JP2007223776A - エレベータかご振動検出装置及びエレベータかご制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エレベータかごの振動による移動量と回転量とを簡易に検出する振動検出装置、及び振動したエレベータかご位置を容易に復元させる制振装置を提供する。
【解決手段】エレベータかご振動検出装置１は、レーザー光８を発光するレーザー光投光部２と、発光されたレーザー光８を受光し、受光したレーザー光８を反射光と透過光とに分光する分光器４と、透過された光を受光する透過光受光素子５と、反射された光を受光する反射光受光素子６とを有し、エレベータかご１０の上面に設けられるレーザー光受光部３と、受光素子５，６が受光したレーザー光８の受光位置の変位及び変位方向からエレベータかご１０の移動量及び回転量を検出する振動検出部７とを備える。さらに、エレベータかご制振装置３０は、エレベータかご振動検出装置１を装着し、復元量算出部１７及び復元器によりエレベータかご１０の位置を復元させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレベータかご振動検出装置及びエレベータかご制振装置に係り、特に、エレベータ昇降路の壁面に設置されたガイドレールに沿って昇降するエレベータかごの振動を検出する装置及び振動したエレベータかごの位置を復元させるエレベータかご制振装置に関する。

建物の昇降用のエレベータは、一般的に、エレベータかごを、エレベータ昇降路内に敷設されたガイドレールに対して、エレベータかごに取り付けられたガイドローラを副えて昇降する。このエレベータかごは、走行時において、ガイドレールの歪等が原因で振動する場合がある。また、昇降路は地震や風等の横力により振動し、その影響を受けて昇降路内のエレベータかごも振動する場合がある。

ガイドレールの歪とは、ガイドレール自体の全体的な、或いは局部的な曲がり、反り、ねじれ等をいう。その原因としては、例えば、ガイドレール自体の製作精度によるもの、昇降路の壁面の不陸によるもの、ガイドレールの据付精度によるもの、昇降路内の温度変化によるもの等がある。また、ガイドレールの歪だけではなく、エレベータの乗客が一方に偏って乗車した場合、或いは、エレベータの走行時に、乗客がエレベータかご内で移動した場合等にもエレベータかごが振動する場合がある。

走行時において、ガイドレールの歪等が原因でエレベータかごが振動すると、エレベータの「乗り心地」が悪くなり、乗客には不快感が生じる。また、地震や風等の横力によりエレベータかごが振動すると、エレベータの乗客には、上述の不快感だけではなく、エレベータの故障等の異常事態に対する不安感が生じる。さらに、昇降路の振動の固有周期とエレベータかご自体の振動の固有周期が異なることが原因で、エレベータかごに、昇降路の壁体から衝撃力が加わる可能性がある。つまり、剛性の高い昇降路壁体に対し剛性の極めて低いエレベータかごが、昇降路と異なる周期で揺れた場合、エレベータかごと、昇降路の壁体との位相が逆となり、相互に衝突する可能性がある。この衝突により、エレベータかごは昇降路の壁体から衝撃力を受ける。

このエレベータかごの走行時の振動は、エレベータかごの床面の面内方向に水平移動する振動と、エレベータかごの床面の傾きが変化して回転移動する振動とに分解することができる。本明細書では、前者の振動をエレベータかごの「移動」とし、その量を「移動量」と称す。また、後者の振動をエレベータかごの「回転」とし、その量を「回転量」と称す。エレベータかごの移動には、エレベータかごの床面の前後方向と左右方向との２方向の移動があり、エレベータかごの回転には、エレベータかごの床面の前後方向の回転と左右方向の回転との２方向の回転がある。

従来、エレベータかごの振動を抑制するため、各種の対策がなされている。例えば、ガイドレール自体の製作精度を向上させる対策、例えば、レーザーを用いたガイドレールの据付等である。しかし、昇降路自体やガイドレール自体の経年劣化による歪が発生した場合には、全面的な補修をしない限りエレベータかごの走行時の振動を抑制することはできない。

一方、特許文献１には、エレベータかごの床面の水平度が変化しないエレベータ制御装置が開示され、特許文献２には、かご室の水平方向の振動を制御するエレベータの制振装置が開示されている。

特許文献１に開示されているエレベータ制御装置では、メインカーフレームから連結器により連結されたサブカーフレームが前後左右に遥動すると、この動きをポジショニングセンサーが検出する。また、コントローラは、その検出とジャイロボックスが検出した基準鉛直位置とを比較し、アクチュエータを制御する。特許文献２に開示されているエレベータの制振装置では、かごの上下にガイドロール変位センサを設け、あらかじめガイドレールの変位を検出する。また、その検出に応じてかご室の水平方向振動を抑制するようにアクチュエータを制御する。

特開２００２−４６９６２号公報 特開平５−３１９７３９号公報

特許文献１に開示されたエレベータ制御装置は、エレベータかごの走行時の振動による回転のみを検出し、制御する装置であり、特許文献２は、エレベータかごの走行時の振動による移動のみを検出し、制御する装置である。しかしながら、ガイドレールの歪等によるエレベータかごの走行時の振動は、移動と回転とが複合されたものである。また、エレベータかごの移動であれ回転であれ、エレベータの乗客にとっては、いずれの振動も不快感を引き起こす。したがって、エレベータかごの振動について、移動量と回転量とのいずれか一方のみを検出し、制御するのは十分とはいえない。

