專利名稱：振動調(diào)整裝置和振動調(diào)整方法
技術領域：
本發(fā)明，涉及降低由驅(qū)動力發(fā)生裝置所驅(qū)動的驅(qū)動對象的驅(qū)動方向振動的振動調(diào)整裝置和振動調(diào)整方法。
背景技術：
用馬達這類旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)矩從外部使驅(qū)動對象作直線運動的場合，廣泛采用的做法是將聯(lián)結(jié)機構(gòu)和皮帶或繩索與旋轉(zhuǎn)體組合，將馬達轉(zhuǎn)矩變換為規(guī)定驅(qū)動方向的驅(qū)動力。在這樣的裝置中，當存在旋轉(zhuǎn)體的支撐機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸不一致的偏心或旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)重心不一致的動態(tài)不平衡度時，整個裝置會發(fā)生振動，難以付予驅(qū)動對象規(guī)定的運動。譬如，在電梯系統(tǒng)中在由馬達所驅(qū)動的整個系統(tǒng)發(fā)生同相的上下動，并以存在有偏心和動態(tài)不平衡度的旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)周期上下地勵振轎箱而損害乘坐的舒適性。
這樣的裝置整體的同相振動，由于振動方式與旋轉(zhuǎn)運動不同，所以，不能用馬達的力矩控制來消除，作為抑制同相振動的方法，一般是采用提高旋轉(zhuǎn)體的機械精度的方法，以便使偏心和動態(tài)不平衡度不成其為振動源。但是，在提高機械精度的方法中，在旋轉(zhuǎn)體的加工和安裝上要耗費時間，所以，招致了裝置成本的上升。
這樣，在現(xiàn)行的抑制同相振動的方法中，在構(gòu)成裝置的旋轉(zhuǎn)體的加工和安裝上要求高精度的同時，還需要抗由振動引起的常年變化和疲勞的材料，以及加工這些材料的高技術等。因此，存在這樣的問題為滿足裝置所要求的性能、可靠性，而招致成本的上升。
本發(fā)明，就是基于此種情況而形成的，其目的在于，提供這樣的振動調(diào)整裝置在由旋轉(zhuǎn)體的動態(tài)不平衡度或偏心引起振動的裝置中，抑制在驅(qū)動對象中發(fā)生的振動，在滿足裝置的功能的同時謀求成本的降低和可靠性的提高。

發(fā)明內(nèi)容
為了達到上述目的，本發(fā)明的振動調(diào)整裝置，有如下特征具有驅(qū)動驅(qū)動對象的驅(qū)動力發(fā)生裝置；用上述驅(qū)動力發(fā)生裝置的驅(qū)動力旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體；指令上述驅(qū)動力發(fā)生裝置應該發(fā)生的推力或力矩的驅(qū)動力指令裝置；檢測上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)檢測裝置；根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)檢測裝置的輸出、輸出上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角變換部；包含有運算用由上述旋轉(zhuǎn)角檢測裝置所輸出的上述旋轉(zhuǎn)角的一次函數(shù)所表示的角度的正弦值和余弦值的三角函數(shù)運算部、和將上述三角函數(shù)運算部的輸出乘以規(guī)定的增益的增益調(diào)整部的旋轉(zhuǎn)運算裝置；根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)運算裝置的運算結(jié)果修正上述驅(qū)動力指令裝置的輸出的驅(qū)動力指令修正裝置。
上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，進而，還可以包含有輸出作為上述旋轉(zhuǎn)角變換部的輸出的一次函數(shù)的截矩的規(guī)定的調(diào)整相位值的相位調(diào)整部來構(gòu)成。這種場合，作為上述旋轉(zhuǎn)角的一次函數(shù)所表示的角度，是將上述調(diào)整相位值加到上述旋轉(zhuǎn)角上所得到的角度，上述三角函數(shù)運算部運算將上述調(diào)整相位值加到上述旋轉(zhuǎn)角上所得到的角度的正弦值和余弦值。
上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，進而，還可以包含根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)檢測裝置的輸出、輸出上述旋轉(zhuǎn)體角速度的角速度變換部，和將上述三角函數(shù)運算部或上述增益調(diào)整部的輸出、乘以由上述角速度變換部所輸出角速度的平方的角速度乘法部。
上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，進而，還可以包含根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)檢測裝置的輸出、輸出上述旋轉(zhuǎn)體的角加速度的角加速度變換部，和將上述三角函數(shù)運算部或上述增益調(diào)整部的輸出乘以角加速度變換部的輸出的角加速度乘法部。
上述驅(qū)動力指令修正裝置，也可以擁有計算上述驅(qū)動力指令裝置的輸出和上述增益調(diào)整部的輸出之和的加法器。
上述驅(qū)動力指令修正裝置，也可以擁有計算上述驅(qū)動力指令裝置的輸出和上述角速度乘法部的輸出之和的加法器。
上述驅(qū)動力指令修正裝置，也可以擁有計算上述角加速度乘法部的輸出和上述角速度乘法部的輸出之和的加法器。
上述驅(qū)動力指令修正裝置，也可以擁有計算上述驅(qū)動力指令裝置的輸出和上述角速度乘法部的輸出和上述增益調(diào)整部的輸出之和的加法器。
上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，當令上述旋轉(zhuǎn)角為θ、上述增益調(diào)整部的增益為G1、上述相位調(diào)整部的調(diào)整相位值為ψ1的場合，計算出由下式FCD＝G1sin(θ+ψ1)…(式1)所得到的上述旋轉(zhuǎn)體的偏心補償量FCD。
上述驅(qū)動力指令修正裝置，也可以做成根據(jù)上述偏心補償量FCD來修正上述驅(qū)動力指令修正裝置的輸出。
上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，當令上述旋轉(zhuǎn)角為θ、上述角速度為ω、上述增益調(diào)整部的增益為G2、上述相位調(diào)整部的調(diào)整相位值為ψ2的場合，計算出由下式FUB＝G2ω2sin(θ+ψ2)…(式2)所得到的上述旋轉(zhuǎn)體的動態(tài)不平衡度補償量FUB。
上述驅(qū)動力指令修正裝置，也可以做成根據(jù)上述動態(tài)不平衡度補償量FUB來修正上述驅(qū)動力指令修正裝置的輸出。
上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，當令上述旋轉(zhuǎn)角為θ、上述角速度為ω、上述角加速度為α、上述增益調(diào)整部的增益為G3、上述相位調(diào)整部的調(diào)整相位值為ψ3的場合，計算出由下式FCF＝G3(ω2sin(θ+ψ3)+αcos(θ+ψ3))…(式3)所得到的上述旋轉(zhuǎn)體的偏心力不平衡度補償量FCF。
上述驅(qū)動力指令修正裝置，也可以做成根據(jù)上述偏心力不平衡度補償量FCF來修正上述驅(qū)動力指令修正裝置的輸出。
上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，也可以擁有根據(jù)上述驅(qū)動對象的運行狀態(tài)切換多個規(guī)定值來設定上述增益調(diào)整部的增益的增益切換裝置。
上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，也可以擁有根據(jù)上述驅(qū)動對象的運行狀態(tài)切換多個規(guī)定值來設定上述相位調(diào)整部的相位的相位切換裝置。
上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，也可以擁有根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)方向來設定上述相位調(diào)整部的相位的相位設定器。
上述旋轉(zhuǎn)角變換部，也可以擁有對上述角速度變換部的輸出進行積分的積分器。
這個振動調(diào)整裝置，還可以配備檢測上述驅(qū)動對象的驅(qū)動方向的振動的振動檢測裝置來構(gòu)成。該振動檢測裝置，也可以擁有檢測驅(qū)動對象的加速度的加速度檢測裝置。
