(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
かご室と該かご室を支持するかご枠との間に設けられた減衰係数を変更可能な第１ダンパ装置と、昇降路内に設置されたガイドレールにしたがって回転移動するガイドローラを前記ガイドレールに押し付ける力を制御することで前記かごに制振力を与え、しかも前記かご枠に取り付けられたアクチュエータと、前記かご枠に設置された振動センサと、自エレベータかごの走行速度を検出する速度検出手段と、自エレベータかごの位置を検出する位置検出手段と、固定的なすれ違い個所に関するデータ、前記速度検出手段で検出する速度、及び前記位置検出手段で検出する位置とを用いて自エレベータかごに加えられる風圧を予測する風圧予測手段と、該風圧予測手段の出力を入力として前記第１ダンパ装置への制御信号を計算して出力し、前記振動センサの信号の出力を入力として前記アクチュエータへの制御信号を計算して出力するする演算部と、前記ガイドローラが横移動する振動を減衰させる減衰係数を変更可能な前記かご枠に取り付けられた第２ダンパ装置とを備え、前記振動センサで検出する振動を抑えるように前記演算部が前記アクチュエータを制御し、風圧の発生が予測される期間及びその前後の所定期間に前記第１ダンパ装置の減衰係数をそれ以外の期間よりも大きくするように前記演算部が前記第１ダンパ装置を制御し、
風圧の発生が予測される期間及びその前後の所定期間に、前記第２ダンパ装置の減衰係数をそれ以外の期間よりも大きくし、前記アクチュエータが発生する力をそれ以外の期間よりも小さくするように前記演算部が前記アクチュエータと前記第２ダンパ装置を制御することを特徴とするエレベータの制振装置。
【請求項２】
隣接するエレベータかごの位置と速度を取得する隣接かご走行情報取得手段を備え、前記風圧予測手段が前記隣接かご走行情報取得手段により取得される隣接するエレベータかごの位置及び速度も入力とすることを特徴とする請求項１に記載のエレベータの制振装置。
【請求項３】
前記第１ダンパ装置にＭＲ流体を利用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエレベータの制振装置。
【請求項４】
前記第２ダンパ装置にＭＲ流体を利用することを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載のエレベータの制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建築物の昇降路内を走行するエレベータ、特に高速走行時の横振動を低減するエレベータの制振制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビルの高層化により高速なエレベータに対するニーズが高まっている。エレベータのさらなる高速化を実現する上で、エレベータかごの振動低減技術の重要性が大きくなっている。
エレベータかごの横振動を低減する技術として、かごの横振動を検知するセンサと、かごに制振力を加えるアクチュエータとを備え、横振動と逆向きの力をアクチュエータによりかごに加えることで振動を低減する手法がある。（例えば、特許文献１を参照。）
特に、かごの横振動の速度に比例した逆向きの力をアクチュエータが発生させる制御を、スカイフックダンパ制御と呼ぶ。なお、スカイフックダンパ制御は、かごと空中との間に固定されたダンパ装置（振動減衰装置）が作用するのと同様の効果が有るために、スカイフックダンパ制御と呼ばれる。
【０００３】
また、アクチュエータで振動を抑制する力を発生させるのではなく、エレベータかごの減衰や剛性に関する物理パラメータを制御することにより振動を低減する手法もある。（例えば、特許文献２を参照。）
ダンパ装置の減衰係数を変化させることにより、スカイフックダンパ制御と同様な制御を実現する手法が、Ｋａｒｎｏｐｐらにより提案されている。（例えば、非特許文献１を参照。）
隣接かごや釣合い錘とのすれ違い時に大きい風圧が発生してかごが振動するため、すれ違い時の振動を低減するためにすれ違い時に自分または相手の走行速度を低減させる手法もある。（例えば、特許文献３を参照。）
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１２２５５５号公報。
【特許文献２】特開平９−２４０９３０号公報。
【特許文献３】特開２００２−３０９０号公報。
【非特許文献１】潘公宇、松久寛、本田善久：「MR ダンパを用いたセミアクティブ振動制御」、 Ｄｙｎａｍｉｃｓ  ａｎｄ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ２０００  講演論文集、日本機械学会、２０００年９月。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アクチュエータによる制振手法は、振動が小さい場合は高い制振効果を得ることができる。しかし、アクチュエータで発生できる力には上限があり、この上限を越える力が必要となるような大きな振動は十分には抑えることができない。上限を越えない場合でも、振動が大きいと多くのエネルギーを消費する。
【０００６】
エレベータかごの減衰や剛性に関する物理パラメータを制御する制振手法では、必要なエネルギーは少なくてもよいが、アクチュエータによる制御と比較すると性能が低い。非特許文献１の手法では、かごとガイドレールとの間に設置されたダンパ装置によりかごの横振動の速度に比例した減衰力を発生させようとする。しかし、ダンパ装置は、かごとガイドレールとの間の距離の変化速度とは逆向きの減衰力を発生するので、発生させたいかごの横振動の速度に比例した減衰力は、かごとガイドレールとの間の距離の変化速度とかごの横振動の速度が同じ向きの場合だけしか発生できない。逆向きになる場合は、ダンパ装置の減衰力がゼロになるように制御する。減衰力をゼロにする時点またはゼロから所定の値に変化させる時点に衝撃力が発生することになり、非特許文献１の手法には、変位は小さくできるが加速度はあまり小さくできないという課題がある。
【０００７】
すれ違い時の風圧による横振動を低減するためにエレベータかごの走行速度を減速する方法では、エレベータのさらなる高速化を実現することが困難になるという課題が有る。ここで、すれ違い時などに発生する風圧のことを風外乱とも呼ぶ。
【０００８】
エレベータかごは、ロープで牽引されるかご枠と、かご枠に防振材を介して固定された乗客が入るかご室などから構成される。エレベータかごの横振動の固有振動モードには、ガイドレールとかご枠との間が振動の腹（振幅が最大になる個所）になる１次モードと、かご枠とかご室の間が振動の腹となる２次モードとが有る。２次モードの周波数の方が、１次モードの周波数よりも高い。
エレベータの横振動の主原因はガイドレールの曲がりなどであり、ガイドレールに起因する振動の周波数は、ガイドレール１本の長さとエレベータかごの走行速度により決まる。ガイドレール１本の長さはエレベータごとに決まっており、エレベータかごの走行速度によりガイドレールに起因する外乱の周波数が変化する。従来のエレベータでは、２次モードに近い周波数のガイドレールに起因する外乱が発生するほど高速ではなく、２次モードの振動を低減する対策がなくても、あまり問題にならなかった。
【０００９】
この発明は、エレベータかごが高速走行する際にエレベータかごの横振動を抑制できるエレベータの制振装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かご室と該かご室を支持するかご枠との間に設けられた減衰係数を変更可能な第１ダンパ装置と、昇降路内に設置されたガイドレールにしたがって回転移動するガイドローラを前記ガイドレールに押し付ける力を制御することで前記かごに制振力を与え、しかも前記かご枠に取り付けられたアクチュエータと、前記かご枠に設置された振動センサと、自エレベータかごの走行速度を検出する速度検出手段と、自エレベータかごの位置を検出する位置検出手段と、固定的なすれ違い個所に関するデータ、前記速度検出手段で検出する速度、及び前記位置検出手段で検出する位置とを用いて自エレベータかごに加えられる風圧を予測する風圧予測手段と、該風圧予測手段の出力を入力として前記ダンパ装置への制御信号を計算して出力し、前記振動センサの信号の出力を入力として前記アクチュエータへの制御信号を計算して出力するする演算部と、前記ガイドローラが横移動する振動を減衰させる減衰係数を変更可能な前記かご枠に取り付けられた第２ダンパ装置とを備え、
