【００４９】
車両７０は、車両本体である車体７１を備え、その車体７１の前後左右の車輪部分にセンサレスアクティブサスペンション４０が設置されている。なお、図８では、２つのセンサレスアクティブサスペンション４０しか図示されていないが、実際には前輪用に２つのセンサレスアクティブサスペンション４０、後輪用に２つのセンサレスアクティブサスペンション４０が設置され、それぞれに制御器６３に接続されている。
【００５０】
このような構成において、走行中に車輪４１からばね４２と電磁アクチュエータ４３を介して車体７１に振動が伝わる。その際、制御器６３は、電磁アクチュエータ４３に流れる励磁電流ｉから車体７１の変位と速度を推定し、それを打ち消す方向に電磁アクチュエータ４３を駆動制御することで、走行面（地面）から車体７１に伝わる振動を抑制する。
【００５１】
なお、ここでは、車体７１の４輪全てにセンサレスアクティブサスペンション４０が用いられている場合を想定して説明したが、前輪左右の２つのみがセンサレスアクティブサスペンション、あるいは、後輪左右の２つのみがセンサレスアクティブサスペンションであり、他の車輪は通常のサスペンションが用いられていても構わない。このような場合でも上記同様の原理で走行面（地面）から車体７１に伝わる振動を能動的に抑制できる。
【００５２】
このように第１の実施形態によれば、電磁アクチュエータの電気信号から制振対象である車体の動きを推定することで、加速度センサ等の慣性センサを用いずに制振対象に発生する振動を抑制することができる。
【００５３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
【００５４】
図９は第２の実施形態におけるセンサレスアクティブサスペンション４０に用いられる制御システム６０の構成を示す図である。なお、上記第１の実施形態における図６の構成と同じ部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００５５】
第２の実施形態では、図６に示した抵抗器６１の代わりに、ホール素子６４が電磁アクチュエータ４３の閉回路外に設けられている。ホール素子６４は、測定対象とする電流（ここでは電磁アクチュエータ４３に流れる励磁電流ｉ）の周りに生じる磁界をホール効果を利用して電圧に変換する。このホール素子６４で生じる電圧は励磁電流ｉと等価である。したがって、ホール素子６４から出力される電圧信号を制御器６３へ入力することで、上記第１の実施形態と全く同じ原理でセンサレスアクティブサスペンション４０を実現できる。
【００５６】
既に述べているように、本発明では、物体の運動そのものを電気信号に変える検出器のことをセンサと呼び、電流や電圧を検出する回路素子のことはセンサと呼ばない。上記ホール素子６４はセンサではなく、電圧検出用の回路素子である。
【００５７】
なお、ホール素子６４以外の別の回路素子を用いて、電磁アクチュエータ４３に流れる励磁電流ｉを検出する構成としても良い。他の部分に関しては、上記第１の実施形態と同様で良いため、その説明は省略する。
【００５８】
このように第２の実施形態によれば、ホール素子等の回路素子を用いて電磁アクチュエータの励磁電流を検出する構成としても、上記第１の実施形態と同様に、加速度センサ等の慣性センサを用いずに制振対象に発生する振動を抑制することができる。
【００５９】
（第３の実施形態）
図１０は第３の実施形態における車両７０にセンサレスアクティブサスペンション４０を用いた場合の構成を模式的に示す図である。
【００６０】
本実施形態における車両７０は、車体７１とシャーシ等の台車７２とを備え、車体７１と台車７２との間にセンサレスアクティブサスペンション４０が設けられている。なお、図１０では、２つのセンサレスアクティブサスペンション４０しか図示されていないが、実際には前輪用に２つのセンサレスアクティブサスペンション４０、後輪用に２つのセンサレスアクティブサスペンション４０が設置され、それぞれに制御器６３に接続されている。
【００６１】
ここで、前後左右に設けられる４つの車輪４１は台車７２に接続されている。センサレスアクティブサスペンション４０はジョイント７３を介して台車７２に接続されており、センサレスアクティブサスペンション４０のベース４５に車体７１が固定される。
【００６２】
