JPH0351281A - 昇降機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は昇降機に係り、特にかごの横揺れ振動を抑制し
た昇降機の制御装置に関する。

〈従来の技術〉 近年、高層ビルの増加に伴って定格昇降速度の高い昇降
機が要求され、これと共に案内レールの据付けにも高精
度が要求されているが、依然としてかごの横揺れ振動が
問題となっている。

この横揺れ振動は、案内レールの据付は調整作業を精密
にやり直すと消滅することが多く、このため案内レール
の据付は誤差が主な原因と考えられていた。事実、昇降
機では案内レールの全長が比較的短く、また案内レール
上を反復して昇降するため、同じパターンの横揺れ振動
を繰返す傾向がある程度観察されていた。

このような認識に基づいて、特開昭６２−７４８９７号
公報に記載のようなかごの横揺れ振動を抑制する方法お
よび装置が提案されていた。これは学習制御という名で
知られる制御システムを昇降機のかごの横揺れ抑制に応
用したもので、このシステムは、同一の運転を反復する
ときに同一の結果が正確に反復して得られる場合、その
結果のデー夕を予め学習して記録しておき、その学習デ
ータ分だけ制御条件を補正すれば誤差をなくすことがで
きるという制御思想に基づくものである。この学習制御
システムはコンピュータに大量のメモリを要求するが、
リアルタイムフィードバックを行わないためにハンチン
グやオーバーシュート等の危険のない安定した制御が可
能である。

〈発明が解決しようとする課題〉 上述した従来の昇降機の制御装置は、かごの横揺れ振動
が案内レールの据付は誤差だけによって生じているとの
前提に基づいているが、昇降機の場合、案内レールの支
持点を建物の各階床に合わせなければならないため、案
内レールの支持点間隔は好ましくない程度に広くなりが
ちであり、しかも案内レールの断面二次モーメントが比
較的小さいために、案内レールの水平方向変位のばね定
数が昇降方向に周期的に大きく変動するという特殊事情
がある。つまり、昇降機の案内レールは支持点近傍では
剛であって水平変位のばね定数の逆数としてのコンプラ
イアンスが小さいが、支持点から離れた部分では柔であ
ってコンプライアンスが大きくなり大きく撓み変形する
。この撓み変形量と方向は、積載荷重、偏心荷重、速度
、加速度等の条件によっても影響を受けるので、正確な
反復性はなく先の学習制御で誤差をなくすことができな
い。

またかごの横揺れ振動の発生原因を詳しく調べると、案
内レールの据付は誤差以外にも次のようなものがある。

つまり、第１に偏心荷重によるかごの転倒モーメントに
対抗するレール係合子反力は、水平変位コンプライアン
スが昇降方向位置に応じて変動する案内レールに作用し
、案内レールの撓み量の変動に応じた強制振動を生じさ
せることがある。この偏心荷重の大きさは、乗客の人数
や立つ位置によって変化する。また第２に、昇降方向に
案内レールは可変ばね定数系を構成しているため、案内
レールの据付は誤差がなくても係数励振型自励振動系と
しての自動振動を生じさせることがある。この自動振動
は積載荷重および積載荷重が持っているダンピング特性
等の動的特性にも支配される。また自励振動は、−次の
モードの他に２次、３次等の高次モードや、１／２次、
３／２次等の分数調波モードがあり、複雑で振動の方向
の規則性も保証されていない。

このように昇降機のかごの横揺れ振動を抑制するには、
単純な学習制御では不十分であった。

本発明の目的とするところは、案内レールのコンプライ
アンスの昇降方向における周期的変動および案内レール
の据付は誤差によるかごの横揺れ振動を抑制することの
できる昇降機の制振装置を提供するにある。

く課題を解決するための手段〉 本発明は上記目的を達成するために、レールへ係合した
レール係合子によってかごを案内するように構成し、上
記かごを昇降させたときの上記かごの水平方向振動変位
を学習データとして制御条件に補正を加えて上記かごの
横揺れ振動を抑制する学習制御システムを有して成る昇
降機の制振装置において、上記レールのコンプライアン
ス値との和がほぼ一定となるコンプライアンス値を出力
して上記レール係合子を制御するコンプライアンス補償
制御システムを設け、このコンプライアンス補償制御シ
ステムが作動した状態で上記かごを昇降させたときの上
記かごの水平方向振動変位を上記学習制御システムの学
習データとしたことを特徴とする。

〈作用〉 本発明による昇降機の制振装置は上述の如き構成である
ため、規則的反復運転を阻害する要因として、使用条件
により変動する偏心荷重が周期的に水平方向のコンプラ
イアンスが変化する案内レールに作用することに起因し
た強制振動と、案内レールの水平方向のコンプライアン
スがかごの昇降と共に周期的に変動することに起因した
係数局振型自励振動との悪影響を、コンプライアンス補
償制御システムで除去した上で、案内レールの据付は誤
差に起因したかごの水平変位を学習データとして用いて
、かごの昇降方向毎の横揺れ変位の補正とコンプライア
ンスの補正制御を同時に並行して行うことができる。従
って、学習制御は遺憾なく性能を発揮してかごの横揺れ
振動を抑制することができる。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面によって説明する。

