專利名稱：電梯導引裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種能動地導引電梯轎廂之類的移動體運動的電梯導引裝置。
電梯由安裝在電梯井道內(nèi)的導軌、被鋼絲繩懸吊的電梯轎廂以及使鋼絲繩上作用張力以升降轎廂的升降裝置構(gòu)成。轎廂由于由鋼絲繩懸吊，只要負載重量不平衡或乘客移動就會晃動，但通過相對導軌導引，可抑制這種晃動，并沿著導軌升降。對于轎廂的導引，以往使用由與導軌接觸的車輪和懸掛裝置構(gòu)成的導引裝置，但因?qū)к壊恢被蚪涌p引起的振動或噪音經(jīng)車輪傳給乘客，成為電梯舒適性差的一個原因。為了解決上述問題，提出了在電梯上裝載電磁鐵、由電磁鐵吸附鐵制的導軌、以非接觸狀態(tài)導引轎廂的各種方案，例如，日本特開昭51-116548號公報，特開平06-336383號公報等。尤其在特愿平11-192224號公報中，公開的一種電梯導引裝置為，導引控制由電磁鐵和永久磁石構(gòu)成的磁石組件，使前述電磁鐵的勵磁電流收束為零的同時，使作用在前述導軌上的前述磁石組件的吸力穩(wěn)定，電磁鐵的結(jié)構(gòu)為，與導軌經(jīng)空隙對置的電磁鐵的磁極通過前述導軌對置設置，而永久磁石設置在前述空隙中并與前述電磁鐵共有磁路。在該技術(shù)中，提供的電梯有舒適的乘坐感的同時，實現(xiàn)導軌安裝等施工費降低。但是，這種情況下會產(chǎn)生下述問題。
即，在使磁石組件的電磁鐵勵磁電流收束為零的同時進行電梯轎廂的導引控制時，為了使作用在電梯轎廂上的外力和由該外力引起的擾動力矩以及各磁石組件的永久磁石吸力剛好平衡，要改變各磁石組件與導軌之間的空隙長度。也就是，一旦電梯轎廂上作用外力，為克服所施加的外力，要改變空隙長度。在此，無論何種原因，電梯轎廂上一旦作用上過大外力時，轎廂朝與外力作用方向相反方向移動，最終磁石組件與導軌接觸。磁石組件一旦接觸導軌，由于來自導軌的反作用力，進一步施加外力，導引控制裝置要針對該外力進一步改變磁石組件的吸力，結(jié)果促使空隙長度進一步變化。這樣，一旦磁石組件與導軌接觸，因?qū)б刂频淖饔?，接觸時變短的空隙長度更短，變寬的空隙長度更寬，最終電梯轎廂與導軌完全接觸，不會再次恢復到非接觸狀態(tài)。
即使在這種情況下，例如，特公平06-24405號公報所公開那樣，如在前述空隙長度處于規(guī)定范圍內(nèi)時導引控制裝置具有使承擔將電磁鐵勵磁電流收束為零的功能的零功率控制裝置動作的功能，就能夠回避外力引起的電梯轎廂吸附在導軌上的現(xiàn)象。即，將零功率控制裝置的動作范圍設定成磁石組件與導軌接觸前的狀態(tài)，如該公報的實施例，通過將零功率控制裝置的輸出轉(zhuǎn)換成零方式設定，來自導引控制裝置的電磁鐵勵磁電流收束為零的零功率功能就可停止。在零功率控制裝置的動作停止時，由于控制磁石組件的吸力可相對外力回到設定的空隙長度上，所以為克服外力變化的空隙長度在外力施加方向上變化，電梯轎廂可再次恢復到非接觸狀態(tài)。但是，即使在這種場合下，作為電梯轎廂的導引控制裝置的動作并不充分。在特公平06-24405號公報中指出，上述的磁懸浮控制適用于懸浮式輸送裝置。對于行走的輸送車，為防止產(chǎn)生塵土，著眼于完全回避磁石組件與導軌接觸，為了避免通過導軌臺階高差等時，由施加到輸送車上的過分外力引起與導軌接觸的現(xiàn)象，要使零功率控制裝置停止，快速增加空隙長度。為此，在外力非過分時，例如，在額定裝載重量超載等情況下，一旦因停止零功率控制，空隙長度增加時，就又恢復零功率控制裝置的動作。這樣，就會產(chǎn)生空隙長度減少再次停止零功率控制的反復現(xiàn)象。但是，即使在這種情況下，也可避免與輸送車的導軌接觸，以實現(xiàn)防塵目的。另外，對于電梯，優(yōu)于防塵的因素應當為舒適的乘坐感。此時，在決定以空隙長度范圍為基準的零功率控制裝置的動作或停止時，一旦過大或正常外力施加到電梯轎廂上時，上述空隙長度連續(xù)變化，很顯然有損舒適性。
為解決這些問題，如相對空隙長度的變動加大永久磁石吸力的變化，使在外力作用下稍改變空隙長度，就有較大吸力變化來保持與外力的平衡，有必要在加大磁石組件尺寸的同時在設計時預先使前述空隙長度設定得較小。但是，在如此解決方案中，磁石組件大型化的同時，需要求導軌的安裝精度高，結(jié)果，存在成本高的問題。
在這樣的以往的電梯導引裝置中，由于零功率控制裝置的動作或停止由磁石組件與導軌之間的空隙長度決定，所以施加某種程度大小的外力于電梯轎廂時，很顯然，存在乘坐舒適性不佳的問題。而且，為了避免這樣的問題，一旦加大磁石組件，則裝置必然大型化，此外，設計空隙長度較小時，導軌的安裝必須高精度，無論是電梯系統(tǒng)的復雜化還是大型化，都會歸結(jié)成高成本。
本發(fā)明基于上述情況，其目的在于提供一種裝置的舒適性提高外，簡單和小型化，成本低、可靠性高的電梯導引裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的電梯導引裝置的構(gòu)成如下。即，具有上下方向安裝設置的導軌；可沿著導軌升降的移動體；有電磁鐵和永久磁石的磁石組件，電磁鐵裝載在移動體上并設置成具有經(jīng)空隙與導軌對向的磁極的同時，在這些磁極的至少2個磁極中，作用在導軌上的吸力相互反向，而永久磁石在空隙中以與電磁鐵共有磁路方式配置，同時供給導引移動體所必須的磁勢；檢測出電磁鐵在空隙和導軌所形成的磁路的空隙中狀態(tài)的傳感器部；根據(jù)該傳感器部的輸出控制電磁鐵的勵磁電流以使磁路穩(wěn)定化的導引控制裝置；根據(jù)傳感器部的輸出在電磁鐵的勵磁電流成零狀態(tài)下使磁路穩(wěn)定化的零功率控制裝置；和給零功率控制裝置的輸出設定規(guī)定的飽和值，在零功率控制裝置的輸出超出由該飽和值規(guī)定的范圍時，使該飽和值成為零功率控制裝置的輸出的輸出限制裝置。
