(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動対象を駆動する駆動力発生手段と、
前記駆動力発生手段の駆動力で回転する回転体と、
前記駆動力発生手段が発生すべき推力もしくはトルクを指令する駆動力指令手段と、
前記回転体の回転運動を検出する回転検出手段と、
前記回転検出手段の出力に基づき前記回転体の回転角を出力する回転角変換部と、前記回転角変換部から出力された前記回転角の一次関数で表現される角度の正弦値または余弦値を演算する三角関数演算部と、前記三角関数演算部の出力に所定のゲインを乗じるゲイン調整部と、を含む回転演算手段と、
前記回転演算手段の演算結果に基づいて前記駆動力指令手段の出力を補正する駆動力指令補正手段と、
を備えた振動調整装置。
【請求項２】
前記回転演算手段が、更に、前記回転角変換部の出力の一次関数切片としての所定の調整位相値を出力する位相調整部を含み、前記回転角の一次関数として表現される角度は、前記回転角に前記調整位相値を加えて得られる角度であり、前記三角関数演算部は、前記回転角に前記調整位相値を加えて得られる角度の正弦値または余弦値を演算することを特徴とする、請求項１に記載の振動調整装置。
【請求項３】
前記回転演算手段が、更に、前記回転検出手段の出力に基づき前記回転体の角速度を出力する角速度変換部と、前記三角関数演算部もしくは前記ゲイン調整部の出力に前記角速度変換部から出力された角速度の２乗を乗じる角速度乗算部と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の振動調整装置。
【請求項４】
前記回転演算手段が、更に、前記回転検出手段の出力に基づき前記回転体の角加速度を出力する角加速度変換部と、前記三角関数演算部もしくは前記ゲイン調整部の出力に前記角加速度変換部の出力を乗じる角加速度乗算部と、を含むことを特徴とする、請求項３に記載の振動調整装置。
【請求項５】
前記駆動力指令補正手段が、前記駆動力指令手段の出力と前記ゲイン調整部の出力の和を演算する加算器を有することを特徴とする、請求項１に記載の振動調整装置。
【請求項６】
前記駆動力指令補正手段が、前記駆動力指令手段の出力と前記角速度乗算部の出力の和を演算する加算器を有することを特徴とする、請求項３に記載の振動調整装置。
【請求項７】
前記駆動力指令補正手段が、前記角加速度乗算部出力と前記角速度乗算部の出力の和を演算する加算器を有することを特徴とする、請求項４に記載の振動調整装置。
【請求項８】
前記駆動力指令補正手段が、前記駆動力指令手段の出力と前記角速度乗算部の出力と前記ゲイン調整部の出力の和を演算する加算器を有することを特徴とする、請求項３に記載の振動調整装置。
【請求項９】
前記駆動力指令補正手段が、前記駆動力指令手段出力と前記角加速度乗算部出力と前記角速度乗算部の出力と前記ゲイン調整部の出力の和を演算する加算器を有することを特徴とする、請求項４に記載の振動調整装置。
【請求項１０】
前記回転演算手段が、前記回転角をθ、前記ゲイン調整部のゲインをＧ１、前記位相調整部の調整位相値をψ１、とした場合に、以下の式で得られる前記回転体の偏心補償量ＦＣＤを算出し、
【数１】
0004146141.tif 000056
前記駆動力指令補正手段は、前記偏心補償量ＦＣＤに基づいて前記駆動力指令手段の出力を補正することを特徴とする、請求項２に記載の振動調整装置。
【請求項１１】
前記回転演算手段が、前記回転角変換部の出力の一次関数切片としての所定の調整位相値を出力する位相調整部を含み、
前記回転演算手段が、前記回転角をθ、前記角速度をω、前記ゲイン調整部のゲインをＧ２、前記位相調整部の調整位相値をψ２、とした場合に、以下の式で得られる前記回転体の動的アンバランス補償量ＦＵＢを算出し、
【数２】
0004146141.tif 000057
前記駆動力指令補正手段は、前記動的アンバランス補償量ＦＵＢに基づいて前記駆動力指令手段の出力を補正することを特徴とする、請求項３に記載の振動調整装置。
【請求項１２】
前記回転演算手段が、前記回転角変換部の出力の一次関数切片としての所定の調整位相値を出力する位相調整部を含み、
前記回転演算手段が、前記回転角をθ、前記角速度をω、前記角加速度をα、前記ゲイン調整部のゲインをＧ３、前記位相調整部の調整位相値をψ３とした場合に、以下の式で得られる前記回転体の偏心力アンバランス補償量ＦＣＦを算出し、
【数３】
0004146141.tif 000058
前記駆動力指令補正手段は、前記偏心力アンバランス補償量ＦＣＦに基づいて前記駆動力指令手段の出力を補正することを特徴とする、請求項４に記載の振動調整装置。
【請求項１３】
前記回転演算手段が、前記駆動対象の運転状態に応じて前記ゲイン調整部のゲインを複数個の所定値を切替えて設定するゲイン切替え手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の振動調整装置。
【請求項１４】
前記回転演算手段が、前記駆動対象の運転状態に応じて前記位相調整部の位相を複数個の所定値を切替えて設定する位相切替え手段を有することを特徴とする、請求項２に記載の振動調整装置。
【請求項１５】
前記回転演算手段が、前記回転体の回転方向に応じて前記位相調整部の位相を設定する位相設定器を有することを特徴とする、請求項２に記載の振動調整装置。
【請求項１６】
前記回転角変換部が、前記角速度変換部の出力を積分する積分器を有することを特徴とする、請求項３に記載の振動調整装置。
【請求項１７】
前記駆動対象の駆動方向の振動を検出する振動検出手段を更に備えたことを特徴とする、請求項１に記載の振動調整装置。
【請求項１８】
前記振動検出手段が、駆動対象の加速度を検出する加速度検出手段を有することを特徴とする、請求項１７に記載の振動調整装置。
【請求項１９】
前記回転検出手段がレゾルバを有することを特徴とする、請求項１に記載の振動調整装置。
【請求項２０】
前記回転検出手段が発電機を有することを特徴とする、請求項１に記載の振動調整装置。
【請求項２１】
前記回転検出手段がエンコーダを有することを特徴とする、請求項１に記載の振動調整装置。
【請求項２２】
前記回転体が、電動機の回転子であることを特徴とする、請求項１に記載の振動調整装置。
【請求項２３】
前記回転体が、エレベータシステムのメインシーブであることを特徴とする、請求項１記載の振動調整装置。
【請求項２４】
前記回転体が、エレベータシステムのコンペンシーブであることを特徴とする、請求項１に記載の振動調整装置。
【請求項２５】
前記駆動対象が、エレベータシステムの乗りかごであることを特徴とする、請求項１に記載の振動調整装置。
【請求項２６】
駆動対象を駆動する駆動力発生手段と、前記駆動力発生手段の駆動力で回転する回転体と、前記駆動力発生手段が発生すべき推力もしくはトルクを指令する駆動力指令手段と、を備えたシステムにおいて、前記駆動力指令手段の指令出力を所定の補償値を用いて補正することにより前記駆動対象に発生する振動を調整する方法であって、
前記回転体の回転角を求めるステップを含む回転検出工程と、
前記回転角の一次関数として表現できる角度の正弦値または余弦値と所定のゲインとの積を求めるステップを含み、前記積に基づいて前記補償値を演算する演算工程と、
前記駆動対象に発生している所定の振動成分の振幅が最小となるような前記ゲインを決定するステップを含む決定工程と、
を備えた振動調整方法。
【請求項２７】
前記演算工程において、前記回転角の一次関数として表現できる角度として、前記回転角に所定の調整位相値を加えて得られる角度が用いられ、
前記決定工程は、更に、前記駆動対象に発生している所定の振動成分の振幅が最小となるような前記調整位相値を決定するステップを含んでいることを特徴とする、請求項２６に記載の振動調整方法。
【請求項２８】
前記回転検出工程は、前記回転体の角速度を求めるステップを更に含み、