上述旋轉(zhuǎn)檢測裝置，也可以擁有解析裝置。上述旋轉(zhuǎn)檢測裝置，也可以擁有發(fā)電機。另外，上述旋轉(zhuǎn)檢測裝置，也可以擁有編碼器。
上述旋轉(zhuǎn)體，也可以是電動機的轉(zhuǎn)子。上述旋轉(zhuǎn)體，也可以是電梯系統(tǒng)的主繩輪。另外，上述旋轉(zhuǎn)體，還可以是電梯系統(tǒng)的輔助繩輪。
上述驅(qū)動對象，可以是電梯系統(tǒng)的轎箱。
另外，本發(fā)明，在具有驅(qū)動驅(qū)動對象的驅(qū)動力發(fā)生裝置、和用上述驅(qū)動力發(fā)生裝置的驅(qū)動力旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體、和指令上述驅(qū)動力發(fā)生裝置應該發(fā)生的推力或力矩的驅(qū)動力指令裝置的系統(tǒng)中，提供通過用規(guī)定的補償值修正上述驅(qū)動力指令裝置的指令輸出、來調(diào)整上述驅(qū)動對象中發(fā)生的振動的方法。這個方法，有如下特征具有包含求取上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角的步驟的旋轉(zhuǎn)檢測過程，和包含求取可以作為上述旋轉(zhuǎn)角的一次函數(shù)表示的角度的正弦值或余弦值與規(guī)定增益之積的步驟、根據(jù)上述乘積計算上述補償值的運算過程，和包含決定在上述驅(qū)動對象中發(fā)生的規(guī)定的振動成分的振幅為最小的上述增益的步驟的決定過程。
在上述運算過程中，作為可以作為上述旋轉(zhuǎn)角的一次函數(shù)表示的角度，可以使用將規(guī)定的調(diào)整相位值加到上述旋轉(zhuǎn)角上所得到的角度，上述決定過程，進而，也可以包含決定在上述驅(qū)動對象中發(fā)生的規(guī)定的振動成分的振幅為最小的上述調(diào)制相位值的步驟。
上述旋轉(zhuǎn)檢測過程，還包含有求取上述旋轉(zhuǎn)體的角速度的步驟，并且，在上述運算過程中，也可以做成根據(jù)上述正弦值或余弦值和上述增益的上述乘積、與上述旋轉(zhuǎn)體的角速度之積來運算上述補償值。
另外，上述旋轉(zhuǎn)檢測過程，還包含有求取上述旋轉(zhuǎn)體的角加速度的步驟，并且，在上述運算過程中，也可以做成根據(jù)上述正弦值或余弦值和上述增益的上述乘積、與上述旋轉(zhuǎn)體的角加速度之積來運算上述補償值。
本發(fā)明，在由用馬達驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)體的偏心和動態(tài)不平衡度引發(fā)振動的裝置中、利用馬達的力矩或推力有效地降低了在驅(qū)動對象中所發(fā)生的振動。因而，在多個旋轉(zhuǎn)體分別地具有偏心和動態(tài)不平衡度的場合，通過對應每個旋轉(zhuǎn)體所引起的振動成分設置多個上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，可以有效地降低所有的振動成分。
即，假定旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量為m、旋轉(zhuǎn)重心與旋轉(zhuǎn)軸間的距離為r、旋轉(zhuǎn)角速度為ω，則在旋轉(zhuǎn)軸上作用有下式4的離心力fc。
fC＝mrω2…(式4)當這個離心力fc作為動態(tài)不平衡度作用到裝置上時，在裝置中發(fā)生振動，這個振動中，與驅(qū)動對象的驅(qū)動方向平行的成分，勵振驅(qū)動對象。由于該勵振在驅(qū)動對象上發(fā)生本來沒有規(guī)定的運動的振動。一般，驅(qū)動對象中發(fā)生的振動，將作為驅(qū)動力發(fā)生裝置的馬達的旋轉(zhuǎn)力變換為驅(qū)動方向的驅(qū)動力后來對其進行抑制，但是，在這樣的整個裝置中所產(chǎn)生振動中，除了驅(qū)動力發(fā)生裝置外、將聯(lián)結(jié)機構(gòu)和皮帶或繩索等與旋轉(zhuǎn)體組合起來的旋轉(zhuǎn)力—直線驅(qū)動力變換機構(gòu)也振動，所以，靠旋轉(zhuǎn)力的振動抑制變得非常困難。
現(xiàn)在，由于離心力fc具有動態(tài)不平衡度的旋轉(zhuǎn)體而產(chǎn)生的驅(qū)動方向的勵振力Fc，假定θ為具有動態(tài)不平衡度的旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角、ψ為勵振力和該旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)角間的相位差，可以用下式5來表示。
Fc＝fCsin(θ+ψ)…(式5)
令拉普拉斯變換算符為s、從勵振力Fc到作用于驅(qū)動對象的勵振力Fob的勵振力傳遞函數(shù)為H(s)，則勵振力Fob用拉普拉斯變換L由下式6給出。
Fob(s)＝L[mrω2sin(θ+ψ)]H(s)…(式6)另一方面，在驅(qū)動力發(fā)生裝置中，在為讓驅(qū)動對象作規(guī)定的運動的驅(qū)動力指令裝置中，進行例如為了使馬達轉(zhuǎn)子所連接的驅(qū)動用繩輪(旋轉(zhuǎn)體)的角速度ωM與目標角速度ωM0一致的伺服控制、并輸出與驅(qū)動力指令裝置的輸出值、即力矩指令值T0一致的力矩。這時，假定驅(qū)動用繩輪的半徑為rm，驅(qū)動用繩輪帶給驅(qū)動對象的驅(qū)動力Fm0，作為從驅(qū)動用繩輪到驅(qū)動對象的驅(qū)動力傳遞函數(shù)為G(s)，則為Fmo(s)＝rmT0(s)G(s)…(式7)在此，用具有動態(tài)不平衡度的旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角θ和角加速度ω由下式11來定義力矩指令值TC。
Tc=T0+kmrmω2sin(θ+φ)···]]>(式8)式中，km和φ分別是增益調(diào)整參數(shù)、相位調(diào)整參數(shù)。該力矩指令值TC對于驅(qū)動對象作用的驅(qū)動力Fm0(s)，根據(jù)上述式7，由下式9來表示。
Fm(s)＝Fm0(s)+L[kmω2sin(θ+φ)]G(s)…(式9)在驅(qū)動對象上作用有驅(qū)動力和勵振力。假定這些力的總和為作用力F，根據(jù)上述式8和式9，求得
F(s)＝Fm0(s)+L[kmω2sin(θ+φ)]G(s)+L[mrω2sin(θ+ψ)]H(s)…(式10)在上述式10中，若ω為一定，取G(s)的增益和相位差分別為Gdb、γG，H(s)的增益和相位差分別為Hdb、γH，則上述式10右邊的第二項、第三項的振動成分，設L-1為逆拉普拉斯變換，被表示為L-1[L[kmω2sin(θ+φ)]G(s)]＝Gdbkmω2sin(θ+φ+γG) …(式11)L-1[L[mrω2sin(θ+ψ)]H(s)]＝Hdbmrω2sin(θ+ψ+γH) …(式12)因而，若將上式8的增益調(diào)整參數(shù)km和相位調(diào)整參數(shù)f設定為km=-HdbGdbmr,φ=ψ+rH-rG···]]>(式13)則上述式10右邊的第二項和第三項被相互抵消，變成F(s)＝Fm0(s)…(式14)因此，由對驅(qū)動對象的作用力F中消除振動成分，可以宛如只作用了驅(qū)動力Fm0那樣來驅(qū)動驅(qū)動對象。
另外，在G(s)H(s)的場合，上式9則變?yōu)镕(s)＝Fm0(s)+L[kmω2sin(θ+φ)+mrω2sin(θ+ψ)]G(s) …(式15)所以，通過調(diào)整為km＝-mr，φ＝ψ …(式16)就可以與角速度ω的值無關地消除振動成分。
下面，我們來考慮由具有偏心的旋轉(zhuǎn)體勵振驅(qū)動對象的情況?，F(xiàn)在，假定旋轉(zhuǎn)體的偏心振幅為rd、旋轉(zhuǎn)角為θd，由驅(qū)動方向的偏心產(chǎn)生的位移Zd則表示為
zd＝rdsin(θd+ψd)…(式17)其中，ψd是相位差。由這個位移Zd引起的對驅(qū)動對象的勵振力Fd，假定從Zd到Fd的勵振力傳遞函數(shù)為D(s)，則勵振力Fd用拉普拉斯變換L由下式18給出Fd(s)＝L[rdsin(θd+ψd)]D(s)…(式18)在此，用具有偏心的旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角θd由下式19來定義力矩指令值Td。