なお、本実施形態における制御システムの構成は上記第１の実施形態で説明した図６の構成または上記第２の実施形態で説明した図９の構成と同様である。すなわち、制御器６３は、センサレスアクティブサスペンション４０の電磁アクチュエータ４３に流れる励磁電流ｉから車体７１の変位と速度を推定し、それを打ち消す方向に各電磁アクチュエータ４３を駆動制御する。
【００６３】
このような構成において、走行時に各車輪４１に走行面（地面）からの力が作用すると、台車７２を動かそうとする力とモーメントが生じる。すると、台車７２の重心の上下動および重心軸周りの回転が生じる。この運動はセンサレスアクティブサスペンション４０に対して力を作用させる。これにより、センサレスアクティブサスペンション４０は台車に伝わる力を吸収して、走行面（地面）から伝わる振動を抑制する。
【００６４】
なお、ここでは、車体７１と台車７２との間に前後左右に４つのセンサレスアクティブサスペンション４０が設けられている場合を想定して説明したが、前方左右の２箇所にセンサレスアクティブサスペンション、あるいは、後方左右の２箇所にセンサレスアクティブサスペンションであり、他の箇所は通常のサスペンションが用いられても構わない。このような場合でも上記同様の原理で走行面（地面）から台車７２を介して車体７１に伝わる振動を能動的に抑制できる。
【００６５】
このように第３の実施形態によれば、車輪が取り付けられた台車と制振対象である車体との間に電磁アクチュエータと弾性体を介在させた構成であっても、上記第１の実施形態と同様に、電磁アクチュエータの電気信号から制振対象の動き（変位と速度）を推定することで、加速度センサ等の慣性センサを用いずに制振対象に発生する振動を抑制することができる。
【００６６】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。
【００６７】
第４の実施形態では、センサレスアクティブサスペンションをエレベータに応用したものである。なお、一般に車両に用いられるアクティブ制振装置を「アクティブサスペンション」と呼び、エレベータに用いられる制振装置を「アクティブローラガイド」と呼んでいる。
【００６８】
図１１は第４の実施形態におけるエレベータ１００にセンサレスアクティブローラガイド１０３を用いた場合の構成を部分的に示す図である。
【００６９】
エレベータ１００は、かご枠１０１に搭載された乗りかご１０２を備える。かご枠１０１は、昇降路内に立設された一対のガイドレール１０４に上下に移動自在に支持されており、図示せぬ巻上機の駆動によりガイドレール１０４に沿って移動することで、乗りかご１０２を昇降動作させる。
【００７０】
ここで、かご枠１０１の上下左右に計４個にセンサレスアクティブローラガイド１０３が設けられている。これらのセンサレスアクティブローラガイド１０３は、センサレスで振動を抑制可能なアクティブローラガイドであり、それぞれに乗りかご１０２上に設置された制御器１０５に接続されている。
【００７１】
図１２にセンサレスアクティブローラガイド１０３の構成を示す。また、図１３にガイドレール１０４の形状を示す。
【００７２】
センサレスアクティブローラガイド１０３は、１つの左右方向ローラ１１１と、２つの前後方向ローラ１１２ａ，１１２ｂとを備える。ガイドレール１０４は、断面がＴ字形状を有する。このガイドレール１０４のレール部１２１の先端部１２１ａに左右方向ローラ１１１が当接し、レール部１２１の側面１２２に一対の前後方向ローラ１１２ａ，１１２ｂが当接する。
【００７３】
左右方向ローラ１１１は、ガイド１１３ｃによってレール部１２１の先端部１２１ａに向かう方向に直動に案内されている。前後方向ローラ１１２ａ，１１２ｂは、それぞれにガイド１１３ａ，１１３ｂによってレール部１２１の両側面１２２に向かう方向に直動に案内されている。
【００７４】
ガイド１１３ａ，１１３ｂは、それぞれに弾性体であるばね１１４ａ，１１４ｂによって支柱１１５ａ，１１５ｂに支持されている。同様に、ガイド１１３ｃについても、弾性体であるばね１１４ｃによって支柱１１５ｃに支持されている。これらの支柱１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃはベース１１６に固定されている。したがって、前後方向ローラ１１２ａ，１１２ｂおよび左右方向ローラ１１１は、ベース１１６に対して間接的にばね支持されている。
【００７５】
