非接触走行方式のエレベータ
【課題】案内開始時に必要となる最大電力を抑え、少ない電源容量で乗りかごを非接触で走行案内させる。
【解決手段】乗りかごを磁気力の作用によりガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置を備えたエレベータにおいて、上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸（ｘ，ｙ，θ，ξ，ψ軸）に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御する。その際、案内開始時には、上記各運動軸のうち一部に対してのみ制御を行い、案内開始から所定の時間が経過した後、他の運動軸に対して制御を行う。これにより、非接触案内制御に必要となる電流の最大値を低く抑えることが可能になり、従来よりも少ない電源容量にて案内装置を実現することができる。
【解決手段】乗りかごを磁気力の作用によりガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置を備えたエレベータにおいて、上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸（ｘ，ｙ，θ，ξ，ψ軸）に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御する。その際、案内開始時には、上記各運動軸のうち一部に対してのみ制御を行い、案内開始から所定の時間が経過した後、他の運動軸に対して制御を行う。これにより、非接触案内制御に必要となる電流の最大値を低く抑えることが可能になり、従来よりも少ない電源容量にて案内装置を実現することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗りかごをガイドレールに対して非接触で走行させる非接触走行方式のエレベータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エレベータの乗りかごは、昇降路内に垂直方向に設置された一対のガイドレールに支持され、巻上機に巻き掛けられたロープを介して昇降動作する。その際、負荷荷重の不均衡や乗客の移動により揺動するが、ガイドレールに支持されることで、これらの揺動が抑制されるようになっている。
【０００３】
ここで、エレベータに用いられる案内装置としては、従来、ガイドレールに接する車輪とサスペンションとで構成されたローラーガイド、もしくは、ガイドレールに対して摺動して案内するガイドシュー等が用いられていた。しかし、このような接触方式の案内装置では、ガイドレールの歪みや継ぎ目、表面状態に起因する振動や騒音が車輪もしくは摺動部を介して乗りかご内に伝達したり、ローラーガイドが回転する際に発生する転動音により、エレベータの快適性が損なわれるといった問題があった。
【０００４】
こうした問題点を解決するために、従来、例えば特許文献１に開示されているように、電磁石により構成された案内装置を乗りかごに搭載し、鉄製のガイドレールに対して磁気力を作用させて、乗りかごを非接触で案内する方法が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２においては、上記電磁石を用いた構造で問題となる制御性の低下および消費電力の増大等を解決する手段として、案内装置に永久磁石を備える方法が提案されている。
【特許文献１】特開平５−１７８５６３号公報
【特許文献２】特開２００１−１９２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような非接触方式の案内装置では、通常、非接触状態への浮上開始から乗りかごの走行・停止、そして浮上停止までの間において、所定の制御則に従って磁気力を制御して乗りかごを走行案内するように構成されている。
【０００７】
その際、乗りかごが安定して非接触状態（浮上状態）にあるときには、案内に必要とする電力が比較的少なくて済む。しかし、乗りかごがガイドレールに接触している状態から離脱して浮上するとき（案内開始時）には、瞬間的に比較的大きな電力が必要となる。したがって、案内装置の電源容量としては、この案内開始時の電力に合わせて十分に余裕を持たせて設計しなければならなかった。
【０００８】
本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、案内開始時に必要となる最大電力を抑え、少ない電源容量で乗りかごを非接触で走行させることのできる非接触走行方式のエレベータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点による非接触走行方式のエレベータは、昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、このガイドレールに沿って昇降動作する乗りかごと、この乗りかごの上記ガイドレールとの対向部に設置され、磁気力の作用により上記乗りかごを上記ガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置と、上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御するものであり、案内開始時には、上記各運動軸のうちの一部に対してのみ制御を行い、案内開始から所定の時間が経過した後、他の運動軸に対して制御を行う制御装置とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の観点による非接触走行方式のエレベータは、昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、このガイドレールに沿って昇降動作する乗りかごと、この乗りかごの上記ガイドレールとの対向部に設置され、磁気力の作用により上記乗りかごを上記ガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置と、上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御するものであり、上記各運動軸毎に設定された制御ゲインを有し、上記各運動軸のうちの特定の運動軸に関しては、案内開始から案内に必要となる磁気力を発生させるための制御ゲインにより制御を行い、他の運動軸に関しては、案内開始時には案内に必要となる磁気力を発生させるための制御ゲインよりも低く設定された制御ゲインにより制御を行い、案内開始から所定の時間が経過した後、上記各運動軸を所定の制御ゲインにより制御する制御装置とを具備したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の観点による非接触走行方式のエレベータは、昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、このガイドレールに沿って昇降動作する乗りかごと、この乗りかごの上記ガイドレールとの対向部に設置され、磁気力の作用により上記乗りかごを上記ガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置と、上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御するものであり、上記各運動軸毎に設定された制御ゲインを有し、上記各運動軸に関する案内位置が所定の範囲内にあるときには、通常状態で案内するための制御ゲインにより制御を行い、案内位置が所定の範囲外にあるときには、一部または全部の運動軸の制御ゲインを、通常状態で案内するための制御ゲインとは異なる制御ゲインで制御する制御装置とを具備したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の観点による非接触走行方式のエレベータは、昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、このガイドレールに沿って昇降動作する乗りかごと、この乗りかごの上記ガイドレールとの対向部に設置され、磁気力の作用により上記乗りかごを上記ガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置と、上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御するものであり、上記各運動軸毎に設定された少なくとも２種類の制御ゲインを有し、上記各運動軸の状態に応じて上記各制御ゲインを切り替えて制御する制御装置とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、案内開始時に必要となる最大電力を抑え、少ない電源容量で乗りかごを非接触で走行させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る非接触案内装置をエレベータの乗りかごに適用した場合の斜視図である。
【００１６】
図１に示すように、エレベータの昇降路１内には、鉄製で強磁性体からなる一対のガイドレール２ａ，２ｂが立設されている。乗りかご４は、図示せぬ巻上機に巻き掛けられたロープ３によって吊り下げられており、上記巻上機の回転駆動に伴い、ガイドレール２ａ，２ｂに沿って昇降動作する。なお、図中の４ａはかごドアであり、乗りかご４が各階に着床したときに開閉動作する。
【００１７】
ここで、乗りかご４のかごドア４ａを正面として見た場合に、そのかごドア４ａの左右方向をｘ軸、前後方向をｙ軸、上下方向をｚ軸とする。また、ｘ，ｙ，ｚ軸に対する回転方向をθ，ξ，ψとする。
【００１８】
乗りかご４の上下左右の四隅の連結部に、ガイドレール２ａ，２ｂに対向させて案内装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが取り付けられている。後述するように、この案内装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの磁気力を制御することで、乗りかご４をガイドレール２ａ，２ｂから浮上させて非接触にて走行案内する。
【００１９】
なお、磁気力の制御は、図１に示した６つの運動軸（ｘ，ｙ，ｚ，θ，ξ，ψ）のうちのｚ軸を除く５つの運動軸に対して行われる。ｚ軸方向を除くのは、ｚ軸方向はロープ３にて乗りかご４を支えており、浮上には関係しないためである。
【００２０】
図２に右側のガイドレール２ｂの上部に取り付けられた案内装置５ｂを代表として、その構成を示す。
【００２１】
案内装置５ｂは、磁石ユニット６と、磁石ユニット６とガイドレール２ａ，２ｂとの間の距離を検出するギャップセンサ７と、それらを支持している台座８とで構成されている。その他の案内装置５ａ，５ｃ，５ｄについても同様の構成である。
【００２２】
図３に示すように、磁石ユニット６は、永久磁石９ａ，９ｂと、ガイドレール２ａ，２ｂを３方向から囲む形で磁極を対向させる継鉄１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、その継鉄１０ａ，１０ｂ，１０ｃを鉄心として磁極部分の磁束を操作することのできる電磁石を構成するコイル１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄとからなる。
【００２３】
このような構成において、ギャップセンサ７等によって検出された磁気回路中の状態量に基づいてコイル１１に励磁される。これにより、ガイドレール２ａ，２ｂと磁石ユニット６とが電磁力の発生によって離間し、乗りかご４を非接触で走行案内することができる。
【００２４】
（制御装置の構成）
図４は非接触案内を行うための制御装置の構成を示すブロック図である。
【００２５】
制御装置２１は、磁石ユニット６およびガイドレール２ａ，２ｂによって形成される磁気回路中の物理量を検出するセンサ部２２と、このセンサ部２２からの信号に基づいて乗りかご４を非接触案内させるべく各コイル１１に印加する電圧を演算する演算器２３と、演算器２３の出力に基づいて各コイル１１に電力を供給するパワーアンプ２４とで構成されており、これらで乗りかご４の四隅に設置された磁石ユニット６の吸引力を制御している。
【００２６】
センサ部２２は、各磁石ユニット６とガイドレール２ａ，２ｂとの間の空隙の大きさを検出するギャップセンサ７と、各コイル１１に流れる電流値を検出する電流検出器２５とで構成されている。