Td=T0+kdrmsin(θd+φd)···]]>(式19)其中，kd和fd分別是增益調(diào)整參數(shù)、相位調(diào)整參數(shù)。該力矩指令值Td對于驅(qū)動對象作用的驅(qū)動力Fm，根據(jù)上述式7，則為Fm(s)＝Fm0(s)+L[kdsin(θd+φd)]G(s) …(式20)由于作用于驅(qū)動對象的作用力F是上式18和20的總和，所以為F(s)＝Fm0(s)+L[kdsin(θd+φd)]G(s)+L[rdsin(θd+ψd)]D(s) …(式21)在上述式21中，若具有偏心的旋轉(zhuǎn)體的角速度ωd為一定，取G(s)的增益和相位差分別為Gdb、γG，另外，取D(s)的增益和相位差分別為Ddb、γd，則上式21右邊的第二項和第三項的振動成分，令L-1為逆拉普拉斯變換，被表示為L-1[L[kdsin(θd+φd)]G(s)]＝Gdbkdsin(θd+φd+γG)…(式22)
L-1[L[rdsin(θd+ψd)]D(s)]＝Ddbrdsin(θd+ψd+γD)…(式23)因而，若將上式19的增益調(diào)整參數(shù)kd和相位調(diào)整參數(shù)fd設定為kd=DdbGdbrd,φd=ψd+rD-rG···]]>(式24)則上述式21右邊的第二項和第三項被相互抵消。因此，可以從對驅(qū)動對象的作用力F中消除振動成分，宛如只作用了驅(qū)動力Fm0那樣來驅(qū)動驅(qū)動對象。
另外，在G(s)D(s)的場合，則變?yōu)镕(s)＝Fm0(s)+L[kdsin(θd+φd)+rdsin(θd+φd)]G(s)…(式25)所以，通過調(diào)整為kd＝-rd，φd＝ψd…(式26)就可以與角速度ω的值無關地消除由旋轉(zhuǎn)體的偏心所形成的振動成分。
再者，我們來考慮由具有偏心的旋轉(zhuǎn)體的偏心勵振力勵振驅(qū)動對象的情況。偏心勵振力Fr，可以將由上式17的位移Zd所求得的加速度乘以由偏心所勵振的質(zhì)量md來求得，假定ωd為θd的角速度，αd為θd的角加速度，則表示為Fr＝mdrd(-ωd2sin(θd+ψd)+αcos(θd+ψd)) …(式27)由這個偏心勵振力Fr引起的對驅(qū)動對象的勵振力Fd，假定從Fr到Fd的勵振力傳遞函數(shù)為R(s)，勵振力Fd用拉普拉斯變換L由下式28給出。Fd(s)＝L[mdrd(-ωd2sin(θd+ψd)+αcos(θd+ψd))]R(s)…(式28)在此，用具有偏心的旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角θd由下式來定義力矩指令值Tr。
Tr=T0+krrm(-ωd2sin(θd+φr)+αcos(θd+φr))···]]>(式29)其中，kr和φr分別是增益調(diào)整參數(shù)、相位調(diào)整參數(shù)。該力矩指令值Tr對于驅(qū)動對象作用的驅(qū)動力Fm，根據(jù)上述式7，則為Fm(s)＝Fm0(s)+L[kr(-ωd2sin(θd+φr)+αcos(θd+φr))]G(s)…(式30)由于作用于驅(qū)動對象的作用力F是上式28和30的總和，所以為F(s)＝Fm0(s)+L[kr(-ωd2sin(θd+φr)+αsin(θd+φr))]G(s)+[mdrd(-ωd2sin(θd+ψd)+αsin(θd+ψd))]R(s)…(式31)在上述式31中，若具有偏心的旋轉(zhuǎn)體的角速度ωd為一定，α為0，G(s)的增益和相位差分別為Gdb、γG，另外，R(s)的增益和相位差分別為Rdb、γR，則上式31右邊的第二項和第三項的振動成分，令L-1為逆拉普拉斯變換，被表示為L-1[L[krωd2sin(θd+φr)]G(s)]＝Gdbkrωd2sin(θd+φr+γG)…(式32)L-1[L[mdrdωd2sin(θd+ψd)]R(s)]＝Rdbmdrdωd2sin(θd+ψd+γR)…(式33)因而，若將上式29的增益調(diào)整參數(shù)kr和相位調(diào)整參數(shù)φr分別設定為kd=-RdbGdbmdrd,φr=ψd+rR-γG···]]>(式34)
則上述式29右邊的第二項和第三項被相互抵消。因此，可以從對驅(qū)動對象的作用力F中消除振動成分，宛如只作用了驅(qū)動力Fm0那樣來驅(qū)動驅(qū)動對象。
另外，在G(s)R(s)的場合，因為變?yōu)镕(s)＝Fm0(s)+L[kr(-ωd2sin(θd+φr)+αcos(θd+φr))+mdrd(-ωd2sin(θd+ψd)+αcos(θd+ψd))]G(s)…(式35)所以，通過調(diào)整為kr＝-mdrd，φr＝ψd…(式36)就可以與角速度ωd的值無關地消除由旋轉(zhuǎn)體的偏心所形成的振動成分。
而且，在同時具有動態(tài)不平衡度和偏心的旋轉(zhuǎn)體上作用有偏心勵振力的場合中，由于θ＝θd，使力矩指令值T為T=T0+kmrmωd2sin(θd+φ)+kmrmsin(θd+φd))]]>+krrm(-ωd2sin(θd+φr)+αcos(θd+φr))···]]>(式37)如上式13、式16、式24、式26、式34以及式36所示，通過決定各個調(diào)整參數(shù)km、kd、kr、φ、φd和φr，當然可以降低驅(qū)動對象的振動。


圖1，是表示本發(fā)明的振動調(diào)整裝置的第1實施方式的整體結(jié)構(gòu)的斜視圖。
圖2，是表示第1實施方式涉及的振動調(diào)整裝置的整體構(gòu)成的框圖。
圖3，是表示設置有第1實施方式涉及的振動調(diào)整裝置的電梯系統(tǒng)的構(gòu)成概略圖。
圖4，是表示第1實施方式中的角速度指令值與時間的關系的模式曲線。
圖5，是表示第1實施方式中的加速度與時間的關系的模式曲線。
圖6，是表示第1實施方式中的加速度與時間的關系的模式曲線。
圖7，是表示第1實施方式中的加速度與時間的關系的模式曲線。
圖8，是表示第1實施方式的變形例子的整體結(jié)構(gòu)的斜視圖。
圖9，是表示第1實施方式的另一個變形例子的整體結(jié)構(gòu)的斜視圖。
圖10，是表示設置有第2實施方式涉及的振動調(diào)整裝置的電梯系統(tǒng)的構(gòu)成概略圖。
圖11，是表示第2實施方式涉及的振動調(diào)整裝置的整體構(gòu)成的框圖。
圖12，是表示設置有第3實施方式涉及的振動調(diào)整裝置的單軸定位工作臺裝置的構(gòu)成概略圖。
圖13，是表示第3實施方式涉及的振動調(diào)整裝置的整體構(gòu)成的框圖。
圖14，是表示本發(fā)明的振動調(diào)整裝置的第4實施方式的整體構(gòu)成的框圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的實施方式。
第1實施方式圖1到圖3中，第1實施方式中的振動調(diào)整裝置作為整體用1來表示，同時，具有作為驅(qū)動力發(fā)生裝置的旋轉(zhuǎn)電動機11、作為驅(qū)動對象的移動體14的電梯系統(tǒng)作為整體用5來表示。而振動調(diào)整裝置1配備有旋轉(zhuǎn)檢測裝置C1和旋轉(zhuǎn)運算裝置C2、C2’。
本實施方式中的旋轉(zhuǎn)檢測裝置C1，由以下裝置構(gòu)成在作為檢測對象的旋轉(zhuǎn)電動機11上所安裝的、輸出與該旋轉(zhuǎn)電動機11的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的旋轉(zhuǎn)角成比例的電壓的解析裝置15，和串接到解析裝置15的未圖示出的轉(zhuǎn)子的輸入旋轉(zhuǎn)軸17，和連接上述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13、將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的旋轉(zhuǎn)傳遞給解析裝置15的輸入旋轉(zhuǎn)軸17的旋轉(zhuǎn)傳遞裝置19。
上述旋轉(zhuǎn)傳遞裝置19，例如配備有萬向聯(lián)軸節(jié)或耦合器。解析裝置15是由纏繞了線卷的未圖示出的轉(zhuǎn)子和同樣備有線卷的定子21構(gòu)成，同時，備有在每個從上述輸入旋轉(zhuǎn)軸17規(guī)定的原點算起的旋轉(zhuǎn)角0～2π(弧度)輸出對應于旋轉(zhuǎn)角的電壓如0～5(V)電壓的信號處理器23。解析裝置15的上述定子21由支撐構(gòu)件27用規(guī)定的方法被固定到基板25上。
在此，對于作為驅(qū)動力發(fā)生裝置的旋轉(zhuǎn)電動機11進行說明。旋轉(zhuǎn)電動機11被置于底座29上，同時，用止動器固定、使其與底座29結(jié)為一體。旋轉(zhuǎn)電動機11，除了上述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13之外，還具有內(nèi)置該旋轉(zhuǎn)電動機11的定子的定子機架33；在定子機架33的圓筒底面中央部位可旋轉(zhuǎn)地支撐上述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的軸承35；被安裝在該轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13另一端、由于旋轉(zhuǎn)電動機11的力矩通過繩索36而將驅(qū)動力傳遞給作為驅(qū)動對象的移動體14的、作為旋轉(zhuǎn)體的繩輪37；根據(jù)上述振動調(diào)整裝置1的輸出、計算控制上述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的旋轉(zhuǎn)速度的力矩指令值的速度控制裝置39；在從三相交流電源41接收電力的同時、根據(jù)上述速度控制裝置39的輸出、讓上述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13發(fā)生等于上述力矩指令值的力矩的驅(qū)動裝置43。
