CN104098007B - 带减振装置的电梯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带减振装置的电梯，其具有：设置在位于电梯轿厢(1)的左右且通过电梯轿厢(1)重心位置的左右轴上的导轨(70a、70b)；检测电梯轿厢(1)在左右和前后方向上的振动的多个加速度检测器(7、8、9、10、11、12)；以及根据加速度检测器的输出来控制致动器(30a、30b、50a、50b、60a、60b)的第一控制器(13)以及第二控制器(14)，第一控制器控制前后方向的平移量、围绕左右轴的旋转量以及围绕垂直轴的旋转量，第二控制器控制左右方向的平移量和围绕前后轴的旋转量。由此，能够以简单的结构以及较少数量的致动器和传感器来抑制多种振动模式，能够有效地抑制电梯轿厢的振动。

Description

带减振装置的电梯

技术领域

本发明涉及一种能够通过安装在滚轮引导装置上的致动器来抑制电梯轿厢振动的电梯。

背景技术

在电梯中设置有引导装置，引导装置的滚轮从三个方向与导轨接触，由此来引导电梯轿厢沿着导轨上下升降。在电梯轿厢的上下左右一共设置有4个引导装置，引导装置的滚轮安装在杆构件上，在杆构件上设置有弹簧，该弹簧将滚轮按压在导轨上，并且通过该弹簧来调整按压力。此外，通过调整弹簧的弹力来抑制因导轨的不平整而引起的电梯轿厢在前后和左右方向上的振动。

作为现有技术，例如在专利文献1中公开了一种方案，其为了简化结构，将二个引导滚轮设置在导轨的两侧，通过一个致动器来控制二个引导滚轮对导轨的按压力，并且通过检测电梯轿厢的倾斜来改变滚轮对导轨的按压力。

此外，例如在专利文献2中公开了一种减振装置，其在轿厢室内以可自由位移的方式设置可动重块，通过驱动可动重块使可动重块位移，由此来减小轿厢室的振动。在作为减振对象的振动的频率范围过大时，不仅会导致减振装置大型化，而且会导致需要进行减振的频带范围内的减振效率下降，因此，在该减振装置中，降低了从设置在轿厢室内的振动测量装置获取的信号中的包括弹性支撑轿厢室的振动绝缘装置的低频的固有频率的频带以外的频带中的增益。

另外，例如在专利文献3中公开了一种具有用于降低电梯轿厢振动的致动器的电梯用引导装置，其为了在发生了静态位移和动态位移的情况下也能够使致动器的驱动力发挥适当的作用而获得充分的振动降低效果，在引导装置上设置了引导杆和固定在引导杆上的致动器可动部分，使用磁铁和线圈，在升降体发生了振动时，使线圈通电来驱动致动器可动部分。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本国专利特开2006-131385号公报

专利文献2：日本国专利特开2005-298071号公报

专利文献3：日本国专利特开2001-122555号公报

随着电梯的高速化，也就是随着电梯轿厢的行驶速度的提高，不仅会使得因导轨的不平整而引起的电梯轿厢在前后和左右方向上的振动变大，而且需要对多个振动模式进行减振，也就是说，不仅需要抑制低频的振动模式，而且还需要抑制高频的振动模式。在需要对多个振动模式进行减振时，由于该等振动模式之间经常会发生干扰，所以在对其中一个振动模式进行抑制时，反过来会激发其他的振动模式，从而会导致减振效果下降。

在上述专利文献1所公开的方案中，由于致动器的数量少，所以在驱动致动器对低频的振动模式进行抑制时，该致动器的作用力反过来会激发其他的高频的振动模式，使得在高速电梯中不能发挥充分的减振能力。

此外，在专利文献2所公开的减振装置中，由于降低了高频频带的增益，所以难以抑制因电梯的高速化而引起的电梯轿厢自身的振动。

又，在专利文献3所公开的电梯用引导装置中，虽然其能够应对因电梯高速化而引起的振动量的增大，但与专利文献1一样，其没有考虑到如何来应对多个振动模式。

并且，在因电梯高速化而使得条件进一步恶化的情况下，为了维持与以前相同的减振性能，需要将传感器和致动器的设置数量增加到大于或者等于需要抑制的振动模式的数量。此时，系统的控制装置的大小等于传感器数量×致动器数量，由于控制装置的结构复杂，所以导致现场的调整等变得困难。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中所存在的问题，使得在超高速电梯中也能够以简单的结构来抑制多种振动模式，从而能够有效地抑制电梯轿厢的振动。