【００２７】
演算器２３は、図１に示したｘ，ｙ，θ，ξ，ψの５つの運動軸に関する演算処理を行うものである。図５に示すように、この演算器２３は、ギャップ長偏差座標変換器３１、励磁電流偏差座標変換器３２、制御電圧演算器３３、制御電圧座標逆変換器３４から構成されている。
【００２８】
ギャップ長偏差座標変換器３１は、各ギャップセンサ７から得られたギャップ長と、その設定値の差であるギャップ長偏差信号から乗りかご４のｘ方向の移動量Δｘ，ｙ方向の移動量Δｙ，θ方向（ロール方向）の回転角Δθ，ξ方向（ピッチ方向）の回転角Δξ，ψ方向（ヨー方向）の回転角Δψを演算する。
【００２９】
励磁電流偏差座標変換器３２は、各コイル１１の電流検出器２５から得られた電流値と、その設定値の差である電流偏差信号から乗りかご４のｘ方向の運動にかかわる電流偏差Δｉｘ、ｙ方向の運動にかかわる電流偏差Δｉｙ、θ方向の回転にかかわる電流偏差Δｉθ、ξ方向の回転にかかわる電流偏差Δｉξ、ψ方向の回転にかかわる電流偏差Δｉψを演算する。
【００３０】
制御電圧演算器３３は、ギャップ長偏差座標変換器３１および励磁電流偏差座標変換器３２の出力Δｘ，Δｙ，Δθ，Δξ，Δψ，Δｉｘ，Δｉｙ，Δｉθ，Δｉξ，Δｉψに基づいて、ｘ，ｙ，θ，ξ，ψの５つのモードにおいて、乗りかご４を安定に非接触案内させるためのモード別電磁石制御電圧ｅｘ，ｅｙ，ｅθ，ｅξ，ｅψを演算する。
【００３１】
制御電圧座標逆変換器３４は、制御電圧演算器３３の出力ｅｘ，ｅｙ，ｅθ，ｅξ，ｅψより各磁石ユニット６のそれぞれのコイル励磁電圧を演算し、この結果をもとにパワーアンプ２４を駆動させる。
【００３２】
この制御電圧演算器３３は、さらに詳しくは、ｘモード制御電圧演算器３３ａ、ｙモード制御電圧演算器３３ｂ、θモード制御電圧演算器３３ｃ、ξモード制御電圧演算器３３ｄ、ψモード制御電圧演算器３３ｅから構成されている。
【００３３】
さらに、制御電圧演算器３３ａ〜３３ｅの各々の内部構造は、図６のようになっている。すなわち、制御電圧演算器３３ａ〜３３ｅは、それぞれに微分器３６、ゲイン補償器３７、積分補償器３８、加減算器３９から構成されている。
【００３４】
微分器３６は、モード変位Δｘ，Δｙ，Δθ，Δξ，Δψのそれぞれから時間変化率Δｘ′，Δｙ′，Δθ′，Δξ′，Δψ′を演算する。ゲイン補償器３７は、モード変位Δｘ，…、モード変位の時間変化率Δｘ′，…、モード電流Δｉｘ，…それぞれに対して適当な制御ゲインを乗じる。積分補償器３８は、電流偏差目標値とモード電流Δｉｘ，…の差を積分して適当な制御ゲインを乗じる。加減算器３９は、全部のゲイン補償器３７および積分補償器３８の出力値を加減算することにより各モード（ｘ，ｙ，θ，ξ，ψ）の励磁電圧（ｅｘ，ｅｙ，ｅθ，ｅξ，ｅψ）を演算する。
【００３５】
このような構成の演算器２３によってフィードバック制御を施すことにより、磁石ユニット６とガイドレール２ａ，２ｂとの間に所定のギャップ長を維持させるべく、各コイル１１に励磁する電流を制御する。これによって、定常状態において、各磁石ユニット６におけるギャップ長は、永久磁石９の起磁力による各磁石ユニットの磁気的吸引力が、乗りかご４に作用するｘ方向の力、ｙ方向の力、θ方向のトルク、ξ方向のトルクおよびψ方向のトルクとちょうど釣り合うような長さになる。
【００３６】
このように、定常状態においてコイル１１の励磁電流を零に収束させることによって非接触案内制御を行っており、乗りかご４の重量および不平衡力の大きさの如何にかかわらず、永久磁石９の吸引力で乗りかご４を安定に支持する、いわゆる「ゼロパワー制御」が施される。
【００３７】
ゼロパワー制御による磁気案内系が構成されることにより、乗りかご４がガイドレール２ａ，２ｂに対して非接触で安定に支持され、定常状態にあるときには、各コイル１１に流れる電流は零に収束し、安定支持に必要となる力は全て永久磁石９による磁気力でまかなわれることになる。
【００３８】
これは、乗りかご４の重量やバランスが変化した場合でも同様である。すなわち、乗りかご４に何らかの外力が加えられた場合、案内装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄとガイドレール２ａ，２ｂとの間の空隙の大きさを所定の大きさにするために過渡的にコイル１１に電流が流れることになるが、再度安定状態になった際には、上記制御手法を用いることにより、コイル１１に流れる電流は零に収束し、そのとき乗りかご４に加わる荷重と、永久磁石９の磁気力によって発生する吸引力とが釣り合う大きさの空隙が形成される。
【００３９】
なお、浮上案内における磁石ユニットの構成およびゼロパワー制御については、特開２００１−１９２８６号公報に詳細に示されているため、ここでは省略する。
【００４０】
（動作）
次に、乗りかご４がガイドレール２ａ，２ｂに接触した状態から浮上し、非接触案内状態（非接触にて案内走行可能な状態）に移行するときの動きについて説明する。
【００４１】
図７は非接触案内制御を行っていないときのエレベータの乗りかご４を上から見た場合の平面図である。案内装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、その一部をガイドレール２ａ，２ｂに接触させている。この図７では、乗りかご４の上部に搭載された案内装置５ａ，５ｂのみが図示されており、紙面の横方向がｘ、紙面の縦方向がｙとなる。
【００４２】
通常、この状態から非接触案内制御を開始した場合、乗りかご４の上下方向（ｚ方向）を除く５つの運動軸ｘ，ｙ，θ，ξ，ψごとに設計された全ての制御系が作用し、全運動軸を同時に浮上させるべく案内装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの各コイル１１に電流が励磁される。したがって、各コイル１１には、図８に示すように、全運動軸で浮上に必要となる電流が瞬時に流れることになり、非常に大きな電流が励磁されることになる。このため、案内装置の電源容量として十分に余裕を持たせておく必要があるといったことは既に背景技術の項で述べた通りである。
【００４３】
そこで、本実施形態では、非接触案内制御を開始する際に、上記５つの運動軸ｘ，ｙ，θ，ξ，ψの一部の運動軸に対してのみ制御（励磁電流の制御）を行い、その後、所定の時間が経過して安定にしたら、残りの他の運動軸に対して制御を行うことで、瞬間的に大きな電流を流すことを防いで、トータルの電力消費を抑えるようにしている。
【００４４】
今、例えばｘ方向とθ方向の２軸の運動軸を最初に制御する場合を想定して説明する。そのときの各運動軸毎の変化と、全コイルを励磁する電流の絶対値の総和との関係を図９に示す。
【００４５】
この場合、乗りかご４は、図９に示すように、はじめにｘ軸およびθ軸に関する方向にのみ浮上して非接触案内状態となる。その際に、必要となる電流は２軸の電流制御に用いる分のみである。
【００４６】
その後、所定の時間が経過してｘ，θ方向の案内制御が安定した時点で、ｘ，θ軸の非接触案内状態を安定に維持したまま、残りの運動軸であるｙ，ξ，ψの運動軸について制御を行う。このとき必要となる電流は、３軸の起動に用いる分と、既に非接触案内状態となっている２軸の姿勢を維持する分である。
【００４７】
以上のようなプロセスで案内を開始することにより、乗りかご４は、最終的に全運動軸のｘ，ｙ，θ，ξ，ψ軸について安定に浮上することになり、図１０に示すように、ガイドレール２ａ，２ｂに接触することなく案内されることになる。
【００４８】
その際、各運動軸に対する制御開始のタイミングがずれていることで、案内開始時に全軸を同時に浮上させるのに必要となる電流値よりも低い電流値で乗りかご４を非接触で案内することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、各運動軸についてゼロパワー制御が実施されているため、それぞれの運動軸について安定に浮上した状態では、各運動軸を制御するための制御電流は零に収束する。そのため、最初に制御を開始した運動軸が安定した後は、非常に小さな電流で浮上状態を維持することが可能となる。よって、後から制御を開始する運動軸で浮上に必要となる電流を付加しても、全電流値としては比較的小さな電流で済む。
【００５０】
このように、各運動軸の制御開始のタイミングをずらすことにより、非接触案内制御に必要となる電流の最大値を低く抑えることが可能になり、従来よりも少ない電源容量にて案内装置を実現することができる。
【００５１】
なお、ここでは一例として、最初にｘ，θ軸の制御を行い、その後にｙ，ξ，ψ軸の制御を行うものとして説明したが、制御開始の組み合わせはこの例に限らず、任意の組み合わせが可能である。
【００５２】
また、ここでは制御開始のタイミングを２回に分けた例を示したが、さらに多数回に分けて制御を開始しても良く、その場合にはさらに最大電流を低く抑えることが可能となる。
【００５３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５４】
図１１は本発明の第２の実施形態に係る制御電圧演算器３３ａ〜３３ｅの構成を示すブロック図であり、図６と対応している。図６と異なる点は、ゲイン係数乗算器４１が追加されていることである。
【００５５】
すなわち、第２の実施形態では、上記第１の実施形態と同様に、エレベータの乗りかご４を磁気力によって浮上案内する。その際に、各運動軸のゲイン補償器３７および積分補償器３８の制御ゲインのそれぞれに、ゲイン係数乗算器４１によって所定のゲイン係数（α１，α２，α３，α４）を乗じるように構成されている。
【００５６】
このような構成において、通常はゲイン係数の値を「１」とし、予め設定された制御ゲイン（つまり、制御ゲイン×１）で磁石ユニット６の制御を行う。
【００５７】
ここで、非接触案内制御を開始する際に、例えば図１２に示すように、ｘ軸とθ軸に関するゲイン係数を通常の「１」よりも大きく設定する。なお、どの程度までゲイン係数を大きくするのかは、案内装置の浮上能力などによって決められる。
【００５８】
ｘ軸とθ軸に関するゲイン係数を大きくすると、最終的に得られる制御ゲインが相対的に他の軸よりも大きくなる。このため、主にｘ，θ軸に関する力が乗りかご４に作用し、ｘ，θ軸に関して非接触案内状態になる。このとき、相対的に制御ゲインが低くなっている他の軸、つまり、ｙ，ξ，ψの各軸については、非接触案内に十分な電流が励磁されないため、浮上しない可能性がある。
【００５９】
そこで、ｘ，θ軸に関するゲイン係数を徐々に１に近づけていく。すると、ｘ，θ軸に関する非接触案内を保ったまま、相対的に他の軸に関する制御ゲインが大きくなり、ｙ，ξ，ψ軸に対して十分な電流が励磁されるようになると、それらの軸方向にも非接触案内状態とすることができる。
【００６０】
その後、ｙ，ξ，ψの各軸も安定した時点で、それらの軸に関するゲイン係数を通常値の「１」に戻すことで、予め設定された制御ゲインによる案内制御が行なわれる。このとき、ゲイン係数の大きさを運動軸毎に差をつけるか、一部の運動軸のゲイン係数を通常時の「１」のままとして変化させないことで、各運動軸が非接触案内状態に移行する順序を決めることができる。
【００６１】
また、図１２に示すように、所定の移行時間を設けて、その間でゲイン係数を線形的に変化させると、制御状態の急激な変化がなくなり、滑らかに、安定して制御ゲインを変化させることができる。これにより、乗りかご４に大きな衝撃を与えることなく、安定して案内することが可能となる。
【００６２】
また、線形的に変化させるのではなく、所定のローパスフィルタを介してゲイン係数を変化させることでも良い。このように、ローパスフィルタを介してゲイン係数を変化させても、図１３に示すように、滑らかに制御ゲインの値を変化させることが可能である。
【００６３】
このように、各運動軸に関するゲイン係数を時間経過に応じて変化させることでも、上記第１の実施形態と同様に、非接触案内制御に必要となる電流の最大値を低く抑えることが可能になり、従来よりも少ない電源容量にて案内装置を実現することができる。
【００６４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
なお、基本的な回路構成については上記第２の実施形態の図１１と同様であるため、ここでは、ゲイン係数のかけ方の違いについて説明する。
【００６５】
