JP2007182276A - エレベータ - Google Patents

Abstract

【課題】非接触案内制御系に対して不必要な振動成分を除去し、安定した非接触案内を実現するとともに、乗りかごを確実にガイドレールによって案内させるエレベータを提供する。
【解決手段】昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレール２と、ガイドレールに沿って昇降する乗りかご３と、乗りかごとの間に弾性体を介在させた状態で乗りかごに設置され、ガイドレールに対して空隙を介して磁気力を発生させることにより乗りかごを案内する案内装置５とを具備することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、乗りかごをガイドレールに対して非接触状態で案内する案内装置を備えたエレベータに関する。

一般にエレベータは、図１５に示すごとく、ロープ１０１に吊設された乗りかご１０２が昇降路１０３内に上下方向に敷設された一対のガイドレール１０４に沿って昇降する構成となっている。乗りかご１０２は負荷荷重の不均衡や乗客の移動により揺動するが、ガイドレール１０４に沿って案内することで、これらの揺動を抑制する。

乗りかご１０２の案内装置としては、従来ではガイドレール１０４に接して転動する車輪とサスペンションとで構成されたローラガイド、もしくはガイドレール１０４に対して摺動するガイドシューなどが用いられていた。しかし、このような接触方式の案内では、ガイドレールの平面度の不整や継目に起因する振動や騒音が、車輪もしくは摺動部を介して乗りかご１０２内に伝達したり、案内時に発生する転動音や摺動音によりエレベータの快適性を損うことがあった。

こうした問題点を解決するために、例えば下記特許文献１に示されるように、電磁石により構成された案内装置を乗りかごに搭載し、鉄製のガイドレールに対して磁気力を作用させ、非接触で乗りかごを案内する方法が提案されている。

これは乗りかごの四隅に配置された電磁石がガイドレールを３方向から囲んだ状態で電磁石のコイルを励磁することで、ガイドレールと案内装置の間の磁気力を制御し、乗りかごをガイドレールに対して非接触で案内することを可能としたものである。

また、特許文献２では、上記方式によるエレベータの案内装置において問題となる制御性の低下及び消費電力増大を解決する手段として、案内装置に永久磁石を備える構造が提案されている。

このように永久磁石と電磁石とを併用することにより、消費電力を抑えつつ、低剛性・長ストロークで乗りかごを案内するエレベータを提供することができる。
特開平５−１７８５６３号公報 特開２００１−１９２８６号公報

このような従来の磁気力を応用した案内装置を備えたエレベータにおいては、通常、案内装置は乗りかごに強固に固定されており、乗りかごの動きが直接案内装置に伝達される構造となっている。

しかし、このような構造とした場合、仮に乗りかごの剛性が低く、特定の周波数で乗りかごが固有振動を起こした場合、その振動が直接案内装置に伝達されるため、案内装置全体が振動することになる。

案内装置が乗りかごの固有振動によって励振されると、本来制御対象とするべき挙動以外の振動成分が高周波で重畳されてしまう。そのため、案内制御が不安定となり、定常的に振動が発生したり、場合によっては非接触案内状態を維持できなくなり、案内装置がガイドレールに接触するという問題が有った。

本発明は、以上の課題を解決するものであり、その目的は、非接触案内制御系に対して不必要な振動成分を除去し、安定した非接触案内を実現するとともに、乗りかごを確実にガイドレールによって案内させるエレベータを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るエレベータは、昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、ガイドレールに沿って昇降する乗りかごと、乗りかごとの間に弾性体を介在させた状態で乗りかごに設置され、ガイドレールに対して空隙を介して磁気力を発生させることにより乗りかごを案内する案内装置と、を具備することを特徴としている。

本発明のエレベータは、非接触案内制御系に対して不必要な振動成分を除去し、安定した非接触案内を実現するとともに、乗りかごを確実にガイドレールによって案内させることができる。

図１は本発明の第１実施形態のエレベータの斜視図、図２はその案内装置近傍の拡大図である。

図１において、昇降路１の内部には、強磁性体からなる断面Ｔ字形の一対のガイドレール２が上下方向に敷設されている。

乗りかご３は、ロープ４の一端に連結されて昇降路１内に吊り下げられ、ロープ巻上機などの駆動手段によって昇降路１内を昇降する。

乗りかご３の上下四隅には、各ガイドレール２に対向して案内装置５が設置されており、これらの案内装置５を介して乗りかご３がガイドレール２に沿って昇降可能に案内される。

