JP2004035163A

JP2004035163A - エレベータのガイド装置

Info

Publication number: JP2004035163A
Application number: JP2002193419A
Authority: JP
Inventors: Kenji Utsunomiya; 宇都宮　健児
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】本発明は、かごのあらゆる横揺れを安定して効果的に減衰させることを目的とするものである。
【解決手段】かごの横揺れによる振動を検出する振動センサ６１をかごに搭載し、振動センサ６１からの出力に基づいて制動力調整部６０により摩擦減衰機構１６による摩擦制動力を変化させるようにした。摩擦減衰機構１６は、アーム１２に摩擦接触する摩擦部材１７を有している。制動力調整部６０は、摩擦部材１７を変位させる電磁アクチュエータ１９と、電磁アクチュエータ１９を制御する制御部２４とを有している。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、かごの水平方向振動を低減するエレベータのガイド装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、建物の高層化に伴い、高速・高揚程のエレベータが開発されている。このような高速・高揚程のエレベータでは、乗り心地の改善が技術的課題として挙げられている。特に、かごの横揺れ（水平方向振動）の低減は、重要な課題の一つである。かごの横揺れの要因としては、ガイドレールの真直性、ワイヤロープの横揺れ、かご走行時の風圧変動等があるが、いずれの要因も高速・高揚程になる程顕在化する。
【０００３】
このような水平方向振動を低減する装置として、例えば特開平４−２３５８８４号公報には、かごに搭載されたガイドローラをばねによりガイドレールに押し付けるとともに、ガイドローラの振動を摩擦部材による摩擦減衰力で減衰させ、乗り心地を改善する技術が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のエレベータのガイド装置においては、摩擦制動力が常に一定であるので、常に安定した減衰効果を得ることが難しかった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、あらゆる横揺れを安定して効果的に減衰させることができるエレベータのガイド装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るエレベータのガイド装置は、かごに搭載されている往復変位可能な変位部材、変位部材に支持され、かごの昇降を案内しガイドレールに沿って転動されるガイドローラ、ガイドレールに接する方向へガイドローラを付勢し、かごの横揺れを緩衝する付勢手段、かごに搭載され、かごの横揺れによる振動を検出する振動センサ、変位部材を摩擦制動し、かごの横揺れによる振動を減衰させる摩擦減衰機構、及び振動センサからの出力に基づいて摩擦減衰機構による摩擦制動力を変化させる制動力調整部を備えたものである。
また、摩擦減衰機構は、変位部材に摩擦接触する摩擦部材を有し、制動力調整部は、振動センサからの出力に基づいて摩擦部材の変位部材への押付力を変化させるアクチュエータと、アクチュエータの駆動力を拡大して摩擦部材に伝達する揺動可能なてこ部材とを有している。
さらに、制動力調整部は、振動センサからの出力を複数の周波数帯域に分割し、各周数帯域での振動の大きさに応じて摩擦制動力を変化させる制御部を有している。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるエレベータのかごを示す正面図である。図において、昇降路１内には、一対のガイドレール２が設置されている。かご３は、ガイドレール２に案内されて昇降路１内を昇降される。
【０００８】
かご３は、かご枠４と、このかご枠４に支持されているかご室５とを有している。かご枠４は、一対の縦柱６と、縦柱６の下端部間に固定されている下梁７と、縦柱６の上端部間に固定されている上梁８とを有している。上梁８には、主策９が接続されている。また、下梁７及び上梁８には、ガイド装置（ローラガイド装置）１０が２組ずつ搭載されている。ガイド装置１０は、ガイドレール２に係合してかご３の昇降を案内するとともに、かご３の振動を低減する。
【０００９】
図２は図１のガイド装置１０を示す正面図である。フレーム１１は、下梁７又は上梁８に固定されている。フレーム１１には、変位部材としての３本のアーム１２が取り付けられている。各アーム１２は、フレーム１１に設けられた軸１３を中心として往復変位可能（揺動可能）になっている。