前記振動センサで検出する振動を抑えるように前記演算部が前記アクチュエータを制御し、風圧の発生が予測される期間及びその前後の所定期間に前記第１ダンパ装置の減衰係数をそれ以外の期間よりも大きくするように前記演算部が前記第１ダンパ装置を制御し、
風圧の発生が予測される期間及びその前後の所定期間に、前記第２ダンパ装置の減衰係数をそれ以外の期間よりも大きくし、前記アクチュエータが発生する力をそれ以外の期間よりも小さくするように前記演算部が前記アクチュエータと前記第２ダンパ装置を制御することを特徴とするものである。
【００１１】
かご室と該かご室を支持するかご枠との間に設けられた減衰係数を変更可能な第１ダンパ装置と、昇降路内に設置されたガイドレールにしたがって回転移動するガイドローラを前記ガイドレールに押し付ける力を制御することで前記かごに制振力を与え、しかも前記かご枠に取り付けられたアクチュエータと、前記かご枠に設置された振動センサと、自エレベータかごの走行速度を検出する速度検出手段と、自エレベータかごの位置を検出する位置検出手段と、固定的なすれ違い個所に関するデータ、前記速度検出手段で検出する速度、及び前記位置検出手段で検出する位置とを用いて自エレベータかごに加えられる風圧を予測する風圧予測手段と、該風圧予測手段の出力を入力として前記ダンパ装置への制御信号を計算して出力し、前記振動センサの信号の出力を入力として前記アクチュエータへの制御信号を計算して出力するする演算部と、前記ガイドローラが横移動する振動を減衰させる減衰係数を変更可能な前記かご枠に取り付けられた第２ダンパ装置とを備え、
前記振動センサで検出する振動を抑えるように前記演算部が前記アクチュエータを制御し、風圧の発生が予測される期間及びその前後の所定期間に前記第１ダンパ装置の減衰係数をそれ以外の期間よりも大きくするように前記演算部が前記第１ダンパ装置を制御し、
風圧の発生が予測される期間及びその前後の所定期間に、前記第２ダンパ装置の減衰係数をそれ以外の期間よりも大きくし、前記アクチュエータが発生する力をそれ以外の期間よ
りも小さくするように前記演算部が前記アクチュエータと前記第２ダンパ装置を制御することを特徴とするものなので、風圧発生時に振動を抑制できるという効果が有る。
【００１２】
かご室と該かご室を支持するかご枠との間に設けられた減衰係数を変更可能なダンパ装置と、昇降路内に設置されたガイドレールにしたがって回転移動するガイドローラを前記ガイドレールに押し付ける力を制御することで前記かごに制振力を与え、しかも前記かご枠に取り付けられたアクチュエータと、前記かご枠に設置された振動センサと、自エレベータかごの走行速度を検出する速度検出手段と、自エレベータかごの位置を検出する位置検出手段と、固定的なすれ違い個所に関するデータ、前記速度検出手段で検出する速度、及び前記位置検出手段で検出する位置とを用いて自エレベータかごに加えられる風圧を予測する風圧予測手段と、該風圧予測手段の出力を入力として前記ダンパ装置への制御信号を計算して出力し、前記振動センサの信号の出力を入力として前記アクチュエータへの制御信号を計算して出力するする演算部とを備え、前記振動センサで検出する振動を抑えるように前記演算部が前記アクチュエータを制御し、風圧の発生が予測される期間及びその前後の所定期間に前記ダンパ装置の減衰係数をそれ以外の期間よりも大きくするように前記演算部が前記ダンパ装置を制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
かご室と該かご室を支持するかご枠との間に設けられた減衰係数を変更可能なダンパ装置と、昇降路内に設置されたガイドレールにしたがって回転移動するガイドローラを前記ガイドレールに押し付ける力を制御することで前記かごに制振力を与え、しかも前記かご枠に取り付けられたアクチュエータと、前記かご枠に設置された振動センサと、自エレベータかごの走行速度を検出する速度検出手段と、自エレベータかごの位置を検出する位置検出手段と、固定的なすれ違い個所に関するデータ、前記速度検出手段で検出する速度、及び前記位置検出手段で検出する位置とを用いて自エレベータかごに加えられる風圧を予測する風圧予測手段と、該風圧予測手段の出力を入力として前記ダンパ装置への制御信号を計算して出力し、前記振動センサの信号の出力を入力として前記アクチュエータへの制御信号を計算して出力するする演算部とを備え、前記振動センサで検出する振動を抑えるように前記演算部が前記アクチュエータを制御し、風圧の発生が予測される期間及びその前後の所定期間に前記ダンパ装置の減衰係数をそれ以外の期間よりも大きくするように前記演算部が前記ダンパ装置を制御することを特徴とするものなので、風圧発生時に振動を抑制できるという効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態１でのエレベータの制振装置の構成を説明するエレベータかごの全体図である。
【図２】この発明の実施の形態１でのガイド装置の構造を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１での回転減衰装置の構造を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１での直動減衰装置の構造を説明する図である。
【図５】エレベータかごの横振動の固有振動モードを説明する図である。
【図６】ガイドレールからの強制変位外乱に対するエレベータかごの変位の周波数特性の１例を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態１でのエレベータかごの走行速度に対する直動減衰装置の減衰係数の制御方法を説明する図である。
【図８】風圧が発生する原因を説明する図である。
【図９】この発明の実施の形態１でのすれ違い時の風圧変動による外乱に対応するためのアクチュエータ、直動減衰装置及び回転減衰装置の制御方法を説明する図である。
【図１０】風圧を受けるエレベータかごの簡易図である。
【図１１】この発明の実施の形態１での制振効果を従来方法と比較するためのシミュレーション結果を説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態２での直動減衰装置の構造を説明する図である。
【図１３】この発明の実施の形態３での直動減衰装置の構造を説明する図である。
【図１４】この発明の実施の形態４での回転減衰装置の構造を説明する図である。
【図１５】この発明の実施の形態５でのガイド装置の構造を説明する図である。
【図１６】この発明の実施の形態６でのガイド装置の構造を説明する図である。
【図１７】この発明の実施の形態６での制御方法と比較する従来の制御方法を説明するブロック図である。
【図１８】この発明の実施の形態６での制御方法を説明するための変数を説明する図である。
【図１９】この発明の実施の形態６での制御方法を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  ：かご室                            １Ａ：突起
２  ：かご枠                            ２Ａ：上梁
２Ｂ：下梁                              ２Ｃ：縦柱
２Ｄ：突起                              ３  ：防振材
４  ：振れ止めゴム                      ５  ：直動減衰装置（ダンパ装置）
５Ａ：ハウジング                        ５Ｂ：ＭＲ流体
５Ｃ：固定側ヨーク                      ５Ｄ：ピストン
５Ｅ：コイル                            ５Ｆ：可動側ヨーク
５Ｇ：球面                              ５Ｈ：球面軸受け
５Ｊ：粘性流体                          ６  ：ガイドレール 
