JPH07291560A - 昇降機の動的振動制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 昇降機の動的振動制御用に空間フィルタリン
グを使用して改良された動的制御システムを実現して、
高周波の振動を最小限に抑えること。 【構成】 複数のアクチュエータ８４であって、それぞ
れ検知された信号に応答して、レール６４に対してロー
ラガイド５８を押圧する、ローラガイド５８と連結して
いる前記複数のアクチュエータ８４と、水平方向の力の
振動を検知するための手段７８であって、高周波の振動
による影響が前記検知手段７８に及ばないように、高周
波数を空間フィルタリングする平面においてのみ配置さ
れる前記手段７８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は昇降機、特に空間フィル
タリングを使用した昇降機の動的振動制御システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】１９９２年１月２２日公開の欧州特許出
願公開第０４６７６７３号Ａ２に記載されている方法
は、昇降路を垂直に移動する昇降機のプラットフォーム
に対して水平方向に作用する力を動的に相殺する方法お
よび装置について述べている。その方法では、例えば従
来のローラガイドに１つ以上のアクチュエータを付加し
た動的ローラガイドによって、かごの水平方向への加速
を検知して相殺している。その１つの実施例としてロー
ラガイドに２つのアクチュエータを備えたものが挙げら
れる。これらのアクチュエータは高荷重アクチュエータ
と、もっと小さな力で高周波加速度を相殺するアクチュ
エータである。強力なセンタリングアクチュエータを制
御するためのより低速な位置基準型のフィードバック制
御回路が開示されている。その明細書においては、位置
センサおよび加速度センサは、床面や屋根部分を含むシ
ステム中の様々な場所に配置されていると開示されてい
る。しかしその位置は、任意の位置であるとされている
（１０ページの３行目を参照のこと）。

【０００３】米国特許第５，０２７，９２５号には、昇
降機かご室の振動を緩衝する方法および装置について記
載されている。同明細書中に説明されているように、昇
降機には弾性懸架装置と相殺力を制御するための信号を
供給する振動加速度計が備えられている。昇降機には、
昇降機の通常の移動による加速に関する信号成分をフィ
ルタリングする高域通過フィルタ装置を備えている。

【０００４】このような閉ループ加速に基づいた制御シ
ステムを実現するための１つの明確な方法として、振動
加速度計をそれらに接続されたアクチュエータに近接し
て設置するという方法がある。この方法は、動的ローラ
ガイドシステムではローラガイド本体に振動加速度計を
装備することを意味する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、高周
波の水平加速度すなわち振動の問題は、昇降機の乗り心
地を改善する上で解決しなければならない主要な問題で
あることは理解できよう。従来技術において用いられて
いるように、「高周波」という用語は一般に、約１０Ｈ
ｚを超える周波数の機械的振動を示すのに引用されてい
た。そのような高周波の加速ゆえに、制御回路の具体化
は非常に困難なものとされてきた。というのは、制御回
路の安定化は、約２０Ｈｚ以上の周波数帯で起こる多く
のスプリアスレスポンスに非常に大きく影響されるから
である。このように、従来の技術ではこの問題に対し非
常に多くの労力と費用をかけてきた。残念ながら、従来
の線形集中定数フィルタを使用する方法では、スプリア
スレスポンスを回避することが不可能であるという点
で、それに対する解決策で実行可能なものは存在しなか
った。その結果、従来のシステムで解決困難であった問
題を解決する動的な振動制御システムを提供することが
必要となるわけである。

【０００６】本発明の目的は改良された動的制御システ
ムを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明にあっては、昇降機かご室における振
動を減衰する動的振動制御システムであって、それぞれ
検知された信号に応答して、レールに対してローラガイ
ドを押圧し、このローラガイドと連結している前記複数
のアクチュエータと、水平方向の力の振動を検知し、高
周波の振動による影響を受けないように高周波数を空間
フィルタリングする平面においてのみ配置される振動検
知手段と、を備えた構成としている。

【０００８】

【作用】昇降機の動的振動制御用に空間フィルタリング
を使用している。このため、飛行機の設計に見られるよ
うな（飛行機では、高周波の振動が空間フィルタリング
されている）複数の振動加速度計を装備した昇降機の動
的水平懸架制御システムによって、高周波の振動を最小
限に抑えている。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。