各案内装置５は、図２に示すように、磁石ユニット７と、この磁石ユニット７とガイドレール２とのｘ，ｙ方向の距離を検出する縦横一対のギャップセンサ８と、これらを支持する台座９とにより構成されている。

台座９に設置された磁石ユニット７は、図３に示すように、ガイドレール２（図２参照）を挟んでその両側に位置する一対の永久磁石１２ａ、１２ｂと、これら永久磁石１２ａ、１２ｂと一体化されて略Ｅ字形に組立てられ、ガイドレール２の両側面及び端面を３方向から包囲する形で磁極を対向させた継鉄１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、これら継鉄１３ａ、１３ｂ、１３ｃを鉄心としてその外周に巻回され、磁極部分の磁束を操作することのできる電磁石を構成するコイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄとを備えている。

この構造において、各ギャップセンサ８等によって検出された磁気回路中の状態量を元に、各コイル１４に励磁する電流量を演算することにより、ガイドレール２と案内装置５とを接触させることなく安定して非接触で乗りかご３を案内できるようになっている。

図４にこの非接触案内を行う制御装置の概要図を示す。制御装置２１は、磁石ユニット７及びガイドレール２によって形成される磁気回路中の物理量を検出するセンサ部２２と、センサ部２２からの信号に基づき乗りかご３を非接触状態で案内すべく、各コイル１４に電力を供給するパワーアンプ２３とを備えており、これらで各磁石ユニット７の吸引力を制御している。

センサ部２２は、磁石ユニット７とガイドレール２の間の空隙の大きさを検出する前述のギャップセンサ８と、各コイル１４に流れる電流値を検出する電流検出器２４とで構成されている。

演算回路２５は、センサ部２２からの信号に基づいて各コイル１４に印加する電圧を演算するもので、これに基づいてパワーアンプ２３が各コイル１４に電力を供給する。

演算回路２５は、定常状態においてコイル１４の励磁電流を零に収束させながら非接触案内制御を行っており、乗りかご３の重量及び不平衡力の大きさの如何にかかわらず定常案内時には永久磁石１２の吸引力で乗りかご３を安定に支持する、いわゆるゼロパワー制御を行う。

以上のようにして、ゼロパワー制御を適用して磁気案内制御が施されることにより、乗りかご３がガイドレール２に対して非接触で安定に支持されているときには、各コイル１４に流れる電流が零に収束し、安定支持に必要となる力は全て永久磁石１２による磁気力でまかなわれることになる。

これは、乗りかご３の重量やバランスが変化した場合でも同様であり、乗りかご３に何らかの外乱が加えられた場合、各磁石ユニット７とガイドレール２との間の空隙の大きさを所定の大きさにするために過渡的にコイル１４に電流が流れることになるが、再度安定状態になった際には、上記制御手法を用いることにより、コイル１４に流れる電流を再び零に収束させ、そのときの乗りかご３に加わる荷重と、永久磁石１２の磁気力によって発生する吸引力とが釣合う大きさの空隙が形成される。

なお、浮上案内における磁石ユニットの構成およびゼロパワー制御の更に詳細な内容については、例えば特願２００４−１４０７６３号、特開２００１−１９２８６号に示されている。

従来の構成では、以上説明した案内装置５を乗りかご３に強固に固定する構成としているが、本実施の形態では、案内装置５を直接乗りかご３に設置するのではなく、案内装置５と乗りかご３の間に弾性体６を介在させ、この弾性体６を介して設置する。このような構成にすることにより、案内装置５は、乗りかご３に対して防振構造を介して支持されることになるため、弾性体６の剛性及び減衰に応じて乗りかご３の振動が減衰されて案内装置５に伝達されることになる。

