(57)【要約】【課題】乗りかごの縦振動の振動抑制を、簡単な構成でかつ低コストで得ることのできるエレベータ乗りかごの縦振動抑制装置を提供する。【解決手段】かご室１４とかご枠１５とから構成された乗りかご１のかご枠１５下方の左右に、支持部材１７を介してかご下プーリ１０を設け、このかご下プーリ１０に主ロープ７を巻き掛けて前記乗りかご１を駆動するようにしたエレベータ乗りかごの縦振動抑制装置において、前記左右の支持部材１７を連結部材１８で連結し、この連結部材１８と前記かご枠１５間に、動吸振器ばね２１により支持され上下動する動吸振体２０を設け、かつ、この動吸振体２０に上下方向の駆動力を与えるアクチュエータ２２を備えた構成。【選択図】図２
2008168980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
かご室とかご枠とから構成された乗りかごのかご枠下方の左右に、支持部材を介してかご下プーリを設け、このかご下プーリに主ロープを巻き掛けて前記乗りかごを駆動するようにしたエレベータ乗りかごの縦振動抑制装置において、
前記左右の支持部材を連結部材で連結し、この連結部材と前記かご枠間に、ばねにより支持され上下動する動吸振体を設け、かつ、この動吸振体に上下方向の駆動力を与えるアクチュエータを備えたことを特徴とするエレベータ乗りかごの縦振動抑制装置。
【請求項２】
前記アクチュエータへの駆動電流を、前記乗りかごと前記動吸振体とに振動センサを設け、この振動センサで検出された振動成分を、信号変換器で制御入力の演算に使える形に変換して、それに基づいてコントローラで乗りかごの振動を抑制するような制御入力を演算し、更に、信号変換器を介してアクチュエータを駆動するのに充分な電流を供給できるようにアンプで電力増幅を施してアクチュエータに印加するようにしたことを特徴とする請求項1記載のエレベータ乗りかごの縦振動抑制装置。
【請求項３】
前記アクチュエータの電流値から、信号変換器を介してオブザーバを用いて乗りかごと動吸振器錘に関する状態量をリアルタイムで推定する演算を行い、この推定した状態に基づいてコントローラで乗りかごの振動を抑制するような制御入力をリアルタイムで演算し、信号変換器を介してアンプで電力増幅を施し、それをアクチュエータに印加するようにしたことを特徴とする請求項1記載のエレベータ乗りかごの縦振動抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータの乗りかごに対して上下方向に運動可能な動吸振器を用いて乗りかごの縦振動を抑制し、乗り心地の良いエレベータを提供する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エレベータは、巻上機におけるモータで発生させるトルクを、巻上機におけるシーブを介して主ロープに伝達し、それに吊り下げられている乗りかごを昇降させる構造になっている。従って、シーブや、あるいは、主ロープを巻き掛けている転向プーリにおいて、偏心やアンバランスが存在すると、その回転運動に同期した周波数の振動が外乱となって発生する。一方、エレベータの主ロープは弾性体であるため、それに乗りかごなどの重量物が吊り下がっていると特定の固有振動数を有する振動系が形成される。この２つの周波数が近接した場合、共振して乗りかごにふわふわとした縦振動が発生し、エレベータの乗り心地を著しく悪化させる要因となる。また、近年の建築構造物の高層化に伴って、そこに設置されるエレベータの昇降行程が長くなるほど、ロープのばね定数が低下して、負荷の変動や外乱に対して敏感になり、乗りかごに低周波の不快な縦振動が発生して乗り心地が悪化することが懸念される。
【０００３】
これらの問題を防止するための従来技術としては、シーブの加工精度や取り付け精度を高める手法や、ロープから乗りかごへの加振周波数に同調させたダイナミックダンパを乗りかごに取り付けて、乗りかごの縦振動を打ち消す手法がある（例えば、特許文献1参照）。また、かごの振動をセンサで検出し、それをもとにアクチュエータでダンパ用おもりを上下動させるという、いわゆるアクティブマスダンパを用いて乗りかごの縦振動を抑制する方法もある（例えば、特許文献２参照）。更に、センサを用いずに乗りかごの横振動をアクティブに抑制する手法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−１７７３号公報