すなわち、第３の実施形態では、上記第２の実施形態と同様に、乗りかご４を磁気力によって案内し、各運動軸の制御ゲインのそれぞれに、ゲイン係数乗算器４１によって所定のゲイン係数（α１，α２，α３，α４）を乗じるように構成されている。
【００６６】
このような構成において、通常は、ゲイン係数の値を「１」とし、予め設定された制御ゲインによって各磁石ユニット６の制御を行い、乗りかご４の案内状態に応じてゲイン係数を変化させて案内制御を行う。
【００６７】
ここで、非接触案内時において、各磁石ユニット６に対する各運動軸の案内位置が所定の案内範囲（浮上範囲）内にあるときには、ゲイン係数を通常時の「１」として制御する。一方、所定の案内範囲外であれば、ゲイン係数を通常時の「１」よりも大きな値とする。上記所定の案内範囲外とは、接触状態であるか、あるいは、案内位置が安定位置から大きく離れたの状態のことである。
【００６８】
例えば図１４に示すように、ｘ軸とθ軸に関する変位が所定の案内範囲外の場合には、ｘ軸およびθ軸に関する運動軸の制御ゲインにかかわるゲイン係数を通常時の「１」よりも大きな値とする。なお、どの程度までゲイン係数を大きくするのかは、案内装置の浮上能力などによって決められる。
【００６９】
そうすることで、所定の案内範囲外の運動軸に関して、通常よりも大きなフィードバックが働くため、その運動軸について、安定位置に修正する力が大きくことになり、結果的に乗りかご４の非接触案内状態を維持することができる。
【００７０】
また、ｙ，ξ，ψの各軸に関する変位が所定の案内範囲を超えた場合にも、上記同様に、これらの運動軸の制御ゲインに関わるゲイン係数を大きくして、フィードバックを強くする。
【００７１】
さらに、各軸におけるゲイン係数の値のうち、特定の軸（例えばｘ，θ軸）に関するゲイン係数と、その特定の軸以外の軸（例えばｙ，ξ，ψ軸）に関するゲイン係数の大きさに差を設けておく。案内制御を行っていない場合には、図１５に示すように、乗りかご４および案内装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、ガイドレール２ａ，２ｂに接触した状態となっている。このとき、各運動軸もしくは磁石ユニット６の案内位置は所定の範囲外にあることになる。そのため、制御ゲインは通常よりも大きなゲイン係数がかかった値となる。
【００７２】
その際、各運動軸におけるゲイン係数に差を設けておくことで、乗りかご４がガイドレール２ａ，２ｂに接触しているときに、各軸方向に関する制御ゲインに差が生じる。
【００７３】
例えば、ｘ，θ軸に関するゲイン係数を、ｙ，ξ，ψ軸に関するゲイン係数よりも大きく設定しておくことで、浮上制御開始時に、ｘ，θ軸について高いフィードバックがかかり、ｘ，θ軸に関して非接触案内状態になる。そうして、ｘ，θ軸にかかわる案内位置が所定の範囲内に入った時点で、ｘ，θ軸に関するゲイン係数の値を通常の値まで変化させる。
【００７４】
すると、まだ非接触案内状態になっておらず、所定の範囲外に案内位置があるｙ，ξ，ψ軸に関するゲイン係数は大きな値に設定されているため、相対的にｙ，ξ，ψ軸に関する制御ゲインが大きくなり、それらの運動軸についても非接触案内状態となるべく力が作用する。そうして、最終的に全軸方向について非接触案内状態になり、所定の範囲内に案内位置が収束すると、すべての軸に関するゲイン係数が通常値の「１」となり、予め設定された制御ゲインによる安定した案内制御が行われる。
【００７５】
また、上記第２の実施形態と同様、ゲイン係数の変化を急峻なものではなく、所定の移行時間を要して線形的に変化させたり、ローパスフィルタを介して滑らかに変化させても良い。これにより、乗りかご４の案内状態を滑らかに移行させることが可能となる。
【００７６】
また、案内位置が所定の範囲外にあるときに、制御ゲインを変化させることから、通常案内時において、何らかの外乱などにより乗りかご４がガイドレール２ａ，２ｂに接触しそうになった場合でも、速やかに制御ゲインを高くして、ガイドレール２ａ，２ｂへの接触を回避することが可能となる。
【００７７】
このように、各運動軸に関するゲイン係数を各運動軸毎に変位に応じて変化させることでも、上記第１の実施形態と同様に、非接触案内制御に必要となる電流の最大値を低く抑えることが可能になり、従来よりも少ない電源容量にて案内装置を実現することができる。
【００７８】
なお、上記第２、第３の実施形態において、各制御軸の全ての制御ゲインについてゲイン係数を設けた例を示したが、全ての制御ゲインについてゲイン係数を設ける必要はなく、一部の制御ゲインについてのみゲイン係数を設けてもよい。
【００７９】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００８０】
図１６は本発明の第４の実施形態に係る制御電圧演算器３３ａ〜３３ｅの構成を示すブロック図であり、図６と対応している。図６と異なる点は、ゲイン補償器３７が第１のゲイン補償器４２と第２のゲイン補償器４４で構成され、積分補償器３８が第１の積分補償器４３と第２の積分補償器４５で構成されていることである。
【００８１】
すなわち、第４の実施形態では、上記第１の実施形態と同様、乗りかご４を磁気力によって案内するが、その際に図１６に示すように、各運動軸の制御ゲインを少なくとも２種類設定しておく。
【００８２】
図１６の例では、第１のゲイン補償器４２、第１の積分補償器４３に用いる制御ゲインを第１の制御ゲインとし、第２のゲイン補償器４４、第２の積分補償器４５に用いる制御ゲインを第２の制御ゲインとしている。また、少なくとも１つの運動軸に関して、第２の制御ゲインの少なくとも１つは第１の制御ゲインよりも大きな値を用いるものとし、全体として大きな制御が生じるようにする。また、第１の制御ゲインと第２の制御ゲインを切り替える切替え器４６を設けておく。
【００８３】
今、ｘ方向とθ方向の２軸の運動軸に関する第２の制御ゲインは比較的大きな値を持っており、ｙ，ξ，ψ軸の第２の制御ゲインは比較的小さな値を持っているものとする。図１７に示すように、案内開始時に第２の制御ゲインを用いた場合、まず、大きな制御ゲインで制御されるｘ，θ軸の運動軸が非接触案内状態となる。
【００８４】
ここで、ｘ，θ軸が安定して非接触案内状態となった時点で、切替え器４６によりｘ，θ軸に関する制御ゲインを第２の制御ゲインから第１の制御ゲインに変更する。すると、ｙ，ξ，ψ軸に関する運動軸に関する制御ゲインが大きくなるため、それらの軸方向について非接触案内状態となる。そうして、全軸方向が非接触案内状態となった時点で、これらの制御ゲインを第１の制御ゲインに切り替えて通常案内状態にする。
【００８５】
また、第１の制御ゲインと第２の制御ゲインの切り替え時に、所定の移行時間を要して線形的に変化させたり、ローパスフィルタを介して滑らかに変化させることにより、乗りかご４に乗っている人に制御の急峻な切り替えを感じさせないことができる。
【００８６】
なお、上記実施形態では、各運動軸における第２の制御ゲインの大きさに明確な差を設ける例について説明したが、特に第２の制御ゲインに明確な差がなくても問題はない。案内開始時には、通常案内時よりも速い収束性が必要となる場合があるため、案内開始時に第２の制御ゲインを用いて、通常案内時とは異なる制御ゲインを用いることは効果的である。
【００８７】
また、上記実施形態では、各運動軸に関して２種類の制御ゲイン（第１の制御ゲインと第２の制御ゲイン）を設ける構成としたが、さらに多数の制御ゲインを設けて、これらを時間経過に伴って切り替えるようにしても良い。
【００８８】
このように、各運動軸に関して複数の異なる制御ゲインを設け、これらを時間経過に伴って切り替えることでも、上記第１の実施形態と同様に、非接触案内制御に必要となる電流の最大値を低く抑えることが可能になり、従来よりも少ない電源容量にて案内装置を実現することができる。
【００８９】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
なお、基本的な回路構成については上記第４の実施形態の図１６と同様であるため、ここでは、制御ゲインの切替え方の違いについて説明する。
【００９０】
すなわち、第５の実施形態では、上記第４の実施形態と同様に、各運動軸のゲイン補償器３７および積分補償器３８に用いる制御ゲインを少なくとも２種類設定しておく。
【００９１】
ここで、所定の範囲内に案内位置があるときに用いられる通常案内時の制御ゲインを第１のゲイン補償器４２、第１の積分補償器４３とし、所定の範囲外にあるときに用いられる制御ゲインを第２のゲイン補償器４４、第２の積分補償器４５とする。
【００９２】
また、第１のゲイン補償器４２、第１の積分補償器４３に用いる制御ゲインを第１の制御ゲインとし、第２のゲイン補償器４４、第２の積分補償器４５に用いる制御ゲインを第２の制御ゲインとする。
【００９３】
ここで、図１８に示すように、案内制御時は第１の制御ゲインを用いて制御を行い、その間に何らかの外乱によって案内位置が所定の範囲外になったときに、第２の制御ゲインに切り替える。その際、第２の制御ゲインを第１の制御ゲインよりも高く設定しておくことで、乗りかご４がガイドレール２ａ，２ｂと接触しそうになったときに、比較的強い力で安定状態に戻す力が作用することになる。
【００９４】
また、案内制御を行っておらず、乗りかご４がガイドレール２ａ，２ｂに接触している場合は、第２の制御ゲインが用いられるため、案内開始時には必然的に第２の制御ゲインを使うことになる。このとき、各運動軸の第２の制御ゲインの大きさに明確な差を設けておくことで、図１９に示すように、案内開始時に非接触案内状態に移行する軸の順番を任意に設定できる。これにより、各運動軸を順次安定化させて、最終的に乗りかご４を非接触案内状態にすることができる。
【００９５】
また、上記第４の実施形態と同様に、第１の制御ゲインと第２の制御ゲインの切り替え時に、所定の移行時間を要して線形的に変化させたり、ローパスフィルタを介して滑らかに変化させることによって、乗りかご４を滑らかに案内することができる。
【００９６】
このように、各運動軸に関して複数の異なる制御ゲインを設け、これらを変位に応じて切り替えることでも、上記第１の実施形態と同様に、非接触案内制御に必要となる電流の最大値を低く抑えることが可能になり、従来よりも少ない電源容量にて案内装置を実現することができる。
【００９７】
なお、上記各実施形態では、磁石ユニット６に永久磁石９を含んだ案内装置において、ゼロパワー制御を施す場合について説明した。ゼロパワー制御を施す場合には、各運動軸毎に安定して非接触案内状態になった軸に関する励磁電流は零に収束するため、各運動軸に対する制御を順次切り替えていくことで、最大電流を抑える効果が高い。
【００９８】
また、磁石ユニット６に永久磁石９を含まない案内装置であっても、非接触案内の開始時に大きな電流を必要とし、かつ、安定案内時に比較的少ない電流での案内が可能な場合に、これまで述べてきた手法を用いることで、全体の最大電流を低く抑えることが可能となる。
【００９９】
さらに、上記第４、第５の実施形態において、各制御軸の全ての制御ゲインについて第２の制御ゲインを設けた例を示したが、全ての制御ゲインについて第２の制御ゲインを設ける必要はなく、一部の制御ゲインについてのみ、第２のゲインを設けてもよい。
【０１００】
また、上記各実施形態では、ｘ，θの運動軸と、ｙ，ξ，ψの運動軸の２組に分けて制御を行う場合を例として説明したが、これらの組み合わせや、組み合わせの数は限定されるものではなく、任意の軸の組み合わせが可能であるとともに、さらに多段階に制御を分離して、順次案内を行っていく軸を変えて実施しても良い。
【０１０１】
要するに、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の形態を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係る非接触案内装置をエレベータの乗りかごに適用した場合の斜視図である。
【図２】図２は本発明の第１の実施形態における非接触案内装置の構成を示す斜視図である。
【図３】図３は本発明の第１の実施形態における非接触案内装置の磁石ユニットの構成を示す斜視図である。
【図４】図４は本発明の第１の実施形態における非接触案内装置を制御するための制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は本発明の第１の実施形態における制御装置に設けられた演算器の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は本発明の第１の実施形態における制御装置に設けられた演算器の内部構成を示す図であり、各モードの制御電圧演算器の構成を示すブロック図である。