案内装置５が直接乗りかご３に設置されている場合、乗りかご３の剛性が低く、非接触案内時に固有振動が発生すると、乗りかご３の振動が直接案内装置５に伝達され、案内装置５全体が乗りかご３の振動に応じて振動する。その際、案内装置５に設置されているギャップセンサ８によって検出される磁石ユニット７とガイドレール２との空隙の大きさは、乗りかご３の剛体運動による挙動に、高周波数の振動成分が重畳されたものが検出される。そのような信号が制御装置に伝送されると、非接触案内制御に定常的な振動成分が入力されるため、非接触案内中の乗りかご３が持続的に振動を引き起こしたり、場合によっては、制御系の安定性が低下して非接触案内状態を維持することができずに、ガイドレール３に接触する可能性がある。

しかし、本実施の形態における構成とすることにより、乗りかご３の剛性不足等を要因として乗りかご３が固有振動を引き起こした場合でも、案内装置５は弾性体６を介して乗りかご３に設置されているため、乗りかご３の振動が案内装置５に伝達されにくく、特に非接触案内制御に悪影響を及ぼしやすい高周波領域の振動については、その振幅が大幅に減少する。一方、主に非接触案内制御で必要とされる乗りかご３の剛体運動に関する挙動については、比較的低周波数での応答であり、弾性体６を介しても十分に案内装置５に伝達されるため、非接触案内に支障をきたすことはない。

したがって、弾性体６の剛性及び減衰係数を適当に選定することにより、乗りかご３を安定的に非接触案内し、かつ制御系に悪影響を及ぼす乗りかご３の高調波振動成分を減衰させ、制御系の安定性を向上させることが可能となる。

このように、本実施の形態に係るエレベータにおいては、乗りかご３の剛性不足により発生する振動によって引き起こされる乗りかご３の持続的な振動や、非接触案内状態の安定性低下、また、それに伴って制御中に乗りかご３の一部がガイドレール２に接触するという問題を回避することができる。

なお、このような効果をより確実に得られるようにするために、弾性体６は、案内装置５における乗りかごへ３の取り付け面と、乗りかご３の上面（または下面）との間に配置すると共に、それぞれの面に固定するのが好ましく、水平方向に対する剛性が上下方向に対する剛性よりも低くなるように形成するのが好ましい。

ところで、通常のエレベータにおいては、乗りかご３がガイドレール２から逸脱しないように、案内装置によって乗りかご３とガイドレール２との相対変位を制限する構成となっている。しかし、本実施の形態の構成を有する案内装置５においては、案内装置５が弾性体６を介して設置されているため、乗りかご３を強固に支持することができない可能性がある。

そこで、本実施形態では、乗りかご３とガイドレール２との相対変位をある所定の範囲内に制限するように、ガイドレール２の歯部に沿って切り欠きを有するかご変位拘束部４１を乗りかご３に設置している。これにより、弾性体６を介さずに乗りかご３とガイドレール２との相対変位を所定の範囲内で制限することが可能となる。

また、乗りかご３が昇降中もしくは停止中に、何らかの外乱等によって乗りかご３が揺動し、案内装置５がガイドレール２に接触する方向に移動する状態になった場合でも、案内装置５がガイドレール２に接触する前にかご変位拘束部４１がガイドレール２に接触して乗りかご３の揺動範囲に制限をかけるため、案内装置５にガイドレール２との接触による荷重や衝撃が作用しない。したがって、それらの要因によって、案内装置５及び磁石ユニット７が変形もしくは破損するという問題を回避することができる。もちろん、案内装置５は弾性体６を介して乗りかご３に設置されていなくても良い。案内装置５が乗りかご３に直接設置されている場合であっても、案内装置５及び磁石ユニット７の変形や破損が回避されることはいうまでもない。

また、本実施形態では、かご変位拘束部４１のガイドレール２に対向する面に固体潤滑部材１１を設置し、かご変位拘束部４１がガイドレール２に接触した場合でも摺動案内を可能とする構成となっている。固体潤滑部材１１は、摩擦係数の低い材料、例えばテフロン（登録商標）、黒鉛もしくは二硫化モリブデンを含有する材料を用いて構成される。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。図５は本発明の第２実施形態のエレベータの斜視図、図６はその案内装置近傍の拡大図である。なお、以下の各実施形態において、第１実施形態と同一又は類似の部分には同一符号を用いており、重複する説明は省略してある。