采用的零功率控制裝置可以具有積分器，對勵磁電流規(guī)定值的偏差保持規(guī)定的增益并積分。
可采用的零功率控制裝置具有根據(jù)傳感器部的輸出值觀測施加到磁導引系統(tǒng)上外力的狀態(tài)觀測器，和由該狀態(tài)觀測器觀測的外力的推定值乘以規(guī)定的增益的增益補償器。
可采用的零功率控制裝置具有使傳感器部的輸出成為輸入的至少一次的延遲濾波器(れフィルタ)。
可采用的輸出限制裝置具有在零功率控制裝置的輸出值處于由規(guī)定的最大飽和值與最小飽和值限定的范圍外時，在零功率控制裝置的輸出值比最大飽和值大時輸出最大飽和值，在小時輸出最小飽和值，而處于范圍內(nèi)時，將零功率控制裝置的輸出值按原樣輸出的功能。
可采用的輸出限制裝置具有從規(guī)定最大飽和值的定電壓源的輸出端順方向配置零功率控制裝置的輸出端的穩(wěn)壓二極管。
可采用的輸出限制裝置具有從零功率控制裝置的輸出端對規(guī)定最小飽和值的定電壓源的輸出端順向配置的穩(wěn)壓二極管。
可采用的輸出限制裝置具有從規(guī)定最大飽和值的定電壓源的輸出端到零功率控制裝置的輸出端順向配置的第一穩(wěn)壓二極管，和從零功率控制裝置的輸出端到規(guī)定最小飽和值的定電壓源的輸出端順向配置的第二穩(wěn)壓二極管。
可采用的輸出限制裝置具有將規(guī)定最大飽和值的定電壓源作為正側(cè)電源，而將規(guī)定最小飽和值的定電壓源作為負側(cè)電源的運算放大器。
本發(fā)明通過具有電磁鐵的磁石組件，相對于上下方向安裝設置的鐵制導軌，以磁性非接觸方式導引電梯轎廂。在此，磁石組件具有在導軌與電磁鐵之間的空隙中共有磁路的永久磁石。電梯轎廂的導引是通過下述方式實現(xiàn)的，即無論何種原因轎廂晃動時，檢測出這種晃動，使電磁鐵勵磁電流相對晃動變化，使磁石組件的吸力作用于導軌。轎廂晃動使得因?qū)к壟c磁石組件之間的空隙長度變化引起的磁路的磁阻變化，同時，電磁鐵勵磁電流使磁路的磁勢變動。為此，在轎廂的導引控制中，檢測出空隙長度或者勵磁電流，用根據(jù)這些數(shù)值計算的電流或電壓激勵電磁鐵。此時，零功率控制裝置一旦動作，在正常狀態(tài)下，電磁鐵勵磁電流收束為零，同時，各磁石組件的空隙長度變化，裝載在電梯轎廂上的多個磁石組件的永久磁石產(chǎn)生的吸力相互平衡，以實現(xiàn)非接觸導引。在該狀態(tài)下，一旦在電梯轎廂上施加外力，轎廂就會晃動，但為了抑制這種晃動，可激勵電磁鐵。此外，在零功率控制裝置的動作下，靠激勵電磁鐵產(chǎn)生的吸力，磁石組件與導軌之間的空隙長度變化，最終在平衡永久磁石的吸力與外力的空隙長度下，勵磁電流收束為零，從而電梯轎廂的晃動停止。而且，在外力與永久磁石的吸力相平衡時，產(chǎn)生與外力對向的吸力的磁極的空隙長度變窄，相反，產(chǎn)生與外力同向吸力的磁極的空隙長度增加。對于該零功率控制的電梯導引裝置已由日本特公平06-24405號公報詳細描述，在此，對零功率控制裝置的動作的詳細說明加以省略。
零功率控制裝置處于動作狀態(tài)時，當被施加較大的外力，并且磁石組件一旦與導軌接觸時，激勵電磁鐵以增加接觸程度，因此電梯轎廂不會再次恢復到非接觸狀態(tài)。為此，在本發(fā)明中，設有將零功率控制裝置的輸出根據(jù)其自身的輸出值加以限制的輸出限制裝置。在零功率控制裝置動作過程中一旦被施加較大的外力，則應到達獲得克服該外力的永久磁石吸力的空隙長度，從而零功率控制裝置的輸出增加。此時，一旦零功率控制裝置的輸出飽和，此刻，零功率控制裝置的功能就停止。在零功率控制裝置動作時，使在空隙長度設定成規(guī)定值的空隙長度設定值上，加上根據(jù)零功率控制裝置的輸出值的空隙長度偏差的數(shù)值，來進行導引控制裝置的導引控制。但通過輸出限制裝置，零功率控制裝置的輸出一旦飽和，則轉(zhuǎn)換成以該時刻的空隙長度為目標的導引控制。為此，零功率控制裝置動作時，相對外力增加(減少)的空隙長度成為動作停止時相對外力減少(增加)的空隙長度。在由導引控制裝置進行的導引控制中，一旦相應于外力的大小，空隙長度減少(增加)時，傳感器檢測出該磁路的變化，激勵電磁鐵，磁石組件的吸力隨著空隙長度的減少(增加)而增加，不久，磁石組件的吸力平衡外力，空隙長度的變化收斂。因而，一旦解除外力，在導引控制裝置的作用下，空隙長度返回到零功率控制裝置動作停止時刻的數(shù)值，但此時，由于外力已經(jīng)解除，對零功率控制裝置的輸入作用為減少該輸出，如該輸出值低于飽和值，零功率控制裝置再次轉(zhuǎn)換至動作狀態(tài)。零功率控制裝置一旦再次返回到動作狀態(tài)，各磁石組件的空隙長度收斂成平衡各自永久磁石吸力的寬度，再次進行電梯轎廂的零功率控制。