【特許文献２】特開昭６０−１０６７６９号公報
【特許文献３】特開２００４−２４４１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述したエレベータの乗りかごの縦振動の問題を防止するために、従来の技術であるシーブの加工精度や取り付け精度を高める手法を用いるとすると、製作あるいは据付作業に多大な負担をもたらすこととなり、コスト上昇につながる恐れがある。
【０００５】
また、特許文献１のように、振動系への加振周波数に同調させた動吸振器を乗りかごに取り付けて、乗りかごの縦振動を打ち消す手法を用いた場合には、動吸振器取り付けによる乗りかごの重量増加と、それに伴うコスト上昇、また、意匠品などの乗りかごの付加仕様重量の制限をもたらす場合があることが課題である。また、このようなパッシブ系のみを用いる場合には、例えば、振動系の物理特性が大きく変動したり、制振しようとする周波数が大きく変動するような場合においては優れた制振性能を得ることは困難であるという課題もある。
【０００６】
これらの課題の解決のために、前述した特許文献２のようなアクティブマスダンパを用いる手法によると、パッシブな動吸振器のみの場合に比べて、小さく軽い動吸振器質量で優れた制振性能が得られるものの、機器の構成要素として新たにアクチュエータとセンサを加えなければならず、コスト増加につながってしまう。また、センサの設置スペースを確保できない場合や、センサの設置位置の安定性が確保できなかったり、機械的または電気的な、予期せぬ外乱やノイズがセンサ自体あるいはセンサ設置位置に加わっていたりして充分な振動の検出精度が確保できないといった場合における対処法が課題である。
【０００７】
また、この特許文献２のようにパッシブ系は含まずにアクティブ系のみによる動吸振器の構成を用いる場合、万一、アクチュエータやセンサの故障や、それらを正常に動作させるのに関係している回路の断線といったような異常状態に陥った場合に、乗りかごの振動の予期せぬ増大が生じる可能性があり、その場合に乗客が不快な振動を感じるだけでなく、エレベータを構成する各部の強度部材に余分な負荷がかかる恐れがあるという課題がある。
【０００８】
一方、センサを用いずに乗りかごの横振動をアクティブに抑制する特許文献３では、縦振動を抑制する場合、横振動を抑制する場合のようにガイド装置から直接にガイドレールに対して力を加えるような構造を用いることはできないため、特許文献3に記載されたものとは異なった構造の制振装置を用いることが必要となる。ここで、乗りかごの縦振動を抑制する場合には、上下方向に運動可能な動吸振器の運動による反力を利用した手法が有効な手法の１つであるが、前述したように、さらにアクティブ系を付加する場合には、それに付随するコストや、安定したセンサの設置スペースの確保などの課題が存在する。
【０００９】
本発明の目的は、乗りかごの縦振動の振動抑制を、簡単な構成でかつ低コストで得ることのできるエレベータ乗りかごの縦振動抑制装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に係わる発明は、かご室とかご枠とから構成された乗りかごのかご枠下方の左右に、支持部材を介してかご下プーリを設け、このかご下プーリに主ロープを巻き掛けて前記乗りかごを駆動するようにしたエレベータ乗りかごの縦振動抑制装置において、前記左右の支持部材を連結部材で連結し、この連結部材と前記かご枠間に、ばねにより支持され上下動する動吸振体を設け、かつ、この動吸振体に上下方向の駆動力を与えるアクチュエータを備えたことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、アクチュエータで発生させる力により制振対象の乗りかごに対して振動を抑制するエネルギーを加えることで、制振するための手段である動吸振器を構成するのに必要な慣性力分を減らし、小さく軽い動吸振器質量で優れた制振性能を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係わる発明は、前記アクチュエータへの駆動電流を、前記乗りかごと前記動吸振体とに振動センサを設け、この振動センサで検出された振動成分を、信号変換器で制御入力の演算に使える形に変換して、それに基づいてコントローラで乗りかごの振動を抑制するような制御入力を演算し、更に、信号変換器を介してアクチュエータを駆動するのに充分な電流を供給できるようにアンプで電力増幅を施してアクチュエータに印加するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、アクチュエータへの駆動電流を、簡単な構成で制御できる。