【図７】図７は本発明の第１の実施形態におけるエレベータの乗りかごの接触状態を上から見た場合の平面図である。
【図８】図８は従来方式による各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【図９】図９は本発明の第１の実施形態における各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【図１０】図１０は本発明の第１の実施形態におけるエレベータの乗りかごの非接触案内状態を上から見た場合の平面図である。
【図１１】図１１は本発明の第２の実施形態における各モードの制御電圧演算器の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１２は第２の実施形態における各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【図１３】図１３は本発明の第２の実施形態においてローパスフィルタを用いた場合の各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【図１４】図１４は本発明の第３の実施形態における各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【図１５】図１５は本発明の第３の実施形態における各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【図１６】図１６は本発明の第４の実施形態における各モードの制御電圧演算器の構成を示すブロック図である。
【図１７】図１７は本発明の第４の実施形態における各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【図１８】図１８は本発明の第５の実施形態における各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【図１９】図１９は本発明の第５の実施形態における各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１…昇降路、２…ガイドレール、３…ロープ、４…乗りかご、４ａ…かごドア、５…案内装置、６…磁石ユニット、７…センサ、８…台座、９ａ，９ｂ…永久磁石、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…継鉄、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…コイル、２１…制御装置、２２…センサ部、２３…電流検出器、２４…パワーアンプ、２５…演算器、３１…ギャップ長偏差座標変換器、３２…励磁電流偏差座標変換器、３３…制御電圧演算器、３４…制御電圧座標逆変換器、３６…微分器、３７…ゲイン補償器、３８…積分補償器、３９…加減算器、４１…ゲイン係数乗算器、４２…第１のゲイン補償器、４３…第１の積分補償器、４４…第２のゲイン補償器、４５…第２の積分補償器、４６…切替え器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗りかごをガイドレールに対して非接触で走行させる非接触走行方式のエレベータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エレベータの乗りかごは、昇降路内に垂直方向に設置された一対のガイドレールに支持され、巻上機に巻き掛けられたロープを介して昇降動作する。その際、負荷荷重の不均衡や乗客の移動により揺動するが、ガイドレールに支持されることで、これらの揺動が抑制されるようになっている。
【０００３】
ここで、エレベータに用いられる案内装置としては、従来、ガイドレールに接する車輪とサスペンションとで構成されたローラーガイド、もしくは、ガイドレールに対して摺動して案内するガイドシュー等が用いられていた。しかし、このような接触方式の案内装置では、ガイドレールの歪みや継ぎ目、表面状態に起因する振動や騒音が車輪もしくは摺動部を介して乗りかご内に伝達したり、ローラーガイドが回転する際に発生する転動音により、エレベータの快適性が損なわれるといった問題があった。
【０００４】
こうした問題点を解決するために、従来、例えば特許文献１に開示されているように、電磁石により構成された案内装置を乗りかごに搭載し、鉄製のガイドレールに対して磁気力を作用させて、乗りかごを非接触で案内する方法が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２においては、上記電磁石を用いた構造で問題となる制御性の低下および消費電力の増大等を解決する手段として、案内装置に永久磁石を備える方法が提案されている。
【特許文献１】特開平５−１７８５６３号公報
【特許文献２】特開２００１−１９２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような非接触方式の案内装置では、通常、非接触状態への浮上開始から乗りかごの走行・停止、そして浮上停止までの間において、所定の制御則に従って磁気力を制御して乗りかごを走行案内するように構成されている。
【０００７】
その際、乗りかごが安定して非接触状態（浮上状態）にあるときには、案内に必要とする電力が比較的少なくて済む。しかし、乗りかごがガイドレールに接触している状態から離脱して浮上するとき（案内開始時）には、瞬間的に比較的大きな電力が必要となる。したがって、案内装置の電源容量としては、この案内開始時の電力に合わせて十分に余裕を持たせて設計しなければならなかった。
【０００８】
本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、案内開始時に必要となる最大電力を抑え、少ない電源容量で乗りかごを非接触で走行させることのできる非接触走行方式のエレベータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点による非接触走行方式のエレベータは、昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、このガイドレールに沿って昇降動作する乗りかごと、この乗りかごの上記ガイドレールとの対向部に設置され、磁気力の作用により上記乗りかごを上記ガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置と、上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御するものであり、案内開始時には、上記各運動軸のうちの一部に対してのみ制御を行い、案内開始から所定の時間が経過した後、他の運動軸に対して制御を行う制御装置とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の観点による非接触走行方式のエレベータは、昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、このガイドレールに沿って昇降動作する乗りかごと、この乗りかごの上記ガイドレールとの対向部に設置され、磁気力の作用により上記乗りかごを上記ガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置と、上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御するものであり、上記各運動軸毎に設定された制御ゲインを有し、上記各運動軸のうちの特定の運動軸に関しては、案内開始から案内に必要となる磁気力を発生させるための制御ゲインにより制御を行い、他の運動軸に関しては、案内開始時には案内に必要となる磁気力を発生させるための制御ゲインよりも低く設定された制御ゲインにより制御を行い、案内開始から所定の時間が経過した後、上記各運動軸を所定の制御ゲインにより制御する制御装置とを具備したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の観点による非接触走行方式のエレベータは、昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、このガイドレールに沿って昇降動作する乗りかごと、この乗りかごの上記ガイドレールとの対向部に設置され、磁気力の作用により上記乗りかごを上記ガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置と、上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御するものであり、上記各運動軸毎に設定された制御ゲインを有し、上記各運動軸に関する案内位置が所定の範囲内にあるときには、通常状態で案内するための制御ゲインにより制御を行い、案内位置が所定の範囲外にあるときには、一部または全部の運動軸の制御ゲインを、通常状態で案内するための制御ゲインとは異なる制御ゲインで制御する制御装置とを具備したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の観点による非接触走行方式のエレベータは、昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、このガイドレールに沿って昇降動作する乗りかごと、この乗りかごの上記ガイドレールとの対向部に設置され、磁気力の作用により上記乗りかごを上記ガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置と、上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御するものであり、上記各運動軸毎に設定された少なくとも２種類の制御ゲインを有し、上記各運動軸の状態に応じて上記各制御ゲインを切り替えて制御する制御装置とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、案内開始時に必要となる最大電力を抑え、少ない電源容量で乗りかごを非接触で走行させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る非接触案内装置をエレベータの乗りかごに適用した場合の斜視図である。
【００１６】
図１に示すように、エレベータの昇降路１内には、鉄製で強磁性体からなる一対のガイドレール２ａ，２ｂが立設されている。乗りかご４は、図示せぬ巻上機に巻き掛けられたロープ３によって吊り下げられており、上記巻上機の回転駆動に伴い、ガイドレール２ａ，２ｂに沿って昇降動作する。なお、図中の４ａはかごドアであり、乗りかご４が各階に着床したときに開閉動作する。
【００１７】
ここで、乗りかご４のかごドア４ａを正面として見た場合に、そのかごドア４ａの左右方向をｘ軸、前後方向をｙ軸、上下方向をｚ軸とする。また、ｘ，ｙ，ｚ軸に対する回転方向をθ，ξ，ψとする。
【００１８】
乗りかご４の上下左右の四隅の連結部に、ガイドレール２ａ，２ｂに対向させて案内装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが取り付けられている。後述するように、この案内装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの磁気力を制御することで、乗りかご４をガイドレール２ａ，２ｂから浮上させて非接触にて走行案内する。
【００１９】
なお、磁気力の制御は、図１に示した６つの運動軸（ｘ，ｙ，ｚ，θ，ξ，ψ）のうちのｚ軸を除く５つの運動軸に対して行われる。ｚ軸方向を除くのは、ｚ軸方向はロープ３にて乗りかご４を支えており、浮上には関係しないためである。
【００２０】
図２に右側のガイドレール２ｂの上部に取り付けられた案内装置５ｂを代表として、その構成を示す。
【００２１】
案内装置５ｂは、磁石ユニット６と、磁石ユニット６とガイドレール２ａ，２ｂとの間の距離を検出するギャップセンサ７と、それらを支持している台座８とで構成されている。その他の案内装置５ａ，５ｃ，５ｄについても同様の構成である。
【００２２】