前記演算工程において、前記正弦値または余弦値および前記ゲインの前記積と、前記回転体の角速度と、の積に基づいて前記補償値が演算されることを特徴とする、請求項２６に記載の振動調整方法。
【請求項２９】
前記回転検出工程は、前記回転体の角加速度を求めるステップを更に含み、
前記演算工程において、前記正弦値または余弦値および前記ゲインの前記積と、前記回転体の角加速度と、の積に基づいて前記補償値が演算されることを特徴とする、請求項２６に記載の振動調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は駆動力発生手段により駆動される駆動対象の駆動方向の振動を低減する振動調整装置およびその調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータのような回転機のトルクで外部から駆動対象を直線運動させる場合、リンク機構やベルトもしくはロープ等を回転体と組合わせ、モータトルクを所定の駆動方向の駆動力に変換することが広く行われている。こうした装置では、回転体の支持機構と回転体の回転軸が一致しない偏心や回転体の回転軸と回転体の回転重心が一致しない動的アンバランスがあると、装置全体に振動が発生し、駆動対象に所定の動きを付与することが困難になる。たとえば、エレベータシステムではモータで駆動されるシステム全体に同相の上下動が発生し、偏心もしくは動的アンバランスがある回転体の回転周期で乗りかごが上下に加振されて乗り心地が損なわれることになる。
【０００３】
このような装置全体の同相振動は回転運動とは振動モードが異なるのでモータのトルクの制御では除去することができず、同相振動を抑制する手法としては偏心や動的アンバランスが振動源とならないよう回転体の機械的精度を高める手法が一般的である。しかし、機械的精度を高める手法では回転体の加工や取付けに時間がかかるため装置のコスト上昇を招いていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の同相振動を抑制する手法においては、装置を構成する回転体の加工および取付けに高精度が要求されるとともに、振動による経年変化や疲労に強い材料、これらを加工する高い技術などが必要であった。このため、装置に要求される性能、信頼性を満足させるにはコストの上昇を招くという問題があった。
【０００５】
本発明はかかる事情に基づきなされたもので、その目的とするところは回転体の動的アンバランスもしくは偏心で加振される装置において駆動対象に生じる振動を抑制し、装置の機能を満足するとともにコストの低減化および信頼性の向上が図れる振動調整装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による振動調整装置は、駆動対象を駆動する駆動力発生手段と、前記駆動力発生手段の駆動力で回転する回転体と、前記駆動力発生手段が発生すべき推力もしくはトルクを指令する駆動力指令手段と、前記回転体の回転運動を検出する回転検出手段と、前記回転検出手段の出力に基づき前記回転体の回転角を出力する回転角変換部と、前記回転角変換部から出力された前記回転角の一次関数で表現される角度の正弦値または余弦値を演算する三角関数演算部と、前記三角関数演算部の出力に所定のゲインを乗じるゲイン調整部と、を含む回転演算手段と、前記回転演算手段の演算結果に基づいて前記駆動力指令手段の出力を補正する駆動力指令補正手段とを備えたことを特徴としている。
前記回転演算手段は、更に、前記回転角変換部の出力の一次関数切片としての所定の調整位相値を出力する位相調整部を含んで構成することができる。この場合、前記回転角の一次関数として表現される角度は、前記回転角に前記調整位相値を加えて得られる角度であり、前記三角関数演算部は、前記回転角に前記調整位相値を加えて得られる角度の正弦値または余弦値を演算する。
【０００７】
前記回転演算手段が、更に、前記回転検出手段の出力に基づき前記回転体の角速度を出力する角速度変換部と、前記三角関数演算部もしくは前記ゲイン調整部の出力に前記角速度変換部から出力された角速度の２乗を乗じる角速度乗算部と、を含んでいてもよい。
【０００８】
前記回転演算手段が、更に、前記回転検出手段の出力に基づき前記回転体の角加速度を出力する角加速度変換部と、前記三角関数演算部もしくは前記ゲイン調整部の出力に前記角加速度変換部の出力を乗じる角加速度乗算部と、を含んでいてもよい。
【０００９】
前記駆動力指令補正手段が、前記駆動力指令手段の出力と前記ゲイン調整部の出力の和を演算する加算器を有していてもよい。
【００１０】
前記駆動力指令補正手段が、前記駆動力指令手段の出力と前記角速度乗算部の出力の和を演算する加算器を有していてもよい。
【００１１】
前記駆動力指令補正手段が、前記角加速度乗算部出力と前記角速度乗算部出力の和を演算する加算器を有していてもよい。
【００１２】
前記駆動力指令補正手段が、前記駆動力指令手段の出力と前記角速度乗算部の出力と前記ゲイン調整部の出力の和を演算する加算器を有していてもよい。
【００１３】
前記回転演算手段が、前記回転角をθ、前記ゲイン調整部のゲインをＧ１、前記位相調整部の調整位相値をψ１、とした場合に、以下の式で得られる前記回転体の偏心補償量ＦＣＤを算出し、
【数４】
0004146141.tif 000002
【００１４】
前記駆動力指令補正手段は、前記偏心補償量ＦＣＤに基づいて前記駆動力指令手段の出力を補正するようにしてもよい。
【００１５】
前記回転演算手段が、前記回転角をθ、前記角速度をω、前記ゲイン調整部のゲインをＧ２、前記位相調整部の調整位相値をψ２、とした場合に、以下の式で得られる前記回転体の動的アンバランス補償量ＦＵＢを算出し、
【数５】
0004146141.tif 000003
前記駆動力指令補正手段は、前記動的アンバランス補償量ＦＵＢに基づいて前記駆動力指令手段の出力を補正するようにしてもよい。
【００１７】
前記回転演算手段が、前記回転角をθ、前記角速度をω、前記角加速度をα、前記ゲイン調整部のゲインをＧ３、前記位相調整部の調整位相値をψ３とした場合に、以下の式で得られる前記回転体の偏心力アンバランス補償量ＦＣＦを算出し、
【数６】
0004146141.tif 000004
【００１８】
前記駆動力指令補正手段は、前記偏心力アンバランス補償量ＦＣＦに基づいて前記駆動力指令手段の出力を補正するようにしてもよい。
【００１９】
前記回転演算手段が、前記駆動対象の運転状態に応じて前記ゲイン調整部のゲインを複数個の所定値を切替えて設定するゲイン切替え手段を有していてもよい。
【００２０】
前記回転演算手段が、前記駆動対象の運転状態に応じて前記位相調整部の位相を複数個の所定値を切替えて設定する位相切替え手段を有していてもよい。
【００２１】
前記回転演算手段が、前記回転体の回転方向に応じて前記位相調整部の位相を設定する位相設定器を有していてもよい。
【００２２】
前記回転角変換部が、前記角速度変換部の出力を積分する積分器を有していてもよい。
【００２３】
この振動調整装置は、前記駆動対象の駆動方向の振動を検出する振動検出手段を更に備えて構成してもよい。この振動検出手段が、駆動対象の加速度を検出する加速度検出手段を有していてもよい。
【００２４】
前記回転検出手段がレゾルバを有していてもよい。前記回転検出手段が発電機を有していてもよい。また、前記回転検出手段がエンコーダを有していてもよい。
【００２５】
前記回転体が、電動機の回転子であってもよい。前記回転体が、エレベータシステムのメインシーブであってもよい。また、前記回転体が、エレベータシステムのコンペンシーブであってもよい。
【００２６】
前記駆動対象が、エレベータシステムの乗りかごであってもよい。
【００２７】