本実施形態においては、案内装置５及び弾性体６については第１実施形態と同様であるが、案内装置５とガイドレール２との相対変位を所定の範囲内に制限する変位拘束部１０を案内装置５の台座９に設置した構成となっている。

これにより、案内装置５がガイドレール２に吸着した場合でも、磁石ユニット７がガイドレール２と接触しないように構成することができるため、永久磁石１２やコイル１４等により構成され、比較的強度が低い磁石ユニット７に対し、直接荷重もしくは衝撃が加わることがなくなる。したがって、このような構成としても、磁石ユニット７の変形もしくは破損といった問題を回避することができる。もちろん、案内装置５は弾性体６を介して乗りかご３に設置されていなくても良い。案内装置５が乗りかご３に直接設置されている場合であっても、案内装置５及び磁石ユニット７の変形や破損が回避されることはいうまでもない。

なお、その際、乗りかご３と案内装置５の間に介在する弾性体６は、比較的剛性が高く、乗りかご３の揺動荷重を所定の変位内で拘束する構成とする。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。図７は本発明の第３実施形態のエレベータの斜視図、図８はその案内装置近傍の拡大図である。

本実施形態において、案内装置５及び弾性体６については第２実施形態と同様であるが、案内装置５の周囲に案内装置５と乗りかご３との相対変位を制限する案内装置変位拘束部３１を設けた構成としている。

案内装置５の一部がガイドレール２と接触することで、乗りかご３がガイドレール２から逸脱しないように制限をかけている場合、案内装置５がガイドレール２に接触したとき、乗りかご３に加わる外乱荷重は、全て案内装置５及びその結合部で受けることになる。

その際、案内装置５が弾性体６を介して乗りかご３に設置されていると、弾性体６の部分の剛性や構成によっては、案内装置５の支持剛性が不足して、乗りかご３の外乱荷重を支えることができずに、案内装置５が過大に変位したり、乗りかご３がガイドレール２から逸脱してしまう可能性がある。

そこで、本実施形態の構成のように、案内装置５の周囲に案内装置５と乗りかご３の間の相対変位が所定範囲内になるように、案内装置５の変位を制限する案内装置変位拘束部３１を設けることにより、案内装置５が過大に変位して乗りかご３がガイドレール２から逸脱するのを防止することができる。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。図９は本発明の第４実施形態のエレベータの斜視図、図１０はその案内装置近傍の拡大図である。

本実施形態では、第３実施形態と同様に、案内装置５と乗りかご３との相対変位を制限する案内装置変位拘束部３２を有し、且つ案内装置変位拘束部３２で案内装置５のほぼ全体を囲む構成としている。また、図１０に示すように、案内装置変位拘束部３２と案内装置５の間に弾性体３３を配置している。このような構成とすることにより、案内装置５に伝達される高調波振動を減衰させるとともに、案内装置５に加わる荷重を広い面積で受けることができるので、第３実施形態と比較して、案内装置５をさらに確実に変位制限することができる。

また、ここでは案内装置５と案内装置変位拘束部３２との間の弾性体３３としてゴムを用いているが、図１１に示すように、ばね３４等の他の弾性体を用いても同様の効果が得られる。

次に、本発明の第５実施形態について説明する。図１２は本発明の第５実施形態のエレベータの斜視図、図１３はその上部の拡大図である。

本実施形態では、案内装置５は、弾性体６を介して乗りかご３に設置されているが、左右に配置された案内装置５を連結部材４２によって連結する構成としている。磁気力を用いた案内装置においては、左右方向の案内をする場合に左右一対の案内装置５の吸引力の差によって乗りかご３を案内する構成となっているため、左右の案内装置の相対位置が大きく変動すると、案内制御が困難になってしまう。したがって、これら二つの案内装置５を連結部材４２によって連結することによって二つの案内装置５が同様の動きをするようにし、相対位置を常に一定に保つことができ、案内制御を不安定にする要因を低減させることができる。