另一方面，旋轉(zhuǎn)檢測裝置C1的輸出，被導入到上述旋轉(zhuǎn)運算裝置C2、C2’。即，旋轉(zhuǎn)運算裝置C2，具有旋轉(zhuǎn)角變換部45-將上述信號處理部23的輸出變換為上述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的旋轉(zhuǎn)角；角速度變換部47-將上述信號處理部23的輸出變換為上述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的角速度；相位調(diào)整部49-用來調(diào)節(jié)對于上述旋轉(zhuǎn)角變換部45的輸出的相位角；加法器53-將上述相位調(diào)整部49的輸出(ψ2)與旋轉(zhuǎn)角變換部45的輸出(θ)相加；正弦運算部55-在輸入上述加法器53的輸出(ψ2+θ)的同時、計算所輸入值的正弦值(sin(ψ2+θ))；增益調(diào)整部57-將上述正弦運算部55的輸出乘以可調(diào)整的增益；乘法器59-將上述角速度變換部47的輸出(ω)平方；以及乘法器61-將上述增益調(diào)整部57的輸出(G2sin(ψ2+θ))和乘法器59的輸出(ω2)相乘的作為角速度乘法部。而且，上述相位調(diào)整部49、加法器53、以及上述正弦運算部55作為整體構(gòu)成三角函數(shù)運算部C3。
再者，旋轉(zhuǎn)運算裝置C2’，具有旋轉(zhuǎn)角變換部45’s-對作為角速度變換部47的輸出的角速度進行積分的積分器；相位調(diào)整部49’-用來調(diào)節(jié)對于上述旋轉(zhuǎn)角變換部45’s的輸出的相位角； 加法器53’-將上述相位調(diào)整部49’的輸出(ψ1)與旋轉(zhuǎn)角變換部45’s的輸出(θ)相加；正弦運算部55’-在輸入上述加法器53’的輸出(ψ1+θ)的同時、計算所輸入值的正弦值；增益調(diào)整部57’-將上述正弦運算部55’的輸出(sin(ψ1+θ))乘以可調(diào)整增益G1。此處，三角函數(shù)運算部C3’，由上述相位調(diào)整部49’、加法器53’、以及上述正弦運算部55’構(gòu)成。
在此，為了容易理解，與作為驅(qū)動力指令裝置的速度控制裝置39和旋轉(zhuǎn)電動機11一起對作為驅(qū)動力發(fā)生裝置的驅(qū)動裝置43進行說明。速度控制裝置39，具有角速度目標模式曲線發(fā)生器65-輸出上述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的角速度要追蹤的角速度目標模式曲線；力矩指令運算部67-根據(jù)角速度目標模式曲線發(fā)生器65的輸出和角速度變換部47的輸出、計算用來使上述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的旋轉(zhuǎn)速度追蹤目標模式曲線的力矩指令值。這個力矩指令運算部67的輸出，與上述乘法器61和上述增益調(diào)整部57’各自的輸出相加、由作為復合振動調(diào)整加法器的加法器68輸出。另外，驅(qū)動裝置43，具有變換器69-將來自上述三相交流電源41的電力變換成直流電力；逆變器71-根據(jù)上述加法器68的輸出和旋轉(zhuǎn)角變換部45’s的輸出為了使上述旋轉(zhuǎn)電動機11發(fā)生與上述加法器68的輸出值相等的力矩、由變換器69的直流電力供給三相交流電力。此處，逆變器71，具有點弧角控制部73-為用發(fā)生規(guī)定力矩的三相交流電流勵磁旋轉(zhuǎn)電動機11、根據(jù)上述加法器68的輸出和旋轉(zhuǎn)角變換部45’s輸出的繩輪37的旋轉(zhuǎn)角、控制可控硅點弧角，和可控硅部75-依據(jù)點弧角控制部73的輸出給上述旋轉(zhuǎn)電動機11供給三相交流電流。
在振動調(diào)整裝置1、速度控制裝置39和驅(qū)動裝置43中，這些裝置動作所需的電力由單相交流電源77供給。另外，在以下的框圖中，帶箭頭的線表示信號通路，而粗線表示旋轉(zhuǎn)電動機11和振動調(diào)整裝置1周邊的電力通路。
另外，電梯系統(tǒng)5，由以下部分構(gòu)成在上下方向以規(guī)定的安裝方法所敷設的導軌79；沿該導軌79上下移動的移動體；從上方以規(guī)定的安裝方法安裝在移動體14上的第1繩索36；與在支撐移動體14的重量時發(fā)生的上述繩索36的張力的方向相反旋轉(zhuǎn)的繩輪37和輔助繩輪81；在上述繩索36的另一端以規(guī)定的方法安裝的、具有大致平衡由移動體14引起的上述繩索36張力的重量的重量部83；旋轉(zhuǎn)電動機11；由上述移動體14下垂、以規(guī)定的方法將另一端安裝到上述重量部83的第2繩索85；系有上述繩索85、靠該繩索85的移動旋轉(zhuǎn)的同時、用自重賦予上述繩索85張力的第2繩輪87；給由上述繩索85的張力變動所產(chǎn)生的上述繩輪87的上下竄動賦予阻尼力的同時、左右引導該繩輪87的繩輪支撐裝置89。
移動體14，具有對于上述繩索36和85的張力具有充分剛性的箱框91；配置在上述箱框91的四角、用來沿著上述導軌79導引移動體14的導輥裝置93；用來載人的轎箱95；在切斷通過箱框91侵入到轎箱95的上述繩索36和85的縱振動高頻成分的同時、對于箱框91用來支撐轎箱95的吊架97。在此，在作為驅(qū)動對象的轎箱95中，作為加速度檢測裝置，以規(guī)定的方法安裝有用來檢測該轎箱95的上下方向加速度的加速度檢測器99。加速度檢測器99的檢測結(jié)果，用未圖示出的電纜導入到被配置在旋轉(zhuǎn)運算裝置C2、C2’近旁的加速度顯示裝置101，例如作為時間圖來顯示加速度檢測結(jié)果。
旋轉(zhuǎn)電動機11，通過上述底座29與上述輔助繩輪81一起以規(guī)定的方法安裝到機器底座103上、作為一個整體構(gòu)成電動機單元104。而后，通過防震橡膠105將上述機器底座103安裝在未圖示出的建筑物頂層的地板107上。再者，當然，輔助繩論81是由繩索36的張力可自由旋轉(zhuǎn)的。
繩輪支撐裝置89，由下述部分構(gòu)成用來可旋轉(zhuǎn)地支撐上述繩輪87的軸承109；配置成從兩側(cè)夾住上述軸承109、導引上下動的上述繩輪87的繩輪導軌111。再者，上述繩輪導軌111的下端被固定在未圖示出的建筑物底層的地板113上。
下面，對以上構(gòu)成的本實施方式涉及的振動調(diào)整裝置的動作進行說明。
在裝置為待機狀態(tài)即投入三相交流電源41和單相交流電源77的同時、振動調(diào)整裝置1、速度控制裝置39和驅(qū)動裝置43是運行狀態(tài)而角速度目標模式曲線發(fā)生器65輸出零的場合，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13維持角速度零的狀態(tài)。另外，在裝置最初啟動時在增益調(diào)整部57和57’中設定為零。隨即，當角速度目標模式曲線發(fā)生器65發(fā)生譬如圖4那樣的梯形模式曲線、并開始增加目標角速度時，在力矩指令運算部67根據(jù)由角速度變換部47所輸出的當前的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的角速度和目標模式曲線發(fā)生器65的角速度目標值、計算旋轉(zhuǎn)電動機11應該發(fā)生的力矩指令值，通過加法器68，將運算結(jié)果輸出到驅(qū)動裝置43。于是，在點弧角控制部75控制對于可控硅部73的點弧角以使旋轉(zhuǎn)電動機11發(fā)生按照指令值的力矩，由逆變器輸出勵磁電流后旋轉(zhuǎn)電動機11發(fā)生按照指令值的力矩。而后，由旋轉(zhuǎn)電動機11的力矩繩輪37和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13一起開始旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由旋轉(zhuǎn)傳遞裝置19、旋轉(zhuǎn)輸入軸17被輸入到解析裝置15，在信號處理部23對應于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的旋轉(zhuǎn)角的增加輸出電壓上升。信號處理部23的輸出電壓在旋轉(zhuǎn)角變換部45被變換為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的旋轉(zhuǎn)角、而另一方面在角速度變換部47例如由模擬微分器等將其變換成角速度。再將這個角速度反饋給力矩指令運算部67，于是，繩輪37的旋轉(zhuǎn)速度(角速度)按圖4那樣追蹤目標值。于是，通過繩輪37上所系的繩索36、將張力傳遞給移動體14，移動體14也追蹤規(guī)定的目標速度模式曲線上昇。這種場合，移動體14以圖5所示的加速度運動。