また、上述したように、地震や風によりエレベータかごが振動した場合、エレベータかご自体の振動の固有周期と昇降路壁体の振動の固有周期とが異なる。これにより、エレベータかごに、昇降路壁体から衝撃力が加わる。この衝撃力は、エレベータの乗客に不安感を引き起こす。地震や風によるエレベータかごの振動自体は、昇降路とともに振動するため、エレベータかご自体では制御できない。しかし、この衝撃力に対しては、ガイドレールの歪等によるエレベータかごの走行時の振動と同様に検出し、制御する必要がある。

本願の目的は、かかる課題を解決し、エレベータかごの振動によるエレベータかごの移動量と回転量とを簡易に検出する振動検出装置、及びこの振動検出装置を搭載し、振動したエレベータかご位置を容易に復元させるエレベータかご制振装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係るエレベータかご振動検出装置は、エレベータ昇降路内の壁面に敷設されたガイドレールに、エレベータかごのガイドローラを副えて昇降するエレベータかごの振動を検出するエレベータかご振動検出装置であって、昇降路の頂部に設けられ、下方に向けてレーザー光を発光するレーザー光投光部と、レーザー光投光部から発光されたレーザー光を受光し、受光したレーザー光を透過光と反射光とに分光する分光器と、分光器により透過された光を受光する透過光受光素子と、分光器により反射された光を受光する反射光受光素子と、を有し、エレベータかごの上面に設けられるレーザー光受光部と、透過光受光素子及び反射光受光素子が受光したレーザー光の受光位置の変位及び変位方向から、エレベータかごの移動量及び回転量を検出する振動検出部とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係るエレベータかご振動検出装置は、エレベータ昇降路内の壁面に敷設されたガイドレールに、エレベータかごのガイドローラを副えて昇降するエレベータかごの振動を検出するエレベータかご振動検出装置であって、昇降路の底部に設けられ、上方に向けてレーザー光を発光するレーザー光投光部と、レーザー光投光部から発光されたレーザー光を受光し、受光したレーザー光を透過光と反射光とに分光する分光器と、分光器により透過された光を受光する透過光受光素子と、分光器により反射された光を受光する反射光受光素子と、を有し、エレベータかごの下面に設けられるレーザー光受光部と、透過光受光素子及び反射光受光素子が受光したレーザー光の受光位置の変位及び変位方向から、エレベータかごの移動量及び回転量を検出する振動検出部とを備えることを特徴とする。

また、エレベータかご振動検出装置は、レーザー光投光部の近傍に設けられ、基準レーザー光を発光する基準レーザー光投光部と、基準レーザー光投光部から発光された基準レーザー光を受光し、受光した基準レーザー光を透過光と反射光とに分光する分光器と、分光器により透過された光を受光する透過光受光素子と、分光器により反射された光を受光する反射光受光素子と、を有し、基準レーザー光投光部の位置から、そのエレベータかごの昇降する範囲を超えた位置に設けられる基準レーザー光受光部と、昇降路内でのエレベータかごの昇降位置を検出する昇降位置検出部と、基準レーザー光受光部が受光した基準レーザー光の変位及び変位方向と、昇降位置検出部により検出されたエレベータかごの昇降位置と、からエレベータかごの基準位置を検出する基準位置検出部とを備え、振動検出部は、その基準位置を基準とした、エレベータかごの移動量及び回転量を検出することが好ましい。

また、エレベータかご振動検出装置は、レーザー光投光部は、鉛直方向に対して直交する２方向の軸周りに、それぞれ回転自在なヒンジを備えることが好ましい。同様に、基準レーザー光投光部は、鉛直方向に対して直交する２方向の軸周りに、それぞれ回転自在なヒンジを備えることが好ましい。

また、エレベータかご制振装置は、エレベータかご振動検出装置が装着され、振動検出部により検出されたエレベータかごの移動量及び回転量から、エレベータかご位置を復元させる復元量を算出し、その復元量を復元器に伝送する復元量算出部と、エレベータかごのガイドローラに搭載され、ガイドレールとエレベータかごとの間隔を復元量に基づき伸縮させる復元器と、を備えることを特徴とする。

さらに、エレベータかご制振装置は、復元器は、ガイドレールの主軸に対して略直交する２方向からガイドレールに副うガイドローラの、それぞれに装着されることが好ましい。

上記構成により、エレベータかご振動検出装置は、昇降路の頂部に設けられたレーザー光投光部から発光されたレーザー光を、エレベータかごの上面に設けられたレーザー光受光部により受光し、分光器により透過光と反射光とに分光し、それを透過光受光素子及び反射光受光素子がそれぞれ受光する。そして、この受光したレーザー光の受光位置の変位及び変位方向から、後述する簡易な手段により、エレベータかごの振動の移動量及び回転量の双方の成分を検出することが可能となる。