【００１０】
各アーム１２には、かご３の昇降を案内するガイドローラ１４が支持されている。ガイドローラ１４は、かご３の昇降時にガイドレール２に沿って転動される。また、各ガイドローラ１４は、付勢手段としての押しばね１５によりガイドレール２に接する方向へ付勢されている。かご３の横揺れ（水平方向振動）は、押しばね１５により緩衝される。
【００１１】
フレーム１１とアーム１２との間には、アーム１２を摩擦制動し、かご３の横揺れによる振動を減衰させる摩擦減衰機構１６が設けられている。ガイドレール２の曲がり、主策９の横揺れ、又はかご３の走行時の風圧変動等により、かご３に横揺れが生じた場合、押しばね１５により緩衝される。しかし、押しばね１５のみではかご３の横揺れが減衰されないので、摩擦減衰機構１６によりアーム１２に摩擦制動力が付与され、これによりかご３の横揺れが減衰される。
【００１２】
図３は図２の要部断面図である。図において、摩擦減衰機構１６は、アーム１２に接離する方向へ往復変位可能な摩擦部材１７と、摩擦部材１７をアーム１２に押し付ける押しばね１８とを有している。摩擦部材１７の先端部には、アーム１２に接する接触部１７ａが設けられている。
【００１３】
摩擦減衰機構１６による摩擦制動力、即ち摩擦部材１７のアーム１２への押付力は、電磁アクチュエータ１９によって変化される。電磁アクチュエータ１９は、摩擦部材１７に固定された可動鉄心２０と、可動鉄心２０を駆動する電磁石２１とを有している。電磁石２１は、可動鉄心２０を囲繞する固定鉄心２２と、固定鉄心２２の内側に固定されたコイル２３とを有している。
【００１４】
コイル２３には、制御電流を供給する制御部２４が接続されている。制動力調整部６０は、電磁アクチュエータ１９及び制御部２４を有している。制御部２４には、かご３の水平方向振動を検出する振動センサ６１が接続されている。振動センサ６１は、かご３に搭載されている。制御部２４は、振動センサ２４からの出力信号に基づいて最適な減衰定数を演算し、演算された制御電流をコイル２３に供給する。これにより、可動鉄心２０には押しばね１８の下向きの力を相殺する力が作用し、摩擦減衰機構１６による摩擦制動力が変化される。
【００１５】
このようなガイド装置１０では、振動センサ６１により検出された振動の状態に応じて、ガイドローラ１４を支持するアーム１２に付与される摩擦力を変化させることができる。これにより、摩擦減衰定数が最適に制御されるので、かご３の横揺れを効果的に低減することができる。
【００１６】
なお、最適な減衰定数の求めの方としては、例えばＫａｒｎｏｐｐにより提案された方法（「Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｓｉｎｇ　Ｓｅｍｉ−Ａｃｔｉｖｅ　Ｆｏｒｃｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ，　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＡＳＭＥ　（１９７４）」（Ｄ．　Ｋａｒｎｏｐｐ　ｅｔ　ａｌ．）６１９〜６２６ページ参照）、Ｒａｋｈｅｊａにより提案された方法（「Ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄ　Ｓｈｏｃｋ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ａ　Ｓｅｍｉ−Ａｃｔｉｖｅ　Ｏｎ−Ｏｆｆ　Ｄａｍｐｅｒ，　ＡＳＭＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，　Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，　Ｓｔｒｅｓｓ，　ａｎｄ　Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎ　Ｄｅｓｉｇｎ，　Ｖｏｌ．　１０７，　１９８５」（Ｓ．　Ｒａｋｈｅｊａ　ｅｔ　ａｌ．）３９８〜４０３ページ参照）、又はＫｒａｓｎｉｃｋｉにより提案された方法（「Ｔｈｅ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　Ａｎ　Ｏｎ−Ｏｆｆ　ＡｃｔｉｖｅＤａｍｐｅｒ，　Ｓｈｏｃｋ　ａｎｄ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ，　Ｎｏ．　５１，　Ｍａｙ，　１９８１」（Ｅ．　Ｊ．　Ｋｒａｓｎｉｃｋｉ）１２５〜１３１ページ参照）を用いることができる。