また、ガイド１１３ａ，１１３ｂは電磁アクチュエータ１１７ａ，１１７ｂに接続され、ガイド１１３ｃは電磁アクチュエータ１１７ｃに接続されている。これらの電磁アクチュエータ１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃは、上記第１の実施形態で説明した電磁アクチュエータ４３と同様に逆起電力が発生する電磁アクチュエータであり、制振対象に取り付けられるベース１１６に固定されている。
【００７６】
電磁アクチュエータ１１７ａ，１１７ｂは、ベース１１６と前後方向ローラ１１２ａ，１１２ｂとの間隔を調整する。詳しくは、電磁アクチュエータ１１７ａ，１１７ｂは、ベース１１６に可動自在に取り付けられた前後方向ローラ１１２ａ，１１２ｂとレール部１２１の両側面１２２との間隔を調整するために、前後方向ローラ１１２ａ，１１２ｂをレール部１２１の両側面１２２に押し当てる、あるいは引き離す方向の力を生じさせる。
【００７７】
電磁アクチュエータ１１７ｃは、ベース１１６と左右方向ローラ１１１との間隔を調整する。詳しくは、電磁アクチュエータ１１７ｃは、ベース１１６に可動自在に取り付けられた左右方向ローラ１１１とレール部１２１の先端部１２１ａとの間隔を調整するために、左右方向ローラ１１１をレール部１２１の先端部１２１ａに押し当てる、あるいは引き離す方向の力を生じさせる。
【００７８】
なお、本実施形態における制御システムの構成は上記第１の実施形態で説明した図６の構成または上記第２の実施形態で説明した図９の構成と同様である。すなわち、制御器１０５は、電磁アクチュエータ１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃに流れる励磁電流から制振対象である乗りかご１０２の動き（変位と速度）を推定し、それを打ち消す方向に電磁アクチュエータ１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃを個別に駆動制御する。
【００７９】
このような構成において、通常、ガイドレール１０４は、所定の長さを有する複数本のレール部材を垂直方向に連結して構成されている。このガイドレール１０４を完全に垂直にして立設することは極めて困難であり、微小な歪みが存在する。このガイドレール１０４の歪みが乗りかご１０２の走行時に強制変位として働き、水平方向の揺れ（水平振動）を発生させる。
【００８０】
図１２に示したように、乗りかご１０２を囲むかご枠１０１の上下左右の４カ所にセンサレスアクティブローラガイド１０３が設置されている。センサレスアクティブローラガイド１０３には、制振機構である電磁アクチュエータ１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃが備えられている。
【００８１】
ここで、ガイドレール１０４の歪みを受けてローラ１１１，１１２ａ，１１２ｂが動くと、それに対応した電磁アクチュエータ１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃに励磁電流が発生する。制御器１０５は、このときの励磁電流を上記第１または第２の実施形態で説明した方法により検出し、その励磁電流から制振対象である乗りかご１０２の動き（変位と速度）を推定し、それを打ち消す方向に電磁アクチュエータ１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃを個別に駆動する。これにより、ローラ１１１，１１２ａ，１２２ｂとガイドレール１０４との間隔が調整されて乗りかご１０２の振動が抑えられる。
【００８２】
このように第４の実施形態によれば、センサレスアクティブサスペンションをエレベータに応用した場合でも、電磁アクチュエータの電気信号から制振対象である乗りかごの動き（変位と速度）を推定することで、加速度センサ等の慣性センサを用いずに制振対象に発生する振動を抑制することができる。
【００８３】
なお、上記第４の実施形態では、エレベータを例にして説明したが、例えば電車などのようにレール上を走行する移動体であれば、本発明の手法を適用して振動を低減させることも可能である。
【００８４】
以上述べた少なくとも１つの実施形態によれば、加速度センサ等の慣性センサを必要とせずに、安価な構成で制振対象の振動を高精度に抑制することのできるアクティブ制振装置を提供することができる。
【００８５】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８６】
