专利名称：减振装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及减振装置，特别涉及适合于减轻从电梯的巻扬机经由绳索 传递给轿厢的振动的情况等的减振装置。
背景技术：
电梯的轿厢经由巻架在巻扬机上的绳索在升降路径内升降动作。此时， 有在巻扬机旋转时产生的振动经由绳索传递给轿厢从而给轿厢内的乘客带 来不适感的情况。
作为减轻这样的在轿厢的移动时发生的振动的方法，已知有例如在专 利文献1中公开的主动型的减振装置。该减振装置安装在作为减振对象的 物体上，产生与该物体的振动反相位的振动来减振。特别是，将通过电磁
铁驱动由磁性体构成的配重而产生振动的除振装置称作"AMD (Active Mass Damper:主动质块阻尼器)"。
在将这样的减振装置应用到电梯中的情况下，采取在轿厢上设置减振 装置和振动传感器、通过振动传感器检测轿厢的振动、基于其驱动信号驱 动控制除振装置而给轿厢自身带来减振力的结构。
专利文献1:日本特开2000-234646号公报
但是，在使用上述那样的减振装置减轻物体的振动的方法中，需要在 减振对象中设置减振装置的作业。此外，有部件件数的增加以及随之而产 生的成本的问题。
特别是，在电梯中，由于作为减振对象的轿厢在升降路径内移动，所 以为了使用减振装置减振，有需要考虑根据轿厢的位置而变化的振动特性 而事前进行复杂的控制设计等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种不将减振用的特别的设备类安装在减振对象 上就能够高效率地减轻减振对象的振动的减振装置。有关本发明的一技术方案的减振装置具备巻扬机；轿厢，经由巻架
在该巻扬机上的绳索在升降路径中移动；振动检测机构，检测在该轿厢的 移动时发生的振动；相位控制机构，对由该振动检测机构检测到的振动信 号赋予与上述巻扬机和上述轿厢之间的绳索长度相对应的相移，生成减振 用信号；以及驱动控制机构，基于由该相位控制机构生成的减振用信号， 控制上述巻扬机的转矩，以降低上述轿厢的振动。
图1是表示将有关本发明的第1实施方式的减振装置应用在电梯中的 情况下的结构的图。
图2是表示该实施方式中的轿厢的位置与作用在绳索上的载荷的关系 的图。
图3是表示该实施方式中的包括轿厢的振动成分的载荷波形的图。 图4是表示该实施方式中的从轿厢的载荷波形提取的振动成分的波形 的图。
图5是用来说明该实施方式的轿厢的振动信号的相移的图。
图6是表示该实施方式的巻扬机的减振运动带来的绳索的摆动传递到
轿厢为止的相位差(时间延迟)的图。
图7是表示该实施方式中赋予巻扬机的减振用信号的优选相移量(时
间延迟量)的图。
图8是表示将有关本发明的第2实施方式的减振装置应用在电梯中的 情况下的结构的图。
具体实施例方式
以下，参照
本发明的实施方式。 (第1实施方式)
图1是表示将有关本发明的第1实施方式的减振装置应用在电梯中的 情况下的结构的图。
电梯具备设置在设于大厦最高层的机械室等设置在适当的地方的巻扬 机11来作为驱动源。在巻扬机11的旋转轴lla上安装有主滑轮12，在该主滑轮12上巻架绳索13。在绳索13的一端上连结有轿厢14，在绳索13 的另一端上经由偏导滑轮16连结有平衡配重15。
轿厢14与平衡配重15经由导块支撑在立设于升降路径内的一对导轨 (这里仅图示了一侧)17、 18上。此外，轿厢14和平衡配重15随着主滑 轮12的旋转而经由绳索13以吊挂式沿上下方向移动。
在轿厢14中，设有用来使乘客乘坐的轿厢室14a，在与绳索13的连接 部附近设有载荷传感器19。进而，在该轿厢14的底部上，安装有用来在与 设置在机械室中的电梯控制装置21之间进行信号的交换的引线20。