這時，如果在作為旋轉(zhuǎn)體的繩輪37中存在動態(tài)非平衡度，用上述式4fC＝mrω2…(式4)所表示的離心力，就作用到電梯系統(tǒng)5。(下面，關于所引用公式的意義，請參照「發(fā)明內(nèi)容」項)。
于是，在由防震橡膠105所支撐的電動機單元104中圍繞其重心發(fā)生振動，這個振動的移動體14的驅(qū)動方向亦即上下方向的振動成分，通過繩索36傳播給移動體14。同樣這個振動的上下方向的振動成分也傳播給重量部83。而后，通過繩索85該振動也傳播給繩輪87，最后，在整個電梯系統(tǒng)5中發(fā)生上下振動。
作用于電動機單元104的上下方向的勵振力，用上述式5Fc＝fCsin(θ+ψ)…(式5)
描述，而將這個勵振力傳播給了移動體14時的勵振力，用上述式6Fob(s)＝L[mrω2sin(θ+ψ)]H(s)…(式6)描述，在移動體14中發(fā)生圖6所示的上下振動。
如果在移動體14追蹤規(guī)定的速度目標值時發(fā)生這樣的上下振動，則通過吊架97就將其傳播給轎箱95，嚴重地損害乘座的舒適性。
但是，在本發(fā)明涉及的振動調(diào)整裝置1中，是將旋轉(zhuǎn)運算裝置C2的輸出相加到力矩指令運算部67的輸出，來抵消勵振移動體14的上述式6的勵振力。即，旋轉(zhuǎn)檢測裝置C1的輸出被導入到旋轉(zhuǎn)角變換部45，在加法器53將由旋轉(zhuǎn)角變換部45所輸出的旋轉(zhuǎn)角(θ)與相位調(diào)整部49的規(guī)定的相位角(ψ2)相加后被導入正弦運算部55，來計算加法器53的輸出值(θ+ψ2)的正弦值(sin(θ+ψ2))。另一方面，將由角速度變換部47所輸出的現(xiàn)在的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的角速度(ω)導入到乘法器59，計算角速度的平方值(ω2)。在增益調(diào)整部57將正弦運算部55的輸出乘上規(guī)定的增益(G2)后，在乘法器61中乘上來自上述乘法器59的角速度的平方值(ω2)。而后，乘法器61的輸出就成為旋轉(zhuǎn)運算裝置C2的輸出。即，對于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的旋轉(zhuǎn)角(θ)和角速度(ω)，由旋轉(zhuǎn)運算裝置C2來輸出在上述式2FUB＝G2ω2sin(θ+ψ2)…(式2)中的運算結(jié)果。
這時，上述式2的增益G2和相位差ψ2如果等于在上述式13km=-HdbGdbmr,φ=ψ+rH-rG···]]>(式13)或，上述式16km＝-mr，φ＝ψ …(式16)
所定義的增益km和相位差ψ，則作用于移動體14的勵振力被抵消而不發(fā)生振動，移動體14平滑上升。另外，在移動體14下降的場合，將圖4的速度目標模式曲線乘以-1后、從角速度目標模式曲線65輸出即可，因為在這種場合上述式13和16的關系也成立，所以，滿足上述式14。
F(s)＝Fm0(s)…(式14)因而，不言而喻，移動體14平滑下降。
再者，若在旋轉(zhuǎn)軸13上安裝的繩輪37中存在偏心，在繩輪37中發(fā)生上述式17zd＝rdsin(θd+ψd)…(式17)所表示的上下位移。這個位移也和離心力同樣地作用于電梯系統(tǒng)5。
因而，由這個位移引起的對移動體14的勵振力，用上述式18Fd(s)＝L[rdsin(θd+ψd)]D(s)…(式18)來表述。于是，在移動體14中發(fā)生上下振動。
但是，在本發(fā)明涉及的振動調(diào)整裝置1中，是將旋轉(zhuǎn)運算裝置C2’的輸出相加到力矩指令運算部67的輸出，來抵消勵振移動體14的上述式18所示的勵振力。即，角速度變換部47的輸出(ω)被導入到旋轉(zhuǎn)角變換部45’s，在加法器53’中將由旋轉(zhuǎn)角變換部45’s所輸出的旋轉(zhuǎn)角(θ)與相位調(diào)整部49’的規(guī)定的相位角(ψ1)相加后導入正弦運算部55’，計算加法器53’的輸出值的正弦值(sin(θ+ψ1))。在增益調(diào)整部57′將正弦運算部55′的輸出乘上規(guī)定的增益(G1)，變成旋轉(zhuǎn)運算裝置C2’的輸出。
即，對于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的旋轉(zhuǎn)角和角速度，由旋轉(zhuǎn)運算裝置C2’輸出在上述式1FCD＝G1sin(θ+ψ1) …(式1)中的運算結(jié)果。這時，上述式1的增益G1和相位差ψ1如果等于在上述式24kd=-DdbGdbrd,φd=ψd+rD-rG···]]>(式24)或，上述式26kd＝-rd，φd＝ψd…(式26)所定義的增益kd和相位差ψd，則作用于移動體14的勵振力被抵消而不發(fā)生振動移動體14平滑上升。另外，在移動體14下降的場合，將圖4的速度目標模式曲線乘以-1后、從角速度目標模式曲線65輸出即可，不言而喻，移動體14平滑下降。
另外，在本實施方式中，對在移動體14中發(fā)生由繩輪37的動態(tài)不平衡度和偏心引起的復合上下振動的情況，作了說明，在這種情況下，也可以按下述方法來調(diào)整增益G2、G1和相位差ψ2、ψ1。
①將所有的值設定成0。這時，在加速度顯示裝置上，譬如如圖7所示表示出了比圖6更大的移動體14的上下振動。
②漸漸設大增益G1，同時，反復升降移動體14直到圖7的上下振動振幅出現(xiàn)變化。
③如果圖7的振幅出現(xiàn)了變化，固定增益G1。
④增加(減少)相位差ψ1同時反復升降移動體14，在移動體14上下振動振幅變?yōu)樽钚r固定相位差ψ1。
⑤增加(減少)增益G1同時反復升降移動體14，在移動體14上下振動振幅變?yōu)樽钚r固定增益G1。用這個操作使增益G1和相位差ψ1分別等于增益kd和相位差ψd，來抵消由偏心引起的移動體14的上下振動，如圖6的振動波形被顯示在加速度顯示裝置上。
⑥漸漸設大增益G2，同時，反復升降移動體14直到圖6的上下振動振幅出現(xiàn)變化。
⑦如果圖6的振幅出現(xiàn)了變化，固定增益G2。
⑧增加(減少)相位差ψ2同時反復升降移動體14，在移動體14上下振動振幅變?yōu)樽钚r固定相位差ψ2。
⑨增加(減少)增益G2同時反復升降移動體14，在移動體14上下振動振幅變?yōu)樽钚r固定增益G2。用這個操作使增益G2和相位差ψ2分別等于增益km和相位差ψ，抵消由動態(tài)不平衡度引起的移動體14的上下振動，如圖5的加速度波形被顯示在加速度顯示裝置上，就可以確認消除了上下振動。
如上所述，在本實施方式中，是用力矩控制來消除由于繩輪37的動態(tài)不平衡度和偏心這類機械的精度原因而在移動體14中發(fā)生的上下振動。因此，不依賴于裝置整體的剛性和加工精度，就可以提供用轎箱95的加速度所規(guī)定的乘坐舒適性標準等裝置所要求的性能、優(yōu)良的乘坐舒適性，不需要高強度材料和加固，故此不會招致成本的上升。
再者，在上述第1實施方式中，為了應對由動態(tài)不平衡度和偏心引起的移動體14的復合的上下振動，備有兩個旋轉(zhuǎn)運算裝置，但對旋轉(zhuǎn)運算裝置的使用個數(shù)不做任何限定，可以根據(jù)具有動態(tài)不平衡度和偏心的旋轉(zhuǎn)體的個數(shù)配備需要的數(shù)目。
另外，作為旋轉(zhuǎn)體的繩輪具有動態(tài)不平衡度或偏心，但對具有動態(tài)不平衡度或偏心的旋轉(zhuǎn)體的種類不做任何限定，譬如也可以是電動機的轉(zhuǎn)子。
再者，旋轉(zhuǎn)檢測裝置配備有分析裝置，但對旋轉(zhuǎn)檢測裝置的構(gòu)成不做任何限定，可進行各種變更。譬如，也可以是能得到與輸入軸的角速度的增加成比例的輸出電壓的發(fā)動機。
還有，是由旋轉(zhuǎn)傳遞裝置19和旋轉(zhuǎn)輸入軸17傳遞旋轉(zhuǎn)電動機11的旋轉(zhuǎn)，但對旋轉(zhuǎn)傳遞裝置19的方式和旋轉(zhuǎn)輸入軸17的使用不做任何限定，譬如，可以是如圖8所示在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的端部周圍設置等間隔的紋路115，用信號處理部23’附帶的光學元件117讀取它的作為旋轉(zhuǎn)檢測裝置C1’的光學編碼器119，或是如圖9所示通過作為旋轉(zhuǎn)傳遞裝置的滾輪121、將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的旋轉(zhuǎn)傳遞給旋轉(zhuǎn)式編碼器123的旋轉(zhuǎn)檢測裝置C1”。