また、本発明は、駆動対象を駆動する駆動力発生手段と、前記駆動力発生手段の駆動力で回転する回転体と、前記駆動力発生手段が発生すべき推力もしくはトルクを指令する駆動力指令手段と、を備えたシステムにおいて、前記駆動力指令手段の指令出力を所定の補償値を用いて補正することにより前記駆動対象に発生する振動を調整する方法を提供する。この方法は、前記回転体の回転角を求めるステップを含む回転検出工程と、前記回転角の一次関数として表現できる角度の正弦値または余弦値と所定のゲインとの積を求めるステップを含み、前記積に基づいて前記補償値を演算する演算工程と、前記駆動対象に発生している所定の振動成分の振幅が最小となるような前記ゲインを決定するステップを含む決定工程とを備えたことを特徴としている。
前記演算工程において、前記回転角の一次関数として表現できる角度として、前記回転角に所定の調整位相値を加えて得られる角度が用いることができ、前記決定工程は、更に、前記駆動対象に発生している所定の振動成分の振幅が最小となるような前記調整位相値を決定するステップを含んでいてもよい。
【００２８】
前記回転検出工程が、前記回転体の角速度を求めるステップを更に含み、かつ、前記演算工程において、前記正弦値または余弦値および前記ゲインの前記積と、前記回転体の角速度と、の積に基づいて前記補償値が演算されるようにしてもよい。
【００２９】
また、前記回転検出工程は、前記回転体の角加速度を求めるステップを更に含み、かつ、前記演算工程において、前記正弦値または余弦値および前記ゲインの前記積と、前記回転体の角加速度と、の積に基づいて前記補償値が演算されるようにしてもよい。
【００３０】
本発明はモータで駆動される回転体の偏心や動的アンバランスに起因して振動が発生する装置においてモータのトルクもしくは推力を用いて駆動対象で生じている振動を効果的に低減する。そして、複数の回転体が個別に偏心や動的アンバランスを有する場合にはそれぞれの回転体に起因する振動成分に対応して前記回転演算手段を複数個設けることですべての振動成分を効果的に低減することができる。
【００３１】
すなわち、回転体の質量をｍ、回転重心と回転軸間の距離をｒ、回転角速度をωとすると、回転軸には下式４の遠心力ｆｃが作用する。
【数７】
0004146141.tif 000005
【００３２】
この遠心力ｆｃが動的アンバランスとして装置に作用すると装置に振動が発生し、この振動のうち駆動対象の駆動方向と平行な成分が駆動対象を加振する。この加振により駆動対象には本来の所定の運動にはない振動が発生する。一般に、駆動対象に生じる振動は駆動力発生手段としてのモータによる回転力を駆動方向の駆動力に変換して抑制されるが、こうした装置全体に生じる振動では駆動力発生手段に加えリンク機構やベルトもしくはロープ等を回転体と組合わせた回転力−直線駆動力変換機構も振動しているため、回転力による振動抑制は著しく困難なものとなる。
【００３３】
今、遠心力ｆｃにより動的アンバランスを有する回転体が発生する駆動方向の加振力Ｆｃは、θを動的アンバランスを有する回転体の回転角、ψを加振力と当該回転体回転角との位相差として次式５で表すことができる。
【数８】
0004146141.tif 000006
【００３４】
ラプラス変換演算子をｓ、加振力ＦＣから駆動対象に作用する加振力Ｆｏｂまでの加振力伝達関数をＨ（ｓ）とすると、加振力Ｆｏｂはラプラス変換Ｌで次式６のように与えられる。
【数９】
0004146141.tif 000007
【００３５】
一方、駆動力発生手段では、駆動対象に所定の運動をさせるべく駆動力指令手段において、たとえばモータ回転子につながれた駆動用シーブ（回転体）の角速度ωｍを目標角速度ωｍ０に一致させるべくサーボ制御が行われ、駆動力指令手段の出力値、すなわちトルク司令値Ｔ０に一致するトルクが出力されている。このとき、駆動用シーブの半径をｒｍとすれば、駆動用シーブが駆動対象に及ぼす駆動力Ｆｍ０は、駆動用シーブから駆動対象までの駆動力伝達関数をＧ（ｓ）として、
【数１０】
0004146141.tif 000008
となる。ここで、動的アンバランスを有する回転体の回転角θおよび角速度ωを用いてトルク指令値Ｔｃを次式１１で定義する。
【数１１】
0004146141.tif 000009
【００３６】
ただし、ｋｍおよびφはゲイン調整パラメータ、位相調整パラメータである。このトルク指令値Ｔｃが駆動対象に対して作用する駆動力Ｆｍ０は、前記式７より、
【数１２】
0004146141.tif 000010
で表せる。
【００３７】
駆動対象には駆動力と加振力が作用する。これらの力の合計を作用力Ｆとすると、前記式８および式９より、
【数１３】
0004146141.tif 000011
と計算される。
【００３８】
前記式１０においてωが一定であれば、Ｇ（ｓ）のゲインおよび位相差をそれぞれＧｄｂ、γＧとし、Ｈ（ｓ）のゲインおよび位相差をＨｄｂ、γＨとして、前記式１０の右辺の第二項、第三項の振動成分は、Ｌ−１を逆ラプラス変換として、
【数１４】
0004146141.tif 000012
【数１５】
0004146141.tif 000013
と表される。したがって、前記式８のゲイン調整パラメータｋｍおよび位相調整パラメータｆを、
【数１６】
0004146141.tif 000014
と設定すると、前記式１０の右辺の第二項および第三項が相殺され、
【数１７】
0004146141.tif 000015
となる。このため、駆動対象への作用力Ｆから振動成分が除去され、駆動対象をあたかも駆動力Ｆｍ０のみが作用したように駆動することが可能となる。
【００３９】
また、Ｇ（ｓ）≒Ｈ（ｓ）の場合、前記式９は、
【数１８】
0004146141.tif 000016
となるので、
【数１９】
0004146141.tif 000017
と調整することで角速度ωの値に関係なく振動成分が除去できる。
【００４０】
次に、偏心を有する回転体によって駆動対象が加振される場合を考える。いま、回転体の偏心振幅をｒｄ、回転角をθｄとすると、駆動方向の偏心による変位Ｚｄは、
【数２０】
0004146141.tif 000018
と表せる。ただし、ψｄは位相差である。この変位ｚｄに起因した駆動対象への加振力ＦｄはｚｄからＦｄまでの加振力伝達関数をＤ（ｓ）とすると、加振力Ｆｄはラプラス変換Ｌで次式１８のように与えられる。
【００４１】
【数２１】
0004146141.tif 000019
ここで、偏心を有する回転体の回転角θｄ用いてトルク指令値Ｔｄを次式１９で定義する。
【００４２】
【数２２】
0004146141.tif 000020
ただし、ｋｄおよびｆｄはそれぞれゲイン調整パラメータ、位相調整パラメータである。このトルク指令値Ｔｄが駆動対象に対して作用する駆動力Ｆｍは前記式７より、
【数２３】
0004146141.tif 000021
となる。
【００４３】
駆動対象に作用する作用力Ｆは前記式１８と２０の合計であるから、
【数２４】
0004146141.tif 000022
となる。
【００４４】
前記式２１において偏心を有する回転体の角速度ωｄが一定であれば、Ｇ（ｓ）のゲインおよび位相差をそれぞれＧｄｂ、γＧ、またＤ（ｓ）のゲインおよび位相差をそれぞれＤｄｂ、γＤとして、前記式２１右辺の第二項および第三項の振動成分は、Ｌ−１を逆ラプラス変換として、
【数２５】
0004146141.tif 000023
【数２６】
0004146141.tif 000024
と表される。したがって、前記式１９のゲイン調整パラメータｋｄおよび位相調整パラメータｆｄを
【数２７】
0004146141.tif 000025
と設定すると前記式２１の右辺の第二項と第三項とが相殺される。このため、駆動対象への作用力Ｆから振動成分が除去され、駆動対象をあたかも駆動力Ｆｍ０のみが作用したように駆動することが可能となる。
【００４５】
また、Ｇ（ｓ）≒Ｄ（ｓ）の場合は、
【数２８】
0004146141.tif 000026
になるので、
【数２９】
0004146141.tif 000027
と調整することで角速度ωｄの値に関係なく回転体の偏心による振動成分が除去できる。