电梯控制装置21包括轿厢14的运转控制，进行电梯整体的控制。该 电梯控制装置21由具备CPU、 ROM、 RAM等的通用的计算机构成，按照 存储在ROM等中的程序执行各种处理。在上述程序中也包括用来实现本 发明的减振用的程序。
在这样的结构中，在电梯的运转时，从电梯控制装置21输出转矩指令 信号，按照该转矩指令信号驱动巻扬机ll。如果巻扬机ll被驱动，则安装 在该旋转轴lla上的主滑轮12旋转，经由巻架在其上的绳索13而轿厢14 与平衡配重15 —起相互向相反方向在升降路径内移动。此时，在巻扬机11 旋转时产生的振动经由绳索13传递给轿厢14，有时轿厢14摆动而给轿厢 室14a内的乘客带来不适感。
在本实施方式中，为了减轻在这样的轿厢14的移动时产生的振动，在 电梯控制装置21中具备作为减振装置的功能。以下，对该电梯控制装置21 的减振功能进行说明。
电梯控制装置21具备速度控制部22和轿厢位置检测部23，并且作为 用来实现减振功能的结构要素而具备高通滤波器24、相位控制部25、增益 乘法部26、加法部27。
速度控制部22生成用来控制轿厢14的运转速度的转矩指令信号Sl 。 轿厢位置检测部23检测轿厢14的位置。另外，作为该轿厢位置检测部23 的轿厢位置的检测方法，可以使用例如在巻扬机11的旋转轴lla上设置脉 冲发生器等的旋转检测器、计数从该旋转检测器输出的脉冲信号等的方法。
高通滤波器24是作为用来检测轿厢14的振动的振动检测机构而使用 的。该高通滤波器24将包含在从载荷传感器19输出的载荷信号S2中的规定频率以下的低频率成分切除，生成该载荷信号S2的高频率成分作为振动 信号S3，输出给相位控制部25。
相位控制部25通过对该振动信号S3赋予与基于轿厢位置检测部23的 检测结果得到的巻扬机11与轿厢14之间的绳索的长度相对应的相移，生 成减振用信号S4。
增益乘法部26对由相位控制部25生成的减振用信号S4乘以规定的增 益后输出给加法部27。加法部27通过对由速度控制部22生成的转矩指令 信号Sl附加增益调节后的减振用信号S5，生成赋予巻扬机11的最终的转 矩指令信号S6。
接着，对有关上述电梯控制装置21的减振功能的处理动作详细地说明。 图2是表示轿厢14的位置与作用在绳索13上的载荷的关系的图，表 示轿厢14从最低层(例如1F)移动到最高层时的载荷的变化。图3表示 包括轿厢14的振动成分的载荷波形，图4表示从该载荷波形提取的振动成 分的波形。
在电梯的运转时，由载荷传感器19检测作用在整个轿厢侧14侧的载 荷，将表示该轿厢整体载荷的载荷信号S2输出给电梯控制装置21。
现在，在巻扬机ll设置在比建筑物的最高层靠上的情况下，假设轿厢 14的纯载荷(轿厢室14a的重量+乘客的重量)为g0。如果轿厢14从最低 层移动到最高层，则轿厢整体载荷如图2那样变化。g卩，受到按照轿厢14 的位置而变化的引线20的重量gl的影响，随着轿厢14接近最高层，轿厢 整体载荷逐渐增加。
但是，这是轿厢14在移动时不振动的情况。实际上，在图2所示的线 性的轿厢整体载荷的变化上增加轿厢14的上下振动所引起的对应于加速度 的载荷。因此，载荷传感器19的载荷信号S2如图3那样成为包含轿厢14 的振动成分的波形。图中的AV表示振动成分。
这里，不包含振动成分的轿厢整体载荷(gO+gl)大致是DC成分。由 此，如果将该轿厢整体载荷(gO+gl)用与其DC成分的频率配合的高通滤 波器24除去，则如图4所示，能够仅提取轿厢14的振动成分。提取了该 振动成分后的信号作为振动信号S3被传送给相位控制部25。
相位控制部25具备对该振动信号S3赋予规定的相移的功能。具体而言，如图5所示，构成为，使振动信号S3延迟规定的时间tx从而使相位 偏移。图5 (a)表示相移前的图，图5 (b)表示相移后的状态。上述时间 tx根据巻扬机11与轿厢14之间的绳索13的长度被决定，对于它参照图6 及图7详细地说明。