【００１４】
更に、本発明の請求項３に係わる発明は、前記アクチュエータの電流値から、信号変換器を介してオブザーバを用いて乗りかごと動吸振器錘に関する状態量をリアルタイムで推定する演算を行い、この推定した状態に基づいてコントローラで乗りかごの振動を抑制するような制御入力をリアルタイムで演算し、信号変換器を介してアンプで電力増幅を施し、それをアクチュエータに印加するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、センサレスであるため、低コスト且つ省スペースという条件のもとでアクティブ系による高い振動抑制効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、乗りかごの縦振動の振動抑制を、簡単な構成でかつ低コストで得ることのできるエレベータ乗りかごの縦振動抑制装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るエレベータ乗りかごの縦振動抑制装置の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明を説明するためのエレベータの全体構成の概略を示す図、図2は本発明の第1実施形態になるエレベータ乗りかごの縦振動抑制装置を示す概念図、図3は本発明の第２実施形態になるエレベータ乗りかごの縦振動抑制装置を示す概念図である。
【００１９】
図１において、エレベータは、巻上機モータ９の動力により巻上機シーブ８を介して主ロープ７を摩擦駆動して、この主ロープ７に吊り下がっている乗りかご１を乗りかご用ガイドシュー2を介して乗りかご用ガイドレール３に沿って昇降するようになっている。また、巻上機シーブ８を基準として乗りかご１とは逆側においては、主ロープ７に釣合い錘４が吊り下がり、この釣合い錘4は釣合い錘用ガイドシュー5を介して釣合い錘用ガイドレール6に沿って昇降するようになっている。10はかご下プーリでかご下の左右に設けられている。１１はかご側頂部プーリ、１２は釣合い錘側頂部プーリ、１３は釣合い錘プーリである。
【００２０】
図２において、前記図1の乗りかご１は、かご室１４とかご枠１５により構成されている。前記かご室１４は前記かご枠１５に対して防振ゴム１６により支持されている。また、前記かご枠１５の左右には、支持部材17を介して前記かご下プーリ１０が取り付けられ、その溝を主ロープ７が通過するようになっている。前記左右のかご下プーリ１０の支持部材１７は、連結部材１８で連結されている。前記かご枠１５と前記連結部材１８の間には、両端をそれぞれ前記かご枠１５と前記連結部材１８に固定したロッド１９に沿って上下方向に滑らかに運動可能なように動吸振体を構成する動吸振器錘２０が取り付けられている。この動吸振器錘２０とかご枠１５との間には、動吸振器ばね２１が取り付けられていて、前記動吸振器錘２０のかご枠１５に対する相対運動に応じたばね力が発生するようになっている。また、前記かご枠１５に対して動吸振器錘２０を上下方向に駆動するアクチュエータ２２も備えている。このアクチュエータ２２に関しては、動吸振器錘２０を上下方向に駆動できるものであるならば、リニアモータなどのように直線的な駆動力を生じるものでもよいし、回転モータの軸の回転力を直線的な駆動力に変換して用いるものでもよい。
【００２１】
さらに、加速度センサや変位センサなどのように振動を検出することができるセンサ２３、２４を、前記動吸振器錘２０と前記かご室１４または前記かご枠１５の一方に取り付ける。そして、それぞれのセンサ２３、２４で検出される振動成分を、A/D変換器などの機能を含んだ信号変換器２６ａで制御入力の演算に使える形に変換して、それに基づいてコントローラ２７で乗りかご１の振動を抑制するような制御入力を演算し、D/A変換器などの機能を含んだ信号変換器２６ｂを介し、さらにアクチュエータ２２を駆動するのに充分な電流を供給できるようにアンプ２８で電力増幅を施し、それをアクチュエータ２２に印加する。２５はマイコンである。