【００１０】図７中に符号１０で示されるような動的ロ
ーラガイドシステムは上述した欧州特許出願公開第０４
６７６７３号Ａ２などに記載されているようにガイドレ
ール１４に沿って移動するように設置された回転輪１２
を含み、端部２０で枢支される制御部材１８の第１のリ
ンク１６に接続されている。制御部材１８の第２のリン
ク２２は枢支点２４から延在し、枢支点２４から遠位に
ある第２のリンク２２の端部２８に、高荷重な電気機械
アクチュエータ２６ａと、第２のリンク２２の中央部近
辺に示される低動力な電磁アクチュエータ２６ｂとを有
するアクチュエータ２６によって制御されている。一般
に動的ローラガイドシステム１０は例えばアクチュエー
タ２６に隣接して配置された振動加速度計３０などのモ
ーションセンサを有する。動的ローラガイドシステム１
０はさらに、振動加速度計３０から信号を受信し、また
制御回路３２の電磁ドライバ３６に情報を供給して電磁
アクチュエータ２６ｂを制御するよう接続されている制
御装置３４を有する制御回路３２を含む。制御回路３２
はまた、位置センサ３８および中央制御装置４０、アク
チュエータ２６ａを含む。中央制御装置４０は出力信号
をアクチュエータ２６ａに送信し、それによって第２の
リンク２２の端部となる２８の位置を比較的ゆっくりと
移動させ、回転輪１２をこの回転輪１２が多少の力で乗
っているガイドレール１４に対して付勢する。同様に、
電磁アクチュエータは迅速に動作して、振動加速度計３
０によって検知される比較的低力な振動を相殺する。こ
のようにして、移動している昇降機かご室にかかわる振
動を検知して軽減する。

【００１１】図１は昇降機かご４２を示す図である。同
図において示されるように、かご室フレーム４４は、上
端部５０においてクロスヘッド４８に接合された複数の
垂直かまち４６を有する。また、この垂直かまち４６は
その底端部５４近くに配置された安全板材５２にも接合
されている。安全板材５２に接合されているのは安全装
置５６である。本実施例において、動的ローラガイド５
８は安全装置５６に取り付けられ、振動加速度計６０を
使用することにより横方向へ制御される。標準的なロー
ラガイド６２（または中央制御を利用するローラガイド
などの他の案内手段）はクロスヘッド４８に装着されて
いる。これらのローラガイド６２は、従来のＴ字型昇降
機レール６４に対して作用する。図１は横方向の安定軸
を示している。もちろん、昇降機かご４２も左側前後方
向および右側前後方向に安定化が施されている。従っ
て、安定化の３つの軸、すなわち横方向軸、前後方向
軸、垂直軸が備えられている。

【００１２】プラットフォーム６６はかご室フレーム４
４に接合され、安全板材５２の上にのっている。プラッ
トフォーム６６は垂直軸を中心とした回転を避けるため
にかまち４６に支持されている。昇降機かご室６８は防
音パッド７０によってプラットフォーム６６に安全に固
定されている。昇降機かご室６８の回転は固定部７２に
よって抑制されている。

【００１３】各ローラは懸架バネ（図１には図示せず）
によってかご室フレーム４４に効率的に接続されてい
る。原理的な剛性体モード、すなわち横方向、前後およ
び片揺れでの振動共振波数は、およそ１〜３Ｈｚであ
る。各振動モードは、自然（共鳴）周波数、有効質量お
よび振動抑制率（ゼータ＝減衰定数／［４＊π＊自然周
波数＊有効質量］）によって定義される二次システムと
して特徴付けられる。

【００１４】動的制御は図７に示されるように行われ
る。振動加速度計６０の出力結果は、制御装置３４と電
磁ドライバ３６によってフィードバックされる。この制
御ループの電位が正しいか否かは、それによる加速／力
の伝達関数によって判断してもよい。理想的には、その
伝達関数Ｇは以下の数式１で示される。