這樣，在本發(fā)明中，因為對零功率控制裝置的輸出根據(jù)其自身的輸出值加以限制，即使因外力空隙長度變動，在限制值(飽和值)附近的零功率控制裝置的輸出值可連續(xù)平穩(wěn)地變動，能夠避免零功率控制裝置的動作或停止引起的電梯轎廂的振動。為此，通?？色@得舒適的乘坐感。另外，在過大外力作用下，零功率控制裝置的動作停止，進而即使磁石組件與導軌接觸，此時，在導引控制裝置的作用下，為阻止接觸，激勵電磁鐵，如該外力解除，電梯轎廂可再次恢復到非接觸狀態(tài)。因此，磁石組件不會吸附到導軌上，可提供一種可靠性高的電梯導引裝置。此外，相對外力的施加，無需加大磁石組件、使空隙長度設計值變小的對策，可降低電梯系統(tǒng)的成本。
在下面的參照附圖詳述中，本發(fā)明的優(yōu)點和特點將更加顯而易見。


圖1為示出本發(fā)明第1實施例的整體構(gòu)成框圖，圖2為示出第1實施例中整體構(gòu)造的透視圖，圖3為示出第1實施例中移動體與導軌關(guān)系的透視圖，圖4為示出第1實施例中磁石組件構(gòu)造的透視圖，圖5為示出第1實施例中磁石組件的磁回路的俯視圖，圖6為示出第1實施例中控制裝置的回路構(gòu)成框圖，圖7為示出第1實施例中控制裝置內(nèi)的控制電壓計算回路構(gòu)成框圖，圖8為示出第1實施例中控制電壓計算回路內(nèi)的輸出限制裝置構(gòu)成回路圖，圖9為示出第1實施例中控制裝置內(nèi)的其他控制電壓計算回路的構(gòu)成框圖，圖10為示出本發(fā)明第2實施例的整體構(gòu)成框圖，圖11為示出第2實施例中控制裝置內(nèi)的控制電壓計算回路的構(gòu)成框圖，圖12為示出本發(fā)明第3實施例的整體構(gòu)成框圖，圖13為示出第3實施例中控制裝置內(nèi)的控制電壓計算回路的構(gòu)成框圖，圖14為示出本發(fā)明第4實施例中控制電壓計算回路內(nèi)的輸出限制裝置的構(gòu)成回路圖。
下面參照附圖，特別是圖1，描述本發(fā)明的一個實施例，其中附圖中相同的序號表示相同或相應的部件。
圖1中，示出了對電梯導引裝置第1實施例中的導引控制裝置C1和非接觸方式導引電梯轎廂時的磁懸浮系統(tǒng)C2的主要部分控制框圖。圖中，A,b,C,D分別為該磁懸浮系統(tǒng)的系統(tǒng)矩陣、輸入矩陣、輸出矩陣和擾動矩陣，x為磁懸浮系統(tǒng)的狀態(tài)矢量，u為外力，y為由傳感器檢測出的狀態(tài)量。此外，s為拉普拉斯運算子。
正如圖1所示，導引控制裝置C1具有由點a～增益補償器1～減法器2構(gòu)成的穩(wěn)定化控制裝置L1，由點a～減法器3～積分補償器4～減法器2構(gòu)成的零功率控制裝置L2，和將零功率控制裝置L2的輸出限定在規(guī)定范圍內(nèi)的輸出限制裝置L3。在此，用零功率控制裝置L2，在減法器3中將電磁鐵勵磁電流值與零比較，并將其結(jié)果輸入積分補償器4。輸出限制裝置C3由飽和器5、從飽和器5的輸出信號減去輸入信號的減法器6、將減法器6的輸出與減法器3的輸出相乘的乘法器7、將接點S1與減法器3的輸出連接而將接點S2與零信號連接的開關(guān)8、以及乘法器7的輸出如不是負數(shù)則使開關(guān)8與接點S1連通而如為負數(shù)則與接點S2連通的驅(qū)動裝置9構(gòu)成，其中飽和器5為，相對于輸出限制裝置C3沒有超出規(guī)定的最大值和最小值的輸入值，對其輸入保持原狀態(tài)的方式輸出，當輸入值超過該最大值時，輸出最大值，當?shù)陀谧钚≈禃r，輸出最小值。
為此，如由磁懸浮系統(tǒng)C2和導引控制裝置C1構(gòu)成的磁懸浮控制系統(tǒng)穩(wěn)定，必須對積分補償器4輸入零，結(jié)果，可實現(xiàn)電磁鐵勵磁電流為零狀態(tài)下的、磁懸浮引起的非接觸導引控制。此時，如積分補償器4的輸出處于飽和器5的最大值與最小值之間，則飽和器5的輸入與輸出相同，減法器6零輸出。為此，乘法器7與減法器3的輸出值無關(guān)，成為零輸出。乘法器7一旦零輸出，驅(qū)動裝置9就連接開關(guān)8的接點S1。這樣，完成點a～減法器3～積分補償器4～減法器2的零功率控制回路，零功率控制裝置L2動作，實現(xiàn)零功率控制。此外，一旦電梯轎廂上施加外力，在穩(wěn)定化裝置L1、零功率控制裝置L2動作下，電磁鐵勵磁電流就流過磁石組件，隨著勵磁電流向零收束，永久磁石吸力與外力謀求平衡，改變磁石組件與導軌之間的空隙長度。該空隙長度的變化由傳感器檢測出，在穩(wěn)定化裝置L1中，乘以規(guī)定的增益，并向減法器2輸出。此時，在零功率控制下，零功率控制裝置L2的輸出消去穩(wěn)定化裝置L1的輸出值，電磁鐵的勵磁電壓或者勵磁電流歸零。從而，一旦在外力作用下空隙長度改變，隨著穩(wěn)定化裝置L1的輸出變化，零功率控制裝置L2的輸出也變化。如在外力作用下，處于磁石組件與導軌接觸前的、穩(wěn)定化裝置L1的輸出成為飽和器5的最大值(最小值)，而施加大小相同的反向外力時的穩(wěn)定化控制裝置L1的輸出值成為最小值(最大值)，一旦施加比該外力過大的外力時，則如下所述，停止零功率控制裝置的動作。即，隨著穩(wěn)定化裝置L1的輸出變化，零功率控制裝置L2的輸出變化，積分補償器4的輸出值一旦超過飽和器5的最大值(最小值)，在減法器6中，就輸出負(正)的計算結(jié)果。此時，如減法器3的輸出成為進一步增加(減少)積分補償器4的輸出值的正(負)值時，乘法器6則輸出負值。