また、エレベータかご振動検出装置は、レーザー光投光部が、昇降路の底部に設けられ、レーザー光受光部が、エレベータかごの下面に設けられていても上述したものと同様な効果となる。

また、エレベータかご振動検出装置は、地震や風等の横力により、エレベータかごに衝撃力が加わることに対し、基準レーザー光を用いてエレベータかごの基準位置を認識し、その基準位置からのエレベータかごの移動量及び回転量の双方を検出することが可能となる。すなわち、エレベータかご振動検出装置は、基準レーザー光投光部と、基準レーザー光を受光する基準レーザー光受光部とを昇降路内に別途設ける。そして、レーザー光受光部と同様な方法により算出された基準レーザー光の変位及び変位方向と、昇降位置検出部により検出されたエレベータかごの昇降位置と、からエレベータかごの基準位置を検出する。これにより、上記衝撃力による振動を容易に検出することが可能となる。

さらに、エレベータかご制振装置は、エレベータかご振動検出装置を装着し、振動検出部により検出されたエレベータかごの移動量及び回転量から、エレベータかご位置を復元させる復元量を算出し、ガイドレールとエレベータかごとの間隔を復元量に基づき伸縮させる。これにより、振動したエレベータかご位置を容易に復元させ、エレベータかごの姿勢を制御することが可能となる。

以上のように、本発明に係るエレベータかご振動検出装置によれば、エレベータかごの振動によるエレベータかごの移動量と回転量とを簡易に検出することが可能となる。また、本発明に係るエレベータかご制振装置によれば、振動したエレベータかご位置を容易に復元させることが可能となる。

以下に、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。

（エレベータかご振動検出装置）
図１にエレベータかご振動検出装置の一つの実施の形態の概略の構成を示す。また、図２（ａ）に図１のＡ−Ａ断面図を、図２（ｂ）に図１のＢ−Ｂ断面図を示す。エレベータかご振動検出装置１は、レーザー光投光部２、レーザー光受光部３、及び振動検出部７から成る。また、図２の矢印で示したＸ方向をエレベータかご１０の「左右方向」と称し、Ｙ方向をエレベータかご１０の「前後方向」と称する。また、エレベータ昇降路４０の上部には、機械室４１があり、制御盤４４が設置される。

エレベータかご振動検出装置１は、昇降路壁体４５に囲まれたエレベータ昇降路４０内に設置される。エレベータかご１０は、昇降路壁面４６に敷設された、一般的に、Ｔ形断面の形鋼から成るガイドレール１５に沿って昇降する。また、ガイドレール１５は、図２に示すように、エレベータかご１０の左右の位置にそれぞれ１本ずつ敷設される。また、エレベータかご１０には、車輪を有するガイドローラ９が取り付けられ、その車輪を回転させることでガイドレール１５に沿って昇降する。したがって、ガイドレール１５自体に歪がある場合には、ガイドローラ９はその影響を直接に受け、エレベータかご１０には移動又は回転が発生する。

レーザー光投光部２は、昇降路頂部４２に設けられる。本実施の形態では、レーザー光投光部２は、昇降路頂部４２に設けられた、機械室４１の床面の開口部からレーザー光８を発光する。ここで、昇降路の「頂部」とは、機械室４１も含めた昇降路４０の上部周辺をいう。つまり、レーザー光８を発光するレーザー光投光部２の位置が、昇降路４０の上部周辺であれば良く、例えば、レーザー光投光部２を、昇降路頂部４２から直接吊り下げても良い。

レーザー光受光部３は、エレベータかご１０の上面に設置され、レーザー光投光部２が発光したレーザー光８を受光する。したがって、レーザー光受光部３は、レーザー光投光部２の設置位置のほぼ真下に設置される。但し、斜行エレベータのように、傾斜角を有するエレベータの場合には、レーザー光受光部３は、レーザー光投光部２から、その傾斜角に沿った位置に設置される。また、本実施の形態では、図２に示すように、レーザー光受光部３は、エレベータかご１０の上部のほぼ中央位置に設置される。これは、エレベータかご１０の移動及び回転を検出するためには、エレベータかご１０の上部の中央位置が望ましいからである。しかし、他の設備や付属部品との関係から、その位置はほぼ中央位置でなくても良い。

図１に、レーザー光受光部３の概略の構成を示す。レーザー光受光部３は、分光器４、透過光受光素子５、及び反射光受光素子６から構成される。この分光器４は、一般的にビームスプリッタと称される。ビームスプリッタとは、レーザー光８に対して、半透明なハーフミラーとプリズムとを組み合わせた光学機器をいう。ビームスプリッタは、ハーフミラーにより、一部のレーザー光８を反射し、かつ、一部のレーザー光８を透過させるという特性を有する。本実施形態では、分光器４は、レーザー光投光部２により発光されたレーザー光８に対して略４５度の傾斜角をもって設置される。レーザー光８は、分光器４に入射し、ビームスプリッタの特性により透過光及び反射光に分解される。透過光受光素子５は、この透過光を受光する位置に、反射光受光素子６は、この反射光を受光する位置にそれぞれ設置される。透過光受光素子５及び反射光受光素子６は、それぞれ受光したレーザー光８の受光位置の変位及び変位の方向を振動検出部７に送信する。ここで、本実施形態では、分光器４のレーザー光８に対する傾斜角を略４５度としたが、透過光及び反射光に分解可能な範囲であれば任意の角度であっても良い。