図３に示すように、磁石ユニット６は、永久磁石９ａ，９ｂと、ガイドレール２ａ，２ｂを３方向から囲む形で磁極を対向させる継鉄１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、その継鉄１０ａ，１０ｂ，１０ｃを鉄心として磁極部分の磁束を操作することのできる電磁石を構成するコイル１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄとからなる。
【００２３】
このような構成において、ギャップセンサ７等によって検出された磁気回路中の状態量に基づいてコイル１１に励磁される。これにより、ガイドレール２ａ，２ｂと磁石ユニット６とが電磁力の発生によって離間し、乗りかご４を非接触で走行案内することができる。
【００２４】
（制御装置の構成）
図４は非接触案内を行うための制御装置の構成を示すブロック図である。
【００２５】
制御装置２１は、磁石ユニット６およびガイドレール２ａ，２ｂによって形成される磁気回路中の物理量を検出するセンサ部２２と、このセンサ部２２からの信号に基づいて乗りかご４を非接触案内させるべく各コイル１１に印加する電圧を演算する演算器２３と、演算器２３の出力に基づいて各コイル１１に電力を供給するパワーアンプ２４とで構成されており、これらで乗りかご４の四隅に設置された磁石ユニット６の吸引力を制御している。
【００２６】
センサ部２２は、各磁石ユニット６とガイドレール２ａ，２ｂとの間の空隙の大きさを検出するギャップセンサ７と、各コイル１１に流れる電流値を検出する電流検出器２５とで構成されている。
【００２７】
演算器２３は、図１に示したｘ，ｙ，θ，ξ，ψの５つの運動軸に関する演算処理を行うものである。図５に示すように、この演算器２３は、ギャップ長偏差座標変換器３１、励磁電流偏差座標変換器３２、制御電圧演算器３３、制御電圧座標逆変換器３４から構成されている。
【００２８】
ギャップ長偏差座標変換器３１は、各ギャップセンサ７から得られたギャップ長と、その設定値の差であるギャップ長偏差信号から乗りかご４のｘ方向の移動量Δｘ，ｙ方向の移動量Δｙ，θ方向（ロール方向）の回転角Δθ，ξ方向（ピッチ方向）の回転角Δξ，ψ方向（ヨー方向）の回転角Δψを演算する。
【００２９】
励磁電流偏差座標変換器３２は、各コイル１１の電流検出器２５から得られた電流値と、その設定値の差である電流偏差信号から乗りかご４のｘ方向の運動にかかわる電流偏差Δｉｘ、ｙ方向の運動にかかわる電流偏差Δｉｙ、θ方向の回転にかかわる電流偏差Δｉθ、ξ方向の回転にかかわる電流偏差Δｉξ、ψ方向の回転にかかわる電流偏差Δｉψを演算する。
【００３０】
制御電圧演算器３３は、ギャップ長偏差座標変換器３１および励磁電流偏差座標変換器３２の出力Δｘ，Δｙ，Δθ，Δξ，Δψ，Δｉｘ，Δｉｙ，Δｉθ，Δｉξ，Δｉψに基づいて、ｘ，ｙ，θ，ξ，ψの５つのモードにおいて、乗りかご４を安定に非接触案内させるためのモード別電磁石制御電圧ｅｘ，ｅｙ，ｅθ，ｅξ，ｅψを演算する。
【００３１】
制御電圧座標逆変換器３４は、制御電圧演算器３３の出力ｅｘ，ｅｙ，ｅθ，ｅξ，ｅψより各磁石ユニット６のそれぞれのコイル励磁電圧を演算し、この結果をもとにパワーアンプ２４を駆動させる。
【００３２】
この制御電圧演算器３３は、さらに詳しくは、ｘモード制御電圧演算器３３ａ、ｙモード制御電圧演算器３３ｂ、θモード制御電圧演算器３３ｃ、ξモード制御電圧演算器３３ｄ、ψモード制御電圧演算器３３ｅから構成されている。
【００３３】
さらに、制御電圧演算器３３ａ〜３３ｅの各々の内部構造は、図６のようになっている。すなわち、制御電圧演算器３３ａ〜３３ｅは、それぞれに微分器３６、ゲイン補償器３７、積分補償器３８、加減算器３９から構成されている。
【００３４】
微分器３６は、モード変位Δｘ，Δｙ，Δθ，Δξ，Δψのそれぞれから時間変化率Δｘ′，Δｙ′，Δθ′，Δξ′，Δψ′を演算する。ゲイン補償器３７は、モード変位Δｘ，…、モード変位の時間変化率Δｘ′，…、モード電流Δｉｘ，…それぞれに対して適当な制御ゲインを乗じる。積分補償器３８は、電流偏差目標値とモード電流Δｉｘ，…の差を積分して適当な制御ゲインを乗じる。加減算器３９は、全部のゲイン補償器３７および積分補償器３８の出力値を加減算することにより各モード（ｘ，ｙ，θ，ξ，ψ）の励磁電圧（ｅｘ，ｅｙ，ｅθ，ｅξ，ｅψ）を演算する。
【００３５】
このような構成の演算器２３によってフィードバック制御を施すことにより、磁石ユニット６とガイドレール２ａ，２ｂとの間に所定のギャップ長を維持させるべく、各コイル１１に励磁する電流を制御する。これによって、定常状態において、各磁石ユニット６におけるギャップ長は、永久磁石９の起磁力による各磁石ユニットの磁気的吸引力が、乗りかご４に作用するｘ方向の力、ｙ方向の力、θ方向のトルク、ξ方向のトルクおよびψ方向のトルクとちょうど釣り合うような長さになる。
【００３６】
このように、定常状態においてコイル１１の励磁電流を零に収束させることによって非接触案内制御を行っており、乗りかご４の重量および不平衡力の大きさの如何にかかわらず、永久磁石９の吸引力で乗りかご４を安定に支持する、いわゆる「ゼロパワー制御」が施される。
【００３７】
ゼロパワー制御による磁気案内系が構成されることにより、乗りかご４がガイドレール２ａ，２ｂに対して非接触で安定に支持され、定常状態にあるときには、各コイル１１に流れる電流は零に収束し、安定支持に必要となる力は全て永久磁石９による磁気力でまかなわれることになる。
【００３８】
これは、乗りかご４の重量やバランスが変化した場合でも同様である。すなわち、乗りかご４に何らかの外力が加えられた場合、案内装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄとガイドレール２ａ，２ｂとの間の空隙の大きさを所定の大きさにするために過渡的にコイル１１に電流が流れることになるが、再度安定状態になった際には、上記制御手法を用いることにより、コイル１１に流れる電流は零に収束し、そのとき乗りかご４に加わる荷重と、永久磁石９の磁気力によって発生する吸引力とが釣り合う大きさの空隙が形成される。
【００３９】
なお、浮上案内における磁石ユニットの構成およびゼロパワー制御については、特開２００１−１９２８６号公報に詳細に示されているため、ここでは省略する。
【００４０】
（動作）
次に、乗りかご４がガイドレール２ａ，２ｂに接触した状態から浮上し、非接触案内状態（非接触にて案内走行可能な状態）に移行するときの動きについて説明する。
【００４１】
図７は非接触案内制御を行っていないときのエレベータの乗りかご４を上から見た場合の平面図である。案内装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、その一部をガイドレール２ａ，２ｂに接触させている。この図７では、乗りかご４の上部に搭載された案内装置５ａ，５ｂのみが図示されており、紙面の横方向がｘ、紙面の縦方向がｙとなる。
【００４２】
通常、この状態から非接触案内制御を開始した場合、乗りかご４の上下方向（ｚ方向）を除く５つの運動軸ｘ，ｙ，θ，ξ，ψごとに設計された全ての制御系が作用し、全運動軸を同時に浮上させるべく案内装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの各コイル１１に電流が励磁される。したがって、各コイル１１には、図８に示すように、全運動軸で浮上に必要となる電流が瞬時に流れることになり、非常に大きな電流が励磁されることになる。このため、案内装置の電源容量として十分に余裕を持たせておく必要があるといったことは既に背景技術の項で述べた通りである。
【００４３】
そこで、本実施形態では、非接触案内制御を開始する際に、上記５つの運動軸ｘ，ｙ，θ，ξ，ψの一部の運動軸に対してのみ制御（励磁電流の制御）を行い、その後、所定の時間が経過して安定にしたら、残りの他の運動軸に対して制御を行うことで、瞬間的に大きな電流を流すことを防いで、トータルの電力消費を抑えるようにしている。
【００４４】
今、例えばｘ方向とθ方向の２軸の運動軸を最初に制御する場合を想定して説明する。そのときの各運動軸毎の変化と、全コイルを励磁する電流の絶対値の総和との関係を図９に示す。
【００４５】
この場合、乗りかご４は、図９に示すように、はじめにｘ軸およびθ軸に関する方向にのみ浮上して非接触案内状態となる。その際に、必要となる電流は２軸の電流制御に用いる分のみである。
【００４６】
その後、所定の時間が経過してｘ，θ方向の案内制御が安定した時点で、ｘ，θ軸の非接触案内状態を安定に維持したまま、残りの運動軸であるｙ，ξ，ψの運動軸について制御を行う。このとき必要となる電流は、３軸の起動に用いる分と、既に非接触案内状態となっている２軸の姿勢を維持する分である。
【００４７】
以上のようなプロセスで案内を開始することにより、乗りかご４は、最終的に全運動軸のｘ，ｙ，θ，ξ，ψ軸について安定に浮上することになり、図１０に示すように、ガイドレール２ａ，２ｂに接触することなく案内されることになる。
【００４８】
その際、各運動軸に対する制御開始のタイミングがずれていることで、案内開始時に全軸を同時に浮上させるのに必要となる電流値よりも低い電流値で乗りかご４を非接触で案内することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、各運動軸についてゼロパワー制御が実施されているため、それぞれの運動軸について安定に浮上した状態では、各運動軸を制御するための制御電流は零に収束する。そのため、最初に制御を開始した運動軸が安定した後は、非常に小さな電流で浮上状態を維持することが可能となる。よって、後から制御を開始する運動軸で浮上に必要となる電流を付加しても、全電流値としては比較的小さな電流で済む。
【００５０】
このように、各運動軸の制御開始のタイミングをずらすことにより、非接触案内制御に必要となる電流の最大値を低く抑えることが可能になり、従来よりも少ない電源容量にて案内装置を実現することができる。
【００５１】
なお、ここでは一例として、最初にｘ，θ軸の制御を行い、その後にｙ，ξ，ψ軸の制御を行うものとして説明したが、制御開始の組み合わせはこの例に限らず、任意の組み合わせが可能である。
【００５２】
また、ここでは制御開始のタイミングを２回に分けた例を示したが、さらに多数回に分けて制御を開始しても良く、その場合にはさらに最大電流を低く抑えることが可能となる。
【００５３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５４】
図１１は本発明の第２の実施形態に係る制御電圧演算器３３ａ〜３３ｅの構成を示すブロック図であり、図６と対応している。図６と異なる点は、ゲイン係数乗算器４１が追加されていることである。
【００５５】
すなわち、第２の実施形態では、上記第１の実施形態と同様に、エレベータの乗りかご４を磁気力によって浮上案内する。その際に、各運動軸のゲイン補償器３７および積分補償器３８の制御ゲインのそれぞれに、ゲイン係数乗算器４１によって所定のゲイン係数（α１，α２，α３，α４）を乗じるように構成されている。
【００５６】
このような構成において、通常はゲイン係数の値を「１」とし、予め設定された制御ゲイン（つまり、制御ゲイン×１）で磁石ユニット６の制御を行う。
【００５７】
ここで、非接触案内制御を開始する際に、例えば図１２に示すように、ｘ軸とθ軸に関するゲイン係数を通常の「１」よりも大きく設定する。なお、どの程度までゲイン係数を大きくするのかは、案内装置の浮上能力などによって決められる。
【００５８】
ｘ軸とθ軸に関するゲイン係数を大きくすると、最終的に得られる制御ゲインが相対的に他の軸よりも大きくなる。このため、主にｘ，θ軸に関する力が乗りかご４に作用し、ｘ，θ軸に関して非接触案内状態になる。このとき、相対的に制御ゲインが低くなっている他の軸、つまり、ｙ，ξ，ψの各軸については、非接触案内に十分な電流が励磁されないため、浮上しない可能性がある。
【００５９】
そこで、ｘ，θ軸に関するゲイン係数を徐々に１に近づけていく。すると、ｘ，θ軸に関する非接触案内を保ったまま、相対的に他の軸に関する制御ゲインが大きくなり、ｙ，ξ，ψ軸に対して十分な電流が励磁されるようになると、それらの軸方向にも非接触案内状態とすることができる。
【００６０】