由此，開關(guān)8連通接點S2，向積分補償器4中輸零，停止積分動作。如此，零功率控制裝置L2使積分補償器4的輸出固定在飽和器5的飽和值上，其動作停止。此時，穩(wěn)定化裝置L1繼續(xù)動作，電梯轎廂的導引控制轉(zhuǎn)換成以飽和時的空隙長度為目標值的以往的空隙長度控制上。此時，相對所施加的外力，電磁鐵勵磁電流增減，不用說，該外力與磁石組件吸力相平衡。不久，一旦除去所施加的外力，在穩(wěn)定化裝置L1的作用下，空隙長度開始轉(zhuǎn)換成零功率控制裝置L2動作停止時的數(shù)值上。此間，為使磁石組件吸力與外力平衡所供給的電磁鐵勵磁電流的大小向零減少。在該過程中，空隙長度盡管變化在零功率控制裝置L2的動作停止時的數(shù)值左右，但外力已解除，此時的空隙長度下，至此與外力平衡的永久磁石吸力過大。這樣，為將磁石組件全體的吸力返回到施加外力前的數(shù)值上，在穩(wěn)定化裝置L1的作用下，平衡外力時由反向電流激勵電磁鐵，但該反向流動的勵磁電流輸入減法器3，結(jié)果，乘法器7的輸出從此時的負值變?yōu)檎?。如此，開關(guān)8連通接點S1，再次向積分補償器4中導入減法器3的輸出信號，但此時，減法器3的輸出保持著與施加外力時相反符號的數(shù)值，積分補償器4的輸出大小減少。這樣，飽和器5的輸出為了從飽和值起成為與積分補償器4的輸出值相同，恢復零功率控制裝置L2的動作。零功率控制裝置L2的動作一旦恢復，減法器6的輸出為零，積分補償器4的輸出值再次達到輸出限制裝置C3的限制值，零功率控制裝置L2的動作就繼續(xù)。
圖2-圖5示出與圖1的導引控制裝置有關(guān)的、電梯導引裝置的第1實施例的結(jié)構(gòu)。正如圖2所示，該裝置由以規(guī)定的安裝方法安裝設置到電梯井道12內(nèi)表面上的強磁導軌14和14’，和沿著導軌14和14’通過例如圖中未示出的鋼絲繩15卷揚等驅(qū)動裝置而上下移動的移動體16，安裝在移動體16上，并相對導軌14和14’以非接觸方式導引移動體的4個導引組件18a～18d構(gòu)成。移動體16裝有載人轎廂20和導引組件18a～18d，并具有框架部22，框架部22具有可保持導引組件18a～18d規(guī)定的位置關(guān)系的強度，在框架部22的四角，以規(guī)定方法裝有對向于導軌14,14’的導引組件18a～18d。導引組件18的結(jié)構(gòu)為，將x方向間隙傳感器26(26b和26b’)、y方向間隙傳感器28(28b和28b’)和磁石組件30以規(guī)定方法安裝到非磁性材料例如鋁、不銹鋼或塑料制的臺座24上。磁石組件30由中央鐵芯32、永久磁石34和34’以及電磁鐵36和36’構(gòu)成，永久磁石34和34’彼此同極，通過中央鐵心32呈面對面狀態(tài)以整體裝配成E字形。電磁鐵36和36’構(gòu)成為，將L字形的鐵心38(38’)插入線圈40(40’)后，將平板狀的鐵心42裝在鐵心38(38’)的前端部。在中央鐵心32和電磁鐵36和36’的前端部裝有分體的潤滑部件43，用于防止不激勵電磁鐵36和36’時，因永久磁石34和34’的吸力磁石組件30固定地吸附到導軌14(14’)上的現(xiàn)象，以及即使在吸附狀態(tài)，也不會影響移動體16升降。作為分體潤滑部件，可以是如特夫隆(テフロン商品名)或含有石墨或二硫化鉬等的材料。下面為簡化起見，導引組件18a～18d的拉丁字母給予表示主要部分的序號來說明。
通過磁石組件30b分別激勵線圈40b和40b’，可在y方向和x方向分別控制作用在導軌14’上的吸力。對于這種控制方式，已由日本特愿平11-192224號公報詳細公開，在此對其說明加以省略。
導引組件18a～18d的各吸力由控制裝置44控制，以非接觸導軌14和14’的方式導引轎廂20和框架部22。
控制裝置44如圖1所示為分開式，但也可如圖6所示為整體式結(jié)構(gòu)。在以下的框圖中，箭頭線表示信號路徑，而棍線表示線圈40周邊的電力線路徑。該控制裝置44由安裝在轎廂20上、檢測出由磁石組件30a～30d形成的磁路中的磁勢或磁阻或者移動體16的運動變化的傳感器部61，根據(jù)來自該傳感器部61的信號計算出應非接觸方式導引移動體16而需在各線圈40a,40a’～40d,40d’上施加電壓的計算回路62，根據(jù)計算回路62的輸出對各線圈40供電的功率放大器63a,63a’～63d,63d’構(gòu)成，在此，在x軸、y軸上，獨立控制4個磁石組件30a～30d的吸力。
電源46向功率放大器63a,63a’～63d,63d’供電時，也對供給計算回路62和間隙傳感器26a,26a’～26d,26d’,28a,28a’～28d,28d’定電壓的定電壓發(fā)生裝置48供電。該電源46具有為了對功率放大器供電，由照明或門開關(guān)用的圖中未示出的電源線，將電梯井道12外供給的交流電轉(zhuǎn)換成適于向功率放大器供電的直流電的功能。
即使在向功率放大器63供給較大電流等情況下，電源46的電壓變動，定電壓發(fā)生裝置48也能以通常的定電壓向間隙傳感器26a,26a’～26d，26d’,28a,28a’～28d,28d’供電。為此，計算回路62和間隙傳感器26a,26a’～26d,26d’,28a,28a’～28d,28d’通常正常動作。