由该相位控制部25相位调节后的振动信号S3作为减振用信号S4被传 递给增益乘法部26，在那里被乘以规定的增益后，输出给加法部27。在该 加法部27中，对由速度控制部22生成的通常的转矩指令信号Sl添加上述 增益调节后的减振用信号S5，生成最终的转矩指令信号S6。
该转矩指令信号S6是添加了轿厢14的振动成分的信号。如果将该转 矩指令信号S6赋予给巻扬机ll，则巻扬机11使绳索13的张力微小地变动， 进行使绳索13的前端部摆动那样的减振运动。通过这样的减振运动产生的 绳索13的摆动经由巻扬机11与轿厢14之间的绳索13延迟规定的时间而 到达轿厢14。因而，如果进行调节以使上述绳索13的摆动在相对于轿厢 14的振动波形使相位偏移90度的状态下达到轿厢14，则与施加理想的振 动衰减力的情况相同。
这里，在上述相位控制部25中，基于由轿厢位置检测部23检测到的 轿厢14的位置，求出上述巻扬机11的减振运动带来的绳索13的摆动到达 轿厢14为止的延迟时间，根据该延迟时间调节振动信号S3的相移量(延 迟时间tx)。
在图6及图7中表示该状况。
图6是表示巻扬机11的减振运动带来的绳索13的摆动达到轿厢14为 止的相位差(时间延迟)的图。图7是表示赋予巻扬机11的减振用信号的 优选相移量(时间延迟量)的图。
虽然根据振动频率的不同而不同，但关于通常由绳索13的弹簧常数、 轿厢14与平衡配重的重量等决定的绳索1次共振频率，能够通过与轿厢14 的位置相对应的绳索长度(从轿厢14到巻扬机11的绳索长度)唯一地求 出相位延迟。
一般来讲，当轿厢14处于最低层时，轿厢14从巻扬机11离开，所以 两者间的绳索长变得最长。因而，如图6所示，通过巻扬机ll的减振运转 产生的绳索13的摆动以对应于该绳索长的相位差延迟传递给轿厢14。另一方面，轿厢14越接近最高层，两者间的绳索长度越逐渐变短，所 以绳索13的摆动越早地传递给轿厢14。即，绳索13的摆动传递到轿厢14 为止的相位差逐渐变小。
因而可知，为了利用上述绳索13的摆动降低轿厢14的振动成分，只 要根据轿厢14的位置(绳索长度)调节由相位控制部25对振动信号S3施 加的相移的量就可以。
艮P，如图7所示，当轿厢14处于最低层时，使振动信号S3的相移变 小。反之，随着轿厢14接近于最高层，进行调节以使振动信号S3的相移 变大。由此，在绳索13的摆动传递给轿厢14的阶段中，作用具有90度延 迟的相位的减振转矩，能够持续地将轿厢14减振。
具体而言，例如如果绳索13的1次共振频率是2.5Hz，则振动周期为 0.4秒。因而，为了使绳索13的摆动的相位偏移90度而需要的延迟时间计 算为0.1秒。
如果当轿厢14处于最低层时使基于绳索长度的相位延迟是0.4秒，则 只要不使振动信号S3的相位偏移(即设tx=0)地原样赋予给巻扬机11就 可以。另一方面，如果轿厢14存在于中间层，假设基于绳索长度的相位延 迟是0.05秒，则只要设定为tx=0.05秒，绳索13的摆动就延迟0.1秒而到 达轿厢14，所以能够降低轿厢14的振动成分。
通常在降低轿厢14的振动的情况下，例如全部取入轿厢14、平衡配重 15、巻扬机11等电梯整体的频率特性，进行能够遍及整个频率进行减振那 样的控制设计。并且，需要设置符合该控制设计的高次的减振器等非常复 杂的作业。
但是，在实际的电梯的上下振动中，由绳索13和轿厢14、平衡配重 15的重量等决定的绳索13的1次共振频率显著地表现为振动成分。因而， 如果仅将焦点縮小到绳索13的1次共振频率，配合其频率决定相移量来进 行转矩控制，则不需要上述那样的复杂的控制设计，并且能够不设置符合 其控制设计的高次的减振器而有效地降低轿厢的振动。