７  ：ブラケット                        ８  ：昇降路壁
９  ：ガイド装置                        ９Ａ：ガイドベース
９Ｂ：遥動軸                            ９Ｃ：ガイドレバー
９Ｄ：回転軸                            ９Ｅ：ガイドローラ
９Ｆ：バネ                              ９Ｇ：アーム
１０  ：ロープ                          １１  ：釣合い錘
１２  ：アクチュエータ                  １２Ａ：可動部
１２Ｂ：固定部                          １２Ｃ：コイル
１３  ：回転減衰装置（第２ダンパ装置）  １３Ａ：ハウジング
１３Ｂ：ＭＲ流体                        １３Ｃ：コイル
１３Ｄ：ロータ                          １４  ：振動センサ
１５  ：コントローラ（演算部、風圧予測手段）  １６  ：隣接かご
１７  ：風圧                            １８  ：オリフィス機構
１８Ａ：オリフィス                      １８Ｂ：固定円盤
１８Ｃ：オリフィス                      １８Ｄ：可動円盤
１８Ｅ：モータ                          １９  ：摩擦機構
１９Ａ：摺動部材                        １９Ｂ：バネ
１９Ｃ：磁性体                          １９Ｄ：鉄心
１９Ｅ：コイル                          ２０  ：摩擦機構
２０Ａ：鉄心                            ２０Ｂ：コイル
２０Ｃ：磁性体                          ２０Ｄ：摺動部材
２０Ｅ：バネ                            ２１  ：直動減衰装置（第２ダンパ装置）
２１Ａ：回転軸受け                      ２１Ｂ：回転軸受け
２２  ：変位計（変位検出手段）          ２３  ：帯域通過フィルター
２４  ：積分器                          ２５  ：微分器
２６  ：切替え器                        ２７  ：帯域通過フィルター
２８  ：乗算器                          ２９  ：加算器
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるエレベータの制振装置の構成を説明するエレベータかごの全体図である。エレベータかごでは、乗客が入るかご室１が、防振材３によりある程度は移動可能にかご枠２の上に支持されている。かご枠２は、上梁２Ａと下梁２Ｂと２本の縦柱２Ｃとからなる長方形の形状の枠である。かご室１と縦柱２Ｃとの間には、かご室１の倒れこみを防ぐために振れ止めゴム４が設置されている。かご室１の底面には、かご室１とかご枠２との水平面での位置関係が変動する振動を減衰させる直動減衰装置５が有る。直動減衰装置５は、図１に示す左右方向の横振動を減衰させるためのものと、図示はしないが前後方向の横振動を減衰させるためのものとがある。図１では煩雑さを避けるために、左右方向の横振動を抑える装置だけを書いている。なお、左右方向と同様な機構により、前後方向の横振動を抑制できる。
【００２３】
かご枠２の両側に対向してガイドレール６がブラケット７を介して昇降路壁８上に設置されている。かご枠２は、ガイドレール６に従って走行できるようにする所定の数のガイド装置９がある。ガイド装置９は、かご枠２の上下の左右という４箇所にある。１箇所ごとにガイドレール６に内側から接触して左右方向にガイドするものが１個と、ガイドレール６を両側から挟んで前後方向にガイドするものが２個ある。図１では前述のように、左右方向のガイド装置９だけを書いている。
かご枠２はロープ１０により牽引されており、図示しない巻上げ機によりロープ１０を巻きとってエレベータかごを上昇させ、巻上げ機がロープ１０を巻きほどいてエレベータかごを下降させる。巻上げ機の負担を軽減させるために、エレベータかごとほぼ同じ重さの釣合い錘１１（図示せず）がロープ１０のエレベータかごとは反対側の端に結びつけられている。エレベータかごが上昇する時には釣合い錘１１は下降し、エレベータかごが下降する時には釣合い錘１１は上昇する。エレベータに要するスペースをできるだけ小さくするため、エレベータかごと釣合い錘１１は非常に近接して設置されている。
【００２４】
図２にガイド装置９の構造を説明する図を示す。ガイド装置９は、かご枠２に固定されるガイドベース９Ａと、ガイドベース９Ａに遥動軸９Ｂを介して遥動可能に取り付けられるガイドレバー９Ｃと、ガイドレバー９Ｃに回転軸９Ｄを介して回転可能に取り付けられるガイドローラ９Ｅと、ガイドローラ９Ｅをガイドレール６に押し付けるために一端がガイドベース９Ａに対して所定の位置に固定され他端がガイドレバー９Ｃと接触するように配置されたバネ９Ｆと、ガイドレバー９Ｃの回転軸９Ｄよりも図における少し下の位置にガイドレバー９Ｃに対して垂直に溶接で取り付けられたアーム９Ｇとから構成される。なお、ガイドベース９Ａは、かご枠２に固定される底面部と、遥動軸９Ｂが挿入される穴がある軸受け部と、バネ９Ｆの中を通りバネ９Ｆの一端を固定する棒が取り付けられる柱部とから構成される。バネ９Ｆの一端を固定する棒を通すために、ガイドレバー９Ｃの所定の位置に所定の大きさの貫通穴を設ける。
ガイドローラ９Ｅが左右方向に横移動すると、ガイドレバー９Ｃが遥動軸９Ｂを中心に回転して遥動し、アーム９Ｇが上下方向に移動する。アーム９Ｇとガイドベース９Ａとの間には、ガイドローラ９Ｅをガイドレール６に押し付ける力を制御するアクチュエータ１２を設ける。遥動軸９Ｂには、ガイドベース９Ａに対するガイドレバー９Ｃの回転に減衰力を与える回転減衰装置１３を設ける。
【００２５】
アクチュエータ１２の構成は、特許文献１に記載のものと同様とする。アクチュエータ１２の可動部１２Ａがアーム９Ｇに固定されており、ガイドベース９Ａ側には可動部１２Ａと交わる磁界を発生させる固定部１２Ｂが固定されている。可動部１２Ａの形状は、「コ」の字の開いた側を下に向けた形状であり、可動部１２Ａの下端に近い部分にはコイル１２Ｃが巻かれている。固定部１２Ｂにはコイル１２Ｃが通る貫通穴があり、この貫通穴の内面にコイル１２Ｃに直交するような磁界が発生するように永久磁石を設けておく。可動部１２Ａに巻かれたコイル１２Ｃに電流を流すと、磁界中のコイル１２Ｃにはローレンツ力が働く。コイル１２Ｃに働くローレンツ力は、可動部１２Ａにも働く。ガイドローラ９Ｅの左右方向の振動を抑制する力が可動部１２Ａに働くようにコイル１２Ｃに流す電流を制御して、コイル１２Ｃに働くローレンツ力を制御する。
【００２６】
図３に、回転減衰装置１３の構造を説明する縦断面図を示す。回転減衰装置１３は、ガイドベース９Ａに遥動軸９Ｂを中に通して固定されたドーナツ状の断面の空間を有するハウジング１３Ａと、ハウジング１３Ａ内に封入されたＭＲ流体（Ｍａｇｎｅｔｏ−ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ  ｆｌｕｉｄ）１３Ｂと、ハウジング１３Ａ内及びＭＲ流体１３Ｂ内に鎖交する磁束を発生させるハウジング１３Ａの内側面に固定されたコイル１３Ｃと、遥動軸９Ｂに固定されＭＲ流体１３Ｂ内を回転移動する円盤状のロータ１３Ｄとからなる。ハウジング１３Ａの内側の側面には、ロータ１３Ｄが入る隙間を設けてある。この隙間には、ＭＲ流体１３Ｂが漏れることを防止するシール材を設ける。
磁束が発生しない状態ではロータ１３Ｄとハウジング１３Ａ及びＭＲ流体１３Ｂとの間の抵抗は少なくし、ロータ１３Ｄが自由に回転移動できるようにする。コイル１３Ｃに電流を流してＭＲ流体１３Ｂに磁界を加えると、ＭＲ流体１３Ｂの粘性が増加し、ＭＲ流体１３Ｂとロータ１３Ｄの間の抵抗が増大し、ロータ１３Ｄが回転しにくくなる。つまり、回転減衰装置１３により、ガイドレバー９Ｃが遥動軸９Ｂを中心に回転して遥動する振動すなわちガイドローラ９Ｅが横移動する振動を減衰できる。