【００１７】
実施の形態２．
次に、図４はこの発明の実施の形態２によるエレベータのガイド装置の要部断面図である。図において、摩擦減衰機構２５は、ねじ孔が設けられた円筒部２６と、円筒部２６のねじ孔に螺合された摩擦部材２７とを有している。摩擦部材２７の外周部には、ねじ孔に螺合するねじ部が設けられている。また、摩擦部材２７の先端部には、アーム１２に接する接触部２７ａが設けられている。
【００１８】
制動力調整部６０は、摩擦部材２７を回転駆動するサーボモータ２８と、サーボモータ２８に制御電流を供給する制御部２４とを有している。サーボモータ２８により摩擦部材２７に回転駆動力が与えられ、これにより摩擦部材２７に上下方向への推力が発生し、摩擦部材２７のアーム１２への押付力が変化される。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００１９】
このようなガイド装置では、振動センサ６１により検出された振動の状態に応じて、ガイドローラ１４を支持するアーム１２に付与される摩擦力を変化させることができる。これにより、摩擦減衰定数が最適に制御されるので、かご３の横揺れを効果的に低減することができる。
【００２０】
実施の形態３．
次に、図５はこの発明の実施の形態３によるエレベータのガイド装置の要部断面図である。図において、摩擦減衰機構２９は、アーム１２に接離する方向へ往復変位可能な摩擦部材３０を有している。摩擦部材３０の先端部には、アーム１２に接する接触部３０ａが設けられている。
【００２１】
制動力調整部６０は、摩擦部材３０を変位させるリニアモータ部３１と、リニアモータ部３１に制御電流を供給する制御部２４とを有している。リニアモータ部３１は、フレーム１１に対して固定されているケーシング３２と、ケーシング３２と摩擦部材３０との間に設けられている第１及び第２のばね３３ａ，３３ｂと、第１及び第２のばね３３ａ，３３ｂ間で摩擦部材３０に固定されている一次コイル３４と、一次コイル３４に対向してケーシング３２に固定されている二次導体３５とを有している。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００２２】
このようなガイド装置では、振動センサ６１により検出された振動の状態に応じて、ガイドローラ１４を支持するアーム１２に付与される摩擦力を変化させることができる。これにより、摩擦減衰定数が最適に制御されるので、かご３の横揺れを効果的に低減することができる。
【００２３】
実施の形態４．
次に、図６はこの発明の実施の形態４によるエレベータのガイド装置の要部を示す構成図である。この例では、摩擦部材１７がアーム１２の側部に摩擦接触している。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００２４】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５によるエレベータのガイド装置の要部を示す構成図である。この例では、アーム１２の揺動軸６６の外周面に摩擦部材１７が摩擦接触している。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００２５】
図６及び図７に示すようなガイド装置によっても、振動センサ６１により検出された振動の状態に応じて、ガイドローラ１４を支持するアーム１２に付与される摩擦力を変化させることができる。これにより、摩擦減衰定数が最適に制御されるので、かご３の横揺れを効果的に低減することができる。即ち、摩擦部材１７の取付位置は、アーム１２に制御力を付与できる位置であればよく、実施の形態１で示した位置に限定されるものではない。
【００２６】
実施の形態６．
次に、図８はこの発明の実施の形態６によるエレベータのガイド装置の要部を示す構成図である。上記の例では、１個のアーム１２に対して独立して摩擦制動力を付与したが、実施の形態６では、２個のアーム１２に対して同時に摩擦制動力が付与される。即ち、摩擦減衰機構３６は、２個のアーム１２に摩擦接触する摩擦部材３７と、摩擦部材３７をアーム１２に押し付ける押しばね１８とを有している。摩擦部材３７は、第１及び第２の接触部３７ａ，３７ｂを有している。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００２７】
このようなガイド装置によれば、１台の電磁アクチュエータ１９により２個のアーム１２に対する摩擦制動力を同時に調整することができるので、部品点数を削減して経済性を向上させることができる。