另外，在上述第1实施方式中，在提取轿厢14的振动成分时使用高通 滤波器24，但如果该高通滤波器24过强地作用，则会发生相位的超前，所 以有时不能正确地仅提取振动成分。这里，不包含振动成分的情况下的轿厢整体载荷(g0+gl )的计算值(参 照图2)与实际的测量值大致一致。因而，在通过载荷传感器19检测到轿 厢14的载荷时，如果求出与轿厢14的位置相对应的轿厢整体载荷(gO+gl) 的值，将该轿厢整体载荷(g0+gl)的值从由上述载荷传感器19检测到的 载荷中减去，则能够大致正确地仅提取轿厢14的振动成分。由此，不需要 高通滤波器24，能够正确地检测轿厢振动信息。 (第2实施方式)
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。
图8是表示将有关本发明的第2实施方式的减振装置应用在电梯中的 情况下的结构的图。另外，对于与上述第1实施方式中的图1的结构相同 的部分赋予相同的标号而省略其说明。
在电梯中，通常设置有称作调节器的调速机30。该调速机30具备作为 一对旋转体的调节器滑轮31、 32、和架设在该调节器滑轮31、 32之间的绳 索33。在绳索33上连结着轿厢14，调节器滑轮31、 32与轿厢14的移动 联动地进行旋转。
此外，在一个调节器滑轮31上安装有由脉冲发生器等构成的旋转检测 器34。如果调节器滑轮31随着轿厢14的移动而旋转，则根据其转速而从 旋转检测器34输出旋转检测信号(脉冲信号)S7。通过将旋转检测信号 S7以轿厢14的初始位置为基准依次计数，能够求出轿厢14的当前位置。
这里，在第2实施方式中，电梯控制装置21代替图1的高通滤波器24 而具备第1微分运算部35、减法部36、以及第2微分运算部37。由此，利 用从旋转检测器34输出的旋转检测信号S7，提取轿厢14的振动成分。
在这样的结构中，如果将从上述旋转检测器34输出的旋转检测信号 S7赋予给第1微分运算部35来进行微分处理，则计算出表示轿厢14的移 动速度的速度信号S8。如果通过减法部36求出该速度信号S8与由速度控 制部22生成的目标速度信号S9的差，则能够得到从本来的速度信号偏离 的成分、即轿厢14的上下振动带来的速度成分信号SIO。如果将该振动的 速度成分信号S10赋予给第2微分运算部37来进一步微分，则计算出轿厢 14的上下振动带来的加速度成分信号Sll。
这样得到的振动的加速度成分信号Sll与从图1的高通滤波器24输出的振动信号S3大致相同，表示在移动时在轿厢14中产生的振动成分。 然后，如果以与上述第1实施方式同样的顺序进行转矩控制，则能够
利用绳索13的张力变动而高效率地降低轿厢14的振动成分。
另外，如果进行微分运算则会带有高频率的噪音，所以也可以在第1
微分运算部35和第2微分运算部37的后段追加具有适当的截止频率的低
通滤波器来进行噪音降低处理。
这样，即使在利用从旋转检测器34输出的旋转检测信号S7在轿厢14
的移动时检测振动这样的结构的情况下，也能够得到与上述第1实施方式
同样的效果。另外，本发明能够与巻扬机11的精度及电梯的高度(轿厢的升降范围) 无关地应用。例如，如果滑轮12、 16、或导轨17、 18等电梯的结构部件的 制作精度或组装精度较差，则绳索13不顺利地滑动。因此，即使巻扬机U 以低振动旋转，此时产生的振动也会经由绳索13增长而传递给轿厢14。在 本发明中，能够有效地降低包括起因于这样的电梯的结构部件而产生的振 动成分在内的振动成分。
进而，本发明只要是如电梯那样从振动源(巻扬机11)经由连接部(绳 索13)对减振对象部(轿厢14)传递单调的振动成分的设备类，在其所有 之中都能够应用。
具体而言，可以举出例如机器人手臂。机器人手臂具备马达(驱动源)、 用来传递该驱动源的动力的长度能够改变的臂(连接部)、和经由该臂动作 的机器人手(减振对象部)。如果在控制该机器人手臂的微型计算机中装入 捡测机器人手的振动的功能和对该振动信号赋予与臂的长度相对应的相移 来控制马达的转矩的功能，则能够减轻从马达经由臂传递给机器人手的振 动。由此，实现机器人手的精密的定位及部件的精度良好的组装、或者物 品的稳定的把持等。