図３に、エレベータかご振動検出装置１の他の実施の形態の概略の構成を示す。また、図２（ａ）に図３のＡ−Ａ断面図を、図２（ｂ）に図３のＢ−Ｂ断面図を示す。この実施の形態では、レーザー光投光部２は、昇降路底部４３のピット４７に設置される。ここで「底部」とは、ピット４７を含めた昇降路４０の下部周辺をいう。また、レーザー光受光部３は、エレベータかご１０の下面に設置され、レーザー光投光部２が発光したレーザー光８を受光する。したがって、レーザー光受光部３は、レーザー光投光部２の設置位置のほぼ真上に設置される。但し、斜行エレベータの場合には、レーザー光受光部３は、レーザー光投光部２から、その傾斜角に沿った位置に設置される。また、レーザー光受光部３は、エレベータかご１０の下部のほぼ中央位置に設置される。しかし、他の設備や付属部品との関係から、その位置はほぼ中央位置でなくても良い。エレベータかご振動検出装置１は、図１に示すレーザー光投光部２及びレーザー光受光部３と、図３に示すレーザー光投光部２及びレーザー光受光部３とを併用しても良い。つまり、双方の検出結果を、振動検出部７が比較することで、より精度の高い検出結果となる場合がある。また、高層の建物の場合、レーザー光投光部２とレーザー光受光部３との距離が長くなると検出精度が低下するため、エレベータかご１０の昇降位置により、２つの検出手段を相互に切替えて検出しても良い。

図４に、分光器４、透過光受光素子５、及び反射光受光素子６を用いた、エレベータかご１０の移動量と回転量の検出原理を示す。図４（ａ）は、エレベータかご１０に移動及び回転が発生していない場合の受光位置を示す説明図である。また、図４（ｂ）は、エレベータかご１０に移動のみが発生した場合の受光位置の変位を示す説明図である。さらに、図４（ｃ）は、エレベータかご１０に回転のみが発生した場合の受光位置の変位を示す説明図である。

本来、測定すべき移動量及び回転量は、エレベータかご１０の床面の中央位置での値が望ましい。この移動及び回転を感知するのは、エレベータの乗客だからである。しかし、エレベータかご１０の上面或いは下面に設置されたレーザー光受光部３と、エレベータかご１０の床面の中央位置との位置関係は幾何学的に容易に算出可能であり、また、エレベータかご１０を剛体と仮定し、その位置関係を不変量として扱っても問題はない場合が多い。そこで、本実施の形態では、エレベータかご１０の移動及び回転を、レーザー光投光部２とレーザー光受光部３との相対的な位置関係の変位として算出し、それらの値をエレベータかご１０の床面の中央位置での値に変換する。また、図４（ｂ）及び図４（ｃ）では、レーザー光受光部３の位置を固定し、レーザー光投光部２が移動又は回転した場合の受光位置の変位を示す。これは、レーザー光受光部３と透過光受光素子５、及びレーザー光受光部３と反射光受光素子６との距離は、レーザー光投光部２とレーザー光受光部３との距離に比較して無視できるほど短いからである。特に、回転の場合、回転中心をどの点にとるかが問題となるが、図４（ｂ）及び図４（ｃ）では、分光器４の中心点Ｐを回転中心とする。

図４（ａ）では、レーザー光投光部２から発光されたレーザー光８は、レーザー光８と略４５度の角度で設置された分光器４に略４５度の入射角で入射する。分光器４の中心点Ｐを透過した透過光８ａはそのまま直進し、透過光受光素子５の受光面の中心点Ｑ０に到達する。一方、分光器４を反射した反射光８ｂは、分光器４に対して略４５度の反射角で反射し、反射光受光素子６の受光面の中心点Ｒ０に到達する。

図４（ｂ）では、レーザー光投光部２が、距離Ｄ１だけ移動した場合を示す。この場合は、透過光８ａは、Ｑ０点からＤ１だけ移動したＱに到達する。また、反射光８ｂは、Ｒ０点からＤ２だけ移動したＲ点に到達する。分光器４が、レーザー光８に対して略４５度傾斜していることから、この場合、Ｄ１とＤ２とは略等しい値となる。以下、このＤ１，Ｄ２の値をＤ０と表す。また、それぞれの受光素子５，６での受光位置Ｑ，Ｒの変位の方向は、図中に矢印で示す方向となる（図中矢印の方向をプラスとする）。レーザー光投光部２の移動方向が図の方向と逆の場合には、Ｄ０の値はマイナスの値となる。また、図から明らかなように、Ｄ０の値は、Ｐ点から受光位置Ｑ０までの距離Ｌ１及びＰ点から受光位置Ｒ０までの距離Ｌ２によっては変化せず一定値である。