傳感器部61由前述的間隙傳感器26a,26a’～26d,26d’,28a,28a’～28d,28d’和檢測出各線圈40的電流值的電流檢測器66a,66a’～66d,66d’構(gòu)成。
計算回路62通過圖2所示的運動坐標系進行移動體16的磁導引控制。即，為表示沿著移動體16的重心的y坐標前后運動的y模式(前后運動模式)，表示沿著x坐標左右運動的x模式(左右運動模式)，表示圍繞著移動體16的重心轉(zhuǎn)動的q模式(轉(zhuǎn)動模式)，表示圍繞著移動體16重心前后搖擺的ξ模式(前后搖擺模式)，和表示圍繞著移動體16的重心左右搖擺的ψ模式(左右搖擺模式)。除了這些模式外，即使對于另外3個模式即ζ模式(全吸引模式)、d模式(扭轉(zhuǎn)模式)和g模式(歪斜模式)也可進行導引控制，其中，ζ模式與磁石組件30a～30d給予導軌14a,14b的全吸力有關(guān)，d模式與磁石組件30a～30d給予框架部22的圍繞y軸的扭轉(zhuǎn)力矩有關(guān)，而g模式與磁石組件30a,30d給予框架部22轉(zhuǎn)矩、磁石組件30b,30c給予框架部22轉(zhuǎn)矩使框架部22左右對稱歪斜的歪斜力有關(guān)。以上，相對8個模式，通過使磁石組件30a～30d的線圈電流歸零，不管載荷的重量，僅僅靠永久磁石34的吸力，就可實施穩(wěn)定地支承移動體的所謂的零功率控制，實現(xiàn)導引控制。
計算回路62為了實現(xiàn)零功率控制，具有下述構(gòu)成。即，具有由來自x方向間隙傳感器26a,26a’～26d,26d’的間隙長度信號gxa,gxa’～gxd,gxd’減去各自的間隙長度設定值xa0,xa0’～xd0,xd0’，而算出x方向間隙長度偏差信號(gxa,(gxa’～(gxd,(gxd’的減法器70a～70h；由磁石組件30a～30d的y方向間隙長度設定值ya0,ya0’～yd0,yd0’減去來自y方向的間隙傳感器28a,28a’～28d,28d’的間隙長度信號gya,gya’～gyd,gyd’，以算出y方向間隙長度偏差信號(gya,(gya’～(gyd,(gyd’的減法器72a～72h；由來自電流檢測器66a,66a’～66d,66d’的勵磁電流檢測信號ia,ia’～id,id’減去各自的電流設定值ia0,ia0’～id0,id0’，而算出電流偏差信號(ia,(ia’～(id,(id’的減法器74a～74h；將x方向間隙長度偏差信號(gxa,(gxa’～(gxd,(gxd’和y方向間隙長度偏差信號(gya,(gya’～(gyd,(gyd’平均到每個磁石組件上，以輸出x方向間隙長度偏差信號(xa～(xd和y方向間隙長度偏差信號(ya～(yd的2個平均計算回路76；根據(jù)間隙長度偏差信號(ya～(yd計算移動體16重心的y方向移動量(y、根據(jù)間隙長度偏差信號(xa～(xd計算移動體16的重心的x方向的移動量(x、計算同重心的(方向(轉(zhuǎn)動方向)的回轉(zhuǎn)角((、計算移動體16的x方向(前后搖擺方向)的回轉(zhuǎn)角(x、計算移動體16的ψ方向(左右搖擺方向)的回轉(zhuǎn)角(y的、懸浮間隙長度偏差坐標轉(zhuǎn)換回路81；由電流偏差信號(ia,(ia’～(id,(id’計算與移動體16的重心的y方向的運動有關(guān)的電流偏差(iy、計算與x方向的運動有關(guān)的電流偏差(ix、與圍繞著同一重心的轉(zhuǎn)動有關(guān)的電流偏差i(、與移動體16的前后搖擺有關(guān)的電流偏差(ix、與圍繞著同一重心的左右搖擺有關(guān)的電流偏差(iψ、與將應力施加到移動體16上的(，(，(有關(guān)的電流偏差(i(,(i(,(i(的、勵磁電流偏差坐標轉(zhuǎn)換回路83；由懸浮間隙長度偏差坐標轉(zhuǎn)換回路81和電流偏差坐標轉(zhuǎn)換回路83的輸出(y,(x,((,(x,(y,(iy,(ix,(i(,(ix,(iy,(i(,(i(,(i(，計算在y,x,(,x,y,(,(,(的各模式中，穩(wěn)定地磁懸浮移動體16的各模式的電磁鐵控制電壓ey,ex,e(,ex,ey,e(,e(,e(的控制電壓計算回路84；和由控制電壓計算回路84的輸出ey,ex,e(,ex,ey,e(,e(,e(，計算磁石組件30a～30d的各自電磁鐵勵磁電壓ea,ea’～ed,ed’的控制電壓坐標逆轉(zhuǎn)換回路85。于是，控制電壓坐標逆轉(zhuǎn)換回路85的計算結(jié)果也就是上述的ea,ea’～ed,ed’給予功率放大器63a,63a’～63d,63d’。此外，由后述說明，將懸浮間隙長度偏差坐標轉(zhuǎn)換回路81、勵磁電流偏差坐標轉(zhuǎn)換回路83、控制電壓計算回路84和控制電壓坐標逆轉(zhuǎn)換回路85作為懸浮控制計算部65。
控制電壓計算回路84由根據(jù)(y,(iy計算y模式的電磁鐵控制電壓ey的前后運動模式控制電壓計算回路86a；根據(jù)(x,(ix計算x模式的電磁鐵控制電壓ex的左右運動模式控制電壓計算回路86b；根據(jù)((,(i(計算(模式的電磁鐵控制電壓e(的轉(zhuǎn)動模式控制電壓計算回路86c；根據(jù)(x,(ix計算ξ模式的電磁鐵控制電壓ex的前后搖擺模式控制電壓計算回路86d；根據(jù)(y,(iy計算y模式的電磁鐵控制電壓ey的左右搖擺模式控制電壓計算回路86e；根據(jù)(i(計算(模式的電磁鐵控制電壓e(的全吸引模式控制電壓計算回路88a；根據(jù)(i(計算(模式的電磁鐵控制電壓e(的扭轉(zhuǎn)模式控制電壓計算回路88b；根據(jù)(i(計算(模式的電磁鐵控制電壓e(的歪斜模式控制電壓計算回路88c構(gòu)成。