第２図は昇降機の要部を示す正面図で、主ロー１１によ
って懸架されたプラットフォームは上枠２、立て枠３お
よび下枠４とから構成され、防振ゴム６を介してケージ
５を支持し、このようにしてかごを構成している。プラ
ットフォームの上方には防振ゴム１５を介して支持連結
した上連結枠１１があり、この上連結枠１１の両側には
上ガイドシューで例示するレール係合子７が防振ゴム１
３を介してそれぞれ取付けられている。このレール係合
子７はガイドローラによって構成されることもありかご
の左右に設けた１対のレール９に沿ってかごを案内する
ようにレール９に係合している。同様にプラットフォー
ムの下方には防振ゴム１６を介して連結した下連結枠１
２があり、この下連結枠１２の両側にはレール係合子８
が防振ゴム１４を介してそれぞれ取付けられている。こ
れらのレール係合子８もレール９に係合してかごを案内
している。レール９は支持点１０で詳細な図示を省略し
たレールブラケットとレールクリップ等によって昇降路
内壁に取付けられている。防振ゴム１３．１４は、１対
のレール９の間隔の僅かな据え付は誤差を吸収するもの
で、ばね定数が高い、一方、防振ゴム１５．１６は第２
図のｙ軸およびｙ軸の両方向、すなわち水平面内に連結
枠１１．１２を浮動的に支持するもので、そのばね定数
は比較的低い。

第１図は上連結枠１１の近傍を拡大して示す斜視図で、
プラットフォームを構成する上枠２にブラケット２ａお
よび２ｂを介して上側前後方向駆動用アクチュエータ１
７および上側左右方向駆動用アクチュエータ２０が設置
されている。この前駆動用アクチュエータ１７．２０の
出力アーム１８．２１はリンク１９．２２を介して上連
結枠１１に連結されている。このようにして前駆動用ア
クチュエータ１７．２０はプラットフォームから浮動的
に懸架された上連結枠１１を前後方向および左右方向に
駆動し、プラットフォームと上連結枠１１の相対位置の
制御を行う。

前述したように防振ゴム１５．１６のばね定数は、駆動
用アクチュエータ１７．２０による位置制御の負担にな
らないように低い方が望ましいが、休止停電時に偏心荷
重でかごが傾き易くなるので、駆動用アクチュエータ１
７．２０を図示しない電磁プレー、キで鎖錠するが、駆
動用アクチュエータ内部にウオーム減速機を用いて出力
側からの入力を阻止するようにすれば良い。

リンク１９．２２には駆動用アクチュエータ１７．２０
の出力部が受ける反力を検出する荷重センサ２５．２６
が設けられている０図示を省略した下枠にも同様に駆動
用アクチュエータが設けられていて、これらの駆動用の
アクチュエータのリンクにも荷重センサが設けられてお
り、これらの制御系のブロックダイヤグラムを第３図に
示している。

下枠に設けられた下側左右方向駆動用アクチュエータ２
３の出力側には荷重センサ２５が設けられ、また下側前
後方向駆動用アクチュエータ２４の出力側には荷重セン
サ２７が設けられている。

各駆動用アクチュエータ１７．２０．２３．２４は、変
位計２９〜３２をそれぞれ内蔵しており、コンプライア
ンス制御装置３３〜３６によって制御されるように構成
されている。これら各駆動用アクチュエータ、荷重セン
サ、変位計およびコンプライアンス制御装置によって仮
想コンプライアンス制御システムが構成されている。

この仮想コンプライアンス制御システムは、産業用ロボ
ットにおいてその手に人間の手のような柔らかさを与え
ることを目的として既に開発されている周知のものであ
る。産業用ロボットにおいては、腕の関節駆動用のモー
タを停止した状態でロボットの手に外力を加えたときに
腕等の構成部材が撓むことによる手の変位は僅かであり
、人と比べて極めて頑丈である。つまり、ロボットのコ
ンプライアンスは人間に比べて小さい、このロボットに
加わる外力を検出するセンサを設け、この外力の大きさ
に比例した寸法だけ外力の方向に手を移動させ、腕が撓
んだのと同じことになるように制御すると、見掛は上、
ロボットの手は人間の手のように柔らかくなった仮想的
高コンプライアンス状態となる。

コンプライアンス制御装置３３〜３６は、第３図に示す
上位のコンプライアンス変位制御装置４１．４２からの
位置信号とコンプライアンス信号が入力され、また駆動
用アクチュエータ１７．２０．２３．２４から反力の値
と変位をフィードバック信号として受け、各駆動用アク
チュエータに対して駆動電流を供給する。