【００２７】
図４は、直動減衰装置５の構造を説明する図である。直動減衰装置５もＭＲ流体を利用するものである。直動減衰装置５は、円筒状のハウジング５Ａと、ハウジング５Ａ内に封入されたＭＲ流体５Ｂと、ハウジング５Ａの内側面のほぼ全面に固定された固定側ヨーク５Ｃと、ハウジング５Ａの片側の底面に設けられた円形の穴からハウジング５Ａ内に挿入されるピストン５Ｄと、ピストン５Ｄの先端部に所定の幅で巻きつけられたコイル５Ｅと、コイル５Ｅを挟むようにピストン５Ｄに固定された可動側ヨーク５Ｆとから構成される。ピストン５Ｄが挿入されるハウジング５Ａの穴には、ＭＲ流体５Ｂが漏れ出ることを防止するシール材を設ける。
コイル５Ｅ及び可動側ヨーク５Ｆと固定側ヨーク５Ｃとの間には、ＭＲ流体５Ｂが入り込んでいる。コイル５Ｅに電流を流すと、可動側ヨーク５Ｆ、固定側ヨーク５Ｃ、ＭＲ流体５Ｂに鎖交する磁束すなわち磁場が発生する。磁場が印加されるとＭＲ流体５Ｂの粘度が上昇し、ピストン５ＤがＭＲ流体５Ｂ内で移動しにくくなる。なお、磁場が印加されていない状態では、ピストン５ＤはＭＲ流体５Ｂ内をほとんど抵抗なく移動できる。
【００２８】
ハウジング５Ａとピストン５Ｄの端は球面５Ｇになっている。直動減衰装置５は、その片端の球面５Ｇがかご室１の下面に設けられた突起１Ａに設けられた球面軸受け５Ｈに嵌め込まれて回転自在に取り付けられ、もう片端の球面５Ｇが下梁２Ｂの上面に設けられた突起２Ｄに設けられた球面軸受け５Ｈに嵌め込まれて回転自在に取り付けられる。直動減衰装置５が水平になるように、突起１Ａと突起２Ｄの高さは調整する。球面５Ｇと球面軸受け５Ｈを使用するので、かご室１とかご枠２の位置関係が変化しても、突起１Ａと突起２Ｄとを結ぶ直線上に直動減衰装置５が配置され、かご室１とかご枠２の間の距離が変化する振動を減衰させることができる。
【００２９】
上梁２Ａの上面と下梁２Ｂの下面には、かご枠２の振動の加速度を検出する振動センサ１４が取り付けられている。振動センサ１４で検出した信号は、アクチュエータ１２、直動減衰装置５及び回転減衰装置１３などを制御する演算部であるコントローラ１５に入力される。コントローラ１５は、制御対象の装置を制御する上で適切な位置に配置する。この実施の形態１では、コントローラ１５は上梁２Ａの上面に配置する。
コントローラ１５には、自エレベータかごの位置や走行速度などが自エレベータかごの制御装置から入力され、隣接するかごがある場合には、隣接エレベータかごの制御装置から隣接かごの位置や速度などを取得する。つまり、自エレベータかごの制御装置が速度検出手段であり、位置検出手段でもある。隣接エレベータかごの制御装置が隣接かご走行情報取得手段である。また、コントローラ１５は、自エレベータかごに加えられる風圧を予測する風圧予測手段でもある。
【００３０】
以上で構造の説明を終了し、動作を説明する。エレベータかごの横振動の中で左右方向の振動を抑える方法について説明する。前後方向の横振動に対しても、同様な方法が適用できる。
エレベータかごに横振動を起こす主要因の一つは、ガイドレール６の曲がりや継ぎ目部分の据え付け誤差により発生する強制変位加振である。ガイドレール６に起因する強制変位加振は、ガイド装置９を介してかご枠２及びかご室１に伝えられる。このようなガイドレール６に起因する振動外乱は、ガイドレール６の１本分の長さｌｒ[ｍ]とエレベータかごの走行速度ｖ[ｍ／ｓ]によって以下の式（１）で規定される加振周波数ｆｒ[Ｈｚ]が支配的になる特徴が有る。
ｆｒ＝ｖ／ｌｒ                                                      （１）
【００３１】
一方、エレベータかごの横振動の固有振動モードには、大きく分けて図５に示すような２種類のモードが有る。図５は、エレベータかごの横振動の固有振動モードを説明する図である。図５(a)に示すのが、ガイド装置９の部分が振動の腹になる１．５〜２．５[Ｈｚ]程度の周波数の１次モードである。図５(b)には、かご室１とかご枠２が逆方向に動きかご室１とかご枠２の間が振動の腹になる４〜８[Ｈｚ]程度の周波数の２次モードを示す。なお、振動の腹とは、振動の振幅が最大になる個所である。逆に振動の振幅がゼロになる個所が振動の節である。
図６に、ガイドレールからの強制変位外乱に対するエレベータかごの変位の周波数特性の１例を説明する図を示す。図６では、ガイドレール６から所定の周波数で所定の変位の振動をかご枠２に加えた場合に、振動センサ１４で計測される加速度を変位で割った値の周波数に対する変化を示す。１次モードと２次モードの振動モードが存在することが分かる。
【００３２】
代表的な値としてガイドレール６の１本分の長さｌｒを４[ｍ]とすると、エレベータかごの走行速度ｖが１０[ｍ／ｓ]程度までは加振周波数ｆｒは２．５Ｈｚ程度以下であり、加振周波数ｆｒは１次モードの周波数に近くなる。１６[ｍ／ｓ]程度を越えるような走行速度ｖでエレベータが走行した場合には、加振周波数ｆｒは４Ｈｚ以上になり２次モードの周波数に近くなる。
【００３３】
振動センサ１４で検出された信号はコントローラ１５に入力される。コントローラ１５は、エレベータかごの走行速度に応じて、直動減衰装置５の減衰係数を図７に示すように変化させるように制御する。図７は、この実施の形態１でのエレベータかごの走行速度に対する直動減衰装置５の減衰係数の制御方法を説明する図である。図７(a)がエレベータかごの走行速度の時間変化である。図７(b)には、図７(a)の走行速度の時間変化に対する、直動減衰装置５の減衰係数の時間変化を示す。なお、図示はしないが、回転減衰装置１３の減衰係数は走行速度によらず最小の値とする。
エレベータかごの走行速度が所定の速度（ここでは、１２[ｍ／ｓ]）以下の場合では、直動減衰装置５の減衰係数を小さくして、主にアクチュエータ１２により振動を抑える。アクチュエータ１２により振動を抑える方法はこの発明の本質ではないが、例えばスカイフックダンパ制御を実施する。振動センサ１４で検出された加速度信号から水平方向絶対速度を計算しフィルター処理を行ったものを入力とし、それに比例する力をアクチュエータ１２で発生させる。
【００３４】
エレベータかごの走行速度が１２[ｍ／ｓ]を越えて増加すると、直動減衰装置５の減衰係数をしだいに増加させる。走行速度が１８[ｍ／ｓ]以上では、直動減衰装置５の減衰係数を最大値で固定する。走行速度が１８[ｍ／ｓ]未満に減少すると、直動減衰装置５の減衰係数をしだいに減少させる。走行速度が１２[ｍ／ｓ]以下では、直動減衰装置５の減衰係数を最小値で固定する。なお、走行速度が１２〜１８[ｍ／ｓ]の間は、図７では直動減衰装置５の減衰係数を速度に対して線形に変化させている。速度が時間に対して線形に変化するようにしているので、減衰係数の変化も時間に対して線形に変化するようになる。なお、減衰係数の変化の開始と終了では、変化速度の微分値が不連続にならないようにしてもよい。減衰係数を変化させる方法は、図７に示す方法以外でも、エレベータかごの走行速度が所定値より大きい場合にそうでない場合よりも大きくするものであり、かご室１に衝撃が加わらない方法であれば、どのような方法でもよい。このような制御を行うための入力となるエレベータかごの走行速度は、エレベータの制御装置から入力してもよいし、ガイドローラ９Ｅの回転数からコントローラ１５で計算により求めるようにしてもよい。
【００３５】
直動減衰装置５の動作についてもう少し詳しく説明する。直動減衰装置５のコイル５Ｅに電流が流れない時は、ＭＲ流体５Ｂは粘度が小さい流体特性を示すので、ハウジング５Ａに対するピストン５Ｄの水平方向への動きはほとんど抵抗を受けない。したがって減衰係数は小さな値となる。一方、かごの走行速度信号を受け取ったコントローラ１５が、図７に示す関係に従い、減衰装置５のコイル５Ｅに電流を流すと、可動側ヨーク５Ｆ、ＭＲ流体５Ｂ、固定側ヨーク５Ｅの間に磁路が形成される。ＭＲ流体５Ｂに磁場が印加されるとその粘度が増加するため、可動側ヨーク５Ｆと固定側ヨーク５Ｅの間をピストン５Ｄが移動しにくくなり、ハウジング５Ａに対するピストン５Ｄの動きは抵抗を受けることになる。ハウジング５Ａに対するピストン５Ｄの動きへの抵抗は減衰力として働き、コイル５Ｅに流す電流が大きくなると減衰係数も大きくなる。コイル５Ｅに流す電流と減衰係数との間に存在する関係を求めておき、その関係にしたがってコイル５Ｅに流す電流を制御することにより減衰係数を制御する。