【００１５】

【数１】Ｇ＝Ｓ²／［Ｍｓ²+Ｄｓ＝Ｋ］となる。

【００１６】Ｍ＝有効質量 Ｄ＝有効減衰量 Ｋ＝有効バネ比率 ｓ＝ラプラス演算子（＝ｊω） 伝達関数Ｇは、１０Ｈｚ未満のような低周波数の振動に
対するシステム動力学の好例となる。理想的なシステム
においては、高周波数の限界値ＧはＧ≒１／Ｍとなる。
高周波数での関数Ｇは定数であり、位相は０度である。

【００１７】高周波数では、実際のシステムについての
伝達関数Ｇは１／Ｍよりもはるかに大きく振幅し、０度
の遅れをとる位相をもつ。実際のシステムにおける伝達
関数Ｇの高周波レスポンスは、そこに多数の振動モード
が存在するという理由から予測不可能なものである。こ
れらのモードは、機械的システムの各々の部分に依存し
うる非剛性体のモードである。このモードの特徴は図２
に示されている。このグラフでは、擬似剛性体モード７
４と２つの高周波モード７６の特性曲線が示されてい
る。各モードすなわち７４、７６は規定の空間方位と共
振周波数とを持っている。実際のシステムにおいては、
加速／力の伝達関数に多数の共振が認められる。それら
の共振を処理する最も実用的な方法として、遅れを制御
する装置を使用する方法がある。この制御装置は、位相
のずれを除去することによって、より高い周波数を減衰
させるものである。全ループ利得の大きさが１．０を上
回る場合、位相のずれは１８０度に達し、制御はほとん
ど不規則ともいえる状態になることは制御理論において
は周知の事実である。本願明細書において、全ループ利
得は、加速／力の伝達関数に電磁ドライバおよび電磁制
御装置の伝達関数を掛けて得られる積として定義され
る。

【００１８】加速／力のレスポンスを空間フィルタリン
グするということは、好ましくないレスポンスを、有意
な位相のずれを起こさずに除去または抑制する方法であ
る。この技術は、３つの基本的な振動モードに充分に対
応し、かつスプリアスレスポンスに対してはほとんど応
答しないよう振動加速度計を設置するという方法からな
る。図２においては共通ノード面または共通ノード部分
は安定板材５２上に規定されている。安定板材５２自体
は大きくて堅固な板材である。その質量および剛性は、
プラットフォーム６６およびその上部に設置されている
昇降機かご室６８によって高められている。振動が減少
された（抑制された）点がノードである。安定板材５２
は、強い振動が存在し得ない領域である。ノード点すな
わちノード領域の意味は図３において示されている。基
本モードの振幅は、力変換器が位置している基準点０か
ら振動加速度計６０が位置するノード面までの間、ほと
んど変化しない。振動加速度計６０は高周波数モードに
はほとんど応答しない。

【００１９】昇降機かご４２の下側の構造を示している
図３では、昇降機かご４２の各構造部分が上述した図と
同一の参照符号で示されている。同図において示される
ように、昇降機かご４２は、床面７７および安全板材５
２を有する。昇降機かご４２の高周波数振動に対する共
通ノードの水平面は、実質的に安定板材５２の平面と一
致しているとされる。従って、図３に示されるように、
複数の振動加速度計７８ａ、７８ｂ、および７８ｃは安
定板材５２の上に配置されている。高周波数の振動はこ
の平面上に共通ノードを持つことになるので、昇降機か
ご室のこの平面５２は、著しく高い周波数の振動の力の
作用を受けることがない。すなわち、この平面は高周波
数の振動に対しても、静状態を保つことができるのであ
る。このように、振動加速度計７８ａ、７８ｂおよび７
８ｃを配置することによって、高周波数による振動は７
８ａ、７８ｂおよび７８ｃから空間フィルタリングされ
ることになる。結果として、振動加速度計７８ａ、７８
ｂおよび７８ｃによって優先的に検出される振動は、剛
性体形式の振動が原因となっているものであるといえ
る。

