JP2008174391A - 制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音の原因となる振動を制振し、建物への影響を極力防ぐ。
【解決手段】制振対象物にアクティブ型の制振装置２１を設置しておき、上記制振対象物の振動成分を打ち消すように制振装置２１を駆動して制振する。この制振装置２１は、ケーシング２３と、ケーシング２３内に設けられ、少なくとも一部が磁性体で構成された重り２２と、この重り２２を所定の方向に変位自在に支持する支持部材２４，２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂと、ケーシング２３内の重り２２の変位方向に重り２２に対向して設けられ、電磁力の作用により重り２２を動かすことで、ケーシング２３を介して振動対象物に制振用の振動を与える一対の電磁石２７ａ，２７ｂとからなる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、巻上機の駆動により乗りかごを昇降動作させるエレベータなどに用いられる制振装置に関する。

近年、建物の省スペース化に伴い、巻上機を小型化して昇降路内に設置したマシンルームレス型のエレベータが普及している。このマシンルームレス型のエレベータでは、昇降路内で巻上機が駆動され、その巻上機のシーブに巻き掛けられたロープを介して乗りかごがカウンタウェイトと共に昇降動作する。

その際、巻上機の振動が梁などを介して建物側に伝わるといった問題がある。特に、ロープの細径化により、シーブの径も小さくなるため、そのシーブが高速回転することで、およそ５０Ｈｚ以上の高周波の振動が発生する。このような高周波の振動は、建物側の住居の壁などに響いて騒音の原因となる。

従来、エレベータの制振構造として、例えば巻上機の下に防振ゴムを取り付けたり、あるいは、特許文献１のように巻上機の支持部材（マシンベッド）に吸音効果のある樹脂を塗布し、さらに、その支持部材の表面を吸音材で覆うなどして、巻上機の振動を吸収するといった方法が知られている。
特開平７−６９５６９号公報

しかしながら、防振ゴムや吸音材などを用いて巻上機の振動を吸収する方法では、上述したような騒音の原因となる高周波の振動を取り除くことは難しく、建物側への影響を回避できないのが現状である。

本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、騒音の原因となる振動を制振し、建物への影響を極力低減することのできる制振装置を提供することを目的とする。

本発明の制振装置は、ケーシングと、このケーシング内に設けられ、少なくとも一部が磁性体で構成された重りと、この重りを所定の方向に変位自在に支持する支持部材と、上記ケーシング内の上記重りの変位方向に上記重りに対向して設けられ、電磁力の作用により上記重りを動かすことで、上記ケーシングを介して振動対象物に制振用の振動を与える一対の電磁石とを具備して構成される。

本発明によれば、騒音の原因となる振動を制振し、建物への影響を極力低減することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るマシンルームレス型のエレベータの構成を示す図である。

このエレベータは、図示しない制御盤を含め、巻上機１１などの機器類が小型化されて昇降路１０内に配置されている。巻上機１１は、昇降路１０の上部に水平方向に架設された支持部材１２に受台１３を介して設置されている。なお、支持部材１２は、例えば鉄製の強固な部材（建物の梁を利用することも可能）からなる。また、巻上機１１の底部に取り付けられた受台１３は、例えば防振ゴムなどの吸音部材からなる。

巻上機１１の回転軸１１ａにはメインシーブ１４が回転自在に取り付けられ、そのメインシーブ１４にはロープ１５が巻き掛けられている。ロープ１５の両端部は昇降路１０の所定の箇所に設けられたヒッチ部に固定されており、乗りかご１６はかご下シーブ１７ａ，１７ｂを介して図示せぬカウンタウェイトと共に２：１ローピング方式で支えられている。

なお、図１の例では、ロープ１５が１本しか図示していないが、実際には複数本のロープ１５がメインシーブ１４、かご下シーブ１７ａ，１７ｂなどに巻き掛けられている。

乗りかご１６は、一対のガイドレール１８ａ，１８ｂに摺動自在に支持され、巻上機１１の駆動により、ロープ１５を介してカウンタウェイトと共に昇降動作する。また、ガイドレール１８ａ，１８ｂは支持部材１２に連結されており、その支持部材１２の端部は建物の側壁１９に固定されているものとする。

このような構成において、巻上機１１の駆動に伴って振動が発生し、それが巻上機１１の周囲に伝わるといった問題がある。特に、ロープ１５の強度向上により細径化が進むと、それに伴ってメインシーブ１４の径も小さくなるため、高速回転により、およそ５０Ｈｚ以上の高周波の振動が生じ易くなる。この高周波の振動は、支持部材１２を介して建物の側壁１９に伝わり、例えば住居の壁などに響いて騒音の原因となる。