這些各模式的控制電壓計算回路具有圖1的導引控制裝置C1的構(gòu)成。即，上下運動模式控制電壓計算回路86a如圖7構(gòu)成。即，由根據(jù)(y計算(y的時間變化率((y的微分器90；將(y,((y,(iy乘以適當?shù)姆答佋鲆娴脑鲆嫜a償器91；電流偏差目標值發(fā)生器92；由電流偏差目標值發(fā)生器92的目標值減去(iy的減法器93；對減法器93的輸出值積分并乘以適當?shù)姆答佋鲆娴姆e分補償器94；計算增益補償器91的輸出值總和的加法器95；由積分補償器94的輸出值減去加法器95的輸出值以輸出y模式的電磁鐵勵磁電壓ey的減法器96；介于減法器96與積分補償器94之間，將積分補償器94的輸出限定在規(guī)定范圍內(nèi)的輸出限制裝置C3構(gòu)成。在此，積分補償器94和輸出限制裝置C3例如如圖8所示，可由運算放大器97、電阻98、電容器99、穩(wěn)壓二極管100,101、飽和最大值發(fā)生器102和飽和最小值發(fā)生器103構(gòu)成。在本實施例中，穩(wěn)壓二極管100,101的穩(wěn)壓電壓分別為Vzl，Vz2，飽和最大值發(fā)生器102、飽和最小值發(fā)生器103的輸出電壓分別為Vmax,Vmin，如果Vmax+Vz1＜Vmin并且Vmax+Vz1＞Vmin-Vz2以及Vmax＜Vmin-Vz2的條件成立，則積分補償器94的輸出電壓Vout限制在Vmax+Vz1＞Vout＞Vmin-Vz2的范圍。也就是，如Vmax=-3V,Vmin=3V,Vz1=5V,Vz2=5V，則積分補償器94的輸出電壓Vout限制成2V＞Vout＞-2V。此外，圖1中，在積分補償器4的輸入側(cè)設有構(gòu)成輸出限制裝置C3的開關(guān)8，但在圖8所示的實施例中不設置開關(guān)8。原因在于，其具有在開關(guān)8停止積分補償器4動作的同時積分補償器4可保持其輸出值的功能。即，圖8的輸出限制裝置中，積分補償器94(運算放大器97)的輸出處于飽和值時，存儲在電容器99中的電荷通過穩(wěn)壓二極管100或101的導通側(cè)流出。為此，積分補償器94的輸出電壓通常保持在飽和值。也就是，圖1以控制框圖的形式示出在零功率控制裝置L2中使用積分補償器4時，輸出限制裝置C3的功能，所以，圖1與圖8是有區(qū)別的，但不用說，作為輸出限制裝置C3，是完全相同的。
轉(zhuǎn)動模式控制電壓計算回路86b和前后搖擺模式控制電壓計算回路86c也與上下運動模式控制電壓計算回路86a的構(gòu)成相同，相對應的輸入輸出信號用信號名加以表示，在此省略對其說明。
此外，(，(和(的3個的各模式控制電壓計算回路88a～88c應當構(gòu)成相同，此外，由于具有與上下運動模式控制電壓計算回路86a相同的構(gòu)成要素，對于相同部分給予相同序號，但為了區(qū)別，添加’，如圖9所示。
下面，對上述構(gòu)成的本實施例的電梯導引裝置的動作加以說明。
裝置處于停止狀態(tài)時，磁石組件30a,30d的中央鐵心32的前端通過固體潤滑部件43吸附在導軌14的相對面上，同樣電磁鐵36a’,36d’的前端通過固體潤滑部件43吸附在導軌14的相對面上。此時，在潤滑部件43作用下，不會妨礙移動體16的升降。在該狀態(tài)下，一旦啟動裝置，控制裝置44在懸浮控制計算部65的作用下，將與永久磁石34產(chǎn)生的磁通同向或反向的磁通發(fā)給各電磁鐵36a,36a’～36d,36d’，同時，為要在磁石組件30a～30d與導軌14,14’之間維持規(guī)定的空隙長度，控制流過各線圈40的電流。由此，如圖5所示，形成由永久磁石34～鐵心38,42～空隙Gb～導軌14(14’)～空隙Gb”～中央鐵心32～永久磁石34這樣的路徑構(gòu)成的磁路Mcb和由永久磁石34’～鐵心38,42～空隙Gb’～導軌14(14’)～空隙Gb”～中央鐵心32～永久磁石34這樣的路徑構(gòu)成的磁路Mcb’。在空隙Gb,Gb’,Gb”中的間隙長度成為，由永久磁石34的磁勢引起的各磁石組件30a～30d的磁吸力剛好與作用于移動體16重心上的y軸方向前后力、同樣的x方向的左右力、通過移動體16重心的圍繞x軸的扭矩、同樣的圍繞y軸的扭矩以及同樣的圍繞z軸的扭矩相平衡的長度?？刂蒲b置44為維持這種平衡，一旦移動體16上作用著外力，就進行電磁鐵36a,36a’～36d,36d’的勵磁電流控制。由此，成為所謂的零功率控制裝置。
此時，在零功率控制下被非接觸方式導引的移動體16通過作為移動力給予裝置的圖中未示出的卷揚機，開始沿著導軌升降，即使因?qū)к壨嵝钡劝l(fā)生移動體晃動，磁石組件因具有在空隙中與電磁鐵有共同磁路的永久磁石，在電磁鐵線圈的勵磁作用下，快速地控制磁石組件吸力，可抑制晃動。此外，通過采用剩余磁通密度和保持力較大的永久磁石，即使加大空隙長度，由于不會惡化非接觸導引控制的控制性能，即使因移動體16中如乘客等移動產(chǎn)生晃動，也可進行行程較大的低剛性的導引控制，不會有損乘坐感。另外，通過導軌使磁石組件以磁極對置方式配置，由于對置磁極作用在導軌上的吸力的一部分或全部被相抵，在導軌上不會作用著較大的吸力。為此，磁石組件的較大吸力沒有向一方向作用，也不會使導軌的裝配位置不準例如接縫98中的臺階高差或?qū)к壍臏手毙宰兞蝇F(xiàn)象。結(jié)果，可降低導軌的安裝強度，因而可降低電梯系統(tǒng)的成本。