前後方向のコンプライアンス変位制御装置４１および左
右方向のコンプライアンス変位制御装置４２は、マイク
ロコンピュータから構成されており、内部記憶装置にコ
ンプライアンスデータと変位学習データが何れもＺ座標
すなわち昇降方向座標の関数の形で記憶されている。コ
ンプライアンスデータは、レールの部材と、支持ブラケ
ットおよび支持間隔によってＸ軸およびＹ軸方向の両者
について一義的に決まるので、予め読み出し専用のＲＯ
Ｍに焼き付けておくことができる。がごの上側と下側に
設けたレール係合子７．８に対して同じコンプライアン
スデータが使用できるが、それぞれかごの位置に適切な
オフセット値をメモリアドレスに加えてＲＯＭから読み
出せば良い、またレール９の支持間隔が一定の場合は、
同じコンプライアンス曲線がブラケットピッチ毎に反復
するので、１ピッチ分だけをＲＯＭに記憶し、各ピッチ
毎に反復して読み出しても良い、しかし実際問題として
、レール９の水平方向コンプライアンスはレール９の残
留圧縮応力によっても大幅に変化するが、この残留圧縮
応力は温度と経年により変化し、昇降路全長に複雑な分
布をするので、図示しないコンプライアンス実測装置を
設け、定期的にコンプライアンスデータとして較正する
ようにするのが良い、この場合、消去書込み可能なＲＡ
Ｍにコンプライアンスデータを記憶することになる。

以上説明した構成によってコンプライアンス補償制御シ
ステム５０が構成され、このコンプライアンス補償制御
システム５０により、レールのコンプライアンス値との
和がほぼ一定となるようなコンプライアンス値が駆動用
アクチュエータから出力されてレール係合子７．８が制
御される。

このシステムによって横揺れを十分抑制することができ
るが、更にレール据付は誤差に基づく横揺れを次に説明
する学習制御システムで抑制している。

各駆動用アクチュエータ１７．２０．２３．２４に対応
する上枠２および下枠１２には、第１図および第２図に
示すように上側前後方向速度ピックアップ３７と上側左
右方向加速度ピックアップ３８、また下側前後方向加速
度ピックアップ３９と下側左右方向加速度ピックアップ
４０をそれぞれ設けている。これら各加速度ピックアッ
プ３７〜４０は、第３図に示すように積分回路４７をそ
れぞれ介して加速度を２回積分してかごの変位に変換し
ている。ここで、変位を求める代わりに加速度ピックア
ップを用いたのは、最終的に乗客に不快感を与えるのは
、加速度が問題とならない超長周期の振れではないから
である。

エレベータ制御装置４３には、第２図に示した近接スイ
ッチ４４と遮蔽板４５からかご位置を検出する信号、お
よびパイロットジェネレータ４６からの信号が入力され
ている。このパイロットジェネレータ４６は、図示しな
い昇降機の巻上げ機の回転速度を検出するものであり、
これによって昇降速度が得られる。エレベータ制御装置
４３は、この間欠的に入力される位置情報と昇降速度を
合わせて、かごの正確な位置を刻々と計算してコンプラ
イアンス変位制御装置４１，４２に伝える。

このように最初から絶対変位そのものを検出するよりも
加速度または速度を検出し、超長周期の振れはフィルタ
ーだ除去した方が制御上の零点がらのドリフトが小さく
て済む。

上述のようにして得た変位データを学習記録する際、予
め前述のコンプライアンス補償制御システム５０を作動
しておくことが重要である。これによりレールのコンプ
ライアンスが周期的に変動することによる悪影響を除去
した条件で、レールの据付は誤差によるかごの振れをア
クチュエータと加速度ピックアップの設置位置毎に正確
に学習記録することができる。この学習データに基づい
て前述した周知の学習制御システム５１をコンプライア
ンス補償制御システム５０の作動条件の下で働かせると
、レールの据付は誤差に基づいて受けるレールからかご
への衝撃は、同じ位置で規則的に反復して現れるように
なるため学習制御システム５１は本来の性能を遺憾なく
発揮し、かごの横振れ振動を大幅は低減することができ
る。

このようにコンプライアンス補償制御システム５０と学
習制御システム５１を併用するので、両者を力学的に干
渉することなく両立させる必要がある。この点を第４図
で説明する。同図において横軸は変位を表し、縦軸は力
を表し、直線５２はばね定数を勾配とするある瞬間の制
御特性を示す。