【００２８】
実施の形態７．
次に、図９はこの発明の実施の形態７によるエレベータのガイド装置の要部を示す構成図である。図において、制動力調整部３８は、電磁アクチュエータ１９と、電磁アクチュエータ１９の駆動力を拡大して摩擦部材１７に伝達する揺動可能なてこ部材３９とを有している。てこ部材３９には電磁アクチュエータ１９の可動鉄心部３９ａと摩擦部材１７とが一体に設けられている。
【００２９】
てこ部材３９は、フレーム１１に固定された支持部４０に揺動軸４１を介して支持されている。揺動軸４１から可動鉄心部３９ａまでの距離Ｌ１は、揺動軸４１から摩擦部材１７までの距離Ｌ２よりも大きく設定されている（Ｌ１＞Ｌ２）。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３０】
このようなガイド装置では、電磁アクチュエータ１９の駆動力がてこ部材３９により拡大される（Ｌ１／Ｌ２）ので、電磁アクチュエータ１９を小形化することができ、経済性を向上させることができる。
【００３１】
実施の形態８．
上記のように、最適な減衰定数の求めの方としては、Ｋａｒｎｏｐｐにより提案された方法、Ｒａｋｈｅｊａにより提案された方法、又はＫｒａｓｎｉｃｋｉにより提案された方法を用いることも可能であるが、次のような方法によっても可能である。
【００３２】
図１０は図１のガイドレール２、かご３及びガイド装置１０の簡易モデルを示す説明図、図１１は図１０のガイドレール２の曲がりに対してかご３の振動がどの程度生じるのかを示した関係図である。また、図１１の横軸はレール曲がりによる加振周波数を示し、縦軸は（レール曲がりによって生じるかご３の振動の大きさ）／（レール曲がりの大きさ）を示している。
【００３３】
図１１において、減衰小と示された線は、図１０の摩擦減衰機構１６が無い場合（又は殆ど無い場合）の特性を示している。つまり、減衰が殆ど無い場合、かご３は、かご３の自重と押しばね１５の剛性とによって決まる特定周波数、即ち固有振動数ｆ_０で加振されたときに大きく振動する。
【００３４】
これに対して、摩擦減衰機構１６により減衰を大きくすると、振動の特性は、図１１で減衰大と示された線（破線）に変化する。つまり、減衰を大きくすることにより、かご３は固有振動数ｆ_０でも大きく振動しなくなる。しかし、減衰を大きくすると、押しばね１５により吸収されていた高い周波数帯の振動が生じ易くなってしまう。即ち、一定の摩擦制動力（摩擦減衰力）を加えた場合、摩擦制動力を加えない場合と比べて、高い周波数の振動が伝わり易くなり、急激な加振力により横揺れが大きくなる。
【００３５】
従って、ガイドレール２の曲がりなどによる外乱の周波数特性に対応して、それぞれ最適な減衰の大きさが存在することになる。しかし、外乱は時間とともに変化するので、最適な減衰も変化する。
【００３６】
そこで、この実施の形態８によるガイド装置の制御部では、適宜設定された境界周波数ｆｘを境界として、振動センサ６１の出力を複数の周波数帯域に分割し、各周数帯域毎の振動の大きさに応じて摩擦制動力を変化させる。図１１に示す例では、振動センサ６１の出力を、境界周波数ｆｘを境界として、固有振動数ｆ_０を含む低周波数帯域とそれよりも高い高周波数帯域との２つの周波数帯域に分割している。実際のエレベータは複雑な系を有し、固有振動数が多数存在するため、周数帯域の分割数や分割方法は複雑になる。
【００３７】
図１２はこの発明の実施の形態８によるエレベータのガイド装置の制御部を示すブロック図である。図において、制御部は、第１及び第２のバンドパスフィルタ５１，５２、絶対値演算手段５３，５４、重み補正手段５５，５６、バイアス設定手段５７、及び加算機５８を有している。
【００３８】
第１のバンドパスフィルタ５１は、低周波数帯域の振動信号のみを通過させる。第２のバンドパスフィルタ５２は、高周波数帯域の振動信号のみを通過させる。絶対値演算手段５３，５４は、バンドパスフィルタ５１，５２からの出力信号を受け、所定の時間内の絶対値の平均を計算する。重み補正手段５５，５６は、絶対値演算手段５３，５４からの出力信号を受け、低周波数帯域及び高周波数帯域に対応した正定数（重み定数）Ｗ１，Ｗ２を掛ける。
【００３９】
バイアス設定手段５７は、予め設定された押し付け力Ｐに対応するバイアス信号を出力する。加算機５８は、バイアス設定手段５７からのバイアス信号と低周波成分の絶対値に正定数Ｗ１を掛けた信号とをプラスとし、高周波成分の絶対値に正定数Ｗ２を掛けた信号をマイナスとして加算する。そして、加算機５８での加算結果が制御押し付け力として電磁アクチュエータに出力される。また、Ｐ、Ｗ１、Ｗ２などの定数は、エレベータの特性により予め設定される。