図４（ｃ）では、レーザー光投光部２が、分光器４の中心点Ｐを中心として回転角αだけ回転した場合を示す。この場合は、透過光８ａは、Ｑ０点からＤ３だけ移動したＱに到達する。また、反射光８ｂは、Ｒ０点からＤ４だけ移動したＲ点に到達する。分光器４の中心点Ｐを回転中心としていることから、この場合、Ｄ３の値は、Ｌ１ｔａｎαとなり、Ｄ４の値はＬ２ｔａｎαとなる。すなわち、Ｄ３及びＤ４の値は、Ｐ点から受光位置Ｑ，Ｒまでの距離（Ｌ１，Ｌ２）に従って線形に増減する。また、それぞれの受光素子５，６での受光位置Ｑ，Ｒの変位の方向は、図中に矢印で示す方向となる（図中矢印の方向をプラスとする）。レーザー光投光部２の回転の方向が逆の場合には、Ｄ３，Ｄ４の値もマイナスとなる。

透過光受光素子５及び反射光受光素子６の受光面での各受光位置Ｑ，Ｒの変位から移動量及び回転量を算出するには、分光器４と反射光受光素子６の受光面との距離Ｌ１と、分光器４と透過光受光素子５の受光面との距離Ｌ２とを異なる値とする。すなわち、移動と回転とが同時に発生した場合、透過光受光素子５の受光位置Ｑの変位量は、Ｄ１＋Ｄ３であり、Ｄ１＋Ｄ３＝Ｄ０＋Ｌ１ｔａｎα（式１）となる。一方、反射光受光素子６の受光位置Ｒの変位量は、Ｄ２＋Ｄ４であり、Ｄ２＋Ｄ４＝Ｄ０＋Ｌ２ｔａｎα（式２）となる。ここに、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，及びＤ４の値は測定値であり、Ｌ１、Ｌ２は既知量である。したがって、（式１）及び（式２）から、簡単な演算により回転角α及び移動量Ｄ０の値が求まる。また、図４に示す原理から明らかなように、透過光受光素子５及び反射光受光素子６の受光面での各受光位置Ｑ，Ｒの変位方向から、移動及び回転の方向が定まる。

振動検出部７は、レーザー光受光部３が、上記原理により算出した値からエレベータかご１０の移動量及び回転量を検出する。すなわち、透過光受光素子５が受光した透過レーザー光８ａ及び反射光受光素子６が受光した反射レーザー光８ｂの受光位置Ｑ，Ｒの変位及び変位方向から、エレベータかご１０の移動量及び回転量を検出する。振動検出部７は、エレベータかごの前後方向及び左右方向について、それぞれその移動量を検出する。また、振動検出部７は、エレベータかごの前後方向の回転及び左右方向の回転について、それぞれその回転量を検出する。

本実施の形態では、エレベータかご振動検出装置１は、基準レーザー光投光部２２、基準レーザー光受光部２３、基準位置検出部２７、及び昇降位置検出部１４を備える。上述したエレベータかご１０の移動量及び回転量の検出は、レーザー光投光部２の位置が変動しないとの前提に立つが、このレーザー光投光部２の位置が、地震や風等の横力により変位する場合には、後述するように検出された値には「ずれ」が生じる。したがって、低層であって剛性の高い建物であれば、レーザー光投光部２の位置の変動は無視できる場合がある。しかし、高層であって剛性の低い建物の場合には、後述する基準レーザー光２８を用いて、エレベータかご１０の基準位置を算出して補正する。

図１に、基準レーザー光２８によるエレベータかご１０の基準位置算出の概要を示す。基準レーザー光投光部２２は、昇降路頂部４２に設けられ、レーザー光投光部２の近傍に設置される。エレベータかご１０の基準位置を検出するためには、基準レーザー光投光部２２はレーザー光投光部２の設置位置に近接して設置されるのが望ましい。しかし、基準レーザー光２８は、エレベータかご１０を通過なければならないため、可能な限り近傍に設置すればよい。ここに、「近傍」とは、エレベータかご１０の位置を考慮し、レーザー光投光部２に可能な限り接近した位置をいう。基準レーザー光受光部２３は、本実施の形態では、昇降路底部４３のピット４７に設けられる。基準レーザー光受光部２３は、基準レーザー光投光部２２の位置から、エレベータかご１０の昇降する範囲を超えた位置に設けられる。つまり、エレベータかご１０が、昇降するいずれの位置であってもその昇降位置における基準位置を検出しなければならないからである。したがって、図３に示すように、基準レーザー光投光部２２を昇降路底部４３に設置した場合には、基準レーザー光受光部２３は、エレベータかご１０の昇降する範囲を超えて、例えば、昇降路頂部４２に設置する。

本実施の形態では、この基準レーザー光投光部２２及び基準レーザー光受光部２３は、昇降路頂部４２、或いは、昇降路底部４３に設置されるが、それ以外の位置であっても良い。例えば、水平剛性の高い低層階と水平剛性の低い高層階とから成る建物の場合であって、地震や風等の横力に対して低層階の昇降路４０の変形が無視できる場合には、低層階の頂部に基準レーザー光受光部２３を設置しても良い。また、高層の建物の場合、基準レーザー光投光部２２と基準レーザー光受光部２３との距離が長くなると検出精度が低下するため、中間位置において切替えて検出しても良い。