【００２２】
このアクチュエータ２２への印加により、アクチュエータ２２を駆動して前記動吸振器錘２０を上下動させ乗りかご１の効果的な縦振動抑制を行なわせることができる。
【００２３】
図３において、図２では、加速度センサや変位センサなどの振動を検出するセンサを用いる構成としたが、この図3においては、それらのような振動を検出するセンサは用いずに、アクチュエータの電流値のみの検出で動吸振器をアクティブに制御して乗りかごの振動抑制を行う手法を提供する。図2と同一符号は同一物を示す。
【００２４】
この手法は、動吸振器錘２０とかご枠１５の間の相対的な運動により、アクティブ系で使用するアクチュエータとしての電気モータに逆起電力が発生し、それが電流値に反映されることを利用したものである。アクチュエータ２０の電流値は、例えば、アクチュエータ２０に対して直列に抵抗２９を挿入し、その両端での電圧降下を観測することで比較的簡単に得ることができるため、この手法は特別にセンサを必要とすることなく実現可能ないわゆるセンサレスによる手法となる。前記の手法などの手段で得たアクチュエータの電流値から、A/D変換器などの機能を含んだ信号変換器２６ａを介し、オブザーバ３０を用いて乗りかごと動吸振器錘に関する状態量をリアルタイムで推定する演算を行い、その推定した状態に基づいてコントローラ２７で乗りかごの振動を抑制するような制御入力をリアルタイムで演算し、D/A変換器などの機能を含んだ信号変換器２６ｂを介し、アンプ２８で電力増幅を施し、それをアクチュエータ２２に印加する。
【００２５】
本発明によれば、アクチュエータ２２で発生させる力により制振対象の乗りかご１に対して振動を抑制するエネルギーを加えることで、動吸振器錘２０を構成するのに必要な慣性力分を減らせるため、パッシブ系のみの場合と比較して、動吸振器錘２０の大きさを小さく、且つ、その質量を軽くすることができる。また、振動系の物理特性が大きく変動したり、制振しようとする周波数が大きく変動するような場合においても優れた制振性能を得ることが可能となる。また、パッシブ系とアクティブ系を併用することで、いわば２重系の構成となり、万が一、アクチュエータ２２やセンサ２３、２４の故障や、それらを正常に動作させるのに関係している回路の断線が生じるような異常状態に陥った場合においても、パッシブ系が正常に作用して、ある程度の振動抑制効果が得られる。
【００２６】
さらに、センサレス手法により、アクティブ系を付加することによるコスト増加を抑えることができ、センサの設置スペースを確保できない、あるいは、センサの設置位置の安定性が確保できなかったり、機械的または電気的な、予期せぬ外乱やノイズがセンサ自体あるいはセンサ設置位置に加わっていたりして充分な振動の検出精度が確保できないといった場合においても、アクティブ系による高い振動抑制効果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を説明するためのエレベータの全体構成の概略を示す図である。
【図２】本発明の第1実施形態になるエレベータ乗りかごの縦振動抑制装置を示す概念図である。
【図３】図3は本発明の第２実施形態になるエレベータ乗りかごの縦振動抑制装置を示す概念図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    乗りかご
２    乗りかご用ガイドシュー
３    乗りかご用ガイドレール
４    釣合い錘
５    釣合い錘用ガイドシュー
６    釣合い錘用ガイドレール
７    主ロープ
８    シーブ
９    巻上機
１０  かご下プーリ
１４  かご室
１５  かご枠
１６  防振ゴム
１７  支持部材
１８  連結部材
１９  ロッド
２０  動吸振器錘  
２１  動吸振器ばね
２２  アクチュエータ
２３、２４  検出センサ
２５  マイコン  
２６ａ、２６ｂ  信号変換器
２７    コントローラ
２８    アンプ
２９    抵抗
３０    オブザーバ
【図１】
2008168980.tif 000003
【図２】
2008168980.tif 000004
【図３】
2008168980.tif 000005