此外，因人員或載荷偏置移動或者地震等引起鋼絲繩晃動等原因下，移動體16上被施加過大外力時，磁石組件30a～30d與導軌14和14’之間的空隙長度就變動。這種變動是在產(chǎn)生與外力對向的吸力的磁極作用下，與外力施加方向反向，最終磁石組件30a～30d與導軌14，14’之間幾乎產(chǎn)生接觸。這樣，由于零功率控制裝置L2的輸出超過規(guī)定值，在其動作停止的同時保持著其輸出值，所以，導引控制從零功率控制順暢地轉(zhuǎn)換成空隙長度控制。為此，外力施加初期，對著外力方向變動的空隙長度如今一到零功率控制功能停止就在外力方向變動。如外力過大，空隙長度的變動方向即使反轉(zhuǎn)，最終磁石組件也會與導軌接觸，但在不具有本發(fā)明的輸出限制裝置時，因零功率控制的動作不停止，在較小外力作用下，就會與導軌接觸。為此，在本發(fā)明中，輸出限制裝置在維持舒適的乘坐感的狀態(tài)下，裝置的可靠性得以提高。
本裝置結(jié)束運轉(zhuǎn)，使裝置停止時，在y模式和x模式下的電流偏差目標值發(fā)生器92中，目標值由零慢慢成為負值時，移動體16慢慢地朝y軸、x軸移動，最終磁石組件30a,30d的中央鐵心32的前端通過固體潤滑部件43吸附在導軌14的相對面上，而電磁鐵36a’,36d’的前端通過固體潤滑部件43吸附在導軌14的相對面上。在該狀態(tài)下，一旦停下裝置，電流偏差目標值歸零的同時，移動體吸附到導軌上。
此外，在上述第1實施例中，導引組件采用E字形的磁石組件，但對磁石組件的構(gòu)成并無任何限制，可有各種變更。例如，磁石組件的構(gòu)成可以為，由永久磁石和電磁鐵構(gòu)成的U字形的一對磁鐵彼此同極對置，同時磁極的一部分對向于導軌配置。此外，所使用的導軌的縱剖面形狀為I字形，但對于導軌的形狀無任何限制，例如圓形或橢圓形、箱型均可。
下面，根據(jù)圖10和圖11說明本發(fā)明的第2實施例。在第1實施例中，對于零功率控制裝置L2，使用了對線圈勵磁電流值積分的積分補償器4，94，但對于零功率控制裝置的構(gòu)成并無任何限定，可以采用如圖10和圖11所示的一次延遲濾波器104的構(gòu)成。此外，為了簡化說明，與第1實施例相同的部分用相同的序號加以說明。
零功率控制裝置L2由點a～減法器3～一次延遲濾波器104～減法器2這樣的零功率反饋回路構(gòu)成。如一次延遲濾波器104的時間常數(shù)為Tf，與各控制模式中的各位移、速度、勵磁電流有關(guān)的增益補償器91的數(shù)值為F1,F2,F3，則該一次延遲濾波器104的增益p例如為p=[-F100]時，可實現(xiàn)零功率控制。對于該零功率控制裝置，如與位移有關(guān)的增益補償器的反饋增益F1為已知情況下，由于可進行零功率控制，因此具有可省略勵磁電流檢測的優(yōu)點。
下面根據(jù)圖12和圖13說明本發(fā)明的第3實施例。在上述的第1、第2實施例中，零功率控制裝置L2具有積分補償器或一次延遲濾波器，但可以為使用圖12和圖13所示的狀態(tài)觀測器204的構(gòu)成。狀態(tài)觀測器204根據(jù)各模式的位移和勵磁電流值，推定各模式的速度和施加到移動體16上的外力，將F4乘以外力推定值作為反饋增益，通過減法器3至減法器2而構(gòu)成零功率控制裝置L2。在上述的第1、第2實施例中，是用微分器90微分位移以獲得速度的，但由于在此時的零功率控制裝置中，由狀態(tài)觀測器204獲得外力推定值和速度推定值，所以具有可獲得S/N比良好的速度信號的特征。此外，在圖12，圖13中，記號^表示推定值。
下面，根據(jù)圖14說明本發(fā)明的第4實施例。在上述的第1實施例中，輸出限制裝置C3為采用穩(wěn)壓二極管100,101的構(gòu)成，但對于輸出限制裝置的構(gòu)成并無任何限定，正如圖14所示，可以是飽和最大值發(fā)生器102與運算放大器97的正側(cè)電極+Vs連接，而飽和最小值發(fā)生器103與負側(cè)電極-Vs連接的構(gòu)成。在本實施例中，示出了零功率控制裝置L2的作為上述第2實施例的一次延遲濾波器104負擔輸出限制裝置C3的場合。在此，一次延遲濾波器104由運算放大器97、電阻198和電容器199構(gòu)成。對于本實施例具有構(gòu)成非常簡單的優(yōu)點。正如上述，這樣的輸出限制裝置C3如具有限制零功率控制裝置L2的輸出的功能，可為任何構(gòu)成。
另外，在上述實施例中，對間隙長度的測定用2個間隙傳感器的平均檢測出，而對電磁鐵勵磁電流用電流檢測器檢測出，從而檢測出磁石組件與導軌所形成的磁路的空隙部狀態(tài)，但間隙長度的測定方法或間隙傳感器的使用以及電流檢測器的使用并無任何限定，可以采用能檢測出磁石組件與導軌所形成的磁路的空隙部狀態(tài)的任何方法。
此外，在上述實施例中，對進行零功率控制的計算回路以模擬控制的方式進行了說明，但對于模擬、數(shù)字控制方式并無任何限制，計算回路也適用數(shù)字控制。