【００４６】
さらに、偏心を有する回転体の偏心加振力によって駆動対象が加振される場合を考える。偏心加振力Ｆｒは前記式１７の変位Ｚｄから得られる加速度に偏心で加振される質量ｍｄを乗じて求めることができ、ωｄをθｄの角速度、αをθｄの角加速度として、
【数３０】
0004146141.tif 000028
と表せる。この偏心加振力Ｆｒに起因した駆動対象への加振力ＦｄはＦｒからＦｄまでの加振力伝達関数をＲ（ｓ）とすると、加振力Ｆｄはラプラス変換Ｌで次式２８のように与えられる。
【数３１】
0004146141.tif 000029
【００４７】
ここで、偏心を有する回転体の回転角θｄを用いてトルク指令値Ｔｒを次式で定義する。
【数３２】
0004146141.tif 000030
【００４８】
ただし、ｋｒおよびφｒはそれぞれゲイン調整パラメータ、位相調整パラメータである。このトルク指令値Ｔｒが駆動対象に対して作用する駆動力Ｆｍは前記式７より、
【数３３】
0004146141.tif 000031
となる。
【００４９】
駆動対象に作用する作用力Ｆは前記式２８と前記式３０との合計であるから、
【数３４】
0004146141.tif 000032
前記式３１において偏心を有する回転体の角速度ωｄが一定であればαはゼロであり、Ｇ（ｓ）のゲインおよび位相差をそれぞれＧｄｂ、γＧとし、またＲ（ｓ）のゲインおよび位相差をそれぞれＲｄｂ、γＲとして、前記式３１の右辺の第二項および第三項の振動成分は、Ｌ−１を逆ラプラス変換として、
【数３５】
0004146141.tif 000033
【数３６】
0004146141.tif 000034
と表される。したがって、前記式２９のゲイン調整パラメータｋｒおよび位相調整パラメータφｒをそれそれ
【数３７】
0004146141.tif 000035
と設定すると前記式２９の右辺の第二項および第三項が相殺される。このため、駆動対象への作用力Ｆから振動成分が除去され、駆動対象をあたかも駆動力Ｆｍ０のみが作用したように駆動することが可能となる。
【００５０】
また、Ｇ（ｓ）≒Ｒ（ｓ）の場合は、
【数３８】
0004146141.tif 000036
となるので、
【数３９】
0004146141.tif 000037
と調整することで角速度ωｄの値に関係なく回転体の偏心による振動成分が除去できる。
【００５１】
そして、動的アンバランスと同時に偏心を有する回転体に偏心加振力が作用する場合おいては、θ＝θｄであるから、トルク指令値Ｔを
【数４０】
0004146141.tif 000038
とし、前記式１３，式１６、式２４，式２６，式３４および式３６に示すように各調整パラメータｋｍ、ｋｄ、ｋｒ、φ、φｄおよびφｒを決めることで駆動対象の振動が低減されることは言うまでもない。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳説する。
【００５３】
［第１の実施の形態］
図１乃至図３には第１の実施の形態における振動調整装置が全体として１で示されているとともに、駆動力発生手段としての回転電動機１１、駆動対象としての移動体１４を備えたエレベータシステムが全体として５で示されている。そして、振動調整装置１は回転検出手段Ｃ１と回転演算手段Ｃ２，Ｃ２'を備えている。
【００５４】
本実施の形態における回転検出手段Ｃ１は検出対象としての回転電動機１１に取付けられ当該回転電動機１１の回転子回転軸１３の回転角に比例した電圧を出力するレゾルバ１５とレゾルバ１５の図示しない回転子に直結する入力回転軸１７と前記回転子回転軸１３を接続し回転子回転軸１３の回転をレゾルバ１５の入力回転軸１７に伝達する回転伝達手段１９で構成されている。
【００５５】
前記回転伝達手段１９はたとえばユニバーサルジョイントやカップラーを備えている。レゾルバ１５は巻線を施された図示しない回転子および同じく巻線を備えた固定子２１で構成されるとともに前記入力回転軸１７の所定の原点からの回転角０〜２π（rad）ごとに回転角に対応する電圧たとえば０〜５（V）の電圧を出力する信号処理部２３を備えている。レゾルバ１５の前記固定子２１は台板２５上に支持部材２７により所定の方法で固定されている。
【００５６】
ここで、駆動力発生手段である回転電動機１１について説明する。回転電動機１１はベース２９上に乗せられるとともにストッパー３１で固定されておりベース２９と一体化されている。回転電動機１１は前記回転子回転軸１３の他に当該回転電動機１１の固定子を内蔵する固定子ハウジング３３、固定子ハウジング３３の円筒底面中央部で前記回転子回転軸１３を回転可能に支持する軸受け３５、当該回転子回転軸１３のもう一方の先端に取付けられ回転電動機１１のトルクをロープ３６を介して駆動対象としての移動体１４に駆動力を伝達する回転体としてのシーブ３７、前記振動調整装置１の出力に基づいて前記回転子回転軸１３の回転速度を制御するトルク指令値を演算する速度制御装置３９、三相交流電源４１から電力を受けるとともに前記速度制御装置３９の出力に基づいて前記回転子回転軸１３に前記トルク指令値に等しいトルクを発生させる駆動装置４３を備えている。
【００５７】
一方、回転検出手段Ｃ１の出力は前記回転演算手段Ｃ２，Ｃ２'に導入されている。すなわち、回転演算手段Ｃ２は、前記信号処理部２３の出力を前記回転子回転軸１３の回転角に変換する回転角変換部４５、同出力を前記回転子回転軸１３の角速度に変換する角速度変換部４７、前記回転角変換部４５の出力に対する位相角を調節するための位相調整部４９、前記位相調整部４９の出力（ψ２）と回転角変換部４５の出力（θ）とを加算する加算器５３、前記加算器５３の出力（θ＋ψ２）が入力されるとともに入力した値の正弦値（sin（θ＋ψ２））を計算する正弦演算部５５、前記正弦演算部５５の出力に調整可能なゲインを乗じるゲイン調整部５７、前記角速度演算部４７の出力（ω）を二乗する乗算器５９および前記ゲイン調整部５７の出力（Ｇ２sin（θ＋ψ２））と乗算器５９の出力（ω２）を乗算する角速度乗算部としての乗算器６１を備えている。そして、前記位相調整部４９、加算器５３および前記正弦演算部５５は全体として三角関数演算部Ｃ３を構成している。
【００５８】
さらに、回転演算手段Ｃ２'は、角速度変換部４７の出力である角速度を積分する積分器としての回転角変換部４５'ｓ、前記回転角変換部４５'ｓの出力に対する位相角を調節するための位相調整部４９'、前記位相調整部４９'の出力（ψ１と回転角変換部４５'sの出力（θ）とを加算する加算器５３'、前記加算器５３'の出力（θ＋ψ１）を入力するとともに入力した値の正弦値を計算する正弦演算部５５'、前記正弦演算部５５'の出力（sin（θ＋ψ１））に調整可能なゲインＧ１を乗じるゲイン調整部５７'とを備えている。ここでは、三角関数演算部Ｃ３'が前記位相調整部４９'、加算器５３'および前記正弦演算部５５'で構成されることになる。
【００５９】
ここで、理解を容易にするため駆動力指令手段としての速度制御装置３９および回転電動機１１とともに駆動力発生手段としての駆動装置４３について説明する。速度制御装置３９は、前記回転子回転軸１３の角速度が追従すべき角速度目標パターンを出力する角速度目標パターン発生器６５、角速度目標パターン発生器６５の出力および角速度変換部４７の出力に基づいて前記回転子回転軸１３の回転速度を目標パターンに追従させるためのトルク指令値を演算するトルク指令演算部６７を備えている。このトルク指令演算部６７の出力は、前記乗算器６１および前記ゲイン調整部５７'のそれぞれの出力とともに加算され複合振動調整加算器としての加算器６８より出力される。また、駆動装置４３は、前記三相交流電源４１からの電力を直流電力に変換するためのコンバータ６９、前記加算器６８の出力および回転角変換部４５'sの出力に基づいて前記加算器６８の出力値と等しいトルクを前記回転電動機１１が発生するようにコンバータ６９の直流電力から三相交流電力を供給するインバータ７１を備えている。ここで、インバータ７１は、所定のトルクを発生させる三相交流電流で回転電動機１１が励磁されるように前記加算器６８の出力および回転角変換部４５'sが出力するシーブ３７の回転角に基づいてサイリスタ点弧角を制御する点弧角制御部７３および点弧角制御部７３の出力によりに前記回転電動機１１に三相交流電流を供給するサイリスタ部７５を備えている。