另外，在作为减振对象部的振动而包括各种频率成分的情况下，如果 配合其中最显著地表现的频率成分调节相移，则能够有效地减振。
另外，本发明并不原样限定于上述各实施方式，在实施阶段中在不脱 离其主旨的范围内能够将结构要素变形而具体化。此外，通过在上述各实 施方式中公开的多个结构要素的适当的组合，能够形成各种形态。例如，也可以从在实施方式中表示的所有结构要素中省略某几个结构要素。进而， 也可以将横跨不同的实施方式的结构要素适当组合。 工业实用性
根据本发明，能够不将减振用的特别的设备类安装在减振对象中而有 效地减轻减振对象的振动。
权利要求
1、一种减振装置，其特征在于，具备卷扬机；轿厢，经由卷架在该卷扬机上的绳索在升降路径中移动；振动检测机构，检测在该轿厢的移动时发生的振动；相位控制机构，对由该振动检测机构检测到的振动信号赋予与上述卷扬机和上述轿厢之间的绳索长度相对应的相移，生成减振用信号；以及驱动控制机构，基于由该相位控制机构生成的减振用信号，控制上述卷扬机的转矩，以降低上述轿厢的振动。
2、 如权利要求l所述的减振装置，其特征在于， 具备检测上述轿厢的位置的轿厢位置检测机构；上述相位控制机构根据由上述轿厢位置检测机构检测到的上述轿厢的 位置，调节相移的量。
3、 如权利要求2所述的减振装置，其特征在于， 上述巻扬机设置在建筑物的最高层的上方；上述相位控制机构在上述轿厢越接近于最高层时越增加相移的量、在 上述轿厢越接近于最低层时越减小相移的量。
4、 如权利要求l所述的减振装置，其特征在于， 具备用来检测作用在上述绳索上的载荷的载荷传感器； 上述振动检测机构利用从上述载荷传感器输出的载荷信号生成与上述轿厢的振动成分相当的信号。
5、 如权利要求4所述的减振装置，其特征在于，上述振动检测机构对 从上述载荷传感器输出的载荷信号实施切掉规定频率以下的低频率成分的 滤波处理，生成与上述轿厢的振动成分相当的信号。
6、 如权利要求1所述的减振装置，其特征在于， 具备-旋转体，随着上述轿厢的移动而旋转；以及 旋转检测器，检测该旋转体的转速；上述振动检测机构将对从上述旋转检测器输出的旋转检测信号进行微 分处理而得到的上述轿厢的速度信号与预先给出的目标速度信号之间的误 差信号进一步进行微分处理，来生成与上述轿厢的振动成分相当的信号。
7、 一种减振装置，其特征在于，具备 驱动源；连接部，该连接部的用来传递该驱动源的动力的长度可变； 减振对象部，经由该连接部进行动作；振动检测机构，检测在上述减振对象部的动作时发生的振动； 相位控制机构，对由该振动检测机构检测到的振动信号赋予与上述连接部的长度相对应的相移，生成减振用信号；以及驱动控制机构，基于由该相位控制机构生成的减振用信号，控制上述驱动源的转矩，以降低上述减振对象部的振动。
全文摘要
使从设置在轿厢(14)上的载荷传感器(19)输出的载荷信号(S2)通过高通滤波器(24)而得到轿厢(14)的振动信号(S3)。在相位控制部(25)中，对振动信号(S3)赋予与卷扬机(11)与轿厢(14)之间的绳索(13)的长度相对应的相移，生成减振用信号(S4)。对该减振用信号(S4)通过增益乘法部(26)乘以规定的增益后，附加在转矩指令信号(S1)中赋予给卷扬机(11)。由此，通过卷扬机(11)的转矩控制使绳索(13)摆动，降低轿厢(14)的振动成分。
文档编号F16F15/02GK101432214SQ20078001543
公开日2009年5月13日 申请日期2007年4月17日 优先权日2006年4月28日
发明者平井正昭, 村尾洋辅 申请人:东芝电梯株式会社