为了实现上述目的，本发明的带减振装置的电梯具有沿着铅锤方向设置在升降通道内的一对导轨、沿着该导轨升降的电梯轿厢、检测所述电梯轿厢振动的加速度检测器以及根据该加速度检测器的输出来抑制所述电梯轿厢的振动的致动器，所述带减振装置的电梯具有设置在位于所述电梯轿厢的左右且通过所述电梯轿厢的重心位置的左右轴的附近的所述导轨、检测所述电梯轿厢在左右和前后方向上的振动的多个所述加速度检测器、以及根据所述加速度检测器的输出来控制所述致动器的第一控制器以及第二控制器，所述第一控制器控制前后方向的平移量、围绕左右轴的旋转量以及围绕垂直轴的旋转量，所述第二控制器控制左右方向的平移量和围绕前后轴的旋转量。

发明效果

根据本发明，由于具有检测电梯轿厢在左右和前后方向上的振动的多个加速度检测器，并且由第一控制器来控制前后方向的平移量、围绕左右轴的旋转量以及围绕垂直轴的旋转量，由第二控制器来控制左右方向的平移量和围绕前后轴的旋转量，所以即使在不但需要抑制低频的振动模式，而且还需要抑制高频的振动模式的超高速电梯中，也能够以简单的结构来抑制振动。因此，即使需要在现场调整控制装置等，也能够方便地进行调整作业。

附图说明

图1是本发明所涉及的一实施方式的整体结构图。

图2是图1的一实施方式的坐标轴。

图3是表示一实施方式的引导装置的侧视图。

图4是表示一实施方式的从下方观察到的电梯轿厢的平面图。

图5是表示一实施方式的从下方观察到的电梯轿厢的平面图。

图6是表示一实施方式的电梯轿厢的振动模式的立体图。

图7是一实施方式的控制系统的方块图。

符号说明

1 电梯轿厢

1a 轿厢框体

1b 轿厢室

3、4、5、6 引导装置

7、8、9、10、11、12 加速度检测器(传感器)

13 第一控制器

14 第二控制器

15a、15b、15c、16a、16b 控制指令

30a、30b、50a、50b、60b 电动机(致动器)

31a、31b 螺杆

32a、32b 可动体

33a、33b、33c 弹簧

34a、54a、64a、34b、54b、64b、34c、54c、64c 滚轮

35a、35b、35c 杆构件

36a、36b、36c 支点

37 棒构件

70a、70b 导轨

71a、71b、71c、72a、72b 振动模式

80a、80b 低通滤波器

81a、81b 限位器

具体实施方式

以下参照附图对本发明的一实施方式进行说明。

电梯行驶时发生的电梯轿厢的振动包括上下方向和横向(＝前后方向和左右方向)的振动。上下方向的振动主要是由旋转系统的不协调而引起的。横向的振动在因导轨的弯曲和高低差等的不平整而引起的强制性位移作用在引导装置上时、或者与平衡重或相邻的电梯轿厢交错时产生的风力作用在电梯轿厢上时产生。

随着电梯的行驶速度的提高，因导轨的不平整而引起的振动能量增大，不仅会激发导致平移运动的低频的振动模式，而且还会激发导致旋转运动的高频的振动模式，从而会产生无法忽视的振动。作为振动，一共存在5种振动运动，也就是前后方向和左右方向的平移运动以及围绕各个轴的3种旋转运动，因此，有必要抑制由该等振动运动组合而成的多种振动模式。

此外，电梯轿厢与平衡重或者相邻的电梯轿厢交错时产生的风力也会因为电梯行驶速度的提高而增大。因此，随着电梯速度的提高，需要提高抑制电梯轿厢振动的减振能力。作为通常的应对方法，一般采取提高导轨的安装精度和改进电梯轿厢的形状以降低风力等的措施，但仅仅依靠上述措施难以解决振动问题，因此，必须能动地对电梯轿厢的振动进行控制。

如果致动器的设置数量少于需要抑制的振动模式的数量，则在驱动致动器对其中一个振动模式进行抑制时，在该致动器的作用力的影响下，会产生干扰现象，反而会使得其他的振动模式受到激发，导致减振能力受到制约。此时，可以考虑将致动器的设置数量增加到大于或者等于需要抑制的振动模式的数量，但随着致动器的设置数量增加，向该等致动器发布指令的控制装置的结构会变得复杂，使得找到能够满足所有振动模式的解决方案所需的时间变长，或者无法对各种振动模式进行充分的抑制，或者最终调整需要花费大量的时间，导致振动的抑制变得非常困难。