ここで、図５により、昇降路４０が、地震や風などの横力Ｆにより変形し、レーザー光投光部２の位置が変動した場合について説明する。図５には、昇降路４０の原位置を破線で示し、地震や風等の横力Ｆが昇降路４０に加わり昇降路頂部４２がＤだけ変位した変形した位置を実線で示す。ここに、昇降路４０の底部４３から昇降路４０の頂部４２までの高さをＨとする。また、昇降路４０の底部４３からエレベータかご１０の床面の高さ位置までの距離をｈとする。このとき、エレベータかご１０も昇降路４０の変形に追従し、原位置からｄだけ変位する。昇降路頂部４２が変位しているにもかかわらず、レーザー光発光部２から発光されたレーザー光８は鉛直下方に発光される。そのため、レーザー光受光部３が受光する位置と、本来受光すべき位置とは、ずれ量ｄが生じる。このずれ量ｄを排除するために、レーザー光発光部２の変位にかかわらないエレベータかご１０の基準位置を求め、補正する必要がある。なお、この高さ位置は、基準レーザー光投光部２２の高さ位置としても良い。また、このエレベータかご１０の高さ位置を、レーザー受光部３の高さ位置としても良い。

次に、図６により、昇降路４０の変形についての概略を説明する。建物が、地震や風等の横力Ｆを受けた場合の変形には、図６（ａ）に示すせん断変形と、図６（ｂ）に示す曲げ変形とがある。せん断変形は、建物の水平方向の移動による変形である。すなわち、建物の柱５０の水平剛性は、床面の梁５１の水平剛性よりもきわめて低いことから、柱５０の水平方向の変位（スウェイ）により、建物全体はせん断型の変形となる。この振動モデルとしては、質量ｍがバネｋにより連結された多質点系となる。ここで、建物頂部の移動量をｄａとする。一方、曲げ変形は、柱５０の軸方向の伸縮により建物が全体として回転する変形である。すなわち、建物の床面の梁５１の水平剛性が低いか、或いは無いことから、柱５０の軸方向の伸縮により、建物全体は曲げ型の変形となる。ここで、建物頂部の回転量をθとする。振動モデルとしては、質量が長さ方向に一定の片持ち梁５２となる。エレベータの昇降路４０は、昇降路壁体４５に囲われ、昇降路４０内に床面の梁５１が存在しないことから、それ自体では曲げ変形が卓越する。しかし、昇降路４０以外の柱梁からなる構造フレームは、せん断変形が卓越する。したがって、一般的には、昇降路４０は、構造フレームとのインターアクションにより、せん断変形と曲げ変形が複合した変形をするものと思われる。

図６（ａ）のせん断変形の場合、基準レーザー光受光部２３からみて基準レーザー光投光部２２の変位は、基準レーザー光投光部２２の位置を基準とすると移動となり、その移動量はｄａとなる。また、図６（ｂ）の曲げ変形の場合、基準レーザー光受光部２３からみて基準レーザー光投光部２２の変位は、基準レーザー光投光部２２の位置を基準とすると回転であり、その回転量はθとなる。したがって、上述した、レーザー光受光部３と同様な原理で、この基準レーザー光投光部２２が設置された昇降路頂部４２の移動量と回転量を検出することが可能となる。なお、図３に示すように、基準レーザー光投光部２２が昇降路底部４３に設置され、基準レーザー光受光部２３が昇降路頂部４２に設置されていても、同様の原理により昇降路頂部４２の移動量と回転量を検出することが可能である。

この基準レーザー光投光部２２は、レーザー光投光部２と同様であり、その詳細は省略する。また、基準レーザー光受光部２３は、上述したようにレーザー光受光部３と同様な原理に基づく機構となり、分光器２４、透過光受光素子２５、及び反射光受光素子２６から構成される。基準位置検出部２７は、まず透過光受光素子２５、及び反射光受光素子２６が受光した基準レーザー光２８の変位及び変位方向から、昇降路頂部４２の移動量と回転量とを検出する。

次に、基準位置検出部２７は、エレベータかご１０の基準位置を検出する。そのためには、エレベータかご１０の昇降位置ｈの値が必要となる。これは、エレベータかご１０の基準位置ｈにより、エレベータかご１０の移動量と回転量が異なるからである。そこで、昇降位置検出部１４は、機械室４１に設置された制御盤４４のエレベータかご１０の運転状況に関する情報から、エレベータかご１０の昇降位置ｈを検出する。昇降位置検出部１４は、制御盤４４からの情報ではなく、他の方法によりエレベータかご１０の昇降位置ｈを検出しても良い。昇降位置検出部１４は、検出結果を基準位置検出部２７へ伝送する。

基準位置検出部２７は、図５に示すように、基準レーザー光投光部２２の移動量及び回転量について、幾何学的な位置関係からエレベータかご１０の昇降位置ｈにおける移動量及び回転量を算出する。さらに、その値からエレベータかご１０の基準位置を算出し、振動検出部７に伝送する。