また直線５２が横軸と交わる座標ｘ（１は変位を表し、
ばね定数の逆数がコンプライアンスである。

コンプライアンスの値を上位のコンピュータがら第３図
のコンプライアンス制御装置３３〜３６が受けると、こ
の直線５２の勾配だけが変化し、変位の値を受けると座
標ＸＱだけが変化して直線が並行移動する。この座標Ｘ
Ｑと勾配を同時に変化させることは相互に矛盾なく実現
できる。このようにして変位の制御はコンプライアンス
の制御と同時に並行して行うことができる。

リアルタイムフィードバック制御を含んだ自動制御系の
フィードバックループはできるだけ短く単純化しなけれ
ばならず、これが長く複雑であると制御が不安定になる
が、本実施例ではコンプライアンス制御という短いロー
カル制御に限定されているので制御の安定性を容易に確
保できる。

尚、コンプライアンス補償制御システムだけを実現させ
るには、コンピュータを用いずカムとローラフォロア等
による純機械的構成でも良い、このような純機械的コン
プライアンス補償制御システムをそのまま学習制御シス
テムと組合わせることも可能であるが、前述のように学
習制御システムの実現にはコンピュータの大容量メモリ
が必要であり、コンピュータの使用が不可欠の前提条件
となる。これに対して上述した本実施例の構成ではコン
プライアンス補償制御システムと学習制御システムを同
一のアクチュエータと同一のコンプライアンス制御装置
に加えて同一のコンピュータを共用して一緒に実現して
いるので経済的な構成になっている。

ところでレールの据付は誤差は使用と共に経年的に変化
するので学習を時間と共にやり直す必要がある。この場
合、学習を完全にやり直しても良いが、学習制御運転を
行いながら最終的微小変位を測定し、この値を学習済み
のデータに上積′みしても良い、このとき加速度ピック
アップの取り付は位置はガイドシュ一連結枠上ではなく
、アクチュエータから見てかご側に変更しなければなら
ない、また、上昇、加工の運転条件によっても横揺れ振
動が微妙に変化するので、学習データを上昇用と下降用
にそれぞれ分けても良い。

また第３図のコンプライアンス制御装置３３〜３６、変
位制御装置４１．４２、積分回路４７およびエレベータ
制御装置４３をそれぞれ別個の構成要素としたが、同一
の構成要素としてまとめたり、任意の組合せでまとめて
も良い。

更に本実施例では、左右のレール保合子を連結枠１１．
１２で連結し、この連結枠１１．１２をＸ軸方向とＹ軸
方向に独立的に駆動しているため、アクチュエータの数
を４個に減少すると共にかごのＸ軸方向、Ｙ軸方向の振
れ、ローリング、ピッチングの４種類の振動の制御だけ
を可能としているが、連結枠１１．１２を除いてレール
保合子を独立させてアクチュエータの個数を増し、これ
によって振動の制御の自由度を増加したり、Ｚ軸を中心
とした回転であるヨーイングの制御も可能となる。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、規則的反復運転を
阻害する要因として、使用条件により変動する偏心荷重
が周期的に水平方向コンプライアンスの変化するレール
に作用することに起因して強制振動と、レールの水平方
向のコンプライアンスがかごの昇降と共に周期的に変動
することに起因した係数励振型自励振動との悪影響をコ
ンプライアンス補償制御システムで除去した状態で、レ
ールの据付は誤差に起因したかご横揺れの学習制御シス
テムの性能を遺憾なく発揮し、かごの横揺れ振動を低減
した昇降機の制振装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による昇降機の制振装置の要
部を示す斜視図、第２図は昇降機のかごを中心とする構
成を示す正面図、第３図は第１図の制御系を示すブロッ
クダイアグラム、第４図はコンプライアンス制御と変位
制御の原理を説明する特性図である。 ５・・・・・・ケージ、７．８・・・・・・レール係合
子、９・・・・・・レール、１１・・・・・・上連結枠
、１２・・・・・・下連結枠、１７．２０・・・・・・
駆動用アクチュエータ、２５〜２８・・・・・・荷重セ
ンサ、２９〜３２・・・・・・変位計、３３〜３６・・
・・・・コンプライアンス制御装置、４１．４２・・・
・・・変位制御装置、５０・・・・・・コンプライアン
ス補償制御システム、５１・・・・・・学習制御システ
ム。 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）レールへ係合したレール係合子によつてかごを案
   内するように構成し、上記かごを昇降させたときの上記
   かごの水平方向振動変位を学習データとして制御条件に
   補正を加えて上記かごの横揺れ振動を抑制する学習制御
   システムを有して成る昇降機の制御装置において、上記
   レールのコンプライアンス値との和がほぼ一定となるコ
   ンプライアンス値を出力して上記レール係合子を制御す
   るコンプライアンス補償制御システムを設け、このコン
   プライアンス補償制御システムが作動した状態で上記か
   ごを昇降させたときの上記かごの水平方向振動変位を、
   上記学習制御システムの学習データとしたことを特徴と
   する昇降機の制御装置。