【００４０】
このようなガイド装置では、振動の高周波成分が大きい場合に、押し付け力が一定値Ｐよりも小さくされ、高周波振動が吸収される。また、低周波成分（主に固有振動数）が大きい場合には、押し付け力を大きくして摩擦制動力を大きくし、固有モードの振動を取り除くことができる。さらに、高周波振動と低周波振動とは同時に発生するが、どちらの成分がより大きいかによって押し付け力を大きくするか小さくするかが制御部で判断される。
【００４１】
従って、加振力の周波数が高い場合も低い場合も、振動を安定して減衰させることができ、かご３の振動を常に低く抑えることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のエレベータのガイド装置は、かごの横揺れによる振動を検出する振動センサをかごに搭載し、振動センサからの出力に基づいて制動力調整部により摩擦減衰機構による摩擦制動力を変化させるようにしたので、あらゆる横揺れを安定して効果的に減衰させることができる。
また、アクチュエータの駆動力をてこ部材により拡大することにより、アクチュエータを小形化することができ、経済性を向上させることができる。
さらに、制動力調整部には、振動センサからの出力を複数の周波数帯域に分割し、各周数帯域での振動の大きさに応じて摩擦制動力を変化させる制御部を設けたので、加振力の周波数が高い場合も低い場合も、安定して減衰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるエレベータのかごを示す正面図である。
【図２】図１のガイド装置を示す正面図である。
【図３】図２の要部断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるエレベータのガイド装置の要部断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３によるエレベータのガイド装置の要部断面図である。
【図６】この発明の実施の形態４によるエレベータのガイド装置の要部を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態５によるエレベータのガイド装置の要部を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態６によるエレベータのガイド装置の要部を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態７によるエレベータのガイド装置の要部を示す構成図である。
【図１０】図１のガイドレール、かご及びガイド装置の簡易モデルを示す説明図である。
【図１１】図１０のガイドレールの曲がりに対してかごの振動がどの程度生じるのかを示した関係図である。
【図１２】この発明の実施の形態８によるエレベータのガイド装置の制御部を示すブロック図である。
【符号の説明】
２　ガイドレール、３　かご、１２　アーム（変位部材）、１４　ガイドローラ、１５　押しばね（付勢手段）、１６　摩擦減衰機構、１７　摩擦部材、１８押しばね、１９　電磁アクチュエータ、２４　制御部、３９　てこ部材、６０制動力調整部、６１　振動センサ。

Claims

かごに搭載されている往復変位可能な変位部材、
上記変位部材に支持され、上記かごの昇降を案内しガイドレールに沿って転動されるガイドローラ、
上記ガイドレールに接する方向へ上記ガイドローラを付勢し、上記かごの横揺れを緩衝する付勢手段、
上記かごに搭載され、上記かごの横揺れによる振動を検出する振動センサ、
上記変位部材を摩擦制動し、上記かごの横揺れによる振動を減衰させる摩擦減衰機構、及び
上記振動センサからの出力に基づいて上記摩擦減衰機構による摩擦制動力を変化させる制動力調整部
を備えていることを特徴とするエレベータのガイド装置。
上記摩擦減衰機構は、上記変位部材に摩擦接触する摩擦部材を有し、上記制動力調整部は、上記振動センサからの出力に基づいて上記摩擦部材の上記変位部材への押付力を変化させるアクチュエータと、上記アクチュエータの駆動力を拡大して上記摩擦部材に伝達する揺動可能なてこ部材とを有していることを特徴とする請求項１記載のエレベータのガイド装置。
上記制動力調整部は、上記振動センサからの出力を複数の周波数帯域に分割し、上記各周数帯域での振動の大きさに応じて上記摩擦制動力を変化させる制御部を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエレベータのガイド装置。