【００６０】
振動調整装置１、速度制御装置３９および駆動装置４３においてこれらの装置の動作に必要な電力は単相交流電源７７より供給されている。なお、以下のブロック図において、矢印線は信号経路を、また棒線は回転電動機１１および振動調整装置１周辺の電力経路を示している。
【００６１】
また、エレベータシステム５は、上下方向に所定の取付方法で敷設されたガイドレール７９と、このガイドレール７９に沿って上下に移動する移動体１４、上方から移動体１４に所定の方法で取り付けられた第１のロープ３６、移動体１４の重量を支持する際に発生する前記ロープ３６の張力の方向を反転させるシーブ３７およびセカンダリーシーブ８１、前記ロープ３６のもう一方の端部に所定の方法で取り付けられ、移動体１４の重量に起因する前記ロープ３６の張力に略バランスする重量を備えた重量部８３、回転電動機１１、前記移動体１４より垂下され、もう一方の端部が前記重量部８３に所定の方法で取り付けられた第２のロープ８５、前記ロープ８５が掛けられ当該ロープ８５の移動によって回転するとともに自重で前記ロープ８５に張力を付与する第２のシーブ８７、前記ロープ８５の張力変動で生じる前記シーブ８７の上下動にダンピング力を付与するとともに当該シーブ８７を左右に案内するシーブ支持手段８９で構成されている。
【００６２】
移動体１４は、前記ロープ３６および８５の張力に対して十分な剛性を有するかご枠９１、前記かご枠９１の四隅に配置され移動体１４を前記ガイドレール７９に沿って案内するためのガイドローラユニット９３、人荷を載せるための乗りかご９５、かご枠９１を介して乗りかご９５に侵入する前記ロープ３６および８５の縦振動高周波成分を遮断するとともにかご枠９１に対して乗りかご９５を支持するためのサスペンション９７を備えている。ここで、駆動対象である乗りかご９５には加速度検手段として当該乗りかご９５の上下方向加速度を検出するための加速度検出器９９が所定の方法で取付けられている。加速度検出器９９の検出結果は図示していないケーブルで回転演算手段Ｃ２，Ｃ２'の近傍に配置される加速度表示手段１０１に導入され、加速度検出結果が例えばタイムチャートとして表示される。
【００６３】
回転電動機１１は前記ベース２９を介して前記セカンダリーシーブ８１とともにマシンベッド１０３に所定の方法で取り付けられており、全体として電動機ユニット１０４を構成している。そして、前記マシンベッド１０３は防振ゴム１０５を介して図示しない建物の上階の床１０７に据付られている。なお、セカンダリーシーブ８１がロープ３６の張力で自由に回転可能であることは言うまでもない。
【００６４】
シーブ支持手段８９は、前記シーブ８７を回転可能に支持するための軸受け１０９、前記軸受け１０９を両側から挟み込むように配置され上下する前記シーブ８７を案内するシーブガイド１１１とで構成されている。なお、前記シーブガイド１１１の下端は図示しない建物の下階の床１１３に固定されている。
【００６５】
次に、以上のように構成された本実施の形態に係る振動調整装置の動作について説明する。
【００６６】
装置が待機状態すなわち三相交流電源４１および単相交流電源７７が投入されるとともに振動調整装置１、速度制御装置３９および駆動装置４３が稼動状態であるが角速度目標パターン発生器６５がゼロを出力している場合には、回転子回転軸１３は角速度ゼロの状態を維持している。また、装置の最初の起動時にはゲイン調整部５７および５７'にはゼロが設定されている。やがて、角速度目標パターン発生器６５がたとえば図４のような台形パターンを発生し目標角速度が増加を始めるとトルク指令演算部６７において角速度変換部４７から出力される現在の回転子回転軸１３の角速度と目標パターン発生器６５の角速度目標値に基づいて回転電動機１１が発生すべきトルク指令値が演算され、演算結果が加算器６８を介して駆動装置４３に出力される。すると点弧角制御部７５では回転電動機１１が指令値どおりのトルクを発生するようにサイリスタ部７３の対する点弧角が制御され、インバータ７３から励磁電流が出力されて回転電動機１１は指令値どおりのトルクを発生する。そして、回転電動機１１のトルクによりシーブ３７が回転子回転軸１３とともに回転を開始する。回転子回転軸１３の回転は回転伝達手段１９、回転入力軸１７を介してレゾルバ１５に入力され、信号処理部２３では回転子回転軸１３の回転角の増加に対応して出力電圧が上昇する。信号処理部２３の出力電圧は回転角変換部４５において回転子回転軸１３の回転角に変換される一方で角速度変換部４７においてたとえば疑似微分器等により角速度に変換される。この角速度は再びトルク指令演算部６７にフィードバックされ、かくしてシーブ３７の回転速度（角速度）は図４のように目標値に追従する。するとシーブ３７に掛けられたロープ３６を介して張力が移動体１４に伝達され、移動体１４も所定の目標速度パターンに追従して上昇する。この場合、移動体１４は図５に示すような加速度で運動する。
【００６７】
この時、回転体としてのシーブ３７に動的アンバランスがあると、前述の式４
【数４１】
0004146141.tif 000039
で表現される遠心力がエレベータシステム５に作用する。（以下、引用する式の意義については「課題を解決するための手段」の項を参照）
【００６８】
すると、防振ゴム１０５で支持される電動機ユニット１０４にはその重心回りに振動が発生し、この振動の移動体１４の駆動方向つまり上下方向の振動成分がロープ３６を介して移動体１４に伝播する。同様にしてこの振動の上下方向の振動成分は重量部８３にも伝播する。そして、ロープ８５を介してシーブ８７にも当該振動が伝播し、結局、エレベータシステム５全体に上下動が発生する。
【００６９】
電動機ユニット１０４に作用する上下方向の加振力は前述の式５
【数４２】
0004146141.tif 000040
そして、この加振力が移動体１４に伝播したときの加振力は前述の式６
【数４３】
0004146141.tif 000041
で記述され、移動体１４には図６のような上下振動が発生する。
【００７０】
移動体１４が所定の速度目標値に追従する際にこうした上下振動が生じるとそれがサスペンション９７を介して乗りかご９５に伝播し、乗り心地が著しく損なわれることになる。
【００７１】
しかし、本発明に係わる振動調整装置１にあってはトルク指令演算部６７の出力に回転演算手段Ｃ２の出力が加算され、移動体１４を加振する前述した式６の加振力が相殺される。すなわち、回転検出手段Ｃ１の出力が回転角変換部４５に導入され、回転角変換部４５より出力される回転角（θ）が加算器５３において位相調整部４９の所定の位相角（ψ２）と加算されて正弦演算部５５に導入され、加算器５３の出力値（θ＋ψ２）の正弦値（sin（θ＋ψ２））が演算される。一方、角速度変換部４７から出力される現在の回転子回転軸１３の角速度（ω）は乗算器５９に導入され角速度の平方値（ω２）が計算される。正弦演算部５５の出力にはゲイン調整部５７で所定のゲイン（Ｇ２）が乗ぜられた後、乗算器６１において前記乗算器５９からの角速度平方値（ω２）が乗ぜられる。そして、乗算器６１の出力が回転演算手段Ｃ２の出力となる。つまり、回転子回転軸１３の回転角（θ）および角速度（ω）に対し、前述の式２
【数４４】
0004146141.tif 000042
における演算結果が回転演算手段Ｃ２から出力されることになる。
【００７２】
このとき、前記式２のゲインＧ２および位相差ψ２が前述した式１３
【数４５】
0004146141.tif 000043
または、前述した式１６
【数４６】