１…車体、２…車輪、３…走行面、４…ばね、５…ダンパ、６…仮想の天井、７…アクチュエータ、８…加速度センサ、９…制御器、４０…センサレスアクティブサスペンション、４１…車輪、４１ａ…軸受、４２…ばね、４３…電磁アクチュエータ、４４…ガイド、４４ａ…連結部材、４５…ベース、５０…電磁アクチュエータの等価回路、５１…コイル要素、５２…抵抗要素、５３…逆起電圧要素、６０…制御システム、６１…抵抗器、６２…アンプ、６３…制御器、６４…ホール素子、７０…車両、７１…車体、７２…台車、７３…ジョイント、１００…エレベータ、１０１…かご枠、１０２…乗りかご、１０３…センサレスアクティブローラガイド、１０４…ガイドレール、１１１…左右方向ローラ、１１２ａ，１１２ｂ…前後方向ローラ、１１３ａ〜１１３ｃ…ガイド、１１４ａ〜１１４ｃ…ばね、１１５ａ〜１１５ｃ…支柱、１１６…ベース、１１７ａ〜１１７ｃ…電磁アクチュエータ、１２１…レール部、１２１ａ…レール部の先端部、１２２…レール部の側面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年1月18日(2019.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制振対象に取り付けられるベースに弾性体を介して支持された車輪と、
上記ベースと上記車輪との間隔を調整する電磁アクチュエータと、
走行時に上記車輪が受ける走行面の変動によって上記電磁アクチュエータに発生する電気信号を検出し、予め用意された状態空間モデル式に従って上記電気信号から上記制振対象の絶対変位を含む上記制振対象の動きを推定し、その推定結果に基づいて上記制振対象の動きを制振する方向に上記電磁アクチュエータを駆動する制御器と
を具備したことを特徴とするアクティブ制振装置。
【請求項２】
制振対象に取り付けられるベースに弾性体を介して支持された台車と、
この台車に取り付けられた車輪と、
上記ベースと上記台車との間隔を調整する電磁アクチュエータと、
走行時に上記車輪が受ける走行面の変動によって上記電磁アクチュエータに発生する電気信号を検出し、予め用意された状態空間モデル式に従って上記電気信号から上記制振対象の絶対変位を含む上記制振対象の動きを推定し、その推定結果に基づいて上記制振対象の動きを制振する方向に上記電磁アクチュエータを駆動する制御器と
を具備したことを特徴とするアクティブ制振装置。
【請求項３】
エレベータの乗りかごのガイドレールとの対向部分に設置されるアクティブ制振装置であって、
上記乗りかごに取り付けられるベースに弾性体を介して支持され、上記ガイドレールに当接するローラと、
上記ベースと上記ローラとの間隔を調整する電磁アクチュエータと、
走行時に上記ローラが受ける上記ガイドレールの変動により上記電磁アクチュエータに発生する電気信号を検出し、予め用意された状態空間モデル式に従って上記電気信号から制振対象である上記乗りかごの絶対変位を含む上記乗りかごの動きを推定し、その推定結果に基づいて上記乗りかごの動きを制振する方向に上記電磁アクチュエータを駆動する制御器と
を具備したことを特徴とするアクティブ制振装置。
【請求項４】
上記制御器は、
上記電磁アクチュエータに発生する電気信号として、上記電磁アクチュエータに流れる励磁電流と等価な電圧を上記電磁アクチュエータに直列接続された抵抗素子の端末間から検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアクティブ制振装置。
【請求項５】
上記制御器は、
上記電磁アクチュエータに発生する電気信号として、上記電磁アクチュエータに流れる励磁電流と等価な電圧を上記電磁アクチュエータの閉回路外に設けられた電圧検出素子から検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアクティブ制振装置。
【請求項６】
上記電圧検出素子は、ホール素子を含むことを特徴とする請求項５記載のアクティブ制振装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
一実施形態に係るアクティブ制振装置は、制振対象に取り付けられるベースに弾性体を介して支持された車輪と、上記ベースと上記車輪との間隔を調整する電磁アクチュエータと、走行時に上記車輪が受ける走行面の変動によって上記電磁アクチュエータに発生する電気信号を検出し、予め用意された状態空間モデル式に従って上記電気信号から上記制振対象の絶対変位を含む上記制振対象の動きを推定し、その推定結果に基づいて上記制振対象の動きを制振する方向に上記電磁アクチュエータを駆動する制御器とを具備する。