另外，振動調(diào)整裝置1、速度控制裝置39和驅(qū)動裝置43是被個別配置的，但對各自的配置和設置地點不做任何限定，或者可以將振動調(diào)整裝置作為一個整體或?qū)⑵浞指詈笤O置在速度控制裝置和驅(qū)動裝置內(nèi)，或者也可以將振動調(diào)整裝置和速度控制裝置設置在驅(qū)動裝置內(nèi)。
第2實施方式下面，根據(jù)圖10、11對本發(fā)明的第2實施方式進行說明。在第1實施方式中，假定旋轉(zhuǎn)體是具有動態(tài)不平衡度和偏心的繩輪37的情況，與此相應，示出了使用并行排列的兩個旋轉(zhuǎn)運算裝置C2、C2’的例子。與此相對，在第2實施方式中，要就作為旋轉(zhuǎn)體具有都存在動態(tài)不平衡度的(可以忽略偏心)繩輪37和繩輪87的系統(tǒng)中的振動調(diào)整進行說明。
在本實施方式中的振動調(diào)整裝置1’，由檢測繩輪37的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)檢測裝置C1、檢測繩輪87的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)檢測裝置C1’、旋轉(zhuǎn)運算裝置C2、和與此具有同樣結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運算裝置C2”構(gòu)成。
再者，在下面對于與第1實施方式中的要素具有同樣結(jié)構(gòu)和功能的要素，附以同樣符號并省略說明，同時，在構(gòu)成或功能上有差異的場合，用附加記號「’」「”」來加以區(qū)別。
旋轉(zhuǎn)檢測裝置C1’，擁有在作為旋轉(zhuǎn)體的繩輪87的圓筒底面所設置的旋轉(zhuǎn)軸的等間隔的紋路115’；配備有在軸承109的上端用規(guī)定方法所安裝的信號處理部23’附帶的光學元件117的光學編碼器119’。因而，通過旋轉(zhuǎn)變換部45將繩輪87的旋轉(zhuǎn)信息輸入到旋轉(zhuǎn)運算裝置C2”。
于是，為了抑制由繩輪87的動態(tài)不平衡度引起的移動體14的上下振動，從旋轉(zhuǎn)運算裝置C2”輸出依據(jù)上述式2FUB＝G2ω2sin(θ+ψ2)…(式2)的力矩指令補償值。
將力矩指令運算部67、旋轉(zhuǎn)運算裝置C2和旋轉(zhuǎn)運算裝置C2”各自的輸出、在作為動態(tài)平衡調(diào)整加法器的加法器68’中相加，將加法器68’的輸出作為抑制由繩輪37和繩輪87的動態(tài)不平衡度引起的移動體14的上下振動的力矩指令值、導入到驅(qū)動裝置43。
第3實施方式下面，根據(jù)圖12、13對本發(fā)明的第3實施方式進行說明。在上述第1實施方式和第2實施方式中，驅(qū)動力發(fā)生裝置是旋轉(zhuǎn)電動機，驅(qū)動對象是電梯系統(tǒng)的移動體14。但是，對本發(fā)明中的驅(qū)動力發(fā)生裝置和驅(qū)動對象不做任何限定，可以進行任何種種變形。在本實施方式中，就驅(qū)動對象為單軸定位工作臺裝置的工作臺、驅(qū)動力發(fā)生裝置是線性馬達時的振動調(diào)整進行說明。
即，在本實施方式中，驅(qū)動對象為單軸定位工作臺裝置125的定位工作臺127。單軸定位工作臺裝置125，配備有由線性定子126和兼作轉(zhuǎn)子的工作臺127構(gòu)成的、作為驅(qū)動力發(fā)生裝置的線性感應馬達129；用來將與所輸入的推力指令值一致的推力賦予工作臺127的、作為驅(qū)動力發(fā)生裝置的驅(qū)動裝置43’；用來在線性感應馬達129的兩端支撐工作臺127的、作為旋轉(zhuǎn)體的滾輪133a、133b；斷面為倒U字形的軌道框架137；固定在上述框架137的側(cè)面、用來可旋轉(zhuǎn)地保持滾輪133a、133b的軸承139；用來檢測工作臺127的位置的光學式線性傳感器141；在通過模擬微分器143導入由光學式線性傳感器141所檢測出的工作臺137的位置信息的同時、具有導入速度目標模式曲線發(fā)生器145的輸出、輸出用來讓工作臺137的移動追蹤規(guī)定的速度目標模式曲線的推力指令值的推力指令運算部147的速度控制裝置39’；通過未圖示出聯(lián)接器、將檢測軸連接到滾輪133a、133b各自的旋轉(zhuǎn)軸的作為旋轉(zhuǎn)檢測裝置C1”的旋轉(zhuǎn)編碼器123a、123b。
而且，本實施方式涉及的振動調(diào)整裝置1”，配備有作為旋轉(zhuǎn)傳遞裝置19用將未圖示出的連接器、旋轉(zhuǎn)編碼器123a(123b)的輸出變換為對應于旋轉(zhuǎn)角的電壓的信號處理部23”a(23”b)構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)檢測裝置C1”a(C1”b)；根據(jù)旋轉(zhuǎn)檢測裝置C1”a(C1”b)的輸出運算用來抑制由滾輪133a(133b)的偏心引發(fā)的工作臺127的驅(qū)動方向的振動的推力補償值的旋轉(zhuǎn)運算裝置C2’a(C2’b)；對旋轉(zhuǎn)運算裝置C2’a、C2’b各自的輸出和速度控制裝置39’的輸出求和的、作為偏心振動調(diào)整加法器的加法器68”。再者，當然，在上述旋轉(zhuǎn)運算裝置C2’a(C2’b)中旋轉(zhuǎn)檢測裝置C1”a(C1”b)的輸出在旋轉(zhuǎn)角變換部45’被變換為滾輪133a(133b)的旋轉(zhuǎn)角。
在此，如果在滾輪133a(133b)中有偏心，則伴隨滾輪133a(133b)的旋轉(zhuǎn)線性定子126和工作臺127的空隙長變動，而線性感應馬達129的推力與旋轉(zhuǎn)同步變動。因此，工作臺127在驅(qū)動方向一邊振動一邊追蹤速度模式曲線。而若依據(jù)本實施方式，用振動調(diào)整裝置1”來補償由滾輪133a(133b)的偏心引發(fā)的線性感應馬達129的推力變動，而使在工作臺127不發(fā)生驅(qū)動方向的振動。
因此，可以放寬滾輪133a(133b)的加工精度以及安裝精度，故此可以降低裝置的成本。再者，在決定旋轉(zhuǎn)運算裝置C2’a、C2’b各自的增益調(diào)整部57’、相位調(diào)整部49’的值時，一旦通過串行連接的兩個微分器、將光學式線性傳感器141的位置信息輸出變換成工作臺141的加速度，就可以遵從上述的調(diào)整步驟，故參數(shù)調(diào)整作業(yè)變得容易。這個場合，由光學式線性傳感器141，兩個微分器143、149來構(gòu)成加速度檢測裝置151。
第4實施方式進而，根據(jù)圖1、圖3和圖14對本發(fā)明的第4實施方式進行說明。在上述第1至第3實施方式中，增益調(diào)整部和相位調(diào)整部的值是被固定了的，但這并非是要限定增益調(diào)整部和相位調(diào)整部的值，可以根據(jù)驅(qū)動對象的運行狀態(tài)設定適當規(guī)定值。
即，在本實施方式中，在第1實施方式的電梯系統(tǒng)5中，電梯系統(tǒng)5升降行程長，所以，將作為驅(qū)動對象的移動體14的運轉(zhuǎn)時最大加速度和最大速度設定的大。另外，為了不將在最大速度運轉(zhuǎn)時的旋轉(zhuǎn)電動機11的振動傳遞給地板，防震橡膠105要有更大的彈性。
而且，從速度控制裝置39，根據(jù)電梯系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時的最大設定速度，輸出設定速度信號V和電梯升降時的旋轉(zhuǎn)電動機11的旋轉(zhuǎn)方向信號D。振動調(diào)整裝置1，配備有旋轉(zhuǎn)檢測裝置C1和旋轉(zhuǎn)運算裝置C2、C2；根據(jù)設定速度信號V輸出規(guī)定值的增益切換裝置153；相同的相位切換裝置155；根據(jù)設定速度信號V和旋轉(zhuǎn)方向信號D、輸出規(guī)定值的相位設定器157；對上述相位切換裝置155和上述相位設定器157的輸出進行加法運算的加法器159。
在旋轉(zhuǎn)運算裝置C2中，增益調(diào)整部57和相位調(diào)整部49，根據(jù)增益切換裝置153和加法器159的輸出，被分別調(diào)整到各自的規(guī)定值。