その後、ｙ，ξ，ψの各軸も安定した時点で、それらの軸に関するゲイン係数を通常値の「１」に戻すことで、予め設定された制御ゲインによる案内制御が行なわれる。このとき、ゲイン係数の大きさを運動軸毎に差をつけるか、一部の運動軸のゲイン係数を通常時の「１」のままとして変化させないことで、各運動軸が非接触案内状態に移行する順序を決めることができる。
【００６１】
また、図１２に示すように、所定の移行時間を設けて、その間でゲイン係数を線形的に変化させると、制御状態の急激な変化がなくなり、滑らかに、安定して制御ゲインを変化させることができる。これにより、乗りかご４に大きな衝撃を与えることなく、安定して案内することが可能となる。
【００６２】
また、線形的に変化させるのではなく、所定のローパスフィルタを介してゲイン係数を変化させることでも良い。このように、ローパスフィルタを介してゲイン係数を変化させても、図１３に示すように、滑らかに制御ゲインの値を変化させることが可能である。
【００６３】
このように、各運動軸に関するゲイン係数を時間経過に応じて変化させることでも、上記第１の実施形態と同様に、非接触案内制御に必要となる電流の最大値を低く抑えることが可能になり、従来よりも少ない電源容量にて案内装置を実現することができる。
【００６４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
なお、基本的な回路構成については上記第２の実施形態の図１１と同様であるため、ここでは、ゲイン係数のかけ方の違いについて説明する。
【００６５】
すなわち、第３の実施形態では、上記第２の実施形態と同様に、乗りかご４を磁気力によって案内し、各運動軸の制御ゲインのそれぞれに、ゲイン係数乗算器４１によって所定のゲイン係数（α１，α２，α３，α４）を乗じるように構成されている。
【００６６】
このような構成において、通常は、ゲイン係数の値を「１」とし、予め設定された制御ゲインによって各磁石ユニット６の制御を行い、乗りかご４の案内状態に応じてゲイン係数を変化させて案内制御を行う。
【００６７】
ここで、非接触案内時において、各磁石ユニット６に対する各運動軸の案内位置が所定の案内範囲（浮上範囲）内にあるときには、ゲイン係数を通常時の「１」として制御する。一方、所定の案内範囲外であれば、ゲイン係数を通常時の「１」よりも大きな値とする。上記所定の案内範囲外とは、接触状態であるか、あるいは、案内位置が安定位置から大きく離れたの状態のことである。
【００６８】
例えば図１４に示すように、ｘ軸とθ軸に関する変位が所定の案内範囲外の場合には、ｘ軸およびθ軸に関する運動軸の制御ゲインにかかわるゲイン係数を通常時の「１」よりも大きな値とする。なお、どの程度までゲイン係数を大きくするのかは、案内装置の浮上能力などによって決められる。
【００６９】
そうすることで、所定の案内範囲外の運動軸に関して、通常よりも大きなフィードバックが働くため、その運動軸について、安定位置に修正する力が大きくことになり、結果的に乗りかご４の非接触案内状態を維持することができる。
【００７０】
また、ｙ，ξ，ψの各軸に関する変位が所定の案内範囲を超えた場合にも、上記同様に、これらの運動軸の制御ゲインに関わるゲイン係数を大きくして、フィードバックを強くする。
【００７１】
さらに、各軸におけるゲイン係数の値のうち、特定の軸（例えばｘ，θ軸）に関するゲイン係数と、その特定の軸以外の軸（例えばｙ，ξ，ψ軸）に関するゲイン係数の大きさに差を設けておく。案内制御を行っていない場合には、図１５に示すように、乗りかご４および案内装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、ガイドレール２ａ，２ｂに接触した状態となっている。このとき、各運動軸もしくは磁石ユニット６の案内位置は所定の範囲外にあることになる。そのため、制御ゲインは通常よりも大きなゲイン係数がかかった値となる。
【００７２】
その際、各運動軸におけるゲイン係数に差を設けておくことで、乗りかご４がガイドレール２ａ，２ｂに接触しているときに、各軸方向に関する制御ゲインに差が生じる。
【００７３】
例えば、ｘ，θ軸に関するゲイン係数を、ｙ，ξ，ψ軸に関するゲイン係数よりも大きく設定しておくことで、浮上制御開始時に、ｘ，θ軸について高いフィードバックがかかり、ｘ，θ軸に関して非接触案内状態になる。そうして、ｘ，θ軸にかかわる案内位置が所定の範囲内に入った時点で、ｘ，θ軸に関するゲイン係数の値を通常の値まで変化させる。
【００７４】
すると、まだ非接触案内状態になっておらず、所定の範囲外に案内位置があるｙ，ξ，ψ軸に関するゲイン係数は大きな値に設定されているため、相対的にｙ，ξ，ψ軸に関する制御ゲインが大きくなり、それらの運動軸についても非接触案内状態となるべく力が作用する。そうして、最終的に全軸方向について非接触案内状態になり、所定の範囲内に案内位置が収束すると、すべての軸に関するゲイン係数が通常値の「１」となり、予め設定された制御ゲインによる安定した案内制御が行われる。
【００７５】
また、上記第２の実施形態と同様、ゲイン係数の変化を急峻なものではなく、所定の移行時間を要して線形的に変化させたり、ローパスフィルタを介して滑らかに変化させても良い。これにより、乗りかご４の案内状態を滑らかに移行させることが可能となる。
【００７６】
また、案内位置が所定の範囲外にあるときに、制御ゲインを変化させることから、通常案内時において、何らかの外乱などにより乗りかご４がガイドレール２ａ，２ｂに接触しそうになった場合でも、速やかに制御ゲインを高くして、ガイドレール２ａ，２ｂへの接触を回避することが可能となる。
【００７７】
このように、各運動軸に関するゲイン係数を各運動軸毎に変位に応じて変化させることでも、上記第１の実施形態と同様に、非接触案内制御に必要となる電流の最大値を低く抑えることが可能になり、従来よりも少ない電源容量にて案内装置を実現することができる。
【００７８】
なお、上記第２、第３の実施形態において、各制御軸の全ての制御ゲインについてゲイン係数を設けた例を示したが、全ての制御ゲインについてゲイン係数を設ける必要はなく、一部の制御ゲインについてのみゲイン係数を設けてもよい。
【００７９】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００８０】
図１６は本発明の第４の実施形態に係る制御電圧演算器３３ａ〜３３ｅの構成を示すブロック図であり、図６と対応している。図６と異なる点は、ゲイン補償器３７が第１のゲイン補償器４２と第２のゲイン補償器４４で構成され、積分補償器３８が第１の積分補償器４３と第２の積分補償器４５で構成されていることである。
【００８１】
すなわち、第４の実施形態では、上記第１の実施形態と同様、乗りかご４を磁気力によって案内するが、その際に図１６に示すように、各運動軸の制御ゲインを少なくとも２種類設定しておく。
【００８２】
図１６の例では、第１のゲイン補償器４２、第１の積分補償器４３に用いる制御ゲインを第１の制御ゲインとし、第２のゲイン補償器４４、第２の積分補償器４５に用いる制御ゲインを第２の制御ゲインとしている。また、少なくとも１つの運動軸に関して、第２の制御ゲインの少なくとも１つは第１の制御ゲインよりも大きな値を用いるものとし、全体として大きな制御が生じるようにする。また、第１の制御ゲインと第２の制御ゲインを切り替える切替え器４６を設けておく。
【００８３】
今、ｘ方向とθ方向の２軸の運動軸に関する第２の制御ゲインは比較的大きな値を持っており、ｙ，ξ，ψ軸の第２の制御ゲインは比較的小さな値を持っているものとする。図１７に示すように、案内開始時に第２の制御ゲインを用いた場合、まず、大きな制御ゲインで制御されるｘ，θ軸の運動軸が非接触案内状態となる。
【００８４】
ここで、ｘ，θ軸が安定して非接触案内状態となった時点で、切替え器４６によりｘ，θ軸に関する制御ゲインを第２の制御ゲインから第１の制御ゲインに変更する。すると、ｙ，ξ，ψ軸に関する運動軸に関する制御ゲインが大きくなるため、それらの軸方向について非接触案内状態となる。そうして、全軸方向が非接触案内状態となった時点で、これらの制御ゲインを第１の制御ゲインに切り替えて通常案内状態にする。
【００８５】
また、第１の制御ゲインと第２の制御ゲインの切り替え時に、所定の移行時間を要して線形的に変化させたり、ローパスフィルタを介して滑らかに変化させることにより、乗りかご４に乗っている人に制御の急峻な切り替えを感じさせないことができる。
【００８６】
なお、上記実施形態では、各運動軸における第２の制御ゲインの大きさに明確な差を設ける例について説明したが、特に第２の制御ゲインに明確な差がなくても問題はない。案内開始時には、通常案内時よりも速い収束性が必要となる場合があるため、案内開始時に第２の制御ゲインを用いて、通常案内時とは異なる制御ゲインを用いることは効果的である。
【００８７】
また、上記実施形態では、各運動軸に関して２種類の制御ゲイン（第１の制御ゲインと第２の制御ゲイン）を設ける構成としたが、さらに多数の制御ゲインを設けて、これらを時間経過に伴って切り替えるようにしても良い。
【００８８】
このように、各運動軸に関して複数の異なる制御ゲインを設け、これらを時間経過に伴って切り替えることでも、上記第１の実施形態と同様に、非接触案内制御に必要となる電流の最大値を低く抑えることが可能になり、従来よりも少ない電源容量にて案内装置を実現することができる。
【００８９】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
なお、基本的な回路構成については上記第４の実施形態の図１６と同様であるため、ここでは、制御ゲインの切替え方の違いについて説明する。
【００９０】
すなわち、第５の実施形態では、上記第４の実施形態と同様に、各運動軸のゲイン補償器３７および積分補償器３８に用いる制御ゲインを少なくとも２種類設定しておく。
【００９１】
ここで、所定の範囲内に案内位置があるときに用いられる通常案内時の制御ゲインを第１のゲイン補償器４２、第１の積分補償器４３とし、所定の範囲外にあるときに用いられる制御ゲインを第２のゲイン補償器４４、第２の積分補償器４５とする。
【００９２】
また、第１のゲイン補償器４２、第１の積分補償器４３に用いる制御ゲインを第１の制御ゲインとし、第２のゲイン補償器４４、第２の積分補償器４５に用いる制御ゲインを第２の制御ゲインとする。
【００９３】
ここで、図１８に示すように、案内制御時は第１の制御ゲインを用いて制御を行い、その間に何らかの外乱によって案内位置が所定の範囲外になったときに、第２の制御ゲインに切り替える。その際、第２の制御ゲインを第１の制御ゲインよりも高く設定しておくことで、乗りかご４がガイドレール２ａ，２ｂと接触しそうになったときに、比較的強い力で安定状態に戻す力が作用することになる。
【００９４】
また、案内制御を行っておらず、乗りかご４がガイドレール２ａ，２ｂに接触している場合は、第２の制御ゲインが用いられるため、案内開始時には必然的に第２の制御ゲインを使うことになる。このとき、各運動軸の第２の制御ゲインの大きさに明確な差を設けておくことで、図１９に示すように、案内開始時に非接触案内状態に移行する軸の順番を任意に設定できる。これにより、各運動軸を順次安定化させて、最終的に乗りかご４を非接触案内状態にすることができる。
【００９５】
また、上記第４の実施形態と同様に、第１の制御ゲインと第２の制御ゲインの切り替え時に、所定の移行時間を要して線形的に変化させたり、ローパスフィルタを介して滑らかに変化させることによって、乗りかご４を滑らかに案内することができる。
【００９６】
このように、各運動軸に関して複数の異なる制御ゲインを設け、これらを変位に応じて切り替えることでも、上記第１の実施形態と同様に、非接触案内制御に必要となる電流の最大値を低く抑えることが可能になり、従来よりも少ない電源容量にて案内装置を実現することができる。
【００９７】
なお、上記各実施形態では、磁石ユニット６に永久磁石９を含んだ案内装置において、ゼロパワー制御を施す場合について説明した。ゼロパワー制御を施す場合には、各運動軸毎に安定して非接触案内状態になった軸に関する励磁電流は零に収束するため、各運動軸に対する制御を順次切り替えていくことで、最大電流を抑える効果が高い。
【００９８】
また、磁石ユニット６に永久磁石９を含まない案内装置であっても、非接触案内の開始時に大きな電流を必要とし、かつ、安定案内時に比較的少ない電流での案内が可能な場合に、これまで述べてきた手法を用いることで、全体の最大電流を低く抑えることが可能となる。