【００２０】好ましい実施例として、振動加速度計の１
つの７８ｂは、共通ノード面上にある昇降機かご４２の
水平面の中心に隣接して配置されているか、または実用
可能の限界まで中心に近接して配置されていると好まし
い。他の２つの振動加速度計７８ａおよび７８ｃもまた
共通ノード面上の、昇降機かご４２の２つの側面かつ昇
降機かご室の前部および後部の壁部の中心となる位置に
配置されている。このような実施例において、振動加速
度計７８ａ、７８ｂおよび７８ｃは基本的に、横方向の
移動および水平方向への回転移動（一般的に「片揺れ」
と呼ばれる）に応答する。これらの運動は一般的に、昇
降機レールの偏差およびかご室に作用する空気力学的な
力によって引き起こされるものである。好ましい実施例
として、安定板材５２と、アクチュエータ２６が配置さ
れている動的ローラガイド５８との間の距離を最小限に
抑え、振動加速度計７８ａ、７８ｂ、および７８ｃとア
クチュエータ間の位相のずれを減少させている。

【００２１】図４には簡略化された振動制御システムが
示されている。好ましい実施例として、各振動加速度計
７８ａ、７８ｂおよび７８ｃは、図４に示されるよう
に、振動加速度計７８ａ、７８ｂおよび７８ｃの中の１
つから信号を受信し、またその補正された信号を、動的
ローラガイド５８と関連している１つまたは複数の電磁
ドライバ／電磁アクチュエータ集合体８４に送信する制
御ループ補正回路８２を備える。この方式では、必要と
される制御回路の数は、あらかじめ要求されているロー
ラガイド車輪１２の数ではなく振動加速度計７８の数に
等しいことになる。このシステム８０では、有効質量８
６に作用する突風のように強力な力Ｆが示されている。
このモードでは、有効質量は、昇降機かご４２がその本
体に作用する力に抗する能力を表す。これに応答して、
振動加速度計７８は出力信号を制御回路８２に送信す
る。制御回路８２は、図７に示すローラガイド車輪１２
の動作を制御しているアクチュエータ２６のうちの１つ
（またはそれ以上）の電磁ドライバ２６ｂに補正信号を
送信する。

【００２２】さらに、図４に示すシステム８０は、８８
で積分し、９０においてさらに加速度を積分して位置を
定義するシステムによって明示されるかご室の水平方向
の速度を表している。かご室の運動は、昇降機システム
８０の一部である機械的残留減衰手段９２によって抑制
される。バネによる抑制は、ブロック９４から力合成ジ
ャンクション９５への位置フィードバックによって示さ
れている。

【００２３】高周波の振動によって起こる雑音は、高周
波振動における共通ノード面上に振動加速度計７８ａ、
７８ｂおよび７８ｃを配置すること、すなわち空間フィ
ルタリングを行なうことによって緩和されるので、制御
システム８０、特に振動加速度計ループでは、振動の有
効閉鎖ループを制御するのに充分なループを得ることが
可能となる。特定の実施例においては、制御回路３２が
以下の数式２に示す伝達関数を持つことになる。

【００２４】

【数２】

【００２５】この伝達関数は低周波数の応答を軽減して
振動加速度計のドリフトによる影響をなくす。さらに、
遅れ部分のカスケードを利用しながら高周波数の応答を
繰り返す。この関数は、振動加速度計７８ａ、７８ｂお
よび７８ｃが、高周波振動の空間フィルタリングの共通
ノード面に位置している場合に大きく影響を受ける振動
力の範囲においては安定している。

【００２６】図５（Ａ）および５（Ｂ）のグラフ図に示
されている、実験的に得られた（加速／力）伝達関数
は、アクチュエータ上またはアクチュエータに近接して
配置されている振動加速度計によって振動を検知すると
いう従来の技術を示している。また高周波振動の空間フ
ィルタリングのノード平面上に配置された複数の振動加
速度計によって計測された図６（Ａ）および６（Ｂ）の
グラフ図は、後者の技術が、非常に重要なことに、高周
波の雑音を減少させたという事実を明らかにしている。
その結果、集合質量Ｍが、実際複雑な機械工学的構造を
している場合に、応答の良い閉鎖ループが図４に示され
るような制御システムに対して可能となる。