图1表示整个系统的结构图，如图2所示，将电梯轿厢的前后方向设定为x方向，将左右方向设定为y方向，将上下方向设定为z方向，将前后轴设定为x轴，将左右轴设定为y轴，将垂直轴设定为z轴。

电梯轿厢1具有轿厢框体1a和轿厢室1b，轿厢框体1a在上下左右设置有引导装置3、4、5、6，引导装置3、4、5、6与设置在升降通道内的未图示的导轨抵接，使电梯轿厢1沿着导轨进行升降。通常，引导装置3、4、5、6和导轨设置在位于电梯轿厢1的左右且大致通过电梯轿厢1重心的左右轴上。一根导轨的长度为4～5m，多根导轨在纵向上进行连接和安装。因此，在导轨的连接处会产生高低差和弯曲现象。当电梯轿厢1进行升降时，高低差和弯曲会使得电梯轿厢产生强制性位移，在该强制性位移通过引导装置3、4、5、6作用在电梯轿厢上时，会使得电梯轿厢产生横向振动。

为了能够能动地抑制横向振动，在引导装置上安装有致动器。图3表示该引导装置的一结构例。

与导轨70a、70b抵接的滚轮34a、滚轮34b和滚轮34c分别安装在杆构件35a、35b、35c上。杆构件35a、35b、35c被设置成能够分别以支点36a、36b、36c为中心进行旋转。

通过弹簧33a、33b、33c对杆构件施力，由此来吸收因导轨的弯曲和高低差而产生的作用力。滚轮34a从y方向与导轨抵接，在x方向上，滚轮34b和滚轮34c以夹住导轨的方式与导轨抵接。滚轮34a对导轨的按压力由弹簧33a的长度来决定。通过电动机30a使经由螺杆31a与电动机30a连接的可动体32a移动，由此来控制弹簧33a的长度。

通过作为致动器的电动机30b对经由螺杆31b与电动机30b连接的可动体32b进行驱动，由此来控制或者调整滚轮34b和滚轮34c对导轨的按压力。在x方向上，滚轮34b和滚轮34c通过固定在可动体32b上的棒构件37进行连接，所以能够通过一台电动机30b来控制二个滚轮(滚轮34b和滚轮34c)。

也可以设置成与图示机构不同的机构，例如也可以采用通过各自的电动机分别调整各个滚轮的按压力的引导装置，并且作为致动器也可以使用电磁铁等。

图4是表示从电梯轿厢的下侧观察到的导轨与引导装置的各个滚轮、致动器之间的位置关系的关系图。导轨70a、70b相对于电梯轿厢沿着y方向设置在升降通道内。滚轮54a、54b、54c从三个方向与导轨70a抵接。同样，滚轮64a、64b、64c也从三个方向与导轨70b抵接。

在x方向上，通过作为致动器的电动机50b来调整滚轮54b和滚轮54c的按压力，并且通过电动机60b来调整滚轮64b和滚轮64c的按压力。y方向的滚轮54a的按压力通过电动机50a进行调整。在此构造成仅由电动机50a来调整y方向的按压力，但也可以进一步在滚轮64a上也安装电动机来进行调整。在设置在电梯轿厢1的下侧的引导装置中，也可以设置成通过3个电动机来调整6个滚轮的按压力。

位于上侧的引导装置也一样，通过上下合计为6台的电动机来调整滚轮对导轨的按压力，由此来降低电梯轿厢1的振动。此外，也可以设置成通过分别安装在各个滚轮上的电动机来调整各个滚轮的按压力。此时，需要设置12台电动机或者致动器。

在图7的方块图中示出了到向安装在引导装置上的作为致动器的电动机发出控制指令为止的步骤。

设置在电梯轿厢1上的x方向用的加速度检测器以7、8、10、12表示，y方向用的加速度检测器以9、11表示，来自该等加速度检测器的信号输入到第一控制器13、第二控制器14内，第一控制器13、第二控制器14根据该等信息发出用于抑制电梯轿厢1振动的控制指令。第一控制器13用于抑制电梯轿厢1的与x方向上的振动有关的振动，第二控制器14用于抑制电梯轿厢1的与y方向上的振动有关的振动。

图6表示电梯轿厢1在x方向和y方向上的振动的5个运动方向，对电梯的乘坐舒适性造成不良影响的振动是低频范围内的振动，所以只需要抑制上述5个方向上的振动就足够了。电梯轿厢1的各个振动模式是上述方向的运动组合，在对电梯的乘坐舒适性造成不良影响的低频范围内，各个振动模式与各运动方向基本保持一致。