このような巻上機１１の高周波振動を低減するため、支持部材１２に対して振動センサ２０とアクティブ型の制振装置２１が設けられている。

振動センサ２０は、例えば加速度センサからなり、その設置箇所で生じている振動を検出する。制振装置２１は、この振動センサ２０によって検出された振動信号に基づいて重り２２を所定方向に動かすことで、制振対象（この例では支持部材１２）に制振のための振動を与える。なお、この制振装置２１の具体的な構成については、後に図５を参照して説明する。

本実施形態において、この制振装置２１は、支持部材１２の裏側（すなわち、巻上機１１とは反対側の面）に振動センサ２０と共に設けられている。巻上機１１の駆動時に支持部材１２に伝わる振動は、その支持部材１２上に設けられた振動センサ２０にて検出される。制振装置２１は、この振動センサ２０によって検出された振動信号に基づいて内部の重り２２を動かして、支持部材１２の振動とは逆位相の振動を発生させる。これにより、支持部材１２に対して制振用の振動が与えられ、巻上機１１からの振動が相殺される。その結果、巻上機１１から支持部材１２を介して建物の側壁１９へ伝わる振動を防ぐことができる。

なお、図１に示した構成では、振動センサ２０と制振装置２１を支持部材１２の裏側に設けたが、図２または図３に示すように、支持部材１２の表側に設置することでも良い。図２は振動センサ２０と制振装置２１を支持部材１２の建物側に巻上機１１と並べて設置した場合、図３は振動センサ２０と制振装置２１を支持部材１２の建物とは反対側に巻上機１１と並べて設置した場合を示している。

支持部材１２のどの面であっても、巻上機１１の近傍に制振装置２１を設置しておけば制振効果を期待できる。また、測定器等を用いて支持部材１２上で振動が大きく表れる箇所を調べておき、そこに制振装置２１を設置しておけば、より効果的である。

また、図１では、巻上機１１が支持部材１２上に載置された構成を示したが、実際には、図４に示すようなマシンベッド３１上に巻上機１１を載置する構成が一般的である。このマシンベッド３１は、エレベータの機器類を載せておくための台座であり、例えば建物の構造材である梁の延長部である支持部材１２の上に受台３２を介して設置される。また、マシンベッド３１の底部に取り付けられた受台３２は、例えば防振ゴムなどの吸音部材からなる。

図４のようにマシンベッド３１上に巻上機１１が載置された構成では、そのマシンベッド３１に対して制振装置２１を振動センサ２０と共に設置しておく。巻上機１１からマシンベッド３１に伝わる振動は振動センサ２０によって検出される。この振動センサ２０によって検出された振動信号に基づいて制振装置２１が駆動されて、制振のための振動がマシンベッド３１に与えられる。これにより、巻上機１１からマシンベッド３１を介して建物の側壁１９に伝わる振動を低減して、その影響を防ぐことができる。

次に、図５および図６を参照して、制振装置２１の具体的な構成とその駆動制御の方法について説明する。

図５に示すように、制振装置２１は、ケーシング２３内に鉄等の磁性体からなる重り２２を有する。この重り２２は、ケージング２３内の中央部分に配設された支持板２４を介して図中の矢印ａ，ｂ方向に変位自在に支持されている。なお、ケージング２３は、図５に図示されているように、内部が素通しの枠組だけの構成を含んでいる。

支持板２４の両端部には弾性体２５ａ，２５ｂが設けられ、その弾性体２５ａ，２５ｂと固定器具２６ａ，２６ｂを介してケーシング２３内に取り付けられている。また、このケーシング２３内には、重り２２を挟むようにして一対の電磁石２７ａ，２７ｂが設けられている。

この電磁石２７ａ，２７ｂが励磁されると、そのときに発生する電磁力により磁性体である重り２２が矢印方向に動き、その反力がケーシング２３に作用する。したがって、このケーシング２３の振動が制振対象への制振力となるように電磁石２７ａ，２７ｂを励磁制御すれば、巻上機１１からの振動を相殺することができる。

なお、このような重り２２を駆動する制振装置２１はＡＭＤ（Active Mass Damper)として一般的であるが、通常は、様々な振動周波数に対応させるために、リニア同期モータなどを用いて重り２２を大きく動作させる必要がある。これに対し、本実施形態では、エレベータの巻上機１１から発せられる所定周波数（約５０Ｈｚ）以上の振動成分を除去すればよいので、重り２２を大きく動作させる必要はない。これは、同じ制振力であれば、周波数が高いほど、重り２２の変位は原理上小さて済むからである。したがって、大型の電磁石２７ａ，２７ｂを用いることなく、小型で簡易な構成の制振装置２１を実現できる。