【００２７】振幅（図５Ａ）と位相（図５Ｂ）に見られ
る実験的測定値は、振動加速度計が昇降機のローラガイ
ド体に隣接して配置されている場合に検出されるもので
ある。非常に重要なことは、これらの図で明らかなよう
に、約１０Ｈｚ以上の周波数を持つ振動が原因で信号レ
ベルは著しく高くなるということである。しかしなが
ら、同様の測定値、すなわち高周波振動が空間的にフィ
ルタリングされたノード平面に近接している面上に設置
された振動加速度計によって計測された振幅（図６Ａ）
と位相（図６Ｂ）では、また重要なことに、低度な信号
レベルが発せられている。

【００２８】上記の結果より、高周波振動の結果として
生じる力を,空間フィルタリングしている面上に動作セ
ンサを配置することは、制御システムから雑音が減少さ
れ、剛性体の範囲において安定しているという点で明ら
かに有利であることは、容易に理解されるであろう。

【００２９】本発明はここに、１つまたはそれ以上の特
殊な構成について記述してきたが、他の配置および構成
は、その発明の精神および範囲から逸脱することなく行
うことができることは容易に理解できる。それゆえ本発
明は付属の特許請求の範囲とそれについての穏当な解釈
により限定されるものとみなされる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば昇
降機の動的振動制御用に空間フィルタリングを使用して
改良された動的制御システムを実現したので、高周波の
振動を最小限に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理に従って配置されたモーションセ
ンサを含む昇降機かご室アセンブリを示す概略図であ
る。

【図２】機械的なシステムに依存することが可能な、非
剛性体の振動モードを示すグラフ図である。

【図３】本発明の原理に従って配置された複数のモーシ
ョンセンサを含む昇降機かご室アセンブリの概略図であ
る。

【図４】本発明のモーションセンサを使用した統合制御
システムを示すブロック図である。

【図５】（Ａ）はローラガイドに近接して配置された複
数の振動加速度計を持つ昇降機システムにおける振幅を
プロットしたグラフ図であり、（Ｂ）は同システムにお
ける位相をプロットしたグラフ図である。

【図６】（Ａ）は本発明の原理に従って配置された複数
の振動加速度計を持つ昇降機システムにおける振幅をプ
ロットしたグラフ図であり、（Ｂ）は同システムにおけ
る位相をプロットしたグラフ図である。

【図７】従来の動的ローラガイドシステムを示す概略図
である。

【符号の説明】

４２…昇降機かご室 ５８…ローラガイド ６４…レール ７８…振動加速度計 ８０…制御システム ８４…アクチュエータ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 昇降機かご室における振動を減衰する動
   的振動制御システムであって、それぞれ検知された信号
   に応答して、レールに対してローラガイドを押圧し、こ
   のローラガイドと連結している前記複数のアクチュエー
   タと、水平方向の力の振動を検知し、高周波の振動によ
   る影響を受けないように高周波数を空間フィルタリング
   する平面においてのみ配置される振動検知手段と、を備
   えることを特徴とする昇降機の動的振動制御システム。
2. 【請求項２】 前記水平方向の力の振動を検知するため
   の振動検知手段は、３つの振動加速度計を有することを
   特徴とする請求項１記載の昇降機の動的振動制御システ
   ム。
3. 【請求項３】 前記振動加速度計は昇降機かごのかご室
   の床面の下に配置された前記昇降機のかご室の安定板材
   上に配置されていることを特徴とする請求項２記載の昇
   降機の動的振動制御システム。
4. 【請求項４】 前記アクチュエータと前記安定板材との
   間の距離が最小限に抑えられていることを特徴とする請
   求項３記載の昇降機の動的振動制御システム。
5. 【請求項５】 前記振動加速度計の１つは安定板材の中
   央であって前後方向の中心に位置していることを特徴と
   する請求項３記載の昇降機の動的振動制御システム。
6. 【請求項６】 前記振動加速度計の２つは前記安定板材
   の両端に近接し、また前後方向の中心に配置されている
   ことを特徴とする請求項５記載の昇降機の動的振動制御
   システム。
7. 【請求項７】 前記振動加速度計の各々に連結している
   少なくとも１つの制御回路を有することを特徴とする請
   求項２記載の昇降機の動的振動制御システム。