作为电梯轿厢1的振动模式，在x方向上，1次振动模式为平移运动71a，接着，随着固有振动频率的提高，2次振动模式为围绕z轴的旋转运动71b，3次振动模式为围绕y轴的旋转运动71c。在y方向上，1次振动模式为平移运动72a，2次振动模式为围绕x轴的旋转运动72b。

在希望同时对上述多个振动模式进行抑制时，如果作为传感器的加速度检测器和作为致动器的电动机的数量少于需要抑制的振动模式的数量，则在提高减振性能方面会受到制约。也就是说，由于各个振动模式之间存在相位差，所以在驱动电动机对某一个振动模式进行抑制时，在相位差的影响下，会与其他的振动模式产生干扰，在电动机的驱动力的作用下，其他振动模式的振动会加大。

随着电梯的升降速度的提高，需要进一步提高减振性能，因此，基于上述理由，必须增加传感器和致动器的设置数量。但是，随着传感器和致动器的设置数量的增加，除了与其对应的控制装置的结构变得复杂外，控制装置的大小也会增大到等于传感器数量×致动器数量。为此，如图1所示，为了进一步简化控制器的结构，根据振动方向对控制装置进行分割。

由于导轨设置在大致通过电梯轿厢1重心位置的位置上，所以从引导装置传递到电梯轿厢1上的力的作用在x方向和y方向上不会产生大的干扰，因此，通过将加速度检测器设置成能够减少x方向和y方向上的干扰，也就是以不会受到由电梯轿厢1的重量引起的围绕z轴的力矩的影响的方式来设置y方向用的加速度检测器9、11，就能够抑制x方向的振动信息在y方向上发生干扰，通过在各个方向上分割控制装置，能够提高减振性能。

此外，在将x方向用的传感器的数量设定为ns1，将x方向用的致动器的数量设定为na1，将y方向用的传感器的数量设定为ns2，将y方向用的致动器的数量设定为na2时，传感器的总数ns和致动器的总数na如下：

ns1+ns2＝ns

na1+na2＝na

在希望通过一个控制器来构成控制装置时，控制装置的大小为：

(ns1+ns2)×(na1+na2)

在将控制装置分割成x方向和y方向的控制器时，控制装置的大小为：

na1×ns1+na2×ns2

与不对控制装置进行分割的场合相比，能够将控制装置的大小缩小na1×ns2+na2×ns1。由此，能够进一步简化结构。

以下参照图1对能够抑制x方向和y方向上的振动信息发生干扰的加速度检测器的设置方法进行说明。将围绕电梯轿厢重心的运动分别设定为x_c、y_c、θ_x、θ_y、θ_z，并且将电梯轿厢的重心至加速度检测器的距离设定为(x_s，y_s，z_s)时，x方向用的加速度检测器的输出α_s和y方向用的加速度检测器的输出β_s如下式所示。

x方向用的加速度检测器所在位置处的加速度α_s包括x方向的平移加速度α_c、围绕z轴的角加速度γz和围绕y轴的角加速度γy，但没有y轴方向的平移加速度这一项，所以没有x方向的加速度的干扰。因此，通过将x方向用的加速度检测器的位置在y方向和z方向上均设置成与通过电梯轿厢的重心位置的前后轴错开，也就是使得y_s和z_s不为零，则由于1次振动模式的平移运动71a、此后的固定振动频率变高的2次振动模式的围绕z轴的旋转运动71b和3次振动模式的围绕y轴的旋转运动71c的信息均包括在α_s内，所以能够观测到该等运动。此时，为了使得各种旋转运动的影响容易显现，优选将x方向用的加速度检测器7、8、10、12设置在y_s和z_s变大的位置，也就是如图1所示设置在电梯轿厢的左右端部和上下端部。

y方向用的加速度检测器所在位置处的加速度β_s，由于存在x_s与x方向的信息即围绕z轴的角加速度γz的积这一项，所以会发生干扰。此时，为了缩小干扰，只需缩小x_s即可，可以将y方向用的加速度检测器9、11设置在电梯轿厢的x方向上的重心位置的附近，也就是将y方向用的加速度检测器9、11设置在通过电梯轿厢的x方向上的重心位置的y轴的附近即可。由于电梯轿厢在x方向上的重心位置通常位于中心位置，所以将y方向用的加速度检测器9、11设置在x方向的中心位置附近。由此，能够抑制z方向和y方向上的信息发生干扰。