図６に制振装置２１を駆動制御するための構成を示す。

制振装置２１の近くに振動センサ２０を設置しておく。この振動センサ２０の信号を昇降路１０内の所定の場所に設けられた制御装置４０に取り込む。制御装置４０は、汎用のコンピュータからなり、Ａ／Ｄ変換器４１、ハイパスフィルタ４２、積分器４３、ゲイン調整器４４、電磁力分配演算器４５、Ｄ／Ａ変換器４６，４７を備える。

上記振動センサ２０の信号は、Ａ／Ｄ変換器４１を介してハイパスフィルタ４２に与えられ、そこで所定周波数（約５０Ｈｚ）以上の振動成分が抽出される。このハイパスフィルタ４２によって抽出された高周波の振動成分を積分器４３にて数値積分し、さらにゲイン調整器４４にて所定のゲインを乗じることで制振信号を生成する。

ここで、制振装置２１に備えられた電磁石２７ａ，２７ｂは、それぞれ重り２２を吸引する方向の電磁力しか発生できない。そこで、電磁力分配演算器４５において、例えば重り２２を上方向（矢印ａ方向）に振る瞬間は一方の電磁石２７ａの電磁力による吸引作用を大きくし、他方の電磁石２７ｂの電磁力による吸引作用を小さくするといったように、重り２２を振るタイミングに応じて電磁石２７ａ，２７ｂの電磁力を分配する。

この電磁力分配演算器４５から出力される制振信号は、Ｄ／Ａ変換器４６，４７を介して出力され、必要に応じてアンプ４８，４９にて増幅された後、電磁石２７ａ，２７に与えられる。これにより、電磁石２７ａ，２７ｂが励磁駆動され、そのときに発生した電磁力によって重り２２が動いて、その反動によりケーシング２３自体が振動することになる。

このように、エレベータの巻上機１１を支持する部材（支持部材１２またはマシンベッド３１）に、制振装置２１を振動センサ２０と共に設置しておき、振動センサ２０によって検出される振動信号に基づいて制振装置２１を駆動することで、巻上機１１から支持部材を介して建物の側壁１９を伝わる振動を低減して、建物の隣室居室などへの影響を防ぐことができる。

なお、図５では、重り２２の全体が磁性体である場合の例を示したが、電磁石２７ａ，２７ｂの磁気力によって重り２２を動かすことができれば良いので、少なくとも電磁石２７ａ，２７ｂに対向する部分が磁性体で構成されていれば良い。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図７は本発明の第２の実施形態に係るマシンルームレス型のエレベータの構成を示す図である。上記第１の実施形態と異なる点は、制振装置２１に代わって制振装置５０が用いられていることである。

この制振装置５０は、電磁石５１と磁性体５２とから構成される。磁性体５２は、例えば鉄板などであり、制振対象の特に振動の大きい箇所に固定される。図７の例では、巻上機１１を支持しているマシンベッド３１の裏側に磁性体５２が固定されている。

この磁性体５２に対向させて電磁石５１が所定の間隔を空けて配置される。図７の例では、マシンベッド３１が弾性部材からなる受台３２を介して支持部材１２に支持されており、その支持部材１２上の磁性体５２と対向する位置に１つの電磁石５１が設けられている。

また、磁性体５２の近傍に振動センサ２０が設置されており、その振動センサ２０によって検出される振動信号が制御装置５３に取り込まれる。制御装置５３は、汎用のコンピュータからなり、所定周波数（約５０Ｈｚ）以上の振動成分を抽出し、その振動成分を低減するための制振信号を生成する機能を備える。なお、制御装置５３は、図６に示した制御装置４０から４５〜４７を除いた構成からなる。

この制御装置５３によって生成された制振信号は、必要に応じてアンプ５４で増幅された後、制振装置５０の電磁石５１に与えられる。これにより、電磁石５１が励磁駆動され、その電磁石５１の電磁力の作用によって、マシンベッド３１の制振箇所に取り付けられた磁性体５２が振動することになる。したがって、マシンベッド３１の振動と逆位相の振動をマシンベッド３１に与えるように電磁石５１を励磁制御すれば、巻上機１１からマシンベッド３１を介して建物の側壁１９側に伝わることを防止できる。

このように、制振装置５０を用いてマシンベッド３１に対して直接的に制振用の振動を与えるような構成であっても、上記第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、この制振装置５０では、重りなどの部品を必要としないため、非常に簡易な構成で実現できるといった利点がある。

なお、図７の例は、巻上機１１がマシンベッド３１上に設置された場合であるが、図１のような支持部材１２の上に巻上機１１が設置された構成であっても適用可能である。この場合、支持部材１２の制振箇所に振動センサ２０と共に磁性体５２を設け、その磁性体５２に対向させるように電磁石５１を配置すれば良い。