0004146141.tif 000044
で定義されるゲインｋｍおよび位相差ψに等しければ移動体１４に作用する加振力が相殺され上下振動が発生することなく移動体１４は滑らかに上昇する。また、移動体１４が下降する場合は図４の速度目標パターンを−１倍して角速度目標パターン発生器６５から出力すれば良く、この場合も前記式１３および式１６の関係が成立するので、前述した式１４
【数４７】
0004146141.tif 000045
が満足される。したがって、移動体１４が滑らかに下降することは言うまでもない。
【００７３】
さらに、回転軸１３に取付けられるシーブ３７に偏心があると、シーブ３７には前述した式１７
【数４８】
0004146141.tif 000046
のような上下の変位が発生する。この変位も遠心力と同様にエレベータシステム５に作用する。
【００７４】
したがって、この変位に起因する移動体１４への加振力は前述した式１８
【数４９】
0004146141.tif 000047
で記述されるようになる。そして、移動体１４には上下振動が発生する。
【００７５】
しかし、本発明に係わる振動調整装置１にあってはトルク指令演算部６７の出力に回転演算手段Ｃ２'の出力が加算され、移動体１４を加振する上記式１８に示す加振力が相殺される。すなわち、角速度変換部４７の出力（ω）が回転角変換部４５'sに導入され、回転角変換部４５'sより出力される回転角（θ）が加算器５３'において位相調整部４９'の所定の位相角（ψ１）と加算されて正弦演算部５５'に導入され、加算器５３'の出力値の正弦値（sin（θ＋ψ１））が演算される。正弦演算部５５'の出力にはゲイン調整部５７'で所定のゲイン（Ｇ１）が乗ぜられ、回転演算手段Ｃ２'の出力となる。
【００７６】
つまり、回転子回転軸１３の回転角および角速度に対し、前述した式１
【数５０】
0004146141.tif 000048
における演算結果が回転演算手段Ｃ２'から出力されることになる。
【００７７】
このとき、上記式１のゲインＧ１および位相差ψ１が前述した式２４
【数５１】
0004146141.tif 000049
あるいは前述した式２６
【数５２】
0004146141.tif 000050
で定義されるゲインｋｄおよび位相差ψｄに等しければ移動体１４に作用する加振力が相殺され上下振動が発生することなく移動体１４は滑らかに上昇する。また、移動体１４が下降する場合は図４の速度目標パターンを-１倍して角速度目標パターン発生器６５から出力すれば良く、移動体１４が滑らかに下降することは言うまでもない。
【００７８】
また、本実施の形態ではシーブ３７の動的アンバランスおよび偏心に起因した複合的上下振動が移動体１４に発生する場合を説明しているが、このような場合でもゲインＧ２，Ｇ１および位相差ψ２，ψ１は次のようにして調整できる。
【００７９】
▲１▼すべての値をゼロに設定する。このとき、加速度表示手段にはたとえば図７に示すように図６より大きな移動体１４の上下振動が表示されている。
【００８０】
▲２▼ゲインＧ１を徐々に大きく設定しながら、図７の上下振動振幅に変化が見られるようになるまで移動体１４の昇降を繰り返す。
【００８１】
▲３▼図７の振幅に変化が見られたらゲインＧ１を固定する。
【００８２】
▲４▼位相差ψ１を増加（減少）させながら移動体１４の昇降を繰り返し、移動体１４の上下振動振幅が最小となったところで位相差ψ１を固定する。
【００８３】
▲５▼ゲインＧ１を増加（減少）させながら移動体１４の昇降を繰り返し、移動体１４の上下振動振幅が最小となったところでゲインＧ１を固定する。この操作でゲインＧ１および位相差ψ１がそれぞれゲインｋｄおよび位相差ψｄと等しくなり、偏心に起因する移動体１４の上下振動が相殺され、たとえば図６の振動波形が加速度表示手段に現れる。
【００８４】
▲６▼ゲインＧ２を徐々に大きく設定しながら、図６の上下振動振幅に変化が見られるようになるまで移動体１４の昇降を繰り返す。
【００８５】
▲７▼図６の振幅に変化が見られたらゲインＧ２を固定する。
【００８６】
▲８▼位相差ψ２を増加（減少）させながら移動体１４の昇降を繰り返し、移動体１４の上下振動振幅が最小となったところで位相差ψ２を固定する。
【００８７】
▲９▼ゲインＧ２を増加（減少）させながら移動体１４の昇降を繰り返し、移動体１４の上下振動振幅が最小となったところでゲインＧ２を固定する。この操作でゲインＧ２および位相差ψ２がそれぞれｋｍおよび位相差ψと等しくなり、動的アンバランスに起因する移動体１４の上下振動が相殺され、たとえば図５の加速度波形が加速度表示手段に現れ、上下振動が除去されたことが確認できる。
【００８８】
上述のように本実施の形態ではシーブ３７の動的アンバランスおよび偏心といった機械的精度が原因となって移動体１４に発生する上下振動がトルク制御で除去される。このため、乗りかご９５の加速度で規定される乗り心地基準等、装置に要求される性能、優れた乗り心地を装置全体の剛性や加工精度に頼ることなく提供することができ、高強度の材料や補強が不要でコストの上昇を招くことがない。
【００８９】
なお、上記の第１の実施の形態では、動的アンバランスおよび偏心に起因した移動体１４の複合的上下振動に対処するため、二つの回転演算手段を備えているが、これは回転演算手段の使用個数をなんら限定するものでなく、動的アンバランスもしくは偏心を有する回転体の個数に応じて必要数備えてよい。
【００９０】
また、回転体としてのシーブが動的アンバランスと偏心を有しているが、これは動的アンバランスもしくは偏心を有する回転体の種類をなんら限定するものでなく、たとえば電動機の回転子であってもよい。
【００９１】
さらに、回転検出手段がレゾルバを備えているが、これは回転検出手段の構成を何ら限定するものでなく、種々の変更が可能である。例えば、入力軸の角速度の増加に比例した出力電圧が得られる発電機であって何ら差し支えない。
【００９２】
加えて、回転伝達手段１９および回転入力軸１７により回転電動機１１の回転を伝達しているが、これは回転伝達手段１９の形態や回転入力軸１７の使用を何ら制限するものでなく、たとえば、図８に示すように回転子回転軸１３の端部周囲に等間隔の縞模様１１５を設け、信号処理部２３'に付随する光学素子１１７でこれを読み取る回転検出手段Ｃ１'としての光学式エンコーダ１１９であったり、図９に示すように回転子回転軸１３の回転を回転伝達手段としてのローラ１２１を介してロータリーエンコーダ１２３に伝達する回転検出手段Ｃ１''であってもよい。
【００９３】
また、振動調整装置１、速度制御装置３９および駆動装置４３が個別に配置されているが、これはそれぞれの配置や設置個所をなんら限定するものでなく、速度制御装置や駆動装置内に振動調整装置が全体としてもしくは分割されて設置されていたり、駆動装置内に振動調整装置および速度制御装置が設置されていてもなんら差し支えない。
【００９４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を図１０、図１１に基づいて説明する。第１の実施の形態では、回転体が動的アンバランスおよび偏心を有するシーブ３７である場合を想定し、これに対応して並列に並ぶ二つの回転演算手段Ｃ２、Ｃ２'を用いた例を示した。これに対して、第２の実施形態においては、ともに動的アンバランス（偏心は無視できる）が問題となるシーブ３７およびシーブ８７を回転体として備えた系における振動調整について説明することとする。
【００９５】
本実施の形態における振動調整装置１'は、シーブ３７の回転を検出する回転検出手段Ｃ１、シーブ８７の回転を検出する回転検出手段Ｃ１'、回転演算手段Ｃ２、これと同一構成を備えた回転演算手段Ｃ２''を備えて構成される。
【００９６】
なお、以下において第１の実施の形態における要素と同一の構成および機能を有する要素については同一符号を付して説明を省略するとともに、構成または機能に差異がある場合には「'」または「''」記号の付加で区別こととする。