图4示出了导轨设置在通过电梯轿厢1重心的位置上的场合，在将y方向用的加速度检测器11设置在导轨所在的位置时，等于设置在x_s＝0的位置上。图5示出了导轨设置在与电梯轿厢1的重心错开x_s的位置上的场合，此时，在将y方向用的加速度检测器11设置在导轨所在的位置时，等于将y方向用的加速度检测器11的位置设置在与电梯轿厢的重心错开的位置上。不过，如果x_s充分小，也就是将y方向用的加速度检测器11设置在通过重心位置的左右轴的附近，则其影响可以忽略。

如式1所示，由于加速度检测器中包括各种运动的信息，所以能够通过加速度检测器进行观测。因此，能够使用观测器等来进行控制，但由于存在导致减振性能下降的可能性，所以优选直接从传感器信息中提取各种运动信息。为此，需要设置与振动模式相对应的运动信息的数量的传感器，并且需要在x、y、z方向上将该等传感器分别设置在不同的位置。

图1示出了作为传感器的加速度检测器的一设置例。x方向用的加速度检测器以7、8、10、12表示，从式1可以知道，在X方向上需要3种运动信息，所以需要设置3个以上的加速度检测器，并需要在x、y、z方向上将该等加速度检测器分别设置在不同的位置。y方向用的加速度检测器以9、11表示，在将y方向用的加速度检测器9、11设置在x方向的中心位置附近时，式1中的x_sθz这一项可以忽略不计，所以需要2种运动信息。此时，需要设置2个加速度检测器，并需要在x方向上将2个加速度检测器大致设置在中心位置的附近，在y方向和z方向上分别设置上不同的位置。

根据上述加速度检测器的设置，第一控制器13和第二控制器14分别向各个致动器输出控制指令15a、15b、15c、16a、16b。

图7示出了y方向用的第二控制器14的一结构例。该第二控制器14具有：使用加速度检测器9、11的信息以除去混入其中的杂波的低通滤波器80a、80b、根据各个加速度检测器信息计算发送给各个致动器的指令的控制器14a、14b、14c、14d、以及防止其信号的数值达到致动器的极限以上的限位器81a、81b，并且向致动器40a、50a发出控制指令。由于传感器的数量和致动器的数量各为2个，所以控制装置的大小为4，也就是由4个控制器构成。各个控制器使用控制系统设计逻辑，例如可以由PID、LQG、H∞、μ等的控制器来构成。

Claims (5)

1.一种带减振装置的电梯，具有沿着铅锤方向设置在升降通道内的一对导轨、沿着该导轨进行升降的电梯轿厢、检测所述电梯轿厢的振动的加速度检测器、以及根据该加速度检测器的输出来抑制所述电梯轿厢的振动的致动器，所述带减振装置的电梯的特征在于，具有：

在所述电梯轿厢的左右且通过所述电梯轿厢的重心位置的左右轴的附近所设置的所述导轨；

检测所述电梯轿厢在左右和前后方向上的振动的多个所述加速度检测器；以及

根据所述加速度检测器的输出来控制所述致动器的第一控制器以及第二控制器，

所述第一控制器控制前后方向的平移量、围绕左右轴的旋转量以及围绕垂直轴的旋转量，所述第二控制器控制左右方向的平移量和围绕前后轴的旋转量。

2.如权利要求1所述的带减振装置的电梯，其特征在于，

所述电梯轿厢在上下左右设置有引导装置，该引导装置具有从左右方向与所述导轨抵接的第1滚轮、以及在前后方向上以夹住所述导轨的方式与所述导轨抵接的第2滚轮和第3滚轮，作为所述致动器使用电动机，通过所述电动机控制所述滚轮对所述导轨的按压力，由此来抑制所述电梯轿厢的振动。

3.如权利要求1所述的带减振装置的电梯，其特征在于，

具有x方向用的所述加速度检测器和y方向用的所述加速度检测器，x方向用的所述加速度检测器检测所述电梯轿厢在前后方向上的加速度，设置在与通过所述电梯轿厢重心的前后轴错开的位置上，y方向用的所述加速度检测器检测所述电梯轿厢在左右方向上的加速度，设置在通过所述电梯轿厢的前后方向上的重心的左右轴的附近。

4.如权利要求2或者3所述的带减振装置的电梯，其特征在于，

x方向用的所述加速度检测器设置在所述电梯轿厢的左右端部和上下端部。

5.如权利要求2或者3所述的带减振装置的电梯，其特征在于，

y方向用的所述加速度检测器设置在所述电梯轿厢的右端部的上端部和左端部的下端部，或者设置在所述电梯轿厢的左端部的上端部和右端部的下端部。