次に、本発明の第６実施形態について説明する。図１４は本発明の第６実施形態のエレベータの案内装置近傍の拡大図である。

本実施形態では、ギャップセンサ８が弾性体４３を介して案内装置５の台座９に設置された構成となっている。

通常、乗りかご３に起因する振動成分は、ギャップセンサ８の変位信号から制御装置に伝達されることで、案内制御系に影響を及ぼす。したがって、ギャップセンサ８と台座９の間に弾性体４３を介在させることで、ギャップセンサ８に伝達される高周波数の振動成分を除去し、案内制御に必要となる挙動の周波数範囲のみに応答するように構成することにより、これまでの実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

なお、ここではギャップセンサ８が弾性体４３を介して案内装置５に設置された構成について説明したが、乗りかご３における案内装置５近傍の部位にギャップセンサ８を設置し、ギャップセンサ８と乗りかご３との間に弾性体を介在させる構成としてもよい。

その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記の各実施形態に種々の改変を施すことができる。

本発明の第１実施形態のエレベータを示す斜視図。 第１実施形態の案内装置近傍を示す拡大図。 第１の実施形態の案内装置における磁石ユニットを示す斜視図。 第１の実施形態の制御装置を示すブロック図。 本発明の第２実施形態のエレベータを示す斜視図。 第２実施形態の案内装置近傍を示す拡大図。 本発明の第３実施形態のエレベータを示す斜視図。 第３実施形態の案内装置近傍を示す拡大図。 本発明の第４実施形態のエレベータを示す斜視図。 第４実施形態の案内装置近傍を示す拡大図。 第４実施形態の案内装置近傍を示す拡大図。 本発明の第５実施形態のエレベータを示す斜視図。 第５実施形態の上部の拡大図。 本発明の第６実施形態のエレベータの案内装置近傍を示す拡大図。 従来のエレベータの斜視図。

符号の説明

１ 昇降路
２ ガイドレール
３ 乗りかご
５ 案内装置
６ 弾性体
８ ギャップセンサ
１０ 変位拘束部
１１ 固体潤滑部材
３２ 案内装置変位拘束部
３３ 弾性体
４１ かご変位拘束部
４４ 連結部材

Claims (9)

1. 昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、
   前記ガイドレールに沿って昇降する乗りかごと、
   前記乗りかごとの間に弾性体を介在させた状態で前記乗りかごに設置され、前記ガイドレールに対して空隙を介して磁気力を発生させることにより前記乗りかごを案内する案内装置と、
   を具備することを特徴とするエレベータ。
2. 昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、
   前記ガイドレールに沿って昇降する乗りかごと、
   前記乗りかごと前記ガイドレールとの相対変位を所定の範囲内に制限するかご変位拘束部を具備することを特徴とするエレベータ。
3. 昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、
   前記ガイドレールに沿って昇降する乗りかごと、
   前記乗りかごとの間に弾性体を介在させた状態で前記乗りかごに設置され、前記ガイドレールに対して空隙を介して磁気力を発生させることにより前記乗りかごを案内する案内装置と、
   前記案内装置と前記ガイドレールとの相対変位を所定の範囲内に制限する変位拘束部と、を具備することを特徴とするエレベータ。
4. 前記弾性体は、前記案内装置における前記乗りかごへの取り付け面と、前記乗りかごの上面または下面との間に配置されると共に、それぞれの面に固定されていることを特徴とする請求項１記載のエレベータ。
5. 前記弾性体は、水平方向に対する剛性が上下方向に対する剛性よりも低くなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載のエレベータ。
6. 前記案内装置と前記変位拘束部とが弾性体を介して連結されたことを特徴とする請求項３記載のエレベータ。
7. 前記案内装置は、前記乗りかごの少なくとも二箇所に設置され、これらの案内装置を連結部材で接続したことを特徴とする請求項３載のエレベータ。
8. 前記案内装置は、前記案内装置と前記ガイドレールとの間の距離を検出するギャップセンサを有し、且つ前記案内装置と前記ギャップセンサとが弾性体を介して連結されたことを特徴とする請求項３記載のエレベータ。
9. 前記乗りかごは、前記乗りかごと前記ガイドレールとの間の距離を検出するギャップセンサを有し、且つ前記乗りかごと前記ギャップセンサとが弾性体を介して連結されたことを特徴とする請求項３記載のエレベータ。

Images