【００３６】
図７に示すように、２次モードの振動の周波数にガイドレールからの加振周波数ｆｒが近くなる速度（超高速と呼ぶ）の時に直動減衰装置５の減衰係数を大きくすることにより、かご室１とかご枠２とが互いに逆に動く２次モードの振動を抑制する。そして、アクチュエータ１２による制振制御でかご室１及びかご枠２の振動を低減する。なお、２次モードの振動ではアクチュエータ１２が設置されているガイド装置９付近は振動の節に近くなるため、アクチュエータ１２だけでは超高速時に発生する２次モードの振動は効率的には低減できない。低速時には加振周波数ｆｒが１次モードに近くなり、１次モードではアクチュエータ１２が設置されるガイド装置９付近が振動の腹になるので、アクチュエータ１２により振動を効率的に抑えることができる。低速時には直動減衰装置５及び回転減衰装置１３の減衰係数が小さいので振動の高周波成分に対してもかご室１が揺れにくく、快適な乗り心地を実現できる。
【００３７】
エレベータかごが高速で走行する際に考慮しなければならない重要な要因として、かご室１及びかご枠２に直接加えられる風圧が想定される。風圧が発生する要因としては、釣合い錘１１や隣接エレベータかごなどとのすれ違いが考えられる。図８に風圧が発生する原因を説明する図を示す。図８に示すように、エレベータの昇降路内部では釣合い錘１１がかごのすぐ近くを走行している。昇降路スペースは小さい方が望ましいため、釣合い錘１１とかごが上下するスペースの間隔は必要最小限にしてあり、中間階付近でかごと釣合い錘１１が非常に近くですれ違うことになる。すれ違い速度が速いとかごに急激な風圧変動が加えられ、風圧変動によりかご室１に大きな横振動が発生することになる。図８に示すように隣接かご１６が同一昇降路内に設置されている場合は、隣接かご１６とのすれ違い時にも大きな風圧変動が発生することになる。隣接かご１６の方が釣合い錘１１よりも大きいので、すれ違い時の風圧変動も隣接かご１６の方が大きくなる。さらに、図示はしないが、さまざまな建築物側の制限により、昇降路内に断面積の急激な変化が生じる個所がある場合にも、その個所を高速で通過する時に風圧変動によるかご振動は発生する。
【００３８】
エレベータが高速で走行する場合に、このような風圧変動に起因する横振動は、前述するガイドレール７の曲がりや据え付け誤差に起因する横振動と比較して非常に大きくなると想定される。したがって、このような振動をアクチュエータ１２により制御しようとすると、アクチュエータ１２が大型になり、かつアクチュエータ１２が非常に大きな電力を必要とするため実現が困難である。
【００３９】
風圧による横振動の低減方法について以下で説明する。風圧による横振動を低減するために、アクチュエータ１２と並列に回転減衰装置１３を設置している。図９に、すれ違い時の風圧変動による外乱に対応するためのアクチュエータ１２、直動減衰装置５及び回転減衰装置１３の制御方法を説明する図を示す。図９(a)がエレベータかごの走行速度の時間変化であり、エレベータの加速時を主に示す。図９(b)〜図９(d)には、図９(a)の走行速度の時間変化に対する、直動減衰装置５の減衰係数、回転減衰装置１３の減衰係数、アクチュエータ１２が発生させる制振力の時間変化を、それぞれ示す。エレベータかごの走行速度が超高速になる場合の制御方法は、図７に示したものと同様である。それに加えて、すれ違いによる風圧が発生すると予測される期間（風圧発生期間と略す）に、直動減衰装置５及び回転減衰装置１３の減衰係数を最大にする。また、同時にアクチュエータ１２の制振力を小さくする。風圧発生期間の前の所定期間には、直動減衰装置５及び回転減衰装置１３の減衰係数を滑らかに増加させ、アクチュエータ１２の制振力と入力信号との比例係数を滑らかに減少させる。そして、風圧発生期間の後の所定期間には、直動減衰装置５及び回転減衰装置１３の減衰係数を滑らかに減少させ、アクチュエータ１２の制振力と入力信号との比例係数を滑らかに増加させる。
【００４０】
風圧発生期間は、コントローラ１５で以下のようにして計算する。釣合い錘１１とすれ違う個所と、昇降路内に断面積の急激な変化が生じる個所がある場合にはその個所とを、固定的なすれ違い個所と呼ぶ。ロープ１０の長さや釣合い錘１１の大きさや昇降路の高さや断面積などのデータすなわち自エレベータの構造に関するデータから、固定的なすれ違い個所の位置を求めて、コントローラ１５などにデータとして保存しておく。固定的なすれ違い個所に関するデータは、処理に適した形式であることが望ましいが、固定的なすれ違い個所を通過する際に風圧を予測計算できればどのような形式でもよい。
自エレベータかごの位置と速度などの走行状態に関する信号を自エレベータかごの制御装置からコントローラ１５が受信し、コントローラ１５が、固定的なすれ違い個所を高速（所定値以上の速度）で走行する風圧発生期間を求める。風圧発生期間は、速度や位置の誤差などを吸収できるように、適切な余裕を持たせた期間とする。
【００４１】
また、昇降路内に他のエレベータかごがある場合は、隣接するエレベータかごの制御装置から走行状態に関する信号をコントローラ１５が受信し、隣接エレベータかごと高速ですれ違うことによる風圧発生期間を求める。なお、隣接かごが停止している階に停止する場合、自かごの速度が所定値未満で固定的なすれ違い個所を通過する場合などは、高速ですれ違う場合には含まない。逆に、自かごが停止または低速であっても、隣接かごが高速で走行してすれ違う場合は、高速ですれ違う場合である。風圧発生期間と同時にすれ違い時の速度も求めておく。なお、すれ違い速度が高速かどうかを判断する所定値は、すれ違い速度と風圧との間の関係式を考慮して適切に決める。
【００４２】
風圧発生期間とすれ違い速度が求まると、所定の時間だけ風圧発生期間の始まりよりも前の時点から直動減衰装置５及び回転減衰装置１３の減衰係数の増加とアクチュエータ１２の係数の減少を行い、風圧発生期間の開始時点には所定の値になるようにする。風圧発生期間はこの状態を維持し、風圧発生期間後から直動減衰装置５及び回転減衰装置１３の減衰係数を減衰させ、アクチュエータ１２の係数を増加させる。そして、所定の時間後にすれ違い前の値に戻して、その後はその値を維持する。ただし、図９(b)に示すように、エレベータかごの走行速度の変化により直動減衰装置５の減衰係数を変化させる期間と風圧発生期間が重なる場合は、何れかの制御方法による値の中で大きい方の値を減衰係数の値とする。
【００４３】
風圧発生期間での減衰係数及びアクチュエータ１２の係数の値は、すれ違い速度によらない所定の値としてもよいし、すれ違い速度に応じて変化させるようにしてもよい。
減衰係数などを変化させる所定の時間は、風圧発生期間の前と後で異なる値としてもよく、すれ違い速度に応じて変化させてもよい。また、直動減衰装置５、回転減衰装置１３、アクチュエータ１２ごとにこの所定の時間を変えてもよい。増加または減少は時間に対して線形になるようにしてもよいし、増加または減少の変化速度の最大値が所定値以下となるように変化させるようにしてもよい。風圧発生期間に減衰係数が所定値以上で、アクチュエータ１２の係数が所定値以下であれば、風圧発生期間中に減衰係数などを変化させてもよい。制御する機器の応答性、振動抑制の効果などを考慮して、風圧発生期間とその前後の所定の期間での減衰係数など制御方法を決める。
【００４４】
図１０は、風圧１７を受けるエレベータかごの簡易図である。図１０に示すようなかご室１またはかご枠２に直接作用する風圧１７に対しては、防振材３または直動減衰装置５のどちらかまたは両方とガイド装置９に関して、剛性と減衰を大きくすることでかご室１が揺れにくくなるのは明らかである。ただし、防振材３または直動減衰装置５のどちらかまたは両方とガイド装置９の剛性と減衰を大きくすると、図５に示すガイドレールからの外乱による横振動に対しては逆に揺れ易くなる。風圧による横振動は、すれ違い時の長くても数秒の期間内に発生するものであり、ガイドレールからの外乱よりも何倍も大きな力がかご室１などに加わる。そこで、風圧が加わる期間だけ直動減衰装置５及び回転減衰装置１３の減衰係数を大きくする。そうすることにより、すれ違い時の横振動を低減できる。