另外，旋轉(zhuǎn)運算裝置C2，配備有將上述角速度變換部47的輸出變換為上述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的角加速度(α)的角加速度變換部161；輸出上述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸13的角度(θ)的積分器45’s；根據(jù)加法器159的輸出、用來設定針對上述旋轉(zhuǎn)角變換部45’s(積分器)的輸出(θ)的相位角的相位調(diào)整部49”；對上述相位調(diào)整部49”的輸出(ψ3)和上述旋轉(zhuǎn)角變換部45’s的輸出(θ)進行加法運算的加法器53”；在輸入上述加法器53”的輸出(θ+ψ3)的同時、計算所輸入的值的余弦值(cos(θ+ψ3))的余弦運算部55”；根據(jù)上述增益切換裝置153的輸出、設定上述余弦運算部55”的振幅(G3)的增益調(diào)整部57”；將上述角加速度運算部161的輸出(α)和上述增益調(diào)整部57”的輸出(G3cos(θ+ψ3))相乘的、作為角加速度乘法部的乘法器61”。而且，上述相位調(diào)整部49”、加法器53”和上述余弦運算部55”作為一個整體構(gòu)成三角函數(shù)運算部C3”。而后，作為角速度乘法部的上述乘法器61和上述乘法器61”的輸出，即旋轉(zhuǎn)運算裝置C2、C2的輸出，與上述力矩指令運算部67的輸出一起被輸入到加法器68”，從作為多重振動調(diào)整加法器的加法器68”輸出。
再者，被輸入到加法器68”的旋轉(zhuǎn)運算裝置C2、C2的輸出之和，可以用上述的式3FCF＝G3(ω2sin(θ+ψ3)+αcos(θ+ψ3))…(式3)來表示。
因此，作為結(jié)果將根據(jù)上述式29Tr=T0+krrm(-ωd2sin(θd+φr)+αcos(θd+φr))···]]>(式29)
的力矩指令值輸入到上述驅(qū)動裝置43。
在如本實施方式那樣不僅由于升降行程長而將運轉(zhuǎn)時最大加速度和最大速度設定的大而且防震橡膠105的彈性低的電梯系統(tǒng)中，若繩輪37有軸偏心，則在最大速度和在其附近加減速時、由繩輪37的軸偏心引起的偏心勵振力過大，在移動體14中發(fā)生縱振動。再者，在防震橡膠105的彈性低的場合，由過大的偏心勵振力引起電動機單元104整體在防震橡膠105上上下振動，該電動機單元104的振動相加到偏心勵振力上而勵振移動體14。該電動機單元104的上下振動和偏心勵振力的勵振合力，其振幅和與上述旋轉(zhuǎn)軸13的旋轉(zhuǎn)角的相位差，因運轉(zhuǎn)時的最大設定速度和最大設定加速度而變化。而且，就相位差而言還隨旋轉(zhuǎn)電動機11的旋轉(zhuǎn)方向而變化。因此，在移動體14以特定的最大設定速度上升的場合中，為了平息移動體14的上下振動即使調(diào)整增益調(diào)整部57、57”和相位調(diào)整部49、49”，譬如，在移動體14下降時也會發(fā)生不能平息移動體14的縱振動的事態(tài)。另外，當變更最大設定速度時，上升時下降時在移動體14中都會發(fā)生縱振動。
然而，在本實施方式中，按圖14那樣來構(gòu)成振動調(diào)整裝置1，由上述增益切換裝置153、上述相位切換裝置155和上述相位設定器157，根據(jù)最大設定速度和旋轉(zhuǎn)電動機11的旋轉(zhuǎn)方向，來適當設定增益調(diào)整部57、57”的增益(G3)和相位調(diào)整部49、49”的相位差(ψ3)?？梢詫⑸鲜鰟钫窈狭醋魇歉鶕?jù)最大設定速度和旋轉(zhuǎn)電動機11的旋轉(zhuǎn)方向、振幅和相位差變化的偏心勵振力，所以，在每個運行狀態(tài)由上述式28Fd(s)＝L[mdrd(-ωd2sin(θd+ψd)+αcos(θd+ψd))]R(s) …(式28)所表示的偏心勵振力，用根據(jù)上述式29Tr=T0+krrm(-ωd2sin(θd+φr)αcos(θd+φr))···]]>(式29)
的力矩指令值抵消，在所有的運行狀態(tài)中來減少移動體14的縱振動。
因此，在移動體14升降時哪個方向都不會發(fā)生縱振動，另外，在夜間為了安靜運行即使是將最大設定速度設低、在移動體14中也不會發(fā)生縱振動。
加之，在上述各實施方式中，是用模擬運算來說明了旋轉(zhuǎn)運算裝置，但對模擬、數(shù)字的運算方式不做任何限定，故此也適用數(shù)字運算方式。
此外，在不超出本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)可以進行各種變更。
如上所述，若依據(jù)本發(fā)明的振動調(diào)整裝置，在不提高機械的精度和剛性的條件下，可以大幅降低由旋轉(zhuǎn)體的動態(tài)不平衡度和偏心引起的驅(qū)動對象的振動，故此，可以降低裝置的成本。另外，由于在驅(qū)動對象中不發(fā)生無益的振動而不易造成損壞，所以，可以謀求裝置可靠性的提高。
權利要求
1.一種振動調(diào)整裝置，其特征為具有驅(qū)動驅(qū)動對象的驅(qū)動力發(fā)生裝置；用上述驅(qū)動力發(fā)生裝置的驅(qū)動力旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體；指令上述驅(qū)動力發(fā)生裝置應該發(fā)生的推力或力矩的驅(qū)動力指令裝置；檢測上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)檢測裝置；包含有根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)檢測裝置的輸出、輸出上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角變換部、和運算由上述旋轉(zhuǎn)角檢測裝置所輸出的用上述旋轉(zhuǎn)角的一次函數(shù)所表示的角度的正弦值或余弦值的三角函數(shù)運算部、和將上述三角函數(shù)運算部的輸出乘以規(guī)定的增益的增益調(diào)整部的旋轉(zhuǎn)運算裝置；根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)運算裝置的運算結(jié)果、修正上述驅(qū)動力指令裝置的輸出的驅(qū)動力指令修正裝置。
2.如權利要求1記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，進而，還包含有輸出作為上述旋轉(zhuǎn)角變換部的輸出的一次函數(shù)的截矩的規(guī)定的調(diào)整相位值的相位調(diào)整部，作為上述旋轉(zhuǎn)角的一次函數(shù)所表示的角度，是將上述調(diào)整相位值加到上述旋轉(zhuǎn)角上所得到的角度，上述三角函數(shù)運算部，運算將上述調(diào)整相位值加到上述旋轉(zhuǎn)角上所得到的角度的正弦值和余弦值。
3.如權利要求1記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，進而，還包含有根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)檢測裝置的輸出、輸出上述旋轉(zhuǎn)體角速度的角速度變換部；將上述三角函數(shù)運算部或上述增益調(diào)整部的輸出、乘以由上述角速度變換部所輸出的角速度平方的角速度乘法部。
4.如權利要求1記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，進而，還包含有根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)檢測裝置的輸出、輸出上述旋轉(zhuǎn)體的角加速度的角加速度變換部；將上述三角函數(shù)運算部或上述增益調(diào)整部的輸出、乘以上述角加速度變換部的輸出的角加速度乘法部。
5.如權利要求1記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述驅(qū)動力指令修正裝置，擁有計算上述驅(qū)動力指令裝置的輸出和上述增益調(diào)整部的輸出之和的加法器。
6.如權利要求3記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述驅(qū)動力指令修正裝置，擁有計算上述驅(qū)動力指令裝置的輸出和上述角速度乘法部的輸出之和的加法器。
7.如權利要求4記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述驅(qū)動力指令修正裝置，擁有計算上述角加速度乘法部輸出和上述角速度乘法部的輸出之和的加法器。
8.如權利要求3記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述驅(qū)動力指令修正裝置，擁有計算上述驅(qū)動力指令裝置的輸出和上述角速度乘法部的輸出和上述增益調(diào)整部的輸出之和的加法器。
9.如權利要求4記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述驅(qū)動力指令修正裝置，擁有計算上述驅(qū)動力指令裝置的輸出和上述角加速度乘法部的輸出和上述角速度乘法部的輸出和上述增益調(diào)整部的輸出之和的加法器。