また、上記各実施形態では、マシンルームレス型のエレベータを例にして説明したが、本発明はマシンルーム型のエレベータにも適用可能である。マシンルーム型のエレベータでは、建物の機械室内に巻上機１１が設けられる。したがって、この機械室内において、巻上機１１を支持している部材（例えばマシンベッド）に対し、上述した制振装置２１または制振装置５０を設置すれば良い。

さらに、図８および図９に示すように、エレベータのガイドレール１８ａと建物の梁６１とを連結するブラケット６２の近傍に制振装置２１，５０を設置することでも良い。

図８は上記第１の実施形態における制振装置２１をブラケット６２近傍に設けた場合の例を示す図である。建物の梁６１に対して、制振装置２１を振動センサ２０と共に設置しておき、その振動センサ２０の信号によって制振装置２１の重り２２も動かすことで建物の梁６１に制振用の振動を与える。これにより、巻上機１１の振動が支持部材１２を介して最終的に建物側に伝わるブラケット６２の近傍で制振できる。

図９は上記第２の実施形態における制振装置５０をブラケット６２近傍に設けた場合の例を示す図である。建物の梁６１に対して、制振装置５０と共に振動センサ２０を設置しておき、その振動センサ２０の信号によって制振装置５０電磁石５１を励磁駆動して磁性体５２に制振用の振動を与える。図９の例では、磁性体５２がガイドレール１８ａに取り付けられている。したがって、ガイドレール１８ａで制振作用が働き、そこから建物側に伝わる振動を低減できる。

その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の形態を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

図１は本発明の第１の実施形態に係るマシンルームレス型のエレベータの構成を示す図である。 図２は同実施形態における振動センサと制振装置を支持部材の建物側に巻上機と並べて設置した場合の構成を示す図である。 図３は同実施形態における振動センサと制振装置を支持部材の建物とは反対側に巻上機と並べて設置した場合の構成を示す図である。 図４は同実施形態における巻上機をマシンベッド上に載置した場合の構成を示す図である。 図５は同実施形態における制振装置の具体的な構成を示す図である。 図６は同実施形態における制振装置を駆動制御する制御装置の構成を示す図である。 図７は本発明の第２の実施形態に係るマシンルームレス型のエレベータの構成を示す図である。 図８は上記第１の実施形態における制振装置をブラケット近傍に設けた場合の例を示す図である。 図９は上記第２の実施形態における制振装置をブラケット近傍に設けた場合の例を示す図である。

符号の説明

１０…昇降路、１１…巻上機、１１ａ…回転軸、１２…支持部材、１３…受台、１４…メインシーブ、１５…ロープ、１６…乗りかご、１７ａ，１７ｂ…かご下シーブ、１８ａ，１８ｂ…ガイドレール、１９…建物の側壁、２０…振動センサ、２１…制振装置、２２…重り、２３…ケーシング、２４…支持板、２５ａ，２５ｂ…弾性体、２６ａ，２６ｂ…固定器具、２７ａ，２７ｂ…電磁石、３１…マシンベッド、３２…受台、４０…制御装置、４１…Ａ／Ｄ変換器、４２…ハイパスフィルタ、４３…積分器、４４…ゲイン調整器、４５…電磁力分配演算器、４６，４７…Ｄ／Ａ変換器、４８，４９…ＡＭＰ、５０…制振装置、５１…電磁石、５２…磁性体。

Claims (5)

1. ケーシングと、
   このケーシング内に設けられ、少なくとも一部が磁性体で構成された重りと、
   この重りを所定の方向に変位自在に支持する支持部材と、
   上記ケーシング内の上記重りの変位方向に上記重りに対向して設けられ、電磁力の作用により上記重りを動かすことで、上記ケーシングを介して振動対象物に制振用の振動を与える一対の電磁石と
   を具備したことを特徴とする制振装置。
2. 上記重りの全体が磁性体で構成されており、その磁性体の両側面に対向させて上記一対の電磁石が設けられていることを特徴とする請求項１記載の制振装置。
3. 上記一対の電磁石のそれぞれに接続された一対のアンプと、
   これらのアンプを介して上記振動対象物の振動成分に応じた電流を上記一対の電磁石に与えて励磁駆動する制御装置と
   を具備したことを特徴とする請求項１または２記載の制振装置。
4. 制振対象物に配置される振動センサと、
   少なくとも一部が磁性体で構成された重りと、
   この重りを制振方向に変位自在に支持する弾性体と、
   上記重りを介して対向して配置され、上記振動センサからの出力により起動する電磁石と、
   この電磁石と上記弾性体が取付けられ、上記制振対象物に配置される部材と
   を具備したことを特徴とする制振装置。
5. 制振対象物に配置される振動センサと、
   上記制振対象物に配置される磁性体と、
   この磁性体に対向して上記制振対象物以外に配置され、上記振動センサによって起動する電磁石と
   を具備したことを特徴とする制振装置。

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