【００４５】
アクチュエータ１２と回転減衰装置１３は並列に設置されているため、回転減衰装置１３の減衰係数が大きい間は、アクチュエータ１２が制振のために力を発生させてもかご枠２はあまり動かない。風圧による横振動はガイドレールによる横振動よりも何倍も大きい力が発生するので、振動を抑えるためにアクチュエータ１２で発生させるべき力はアクチュエータ１２の能力を越える。アクチュエータ１２は能力最大で制振力を発生させるが振動を抑制できないので、アクチュエータ１２は電力を浪費することになる。このアクチュエータ１２での電力の浪費を避けるために、風圧発生期間ではアクチュエータ１２の係数を小さくする。風圧発生期間にアクチュエータ１２が制振力を発生させないようにしてもよい。
【００４６】
すれ違い時の回転減衰装置１３の動作についてもう少し詳しく説明する。回転減衰装置１３のコイル１３Ｃに電流を流さない時には、ハウジング１３Ａの中に封入されたＭＲ流体１３Ｂの粘度は小さく、遥動軸９Ｂに固定されたロータ１３ＤはＭＲ流体１３Ｂ内でほとんど抵抗を受けずに回転でき、減衰係数は小さい。コントローラ１５がすれ違いなどによる風圧変動を予測した際には、コントローラ１５からの指令によりコイル１３Ｃに電流が流される。コイル１３Ｃに電流が流れると、ハウジング１３Ａ、ＭＲ流体１３Ｂ、ロータ１３Ｄの間で磁路が形成される。ＭＲ流体１３Ｂに磁場が印加されるとその粘度が上昇するため、減衰係数が大きくなる。コイル１３Ｃに流す電流が大きくなると減衰係数も大きくなる。コイル１３Ｃに流す電流と減衰係数との間に存在する関係を求めておき、その関係にしたがってコイル１３Ｃに流す電流を制御することにより減衰係数を制御する。
【００４７】
図１１は、この発明の実施の形態１での制振効果を従来方法と比較するためのシミュレーション結果を説明する図である。図１１では、いくつかの制御方法の場合でのかご室１の横振動波形をシミュレーションで求めたものである。図１１(a)に、防振材３とガイド装置９だけの構成（基本構成と呼ぶ）の場合の波形を示す。図１１(b)は、基本構成にアクチュエータ１２を加えた場合である。図１１(b)と図１１(a)を比較すると、風圧が発生する風圧発生期間であるすれ違い時以外では、図１１(b)の方の振動が小さく、アクチュエータ１２により横振動を抑制できることが分かる。しかし、図１１(b)ではすれ違い時の振動は小さくなっていない。
図１１(c)に、基本構成に直動減衰装置５及び回転減衰装置１３を追加し、すれ違い時に減衰係数を大きくする制御を行う場合を示す。図１１(c)と図１１(b)を比較すると、すれ違い時の振動が図１１(c)で低減できていることが分かる。しかし、すれ違い時以外の振動は図１１(b)の方が少ない。図１１(d)が、基本構成にアクチュエータ１２、直動減衰装置５及び回転減衰装置１３を追加し、すれ違い時に減衰係数を大きくしアクチュエータ１２の係数を小さくする制御を行う場合である。図１１(d)では、通常走行時の振動は図１１(b)と同様にアクチュエータ１２により低減され、風圧発生期間の振動も直動減衰装置５及び回転減衰装置１３により低減できることが分かる。風圧発生期間ではアクチュエータ１２が無駄な電力を消費しないようにしているので、ガイドレール６からの外乱による横振動が残っているが、総合的に見ると図１１(d)が最も振動を低減できることが分かる。
【００４８】
以上のように昇降路やエレベータの構造的な情報と自かごの走行状態をコントローラ１５に入力して、釣合い錘１１または昇降路の断面積が急激に変化する個所である固定的なすれ違い個所を高速で通過する期間である風圧発生期間を把握し、風圧発生期間に直動減衰装置５及び回転減衰装置１３の減衰係数を大きくすることにより、固定的なすれ違い個所を高速で通過する際の風圧変動による外乱の影響によるかご室１の横振動を低減できる。なお、直動減衰装置５または回転減衰装置１３のどちらかの減衰係数を常に大きくしておき、もう一方の装置の減衰係数だけを風圧発生期間に大きくするようにしてもよい。
さらに、同一昇降路内に複数のかごが走行する場合は、隣接かごの走行状態をコントローラ１５に入力して、隣接かごと高速ですれ違うタイミングを把握し、釣合い錘１１などとすれ違う際と同様な制御を行うと、隣接かごとの高速でのすれ違い時にも風圧変動による外乱の影響によるかご室１の横振動を低減できる。風圧発生期間にはアクチュエータ１２が出す制振力が小さくなるように制御することにより、風圧発生期間にアクチュエータ１２が動作して電力を浪費することを防止できる。
【００４９】
ＭＲ流体は低電圧、低電流で大きな減衰力を得ることができるため、他の手段による場合よりも低消費電力で大きな制振力を得ることができる。また、ＭＲ流体はコイルに流す制御電流と発生する減衰係数との間の再現係数が他の手段よりも高く、減衰係数の制御が容易であるという利点も有る。
以上のことは、他の実施の形態でもあてはまる。
【００５０】
実施の形態２．
この実施の形態２は、ＭＲ流体の替わりにオリフィス機構を利用するように直動減衰装置５の構造を変更した場合である。直動減衰装置５の構造以外は、実施の形態１の場合と同じである。
図１２は、実施の形態２における直動減衰装置５の構造を説明する図である。図１２(a)にピストン５Ｄの中心を通る位置でのピストン５Ｄに平行な平面での縦断面図を示し、図１２(b)に横断面図を示す。なお、図１２(b)のＡＡ断面が図１２(a)に対応し、図１２(a)のＢＢ断面が図１２(b)に対応する。
円筒状のハウジング５Ａと、ハウジング５Ａに水平移動可能に挿入されるピストン５Ｄと、ハウジング５Ａ内に充填された粘度がほぼ一定の粘性流体５Ｊと、ピストン５Ｄの先端に取り付けられたオリフィス機構１８を有する。ハウジング５Ａにピストン５Ｄを挿入する穴には、図示しないが粘性流体５Ｊが外部に漏れることを防止する適切な部材を備える。ハウジング５Ａとピストン５Ｄをかご室１またはかご枠２に回転自在に固定する方法は、実施の形態１の場合と同様である。
【００５１】
オリフィス機構１８は、所定の数で所定の径のオリフィス１８Ａを有する固定円盤１８Ｂと、固定円盤１８Ｂと同様なオリフィス１８Ｃを有する可動円盤１８Ｄと、可動円盤１８Ｄを回転させるモータ１８Ｅとを有する。固定円盤１８Ｂと可動円盤１８Ｄは互いに密着しており、固定円盤１８Ｂ、可動円盤１８Ｄ及びモータ１８Ｅの回転軸の中心はピストン５Ｄの断面の中心と一致している。オリフィス１８Ａとオリフィス１８Ｃの径と数は、可動円盤１８Ｄが回転するとオリフィス１８Ａが可動円盤１８Ｄにより遮断されオリフィス１８Ｃが固定円盤１８Ｂにより遮断されるように調整する。
【００５２】
次に動作を説明する。直動減衰装置５、回転減衰装置１３及びアクチュエータ１２の制御は実施の形態１の場合と同様に行う。直動減衰装置５での減衰係数を変化させる動作だけが、実施の形態１とは異なる。
減衰係数を最小にする通常時の状態では、オリフィス１８Ａとオリフィス１８Ｃとを一致させる。この状態では粘性流体５Ｊはオリフィス１８Ａ及びオリフィス１８Ｃを容易に通過できるので、ピストン５Ｄが水平方向に移動するのにほとんど抵抗を受けない。つまり、直動減衰装置５の減衰係数が最小になる。
【００５３】
減衰係数を大きくする場合には、モータ１８Ｅにより可動円盤１８Ｄを回転させてオリフィス１８Ａとオリフィス１８Ｃとが重なる面積すなわち通液孔を小さくする。図１２(b)は、この状態を示す。通液孔が小さい状態では、粘性流体５Ｊが通液孔を通過する際に抵抗を受け、ピストン５Ｄが水平方向に移動しにくくなる。すなわち、直動減衰装置５の減衰係数が大きくなる。このようにモータ１８Ｅにより可動円盤１８Ｄを回転させて通液孔の面積を変化させることにより、直動減衰装置５の減衰係数を制御できる。可動円盤１８Ｄの回転角度と減衰係数の大きさとの間の関係を事前に求めておき、その関係にしたがって所定の減衰係数になるように可動円盤１８Ｄの回転角度を制御する。
【００５４】
この実施の形態２でも、実施の形態１と同様な効果が有る。
粘度がほぼ一定の粘性流体はさまざまな分野での使用実績が多く、粘性流体とオリフィス機構を用いた減衰装置は、寿命などの信頼性の面でＭＲ流体よりも優れているという効果が有る。ただし、粘性流体とオリフィス機構を用いた減衰装置は、ＭＲ流体を利用する場合よりも減衰係数の制御が難しい。