【００９９】
さらに、上記第４、第５の実施形態において、各制御軸の全ての制御ゲインについて第２の制御ゲインを設けた例を示したが、全ての制御ゲインについて第２の制御ゲインを設ける必要はなく、一部の制御ゲインについてのみ、第２のゲインを設けてもよい。
【０１００】
また、上記各実施形態では、ｘ，θの運動軸と、ｙ，ξ，ψの運動軸の２組に分けて制御を行う場合を例として説明したが、これらの組み合わせや、組み合わせの数は限定されるものではなく、任意の軸の組み合わせが可能であるとともに、さらに多段階に制御を分離して、順次案内を行っていく軸を変えて実施しても良い。
【０１０１】
要するに、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の形態を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係る非接触案内装置をエレベータの乗りかごに適用した場合の斜視図である。
【図２】図２は本発明の第１の実施形態における非接触案内装置の構成を示す斜視図である。
【図３】図３は本発明の第１の実施形態における非接触案内装置の磁石ユニットの構成を示す斜視図である。
【図４】図４は本発明の第１の実施形態における非接触案内装置を制御するための制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は本発明の第１の実施形態における制御装置に設けられた演算器の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は本発明の第１の実施形態における制御装置に設けられた演算器の内部構成を示す図であり、各モードの制御電圧演算器の構成を示すブロック図である。
【図７】図７は本発明の第１の実施形態におけるエレベータの乗りかごの接触状態を上から見た場合の平面図である。
【図８】図８は従来方式による各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【図９】図９は本発明の第１の実施形態における各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【図１０】図１０は本発明の第１の実施形態におけるエレベータの乗りかごの非接触案内状態を上から見た場合の平面図である。
【図１１】図１１は本発明の第２の実施形態における各モードの制御電圧演算器の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１２は第２の実施形態における各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【図１３】図１３は本発明の第２の実施形態においてローパスフィルタを用いた場合の各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【図１４】図１４は本発明の第３の実施形態における各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【図１５】図１５は本発明の第３の実施形態における各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【図１６】図１６は本発明の第４の実施形態における各モードの制御電圧演算器の構成を示すブロック図である。
【図１７】図１７は本発明の第４の実施形態における各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【図１８】図１８は本発明の第５の実施形態における各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【図１９】図１９は本発明の第５の実施形態における各運動軸の動作と電流との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１…昇降路、２…ガイドレール、３…ロープ、４…乗りかご、４ａ…かごドア、５…案内装置、６…磁石ユニット、７…センサ、８…台座、９ａ，９ｂ…永久磁石、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…継鉄、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…コイル、２１…制御装置、２２…センサ部、２３…電流検出器、２４…パワーアンプ、２５…演算器、３１…ギャップ長偏差座標変換器、３２…励磁電流偏差座標変換器、３３…制御電圧演算器、３４…制御電圧座標逆変換器、３６…微分器、３７…ゲイン補償器、３８…積分補償器、３９…加減算器、４１…ゲイン係数乗算器、４２…第１のゲイン補償器、４３…第１の積分補償器、４４…第２のゲイン補償器、４５…第２の積分補償器、４６…切替え器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、
このガイドレールに沿って昇降動作する乗りかごと、
この乗りかごの上記ガイドレールとの対向部に設置され、磁気力の作用により上記乗りかごを上記ガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置と、
上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御するものであり、
案内開始時には、上記各運動軸のうちの一部に対してのみ制御を行い、案内開始から所定の時間が経過した後、他の運動軸に対して制御を行う制御装置と
を具備したことを特徴とする非接触走行方式のエレベータ。
【請求項２】
昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、
このガイドレールに沿って昇降動作する乗りかごと、
この乗りかごの上記ガイドレールとの対向部に設置され、磁気力の作用により上記乗りかごを上記ガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置と、
上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御するものであり、
上記各運動軸毎に設定された制御ゲインを有し、
上記各運動軸のうちの特定の運動軸に関しては、案内開始から案内に必要となる磁気力を発生させるための制御ゲインにより制御を行い、他の運動軸に関しては、案内開始時には案内に必要となる磁気力を発生させるための制御ゲインよりも低く設定された制御ゲインにより制御を行い、案内開始から所定の時間が経過した後、上記各運動軸を所定の制御ゲインにより制御する制御装置と
を具備したことを特徴とする非接触走行方式のエレベータ。
【請求項３】
上記制御装置は、上記各運動軸に関する制御ゲインの値を調整するためのゲイン係数を有し、
案内開始時には、上記各運動軸のうち一部または全部の制御ゲインのゲイン係数を変更し、所定の時間が経過した後に、上記各運動軸の制御ゲインのゲイン係数を所定の値に設定して制御を行うことを特徴とする請求項２記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項４】
上記制御装置は、
案内開始時には、上記各運動軸のうちの特定の運動軸のゲイン係数を、他の運動軸のゲイン係数よりも大きくし、所定の時間が経過した後、上記特定の運動軸のゲイン係数と上記他の運動軸のゲイン係数との相対差を小さくすることを特徴とする請求項３記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項５】
昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、
このガイドレールに沿って昇降動作する乗りかごと、
この乗りかごの上記ガイドレールとの対向部に設置され、磁気力の作用により上記乗りかごを上記ガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置と、
上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御するものであり、
上記各運動軸毎に設定された制御ゲインを有し、
上記各運動軸に関する案内位置が所定の範囲内にあるときには、通常状態で案内するための制御ゲインにより制御を行い、案内位置が所定の範囲外にあるときには、一部または全部の運動軸の制御ゲインを、通常状態で案内するための制御ゲインとは異なる制御ゲインで制御する制御装置と
を具備したことを特徴とする非接触走行方式のエレベータ。
【請求項６】
上記制御装置は、上記各運動軸に関する制御ゲインの値を調整するためのゲイン係数を有し、
上記各運動軸に関する案内位置が所定の範囲内にあるときには、ゲイン係数を所定の値に設定し、案内位置が所定の範囲外にあるときには、一部または全部の運動軸のゲイン係数を変更して制御することを特徴とする請求項５記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項７】
上記各制御ゲインにおける各々のゲイン係数のうち、少なくとも１つの運動軸に関するゲイン係数が、他のゲイン係数とは異なることを特徴とする請求項６記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項８】
上記制御装置は、あるゲイン係数から別のゲイン係数に変化させる際に、移行時間を設けて、その間に徐々に変化させることを特徴とする請求項３、４、６または７記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項９】
上記制御装置は、あるゲイン係数から別のゲイン係数に上記移行時間の間に線形的に変化させることを特徴とする請求項８記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１０】
上記制御装置は、あるゲイン係数から別のゲイン係数に上記移行時間の間にローパスフィルタを介して変化させることを特徴とする請求項８記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１１】
昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、
このガイドレールに沿って昇降動作する乗りかごと、
この乗りかごの上記ガイドレールとの対向部に設置され、磁気力の作用により上記乗りかごを上記ガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置と、
上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御するものであり、
上記各運動軸毎に設定された少なくとも２種類の制御ゲインを有し、
上記各運動軸の状態に応じて上記各制御ゲインを切り替えて制御する制御装置と
を具備したことを特徴とする非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１２】
上記制御装置は、
上記各運動軸毎に設定された第１の制御ゲインと第２の制御ゲインを有し、
案内開始時には、上記各運動軸の一部または全部を上記第２の制御ゲインを用いて制御し、所定の時間が経過した後、上記各運動軸の全てに関して上記第１の制御ゲインを用いて制御することを特徴とする請求項１１記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１３】
上記制御装置は、
上記各運動軸毎に設定された第１の制御ゲインと第２の制御ゲインを有し、
上記各運動軸に関する案内位置が所定の範囲内にあるときは、上記第１の制御ゲインを用いて制御を行い、案内位置が所定の範囲外にあるときには、上記各運動軸の一部または全部を上記第２の制御ゲインを用いて制御することを特徴とする請求項１１記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１４】
上記第２の制御ゲインの少なくとも１つは、上記第１の制御ゲインよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１２または１３記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１５】