10.如權利要求2記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，當令上述旋轉(zhuǎn)角為θ、上述增益調(diào)整部的增益為G1、上述相位調(diào)整部的調(diào)整相位值為Ψ1的場合，計算出由下式FCD＝G1sin(θ+Ψ1)所得到的上述旋轉(zhuǎn)體的偏心補償量FCD；上述驅(qū)動力指令修正裝置，根據(jù)上述偏心補償量FCD來修正上述驅(qū)動力指令修正裝置的輸出。
11.如權利要求3記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，包含有輸出作為上述旋轉(zhuǎn)角變換部的輸出的一次函數(shù)的截矩的規(guī)定的調(diào)整相位值的相位調(diào)整部；上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，當令上述旋轉(zhuǎn)角為θ、上述角速度為ω、上述增益調(diào)整部的增益為G2、上述相位調(diào)整部的調(diào)整相位值為Ψ2的場合，計算出由下式FUB＝G2ω2sin(θ+Ψ2)所得到的上述旋轉(zhuǎn)體的動態(tài)不平衡度補償量FUB；上述驅(qū)動力指令修正裝置，根據(jù)上述動態(tài)不平衡度補償量FUB來修正上述驅(qū)動力指令修正裝置的輸出。
12.如權利要求4記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，包含有輸出作為上述旋轉(zhuǎn)角變換部的輸出的一次函數(shù)的截矩的規(guī)定的調(diào)整相位值的相位調(diào)整部；上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，當令上述旋轉(zhuǎn)角為θ、上述角速度為ω、上述角加速度為α、上述增益調(diào)整部的增益為G3、上述相位調(diào)整部的調(diào)整相位值為Ψ3的場合，計算出由下式FCF＝G3(ω2sin(θ+Ψ3)+αcos(θ+Ψ3))所得到的上述旋轉(zhuǎn)體的偏心力不平衡度補償量FCF；上述驅(qū)動力指令修正裝置，根據(jù)上述偏心力不平衡度補償量FCF來修正上述驅(qū)動力指令修正裝置的輸出。
13.如權利要求1記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，擁有根據(jù)上述驅(qū)動對象的運行狀態(tài)、切換多個規(guī)定值來設定上述增益調(diào)整部的增益的增益切換裝置。
14.如權利要求2記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，擁有根據(jù)上述驅(qū)動對象的運行狀態(tài)、切換多個規(guī)定值來設定上述相位調(diào)整部的相位的相位切換裝置。
15.如權利要求2記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)運算裝置，擁有根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)方向、來設定上述相位調(diào)整部的相位的相位設定器。
16.如權利要求3記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)角變換部，擁有對上述角速度變換部的輸出進行積分的積分器。
17.如權利要求1記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于還配備有檢測上述驅(qū)動對象的驅(qū)動方向的振動的振動檢測裝置。
18.如權利要求17記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述振動檢測裝置，擁有檢測驅(qū)動對象的加速度的加速度檢測裝置。
19.如權利要求1記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)檢測裝置，擁有解析裝置。
20.如權利要求1記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)檢測裝置，擁有發(fā)電機。
21.如權利要求1記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)檢測裝置，擁有編碼器。
22.如權利要求1記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)體，是電動機的轉(zhuǎn)子。
23.如權利要求1記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)體，是電梯系統(tǒng)的主繩輪。
24.如權利要求1記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)體，是電梯系統(tǒng)的輔助繩輪。
25.如權利要求1記載的振動調(diào)整裝置，其特征在于上述驅(qū)動對象，是電梯系統(tǒng)的轎箱。
26.一種振動調(diào)整方法，是在具有驅(qū)動驅(qū)動對象的驅(qū)動力發(fā)生裝置、和用上述驅(qū)動力發(fā)生裝置的驅(qū)動力旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體、和指令上述驅(qū)動力發(fā)生裝置應該發(fā)生的推力或力矩的驅(qū)動力指令裝置的系統(tǒng)中，通過用規(guī)定的補償值修正上述驅(qū)動力指令裝置的指令輸出、來調(diào)整上述驅(qū)動對象中發(fā)生的振動的方法；其特征在于，具有包含求取上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角的步驟的旋轉(zhuǎn)檢測過程，和包含有求取可作為上述旋轉(zhuǎn)角的一次函數(shù)表示的角度的正弦值或余弦值與規(guī)定增益之積的步驟、根據(jù)上述乘積計算上述補償值的運算過程，和包含決定在上述驅(qū)動對象中發(fā)生的規(guī)定的振動成分的振幅為最小的上述增益的步驟的決定過程。
27.如權利要求26記載的振動調(diào)整方法，其特征在于在上述運算過程中，作為可作為上述旋轉(zhuǎn)角的一次函數(shù)表示的角度，使用將規(guī)定的調(diào)整相位值相加到上述旋轉(zhuǎn)角上所得到的角度；上述決定過程，進而，還包含有決定在上述驅(qū)動對象中發(fā)生的規(guī)定的振動成分的振幅為最小的上述調(diào)整相位值的步驟。
28.如權利要求26記載的振動調(diào)整方法，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)檢測過程，還包含有求取上述旋轉(zhuǎn)體的角速度的步驟；在上述運算過程中，根據(jù)上述正弦值或余弦值和上述增益的上述乘積、與上述旋轉(zhuǎn)體的角速度之積來運算上述補償值。
29.如權利要求26記載的振動調(diào)整方法，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)檢測過程，還包含有求取上述旋轉(zhuǎn)體的角加速度的步驟；在上述運算過程中，根據(jù)上述正弦值或余弦值和上述增益的上述乘積、與上述旋轉(zhuǎn)體的角加速度之積來運算上述補償值。
全文摘要
提供在由被連接到旋轉(zhuǎn)電動機的旋轉(zhuǎn)體的動態(tài)不平衡度和偏心所勵振的裝置中，抑制在驅(qū)動對象中產(chǎn)生的振動，謀求滿足裝置功能、降低成本、提高可靠性的振動調(diào)整裝置。在旋轉(zhuǎn)角變換部45和角速度變換部47中，將旋轉(zhuǎn)檢測裝置C1的輸出信號變換為旋轉(zhuǎn)角和角速度，在正弦運算部55中，計算用加法器53將來自相位調(diào)整部49的規(guī)定的相位角與旋轉(zhuǎn)角相加后所得到的角度的正弦值，在乘法器61計算將正弦運算部55的輸出乘上規(guī)定增益的增益調(diào)整部57的輸出和計算上述角速度的平方的乘法器57的輸出之積，同時，將正弦運算部55’的輸出在增益調(diào)整部57’乘上規(guī)定的增益，在加法器61中將乘法器61和增益調(diào)整部57’的各自的運算結(jié)果加到力矩指令運算部的輸出上。
文檔編號F02P5/15GK1643268SQ0380576
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月12日 優(yōu)先權日2002年3月12日
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