【００９７】
回転検出手段Ｃ１'は、回転体としてのシーブ８７の円筒底面に設けられた回転軸の回りに等間隔の縞模様１１５'、軸受け１０９の上端に所定の方法で取付けられた信号処理部２３'に付随する光学素子１１７を備えた光学式エンコーダ１１９'を有している。したがって、回転演算手段Ｃ２"には回転変換部４５を介してシーブ８７の回転情報が入力される。
【００９８】
すると、回転演算手段Ｃ２"からはシーブ８７の動的アンバランスに起因した移動体１４の上下振動を抑制すべく、前述した式２
【数５３】
0004146141.tif 000051
に基づいたトルク指令補償値が出力される。
【００９９】
トルク指令演算部６７、回転演算手段Ｃ２および回転演算手段Ｃ２"のそれぞれの出力は動バランス調整加算器としての加算器６８'で加算され、加算器６８'の出力がシーブ３７およびシーブ８７の動的アンバランスに起因した移動体１４の上下振動を抑制するトルク指令値として駆動装置４３に導入されている。
【０１００】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態を図１２、図１３に基づいて説明する。上述の第１および第２の実施の形態では、駆動力発生手段が回転電動機、駆動対象がエレベータシステムの移動体１４であった。しかし、本発明における駆動力発生手段や駆動対象をなんら限定するものではなく、種々変形してなんら差し支えない。本実施の形態においては、駆動対象が一軸位置決めテーブル装置のテーブル、駆動力発生手段がリニアモータである場合の振動調整について説明する。
【０１０１】
すなわち、本実施の形態においては、駆動対象が一軸位置決めテーブル装置１２５の位置決めテーブル１２７である。一軸位置決めテーブル装置１２５は、リニア固定子１２６と可動子を兼ねたテーブル１２７で構成される駆動力発生手段としてのリニア誘導モータ１２９、入力される推力指令値に一致する推力をテーブル１２７に付与するための駆動力発生手段としての駆動装置４３'、テーブル１２７をリニア誘導モータ１２９の両端で支持するための回転体としてのローラ１３３ａ，１３３ｂ、断面が逆Ｕ字形状の軌道枠１３７、前記軌道枠１３７の側面に固定されローラ１３３ａ，１３３ｂを回転可能に保持するための軸受け１３９、テーブル１２７の位置を検出するための光学式リニアセンサ１４１、光学式リニアセンサ１４１で検出されたテーブル１３７の位置情報を擬似微分器１４３を介して導入するとともに速度目標パターン発生器１４５の出力を導入してテーブル１３７の動きを所定の速度パターンに追従させるための推力指令値を出力する推力指令演算部１４７を備えた速度制御装置３９'、図示しないカップラを介してローラ１３３ａ，１３３ｂのそれぞれの回転軸に検出軸が接続された回転検出手段Ｃ１"としてのロータリーエンコーダ１２３ａ，１２３ｂを備えている。
【０１０２】
そして、本実施の形態に係わる振動調整装置１''は、回転伝達手段１９として図示しないカップラ、ロータリーエンコーダ１２３a（１２３ｂ）の出力を回転角に応じた電圧に変換する信号処理部２３''a（２３''ｂ）で構成される回転検出手段Ｃ１''ａ（Ｃ１''ｂ）と、回転検出手段Ｃ１''ａ（Ｃ１''ｂ）の出力に基づいてローラ１３３ａ（１３３ｂ）の偏心に起因して発生するテーブル１２７の駆動方向の振動を抑制するための推力補償値を演算する回転演算手段Ｃ２'ａ（Ｃ２'ｂ）と、回転演算手段Ｃ２'ａ，Ｃ２'ｂのそれぞれの出力および速度制御装置３９'の出力を合計する偏心振動調整加算器としての加算器６８''とを備えている。なお、前記回転演算手段Ｃ２'ａ（Ｃ２'ｂ）において回転検出手段Ｃ１''ａ（Ｃ１''ｂ）の出力が回転角変換部４５'においてローラ１３３ａ（１３３ｂ）の回転角に変換されることは言うまでもない。
【０１０３】
ここで、ローラ１３３ａ（１３３ｂ）に偏心があると、ローラ１３３ａ（１３３ｂ）の回転にともなってリニア固定子１２６とテーブル１２７の空隙長が変動し、リニア誘導モータ１２９の推力は回転に同期して変動する。このため、テーブル１２７は駆動方向に振動しながら速度パターンに追従することになる。しかるに本実施の形態によれば、ローラ１３３ａ（１３３ｂ）の偏心に起因するリニア誘導モータ１２９の推力変動が振動調整装置１''で補償され、テーブル１２７に駆動方向の振動が生じることがない。
【０１０４】
このため、ローラ１３３ａ，１３３ｂの加工精度ならびに取付け精度を緩和することができ、装置のコスト低減が可能となる。なお、回転演算手段Ｃ２'ａ，Ｃ２'ｂのそれぞれのゲイン調整部５７'、位相調整部４９'の値を決める際は光学式リニアセンサ１４１の位置情報出力を直列につながれた２つの擬似微分器を介してテーブル１４１の加速度に変換すると上述の調整手順に従うことができ、パラメータ調整作業が容易になる。この場合、光学式リニアセンサ１４１、２つの擬似微分器１４３，１４９で加速度検出手段１５１が構成されることになる。
【０１０５】
[第４の実施の形態]
さらに、本発明の第４の実施の形態を図１、図３および図１４に基づいて説明する。上述の第１乃至第３の実施の形態ではゲイン調整部および位相調整部の値が固定されていたが、これはゲイン調整部および位相調整部の値を限定するものでなく、駆動対象の運転状態に応じて適当な所定値を設定してなんら差し支えない。
【０１０６】
すなわち、本実施の形態では、第１の実施の形態のエレベータシステム５において、エレベータシステム５の昇降行程が長く、駆動対象としての移動体１４の運転時最大加速度および同最大速度が大きく設定されている。また、最大速度運転時における回転電動機１１の振動を床に伝えないため、防振ゴム１０５にはより大きな弾性が与えられている。
【０１０７】
そして、速度制御装置３９からはエレベータシステム運転時の最大設定速度に基づいて設定速度信号Ｖおよびエレベータ昇降時の回転電動機１１の回転方向信号Ｄが出力されている。振動調整装置１'''は回転検出手段Ｃ１と回転演算手段Ｃ２，Ｃ２'''、設定速度信号Ｖに基づいて所定の値を出力するゲイン切替え手段１５３、同位相切替え手段１５５、設定速度信号Ｖおよび回転方向信号Ｄに基づいて所定の値を出力する位相設定器１５７、前記位相切替え手段１５５および前記位相設定器１５７の出力を加算する加算器１５９を備えている。
【０１０８】
回転演算手段Ｃ２では、ゲイン調整器５７および位相調整器４９はゲイン切替え手段１５３および加算器１５９の出力に基づいて、それぞれ所定の値に調整される。
【０１０９】
また、回転演算手段Ｃ２'''は、前記角速度変換部４７の出力を前記回転子回転軸１３の角加速度（α）に変換する角加速度変換部１６１、前記回転子回転軸１３の角度（θ）を出力する積分器４５'s、前記回転角変換部４５'s（積分器）の出力（θ）に対する位相角を加算器１５９の出力に基づいて設定するための位相調整部４９''、前記位相調整部４９''の出力（ψ３）と回転角変換部４５'sの出力（θ）とを加算する加算器５３''、前記加算器５３''の出力（θ＋ψ３）が入力されるとともに入力した値の余弦値（cos（θ＋ψ３））を計算する余弦演算部５５''、前記ゲイン切替え手段１５３の出力に基づいて前記余弦演算部５５''の振幅（Ｇ３）を設定するゲイン調整部５７''、前記角加速度演算部１６１の出力（α）と前記ゲイン調整部５７''の出力（Ｇ３cos（θ＋ψ３））を乗算する角加速度乗算部としての乗算器６１''を備えている。そして、前記位相調整部４９''、加算器５３''および前記余弦演算部５５''は全体として三角関数演算部Ｃ３''を構成している。そして、角速度乗算部としての前記乗算器６１および前記乗算器６１''の出力が、すなわち回転演算手段Ｃ２，Ｃ２'''の出力が、前記トルク指令演算部６７の出力とともに加算器６８''に入力され、多重振動調整加算器としての加算器６８''から出力される。
【０１１０】
なお、加算器６８''に入力される回転演算手段Ｃ２，Ｃ２'''の出力の和は、前述の式３