上記制御装置は、ある制御ゲインから別の制御ゲインに変化させる際に、移行時間を設けて、その間に徐々に変化させることを特徴とする請求項１１、１２、１３または１４記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１６】
上記制御装置は、ある制御ゲインから別の制御ゲインに上記移行時間の間に線形的に変化させることを特徴とする請求項１５記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１７】
上記制御装置は、ある制御ゲインから別の制御ゲインに上記移行時間の間にローパスフィルタを介して変化させることを特徴とすることを特徴とする請求項１５記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１８】
上記案内装置は、電磁石を有する磁石ユニットからなり、
上記制御装置は、上記電磁石に励磁する電流を制御することで、上記乗りかごを上記ガイドレールに接触させることなく走行案内することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１つに記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１９】
上記案内装置は、電磁石および永久磁石を有する磁石ユニットを有し、
上記制御装置は、上記電磁石に励磁する電流を制御することで、上記乗りかごを上記ガイドレールに接触させることなく走行案内することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１つに記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項２０】
上記制御装置は、
上記乗りかごを上記ガイドレールに接触させることなく走行案内すると共に、上記乗りかごに作用する外力の有無に関わらず、上記電磁石に励磁する電流の定常値を零に収束させることを特徴とする請求項１９記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１】
昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、
このガイドレールに沿って昇降動作する乗りかごと、
この乗りかごの上記ガイドレールとの対向部に設置され、磁気力の作用により上記乗りかごを上記ガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置と、
上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御するものであり、
案内開始時には、上記各運動軸のうちの一部に対してのみ制御を行い、案内開始から所定の時間が経過した後、他の運動軸に対して制御を行う制御装置と
を具備したことを特徴とする非接触走行方式のエレベータ。
【請求項２】
昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、
このガイドレールに沿って昇降動作する乗りかごと、
この乗りかごの上記ガイドレールとの対向部に設置され、磁気力の作用により上記乗りかごを上記ガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置と、
上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御するものであり、
上記各運動軸毎に設定された制御ゲインを有し、
上記各運動軸のうちの特定の運動軸に関しては、案内開始から案内に必要となる磁気力を発生させるための制御ゲインにより制御を行い、他の運動軸に関しては、案内開始時には案内に必要となる磁気力を発生させるための制御ゲインよりも低く設定された制御ゲインにより制御を行い、案内開始から所定の時間が経過した後、上記各運動軸を所定の制御ゲインにより制御する制御装置と
を具備したことを特徴とする非接触走行方式のエレベータ。
【請求項３】
上記制御装置は、上記各運動軸に関する制御ゲインの値を調整するためのゲイン係数を有し、
案内開始時には、上記各運動軸のうち一部または全部の制御ゲインのゲイン係数を変更し、所定の時間が経過した後に、上記各運動軸の制御ゲインのゲイン係数を所定の値に設定して制御を行うことを特徴とする請求項２記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項４】
上記制御装置は、
案内開始時には、上記各運動軸のうちの特定の運動軸のゲイン係数を、他の運動軸のゲイン係数よりも大きくし、所定の時間が経過した後、上記特定の運動軸のゲイン係数と上記他の運動軸のゲイン係数との相対差を小さくすることを特徴とする請求項３記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項５】
昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、
このガイドレールに沿って昇降動作する乗りかごと、
この乗りかごの上記ガイドレールとの対向部に設置され、磁気力の作用により上記乗りかごを上記ガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置と、
上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御するものであり、
上記各運動軸毎に設定された制御ゲインを有し、
上記各運動軸に関する案内位置が所定の範囲内にあるときには、通常状態で案内するための制御ゲインにより制御を行い、案内位置が所定の範囲外にあるときには、一部または全部の運動軸の制御ゲインを、通常状態で案内するための制御ゲインとは異なる制御ゲインで制御する制御装置と
を具備したことを特徴とする非接触走行方式のエレベータ。
【請求項６】
上記制御装置は、上記各運動軸に関する制御ゲインの値を調整するためのゲイン係数を有し、
上記各運動軸に関する案内位置が所定の範囲内にあるときには、ゲイン係数を所定の値に設定し、案内位置が所定の範囲外にあるときには、一部または全部の運動軸のゲイン係数を変更して制御することを特徴とする請求項５記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項７】
上記各制御ゲインにおける各々のゲイン係数のうち、少なくとも１つの運動軸に関するゲイン係数が、他のゲイン係数とは異なることを特徴とする請求項６記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項８】
上記制御装置は、あるゲイン係数から別のゲイン係数に変化させる際に、移行時間を設けて、その間に徐々に変化させることを特徴とする請求項３、４、６または７記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項９】
上記制御装置は、あるゲイン係数から別のゲイン係数に上記移行時間の間に線形的に変化させることを特徴とする請求項８記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１０】
上記制御装置は、あるゲイン係数から別のゲイン係数に上記移行時間の間にローパスフィルタを介して変化させることを特徴とする請求項８記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１１】
昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、
このガイドレールに沿って昇降動作する乗りかごと、
この乗りかごの上記ガイドレールとの対向部に設置され、磁気力の作用により上記乗りかごを上記ガイドレールから浮上させて非接触で走行案内する案内装置と、
上記乗りかごの少なくとも２軸以上の運動軸に関して磁気力を発生させるように上記案内装置を制御するものであり、
上記各運動軸毎に設定された少なくとも２種類の制御ゲインを有し、
上記各運動軸の状態に応じて上記各制御ゲインを切り替えて制御する制御装置と
を具備したことを特徴とする非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１２】
上記制御装置は、
上記各運動軸毎に設定された第１の制御ゲインと第２の制御ゲインを有し、
案内開始時には、上記各運動軸の一部または全部を上記第２の制御ゲインを用いて制御し、所定の時間が経過した後、上記各運動軸の全てに関して上記第１の制御ゲインを用いて制御することを特徴とする請求項１１記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１３】
上記制御装置は、
上記各運動軸毎に設定された第１の制御ゲインと第２の制御ゲインを有し、
上記各運動軸に関する案内位置が所定の範囲内にあるときは、上記第１の制御ゲインを用いて制御を行い、案内位置が所定の範囲外にあるときには、上記各運動軸の一部または全部を上記第２の制御ゲインを用いて制御することを特徴とする請求項１１記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１４】
上記第２の制御ゲインの少なくとも１つは、上記第１の制御ゲインよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１２または１３記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１５】
上記制御装置は、ある制御ゲインから別の制御ゲインに変化させる際に、移行時間を設けて、その間に徐々に変化させることを特徴とする請求項１１、１２、１３または１４記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１６】
上記制御装置は、ある制御ゲインから別の制御ゲインに上記移行時間の間に線形的に変化させることを特徴とする請求項１５記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１７】
上記制御装置は、ある制御ゲインから別の制御ゲインに上記移行時間の間にローパスフィルタを介して変化させることを特徴とすることを特徴とする請求項１５記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１８】
上記案内装置は、電磁石を有する磁石ユニットからなり、
上記制御装置は、上記電磁石に励磁する電流を制御することで、上記乗りかごを上記ガイドレールに接触させることなく走行案内することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１つに記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項１９】
上記案内装置は、電磁石および永久磁石を有する磁石ユニットを有し、
上記制御装置は、上記電磁石に励磁する電流を制御することで、上記乗りかごを上記ガイドレールに接触させることなく走行案内することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１つに記載の非接触走行方式のエレベータ。
【請求項２０】
上記制御装置は、
上記乗りかごを上記ガイドレールに接触させることなく走行案内すると共に、上記乗りかごに作用する外力の有無に関わらず、上記電磁石に励磁する電流の定常値を零に収束させることを特徴とする請求項１９記載の非接触走行方式のエレベータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００８−６３０６５（Ｐ２００８−６３０６５Ａ）
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４１７０８（Ｐ２００６−２４１７０８）
【出願日】平成１８年９月６日（２００６．９．６）
【出願人】（３９００２５２６５）東芝エレベータ株式会社 (2,543)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月６日（２００６．９．６）
【出願人】（３９００２５２６５）東芝エレベータ株式会社 (2,543)
【Ｆターム（参考）】
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