【００５５】
実施の形態３．
この実施の形態３は、ＭＲ流体の替わりに摩擦機構を利用するように直動減衰装置５の構造を変更した場合である。直動減衰装置５の構造以外は、実施の形態１の場合と同じである。
図１３は、実施の形態３における直動減衰装置５の構造を説明する図である。図１３(a)にハウジング５Ａのすぐ内側での縦断面図を示し、図１３(b)に横断面図を示し、図１３(c)に別の位置での横断面図を示す。なお、図１３(b)のＡＡ断面が図３(a)に対応し、図１３(a)のＢＢ断面が図１３(b)に対応し、図１３(a)のＣＣ断面が図１３(c)に対応する。
【００５６】
図１３から分かるように、摩擦機構を使用する直動減衰装置５は、直方体の外形のハウジング５Ａと、ハウジング５Ａに挿入される断面が円形の棒状のピストン５Ｄと、ピストン５Ｄを水平方向に移動可能に保持するハウジング５Ａ内の所定の位置に設置された２個の滑り軸受け５Ｋと、滑り軸受け５Ｋの間に配置されたピストン５Ｄに摩擦力を与える摩擦機構１９とを有する。図１３(b)が摩擦機構１９のすぐ横から摩擦機構１９を見る方向の直動減衰装置５の横断面図であり、図１３(c)が摩擦機構１９の中央での直動減衰装置５の横断面図である。
【００５７】
摩擦機構１９は、ピストン５Ｄに摩擦力を与える半円状の溝を下面に有する直方体の外形の摺動部材１９Ａと、摺動部材１９Ａがピストン５Ｄと接触しないように下から摺動部材１９Ａを保持する片端がハウジング５Ａに固定された４個のバネ１９Ｂと、摺動部材１９Ａの中央の上面及び両側面に設けられた溝に上から嵌めこまれる磁性体１９Ｃと、磁性体１９Ｃと対向するようにハウジング５Ａに固定された鉄心１９Ｄと、鉄心１９Ｄに巻かれたコイル１９Ｅとを有する。鉄心１９Ｄと磁性体１９Ｃの間の間隔は、コイル１９Ｅに電流を流すと鉄心１９Ｄが磁性体１９Ｃを吸引でき、鉄心１９Ｄが磁性体１９Ｃを吸引する状態では摺動部材１９Ａがピストン５Ｄに押し付けられるようにする。その他の構造は、実施の形態１と同様である。
【００５８】
次に動作を説明する。直動減衰装置５、回転減衰装置１３及びアクチュエータ１２の制御は実施の形態１の場合と同様に行う。直動減衰装置５での減衰係数を変化させる動作だけが、実施の形態１とは異なる。
減衰係数を最小にする通常時の状態では、摺動部材１９Ａはピストン５Ｄに接触しないようにバネ１９Ｂにより保持される。コントローラ１５から減衰係数を大きくするような指令を受けた場合は、コイル１９Ｅに電流が流される。コイル１９Ｅに電流が流れると、鉄心１９Ｄと磁性体１９Ｃの間に磁路が形成され、磁性体１９Ｃと摺動部材１９Ａとが鉄心１９Ｃに吸引される。すると、摺動部材１９Ａがピストン５Ｄに押し付けられ、摺動部材１９Ａとピストン５Ｄとの間に摩擦力が発生し、この摩擦力がピストン５Ｄの水平方向の移動を妨げる減衰力として作用する。摩擦力はコイル１９Ｅに流れる電流が大きいほど大きくなり、摩擦力が大きいほど減衰力も大きくなる。つまり、コイル１９Ｅに流す電流を制御することにより、減衰係数を制御できる。
【００５９】
この実施の形態３でも、実施の形態１と同様な効果が有る。
摩擦機構を使用した減衰装置は、ＭＲ流体や粘性流体をハウジング内に封入する必要がなく、構造が簡単になるという効果が有る。ただし、ＭＲ流体や粘性流体を利用する場合よりも減衰係数の制御は難しくなる。
【００６０】
実施の形態４．
この実施の形態４は、ＭＲ流体の替わりに摩擦機構を利用するように回転減衰装置１３の構造を変更した場合である。回転減衰装置１３の構造以外は、実施の形態１の場合と同じである。
図１４は、実施の形態４における回転減衰装置１３の構造を説明する図である。図１４(a)に遥動軸９Ｂの中心を通る位置での縦断面図を示し、図１４(b)に横断面図を示す。なお、図１４(b)のＡＡ断面が図３(a)に対応し、図１４(a)のＢＢ断面が図３(b)に対応する。
【００６１】
図１４から分かるように、摩擦機構を使用する回転減衰装置１３には、ＭＲ流体１３Ｂ及びコイル１３Ｃの替わりに摩擦機構２０が有る。ハウジング１３Ａとロータ１３Ｄは、実施の形態１の場合と同様な構造である。摩擦機構２０は、ハウジング１３Ａに固定される面の形状が遥動軸９Ｂを通す穴を有する円形の上下に長方形をつなげた形状であり、上下の長方形の端に９０度折れ曲がった所定の長さの部分を有する鉄心２０Ａと、この鉄心２０Ａに巻かれたコイル２０Ｂと、コイル２０Ｂに電流を流すと鉄心２０Ａに吸引される磁性体２０Ｃと、磁性体２０Ｃのロータ１３Ｄ側に取り付けたロータ１３Ｄに接触して摩擦力を発生させる２個の摺動部材２０Ｄと、コイル２０Ｂに電流を流さない状態では摺動部材２０Ｄがロータ１３Ｄに接触しないように、磁性体２０Ｃ及び摺動部材２０Ｄを保持する４個のバネ２０Ｅとから構成される。磁性体２０Ｃは、バネ２０Ｅと接触する４箇所と鉄心２０Ａに吸着される上下の部分がロータ１３Ｄの径よりも外側に見える形状である。鉄心２０Ａに吸着される上下の部分は、鉄心９Ａと同様に他の部分に対して９０度折れ曲がっている。鉄心２０Ａと磁性体２０Ｃの間の間隔は、コイル２０Ｂに電流を流すと鉄心２０Ａが磁性体２０Ｃを吸引でき、鉄心２０Ａが磁性体２０Ｃを吸引する状態では摺動部材２０Ｄがロータ１３Ｄに押し付けられるようにする。その他の構造は、実施の形態１と同様である。
【００６２】
次に動作を説明する。直動減衰装置５、回転減衰装置１３及びアクチュエータ１２の制御は実施の形態１の場合と同様に行う。回転減衰装置１３での減衰係数を変化させる動作だけが、実施の形態１とは異なる。
減衰係数を最小にする通常時の状態では、摺動部材２０Ｄはロータ１３Ｄに接触しないようにバネ２０Ｅにより保持される。コントローラ１５から減衰係数を大きくするような指令を受けた場合は、コイル２０Ｂに電流が流される。コイル２０Ｂに電流が流れると、鉄心２０Ａと磁性体２０Ｃの間に磁路が形成され、磁性体２０Ｃと摺動部材２０Ｄとが鉄心２０Ｃに吸引される。すると、摺動部材２０Ｄがロータ１３Ｄに押し付けられ、摺動部材２０Ｄとロータ１３Ｄとの間に摩擦力が発生し、この摩擦力がロータ１３Ｄの回転を妨げる減衰力として作用する。摩擦力はコイル２０Ｂに流れる電流が大きいほど大きくなり、摩擦力が大きいほど減衰力も大きくなる。つまり、コイル２０Ｂに流す電流を制御することにより、減衰係数を制御できる。
【００６３】
この実施の形態４でも、実施の形態１と同様な効果が有る。
直動減衰装置５と同様に回転減衰装置１３でも、摩擦機構を使用した減衰装置は、ＭＲ流体や粘性流体をハウジング内に封入する必要がなく、構造が簡単になるという効果が有る。ただし、ＭＲ流体や粘性流体を利用する場合よりも減衰係数の制御は難しくなる。
【００６４】
実施の形態５．
この実施の形態５は、ガイドローラ９Ｅとかご枠２の間の振動を減衰するために、回転減衰装置１３の替わりに直動減衰装置を備えるように、実施の形態１を変更した場合である。
図１５は、実施の形態５におけるガイド装置の構造を説明する図である。ガイド装置９のアーム９Ｇとガイドベース９Ａとの間に、ガイドローラ９Ｅがガイドレール６から押されて移動する振動を減衰する直動減衰装置２１がアクチュエータ１２と並列に設置され、回転減衰装置１３が無い。直動減衰装置２１の両端は、アーム９Ｇとは回転軸受け２１Ａによりガイドベース９Ａとは回転軸受け２１Ｂにより、回転可能に接続されている。直動減衰装置２１の構造は、かご枠２とかご室１の間の振動を減衰させる直動減衰装置５と同様とする。そうすることにより、部品点数を削減できるという効果がある。
【００６５】
この実施の形態５でも、実施の形態１と同様な効果が有る。
直動減衰装置２１及び直動減衰装置５の構造は、実施の形態１のようにＭＲ流体を使用したものでも、実施の形態２のように粘性流体を使用したものでも、実施の形態３のように摩擦機構を用いたものの何れでもよい。
【００６６】
実施の形態６．
この実施の形態６は、ガイドレール６とかご枠２の間の距離すなわち変位を計測する変位検出手段である変位計を備えて、減衰係数の制御に利用するように実施の形態１を変更した場合である。図１６に、この実施の形態６でのエレベータの制振装置におけるガイド装置９の構成を説明する図である。変位を計測する変位計２２がガイドレバー９Ｃの上部に設置されている。また、コントローラ１５での制御方法が異なり、制御方法を実現するために必要な演算器などを変更している。その他の構造は、実施の形態１と同様である。