【数５４】
0004146141.tif 000052
で表現することができる。
【０１１１】
このため、結果として前述した式２９
【数５５】
0004146141.tif 000053
に基づくトルク指令値が前記駆動装置４３に入力される。
【０１１２】
本実施の形態のように昇降行程が長く運転時最大加速度および同最大速度が大きく設定されている上に防振ゴム１０５の弾性が低いエレベータシステムでは、シーブ３７が軸偏心を有すると最大速度およびその近傍の加減速時においてシーブ３７の軸偏心に起因する偏心加振力が過大となり、移動体１４には縦振動が発生する。さらに、防振ゴム１０５の弾性が低い場合には、過大となった偏心加振力により防振ゴム１０５上で電動機ユニット１０４全体が上下に振動し、この電動機ユニット１０４の振動が偏心加振力に加わって移動体１４が加振されることになる。この電動機ユニット１０４の上下振動と偏心加振力の加振合力はその振幅および前記回転軸１３の回転角との位相差が運転時の最大設定速度および同設定加速度で変化する。そして、位相差については回転電動機１１の回転方向によっても変化する。このため、移動体１４が特定の最大設定速度で上昇する場合において移動体１４の上下振動が収まるようにゲイン調整部５７，５７''および位相調整部４９，４９''を調整しても、たとえば、移動体１４の下降時においては移動体１４の縦振動が収まらないという事態が生じることになる。また、最大設定速度を変更すると上昇時も下降時も移動体１４には縦振動が発生することになる。
【０１１３】
しかるに、本実施の形態にあっては振動調整装置１'''が図１４のように構成されており、前記ゲイン切替え手段１５３、前記位相切替え手段１５５および前記位相設定器１５７により、最大設定速度および回転電動機１１の回転方向に応じてゲイン調整部５７，５７''のゲイン（Ｇ３）および位相調整部４９，４９''の位相差（ψ３）が適切に設定される。前記加振合力は最大設定速度および回転電動機１１の回転方向に応じて振幅と位相差が変化する偏心加振力とみなすことができるので、運転状態ごとに前述した式２８
【数５６】
0004146141.tif 000054
で表される偏心加振力が前述した式２９
【数５７】
0004146141.tif 000055
に基づくトルク指令値で相殺され、すべての運転状態において移動体１４の縦振動が減少する。
【０１１４】
このため、移動体１４の昇降時でどちらかに縦振動が発生することもなく、また、夜間において静粛運転のため最大設定速度を低く設定しても移動体１４に縦振動が発生することもない。
【０１１５】
加えて、上記各実施の形態では、回転演算手段はアナログ演算的に説明されているがこれは、アナログ、デジタルの演算方式を何ら限定するものではなくデジタル演算方式を適用してもよい。
【０１１６】
このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【０１１７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の振動調整装置によれば、回転体の動的アンバランスや偏心に起因する駆動対象の振動を機械的精度や剛性を高めることなく大幅に低減することができるので装置のコストを低減できる。また、駆動対象に余計な振動が発生せず破損しにくくなるため、装置の信頼性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の全体的な構造を示す斜視図。
【図２】上記の実施の形態における全体的な構成を示すブロック図。
【図３】上記の実施の形態におけるエレベータシステムの構成を示す概略図。
【図４】上記の実施の形態における角速度指令値と時間との関係を示すパターン図。
【図５】上記の実施の形態における加速度と時間との関係を示すパターン図。
【図６】上記の実施の形態における加速度と時間との関係を示すパターン図。
【図７】上記の実施の形態における加速度と時間との関係を示すパターン図。
【図８】上記の実施の形態における他の全体的な構造を示す斜視図。
【図９】上記の実施の形態における別の全体的な構造を示す斜視図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態におけるエレベータシステムの構成を示す概略図。
【図１１】上記の実施の形態における全体的な構成を示すブロック図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態における一軸位置決めテーブル装置の構成を示す概略図。
【図１３】上記の実施の形態における全体的な構成を示すブロック図。
【図１４】本発明の第４の実施の形態における全体的な構成を示すブロック図。
【符号の説明】
Ｃ１，Ｃ１'，Ｃ１''ａ，Ｃ１''  回転検出手段
Ｃ２，Ｃ２'，Ｃ２'ａ，Ｃ２'ａ，Ｃ２''，Ｃ２'''  回転演算手段
Ｃ３, Ｃ３'，Ｃ３''  三角関数演算手段
Ｖ  設定速度信号
Ｄ  回転方向信号
１，１'，１”  振動調整装置
５  エレベータシステム
１１  回転電動機
１３  回転子回転軸
１５  レゾルバ
１７  入力回転軸
１９  回転伝達手段
２１  固定子
２３  信号処理部
２５  台板
２７  支持部材
２９  ベース
３１  ストッパー
３３  固定子ハウジング
３５  軸受け
３７  プーリー
３９，３９'  速度制御装置
４１  三相交流電源
４３，４３'  駆動装置
４５，４５'s，４５'  回転角変換部
４７，４７'  角速度変換部
４９，４９'  位相調整部
５３，５３'，６８，６８'，６８''  加算器
５５，５５'  正弦演算部
５７，５７'  ゲイン調整部
５９，６１  乗算器
６５  角速度目標パターン発生器
６７  トルク指令演算部
６９  コンバータ
７１  インバータ
７３  サイリスタ部
７５  点弧角制御部
７７  単相交流電源
７９  ガイドレール
１４  移動体
３６，８５  ロープ
３７，８７  シーブ
８１  セカンダリーシーブ
８３  重量部
２４，１４８  巻き上げ電動機
８９  シーブ支持手段
９１  かご枠
９３  ガイドローラユニット
９５  乗りかご
９７  サスペンション
９９  加速度検出器
１０１  加速度表示手段
１０３  マシンベッド
１０４  電動機ユニット
１０５  防振ゴム
１０７，１１３  床
１０９  軸受け
１１１  シーブガイド
１１５，１１５'  縞模様
１１７  光学素子
１１９  光学式エンコーダ
１２１  ローラ
１２３  ロータリーエンコーダ
１２５  一軸位置決めテーブル装置
１２６  リニア固定子
１２７  テーブル
１２９  リニア誘導モータ
１３３ａ，１３３ｂ  ローラ
１３７  軌道枠
１３９  軸受け
１４１  光学式リニアセンサ
１４３，１４９  擬似微分器
１４５  速度目標パターン発生器
１４７  推力指令演算部
１５１  加速度検出手段
１５３  ゲイン切替え手段
１５５  位相切替え手段
１５７  位相設定器
１５９  加算器
１６１  角加速度変換部
【図１】
0004146141.tif 000059
【図２】
0004146141.tif 000060
【図３】
0004146141.tif 000061
【図４】
0004146141.tif 000062
【図５】
0004146141.tif 000063
【図６】
0004146141.tif 000064
【図７】
0004146141.tif 000065
【図８】
0004146141.tif 000066
【図９】
0004146141.tif 000067
【図１０】
0004146141.tif 000068
【図１１】
0004146141.tif 000069
【図１２】
0004146141.tif 000070
【図１３】
0004146141.tif 000071
【図１４】
0004146141.tif 000072