另外，在上述實施例中，功率放大器為電壓形，但對功率放大器的方式并無任何限定，可以采用電流形或PWM形。
除此，在不脫離本發(fā)明要點的范圍內(nèi)可做出各種變更。
正如上述，采用本發(fā)明的電梯導引裝置，具有將零功率控制裝置的輸出根據(jù)其自身的輸出值加以限制的輸出限制裝置，即使因外力而空隙長度變動，零功率控制裝置的輸出值的變動可連續(xù)平穩(wěn)地進行，可避免因零功率控制裝置的動作或停止引起的電梯轎廂的振動，可獲得正常的舒適的乘坐感。另外，即使在過大外力作用下，零功率控制裝置的動作停止，進而磁石組件與導軌接觸，但如該外力解除，電梯轎廂可再次恢復到非接觸狀態(tài)，由于磁石組件不會吸附到導軌上，沒有必要相對所施加的外力使磁石組件大型化和使空隙長度設計值變小的對策，可降低電梯系統(tǒng)的成本。
此外，由于外力施加初期，對著外力方向變動的空隙長度因輸出限制裝置如今一到零功率控制裝置功能停止就在外力方向變動，所以磁石組件直到與導軌接觸的空隙長度的變動幅度可寬至最大的2倍，可提供一種維持舒適的乘坐感，并且可靠性高的裝置。
很顯然，在上述教導下本發(fā)明可做出各種變化和變更。應當理解到，只要不超出所附上的權(quán)利要求書的范圍，本發(fā)明并不限于上述特定的說明。
權(quán)利要求
1．一種電梯導引裝置，其特征是具有上下方向安裝設置的導軌；可沿著所述導軌升降的移動體；有電磁鐵和永久磁石的磁石組件，電磁鐵裝載在所述移動體上并設置成具有經(jīng)空隙與導軌對向的磁極，同時，在這些磁極的至少2個磁極中，作用在所述導軌上的吸力相互反向，而永久磁石在所述空隙中以與所述電磁鐵共有磁路方式配置，同時供給導引所述移動體所必須的磁勢；檢測出所述電磁鐵在所述空隙和所述導軌所形成的磁路的所述空隙中狀態(tài)的傳感器部；根據(jù)該傳感器部的輸出控制所述電磁鐵的勵磁電流以使所述磁路穩(wěn)定化的導引控制裝置；根據(jù)所述傳感器部的輸出在所述電磁鐵的勵磁電流成零狀態(tài)下使所述磁路穩(wěn)定化的零功率控制裝置；和給所述零功率控制裝置的輸出設定規(guī)定的飽和值，在所述零功率控制裝置的輸出超出由該飽和值規(guī)定的范圍時，使該飽和值成為所述零功率控制裝置的輸出的輸出限制裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的電梯導引裝置，其特征在于，所述零功率控制裝置具有積分器，對所述勵磁電流的規(guī)定值的偏差保持規(guī)定的增益并積分。
3.按照權(quán)利要求1所述的電梯導引裝置，其特征在于，所述零功率控制裝置具有根據(jù)所述傳感器部的輸出值觀測施加到磁導引系統(tǒng)上外力的狀態(tài)觀測器，和由該狀態(tài)觀測器觀測的所述外力的推定值乘以規(guī)定的增益的增益補償器。
4.按照權(quán)利要求1所述的電梯導引裝置，其特征在于，所述零功率控制裝置具有使所述傳感器部的輸出成為輸入的至少一次延遲濾波器。
5.按照權(quán)利要求1所述的電梯導引裝置，其特征在于，所述輸出限制裝置具有在所述零功率控制裝置的輸出值處于由規(guī)定的最大飽和值與最小飽和值限定的范圍外時，在所述零功率控制裝置的輸出值比最大飽和值大時輸出最大飽和值，在小時輸出最小飽和值，而處于范圍內(nèi)時，將所述零功率控制裝置的輸出值按原樣輸出的功能。
6.按照權(quán)利要求1所述的電梯導引裝置，其特征在于，所述輸出限制裝置具有從規(guī)定所述最大飽和值的定電壓源的輸出端順方向配置所述零功率控制裝置的輸出端的穩(wěn)壓二極管。
7.按照權(quán)利要求1所述的電梯導引裝置，其特征在于，所述輸出限制裝置具有從所述零功率控制裝置的輸出端對規(guī)定所述最小飽和值的額定電壓源的輸出端順向配置的穩(wěn)壓二極管。
8.按照權(quán)利要求5所述的電梯導引裝置，其特征在于，所述輸出限制裝置具有從規(guī)定所述最大飽和值的定電壓源的輸出端到所述零功率控制裝置的輸出端順向配置的第一穩(wěn)壓二極管，和從所述零功率控制裝置的輸出端到規(guī)定所述最小飽和值的定電壓源的輸出端順向配置的第二穩(wěn)壓二極管。
9.按照權(quán)利要求5所述的電梯導引裝置，其特征在于，所述輸出限制裝置具有將規(guī)定所述最大飽和值的定電壓源作為正側(cè)電源，而將規(guī)定最小飽和值的定電壓源作為負側(cè)電源的運算放大器。
全文摘要
用由穩(wěn)定化裝置(L1)和零功率控制裝置(L2)構(gòu)成的導引控制裝置控制由裝在移動體(16)上的磁石組件(30)和導軌(14,14’)構(gòu)成的磁懸浮系統(tǒng)(C2),并以非接觸方式導引移動體,同時,輸出限制裝置(C3)根據(jù)零功率控制裝置的輸出值限制其輸出值,可擴大非接觸地導引的外力的容許范圍,改善乘坐感,避免相對外力的磁石組件大型化或使設計空隙長度變窄現(xiàn)象,降低電梯系統(tǒng)的成本,減少接觸導軌的頻率,提高可靠性。
文檔編號B66B7/02GK1314302SQ0110916
公開日2001年9月26日 申請日期2001年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月16日
發(fā)明者森下明平 申請人:株式會社東芝