【００６７】
次に動作を説明する。まず、減衰装置を使用してスカイフックダンパ制御を実現しようとする従来の制御方法について簡単に説明する。減衰装置を使用してスカイフックダンパ制御を実現しようとする従来の制御方法を説明するブロック図を、図１７に示す。また、制御方法を説明するための変数を説明する図を、図１８に示す。ガイドレール６の横方向の位置を変数ｘ０で表現し、かご枠２の横方向の位置を変数ｘ１で表現する。
【００６８】
コントローラ１５の内部で、振動センサ１４で計測されるかご枠２の水平方向絶対加速度（ｄ２ｘ１／ｄｔ２）を、帯域通過フィルター２３により制御に不要な低周波及び高周波の成分を除去する。帯域通過フィルター２３の出力信号を積分器２４により積分して、かご枠２の水平方向絶対速度信号（ｄｘ１／ｄｔ）を生成し、これに比例して速度を減じるような制振力が回転減衰装置１３で発生できるように、回転減衰装置１３の減衰係数を制御する。ただし、回転減衰装置１３では、かご枠２とガイドレール６との間の距離すなわち変位の変化速度（ｄｘ１／ｄｔ−ｄｘ０／ｄｔ）を減衰させる減衰力を発生させるので、変位の変化速度が加えたい制振力とが同じ向きの場合だけ、振動を抑えるような制振力ｆｄ＝ｃ・(ｄｘ１／ｄｔ)をかご枠２に加えることができるように、変位計２２で計測されたご枠２とガイドレール６との間の距離すなわち変位（ｘ１−ｘ０）を微分器２５で微分して、変位の変化速度信号（ｄｘ１／ｄｔ−ｄｘ０／ｄｔ）を生成する。
【００６９】
切替え器２６は、かご枠２の水平方向絶対速度信号（ｄｘ１／ｄｔ）と変位の変化速度（ｄｘ１／ｄｔ−ｄｘ０／ｄｔ）とを入力として、以下のように場合分けして、回転減衰装置１３の減衰係数ｃｇを計算するものである。なお、（Ｂ）の場合の切替え器２６の出力を意味する矢印の右にある２本の縦線は、切替え器２６の出力信号が使用されずに終端されることを意味しており、（Ｂ）の場合は回転減衰装置１３が減衰力を発生させない。
（Ａ）（ｄｘ１／ｄｔ−ｄｘ０／ｄｔ）・(ｄｘ１／ｄｔ)＞０の場合
ｆｄ＝ｃ・(ｄｘ１／ｄｔ)                                              （２）    ｃｇ＝ｃ・(（ｄｘ１／ｄｔ）／（ｄｘ１／ｄｔ−ｄｘ０／ｄｔ）)          （３）（Ｂ）（ｄｘ１／ｄｔ−ｄｘ０／ｄｔ）・(ｄｘ１／ｄｔ)≦０の場合
ｆｄ＝０                                                              （４）    ｃｇ＝０                                                              （５）
【００７０】
このような手法では、(ｄｘ１／ｄｔ)≠０で、（ｄｘ１／ｄｔ−ｄｘ０／ｄｔ）＝０となって、（Ａ）から（Ｂ）または（Ｂ）から（Ａ）に変化する場合には、回転減衰装置１３が発生する制振力が瞬時に大きく変化することになる。そのため、かご枠２の振動の変位は小さく抑えることができるが、振動の加速度は小さくならないという課題が、図１７にブロック図を示すような制御方法にはある。
【００７１】
この実施の形態６で使用する制御方法はこの課題を解決するためのもので、そのブロック図を図１９に示す。図１７の従来の場合と、以下の点だけが異なる。（１）回転減衰装置１３で制振力を発生できない（Ｂ）の場合に、アクチュエータ１２で制振力を発生させる。（２）振動センサ１４で計測するかご枠２の加速度信号からノイズや制御に不要な低周波成分を除く帯域通過フィルター２７と帯域通過フィルター２７を通過した信号を所定倍する乗算器２８と、切替え器２６の（Ｂ）の場合の出力信号と乗算器２８の出力信号を加える加算器２９とを追加し、帯域通過フィルター２７を通過した加速度信号に比例した制振力を、アクチュエータ１２で常に発生させる。
なお、帯域通過フィルター２７を追加せず、帯域通過フィルター２３の出力を乗算器２８に入力するようにしてもよい。帯域通過フィルター２７を追加すると、加速度をそのまま使用する場合と速度に変換して使用する場合とで、異なる周波数帯域を利用することが可能になるという効果がある。
【００７２】
図１９のブロック図では、回転減衰装置１３とアクチュエータ１２で発生する制振力の和は、以下のようになる。ここで、アクチュエータ１２で発生する制振力を変数ｆｃで表現する。なお、アクチュエータ１２での比例係数ｃ２とｃ３は、適切な値とする。乗算器２８では、ｃ２とｃ３の比が適切な値になるような所定値をかける。
（Ａ）（ｄｘ１／ｄｔ−ｄｘ０／ｄｔ）・(ｄｘ１／ｄｔ)＞０の場合
ｆｄ＋ｆｃ＝ｃ・(ｄｘ１／ｄｔ)＋ｃ３・（ｄ２ｘ１／ｄｔ２）          （６）
ｃｇ＝ｃ・(（ｄｘ１／ｄｔ）／（ｄｘ１／ｄｔ−ｄｘ０／ｄｔ）)        （７）
（Ｂ）（ｄｘ１／ｄｔ−ｄｘ０／ｄｔ）・(ｄｘ１／ｄｔ)≦０の場合
ｆｄ＋ｆｃ＝ｃ２・(ｄｘ１／ｄｔ)＋ｃ３・（ｄ２ｘ１／ｄｔ２）        （８）
ｃｇ＝０                                                            （９）
【００７３】
回転減衰装置１３が発生する制振力が瞬時に大きく変化する場合でも、アクチュエータ１２でその変化を軽減させるように制振力を発生させるので、制振力の変化幅が小さくなる。また、アクチュエータ１２で加速度信号に比例した制振力を発生させるので、加速度の変化を抑えることができる。なお、回転減衰装置１３が制振力を発生できない時にアクチュエータ１２で制振力を発生すること、加速度信号に比例した制御力をアクチュエータ１２で発生することの、どちらかだけを実施しても、それぞれに関して同様の効果が得られる。
【００７４】
実施の形態１では、大きな風圧変動がかご室１及びかご枠２に加えられる時に直動減衰装置５と回転減衰装置１３の減衰係数を大きくした。直動減衰装置５と回転減衰装置１３の減衰係数が大きくなると、かご室１及びかご枠２はガイドレール６に対して移動しにくくなるが、このことはかご室１にガイドレール６からの外乱がそのまま伝わることを意味する。大きな風圧変動が発生する際にもかご室１にガイドレール６からの外乱がそのまま伝わることを防止しより快適な乗り心地を実現することが、この実施の形態６の目的である。
【００７５】
一般に風圧変動によって生じる外乱では、最初に大きな強制加振力が一方向に働く。この大きな加振力が働く最初の状態では、変位の変化速度（ｄｘ１／ｄｔ−ｄｘ０／ｄｔ）とかご枠２の水平方向絶対速度（ｄｘ１／ｄｔ）は同じ向きであり、その積は正になることが予測される。したがって、最初の大きな制振力を要する状態では、回転減衰装置１３により減衰力が発生する。この減衰力をかご枠２の水平方向絶対速度に比例させるので、かご枠２の振動を抑える効果は、実施の形態１の場合での減衰係数を最大で一定にする場合よりも大きい。
その後の振動は最初ほど大きくないと想定され、回転減衰装置１３とアクチュエータ１２とを併用して振動を低減する。この際にもスカイフックダンパ制御を実施し、かつ回転減衰装置１３とアクチュエータ１２とが切り替る際に制振力の大きな変化が発生しない対策を取っているので、かご枠２の振動を抑える効果は、実施の形態１の場合での減衰係数を最大で一定にする場合よりも大きい。ただし、アクチュエータ１２を動作させるので、消費電力は実施の形態１の場合よりも大きくなる。
【００７６】
このように、この実施の形態６では、隣接かご１６とのすれ違いなどによる大きな風圧変動に対してかご枠２の振動を抑えるとともに、ガイドレール６からの振動も同時に抑えることができるという効果がある。
大きな風圧変動が発生する時だけでなく、アクチュエータ１２と回転減衰装置１３が発生させる制振力の和を、かご室１の絶対速度に比例してかご室１の移動を抑える方向になるように制御することにより、アクチュエータ１２だけの場合よりも少ない消費電力でアクチュエータ１２と同様に横振動を低減することが可能になる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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