振動検出部７は、基準レーザー光２８によるエレベータかご１０の基準位置を基準として、レーザー光受光部３が受光したレーザー光８によるエレベータかご１０の移動量と回転量を検出する。すなわち、測定の原点をエレベータかご１０の基準位置とし、それを新たな原点としてエレベータかご１０の移動量と回転量を検出する。

図７に、レーザー光投光部２の一つの実施の形態の概略の構成を示す。図７（ａ）は、昇降路頂部４２に設置された場合であり、図７（ｂ）は、昇降路底部４３に設置された場合である。これらの概略図は、基準レーザー光投光部２２も同様であるため、その図面は省略する。レーザー光投光部２及び基準レーザー光投光部２２は、本実施の形態では、鉛直下方又は鉛直上方にレーザー光８を発光するため、鉛直方向に直交する２方向の軸３３周りに、それぞれ回転自在なヒンジ３２が取り付けられる。すなわち、レーザー光投光部２は、レーザー光投光器３１に２方向のヒンジ３２を介して支持体３４に取り付けられる。このヒンジ３２により、レーザー光投光器３１は、自重により鉛直方向に向くことが可能となる。この場合、レーザー光投光器３１の自重だけではなく、他の方法で重量を付加しても良い。なお、斜行エレベータのように、傾斜角を有するエレベータの場合には、レーザー光投光部２は、その傾斜角を保つように保持される。

（エレベータかご制振装置）
図１にエレベータかご制振装置３０の一つの実施の形態の概略の構成を示す。また、図２（ａ）に図１のＡ−Ａ断面図を、図２（ｂ）に図１のＢ−Ｂ断面図を示す。エレベータかご制振装置３０には、エレベータかご振動検出装置１の構成要素に、復元量算出部１７と、本実施の形態での復元器であるアクチュエータ１６とが付加される。エレベータかご制振装置３０は、上述したエレベータかご振動検出装置１を装着し、振動検出部７により検出されたエレベータかご１０の移動量と回転量とから、エレベータかご１０のかご位置を復元させ、エレベータかご１０の振動に対する制振を行う装置である。

復元量算出部１７は、振動検出部７により検出されたエレベータかご１０の移動量と回転量とから、エレベータかご１０の位置を復元させる復元量を算出する。すなわち、エレベータかご１０に発生した移動又は回転に対して、その姿勢を制御するための復元量を算出する。そして、エレベータかご１０に装着された各アクチュエータ１６に復元量を伝送する。

アクチュエータ１６は、エレベータかご１０の各ガイドローラ９に搭載される。ガイドローラ９には、図２（ａ）に示す、前後方向ガイドローラ９ａと、図２（ｂ）に示す、左右方向ガイドローラ９ｂとがある。前後方向ガイドローラ９ａは、エレベータかご１０の左右にそれぞれ２箇所に上下に並べて設置される。また、左右方向ガイドローラ９ｂも、エレベータかご１０の左右にそれぞれ２箇所に上下に並べて設置される。アクチュエータ１６は、ガイドローラ９がガイドレール１５に接する方向に、ガイドレール１５とエレベータかご１０との間隔を、復元量算出部１７により算出された復元量により伸縮させる。

エレベータかご１０の移動に対しては、前後方向であれば、総ての前後方向ガイドローラ９ａを、同方向に同じ伸縮量だけアクチュエータ１６を動作させればよい。また、左右方向であれば、総ての左右方向ガイドローラ９ｂを、同方向に同じ伸縮量だけアクチュエータ１６を動作させればよい。一方、エレベータかご１０の回転に対しては、前後方向の回転であれば、上下の前後方向ガイドローラ９ａを、逆方向に所定の回転となる伸縮量でアクチュエータ１６を動作させればよい。また、左右方向の回転であれば、上下の左右方向ガイドローラ９ｂを、逆方向に所定の回転となる伸縮量でアクチュエータ１６を動作させればよい。これらのアクチュエータ１６の動作により、エレベータかご１０の移動と回転に対する復元が可能となる。

本発明に係るエレベータかご振動検出装置及びエレベータかご制振装置の一つの実施の形態の概略の構成を示す断面図である。 エレベータかご振動検出装置及びエレベータかご制振装置の概略の構成を示す図１及び図３の断面図である。 エレベータかご振動検出装置及びエレベータかご制振装置の他の実施の形態の概略の構成を示す断面図である。 エレベータかごの移動量と回転量との検出原理を示す説明図である。 昇降路壁体が地震や風により変形した場合の概略の説明図である。 昇降路の変形についての概略の説明図である。 レーザー光投光部の一つの実施の形態の概略図である。

符号の説明

１ エレベータかご振動検出装置、２ レーザー光投光部、３ レーザー光受光部、４，２４ 分光器、５，２５ 透過光受光素子、６，２６ 反射光受光素子、７ 振動検出部、８ レーザー光、９ ガイドローラ、９ａ 前後方向ガイドローラ、９ｂ 左右方向ガイドローラ、１０ エレベータかご、１４ 昇降位置検出部、１５ ガイドレール、１６ アクチュエータ、１７ 復元量算出部、２２ 基準レーザー光投光部、２３ 基準レーザー光受光部、２７ 基準位置検出部、２８ 基準レーザー光、３０ エレベータかご制振装置、３１ レーザー光投光器、３２ ヒンジ、３３ 軸、３４ 支持体、４０ 昇降路、４１ 機械室、４２ 昇降路頂部、４３ 昇降路底部、４４ 制御盤、４５ 昇降路壁体、４６ 昇降路壁面、４７ ピット、５０ 柱、５１ 梁、５２ 片持ち梁、Ｘ エレベータかごの左右方向、Ｙ エレベータかごの前後方向、α 回転角、Ｐ 分光器の中心点、Ｑ０，Ｒ０ 受光位置、Ｑ，Ｒ 変位した受光位置、Ｌ１ Ｐ点から受光位置Ｑ０までの距離，Ｌ２ Ｐ点から受光位置Ｒ０までの距離、Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ 受光位置の変位量、Ｄ 昇降路の変位、ｄ エレベータかごの変位、Ｈ 昇降路の高さ、ｈ エレベータかごの高さ、Ｆ 横力、ｍ 質量、ｋ バネ、ｄａ 建物頂部の移動量、θ 建物頂部の回転量。

Claims (7)

1. エレベータ昇降路内の壁面に敷設されたガイドレールに、エレベータかごのガイドローラを副えて昇降するエレベータかごの振動を検出するエレベータかご振動検出装置であって、
   昇降路の頂部に設けられ、下方に向けてレーザー光を発光するレーザー光投光部と、
   レーザー光投光部から発光されたレーザー光を受光し、受光したレーザー光を透過光と反射光とに分光する分光器と、分光器により透過された光を受光する透過光受光素子と、分光器により反射された光を受光する反射光受光素子と、を有し、エレベータかごの上面に設けられるレーザー光受光部と、
   透過光受光素子及び反射光受光素子が受光したレーザー光の受光位置の変位及び変位方向から、エレベータかごの移動量及び回転量を検出する振動検出部と、
   を備えることを特徴とするエレベータかご振動検出装置。
2. エレベータ昇降路内の壁面に敷設されたガイドレールに、エレベータかごのガイドローラを副えて昇降するエレベータかごの振動を検出するエレベータかご振動検出装置であって、
   昇降路の底部に設けられ、上方に向けてレーザー光を発光するレーザー光投光部と、
   レーザー光投光部から発光されたレーザー光を受光し、受光したレーザー光を透過光と反射光とに分光する分光器と、分光器により透過された光を受光する透過光受光素子と、分光器により反射された光を受光する反射光受光素子と、を有し、エレベータかごの下面に設けられるレーザー光受光部と、
   透過光受光素子及び反射光受光素子が受光したレーザー光の受光位置の変位及び変位方向から、エレベータかごの移動量及び回転量を検出する振動検出部と、
   を備えることを特徴とするエレベータかご振動検出装置。
3. 請求項１又は２に記載のエレベータかご振動検出装置において、
   レーザー光投光部の近傍に設けられ、基準レーザー光を発光する基準レーザー光投光部と、
   基準レーザー光投光部から発光された基準レーザー光を受光し、受光した基準レーザー光を透過光と反射光とに分光する分光器と、分光器により透過された光を受光する透過光受光素子と、分光器により反射された光を受光する反射光受光素子と、を有し、基準レーザー光投光部の位置から、そのエレベータかごの昇降する範囲を超えた位置に設けられる基準レーザー光受光部と、
   昇降路内でのエレベータかごの昇降位置を検出する昇降位置検出部と、
   基準レーザー光受光部が受光した基準レーザー光の変位及び変位方向と、昇降位置検出部により検出されたエレベータかごの昇降位置と、からエレベータかごの基準位置を検出する基準位置検出部と、を備え、
   振動検出部は、その基準位置を基準とした、エレベータかごの移動量及び回転量を検出することを特徴とするエレベータかご振動検出装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１に記載のエレベータかご振動検出装置において、レーザー光投光部は、鉛直方向に対して直交する２方向の軸周りに、それぞれ回転自在なヒンジを備えることを特徴とするエレベータかご振動検出装置。
5. 請求項３又は４に記載のエレベータかご振動検出装置において、基準レーザー光投光部は、鉛直方向に対して直交する２方向の軸周りに、それぞれ回転自在なヒンジを備えることを特徴とするエレベータかご振動検出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１に記載のエレベータかご振動検出装置が装着され、
   振動検出部により検出されたエレベータかごの移動量及び回転量から、エレベータかご位置を復元させる復元量を算出し、その復元量を復元器に伝送する復元量算出部と、
   エレベータかごのガイドローラに搭載され、ガイドレールとエレベータかごとの間隔を復元量に基づき伸縮させる復元器と、
   を備えることを特徴とするエレベータかご制振装置。
7. 請求項６に記載のエレベータかご制振装置において、復元器は、ガイドレールの主軸に対して略直交する２方向からガイドレールに副うガイドローラの、それぞれに装着されることを特徴とするエレベータかご制振装置。

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