JP2009256056A - エレベータ制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置個数が増えず設置の自由度を確保することができ、複数方向の振動を効率よく確実に制振力にて低減させることのできるエレベータ制振装置を提供する。
【解決手段】制振対象物に取り付けられるケーシング２４と、ケーシング２４内で少なくとも一部に磁性体を有する重り２２を制振方向に変位自在に支持する弾性体２８と、ケーシング２４内で重り２２に対向配置される第１の電磁石２６と、第１の電磁石２６に対して直交する向きに、ケーシング２４内で重り２２に対向配置される第２の電磁石２７とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、エレベータの振動を低減するためのエレベータ制振装置に関する。

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。マシンルームレス型のエレベータ構成は、以下の特許文献１に開示されているように、従来の機械室ではなく昇降路内の壁やレール上等に制御盤や巻上げ機等が配置されている。そしてこれらレール等はブラケット等により昇降路内壁に固定されており、昇降路内で巻上機が駆動されることにより、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昇降動作する。この際、かごの昇降等によって生ずる振動が梁等を介して建物に伝わり騒音等の原因となっていた。

特に、ロープの強度向上により細径化が進むと、それに伴ってシーブの径も小さくなるため、シーブが高速回転することにより約１０Ｈｚ以上の振動が発生する。この振動は建物側の住居の壁等に響いて騒音の原因となる。このような背景から、巻上機を支持する支持部材に振動センサと共に制振装置を設置し、制振装置を駆動することにより振動センサによって検出される振動と逆位相の力を制振力として支持部材に与えることにより、支持部材を介して建物へ伝わる振動を低減する技術が提案されている（特許文献２参照）。
特開２００４−１１５１６１号公報 特開２００７−２９７１８０号公報

しかしながら、上述した特許文献２に記載されている制振装置は、振動センサによって検出される一方方向の振動にのみ対応して制振力を生じさせるものである。従って、振動が複数方向から生じる場合には、それぞれの方向に合わせた制振装置を設置する必要がある。

但し、特に、機械室のないマシンルームレス型のエレベータの場合は、エレベータ内にそれら全ての制振装置を設置する場所を確保することが困難な場合もある。また、予め建物へ伝わる振動の方向が明らかになっている場合には、その振動をうち消すような逆位相の振動を発生させる制振装置の設置向きを考慮することができるが、新たに発生した振動についてはその特性を把握して制振装置を設置するまでに時間がかかってしまうことも考えられる。

さらに、複数の振動方向に合わせて複数の制振装置を設置することは、エレベータ設置におけるコストの上昇を招いていた。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、設置個数が増えず設置の自由度を確保することができ、複数方向の振動を効率よく確実に制振力にて低減させることのできるエレベータ制振装置を提供することである。

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、エレベータ制振装置において、制振対象物に取り付けられるケーシングと、ケーシング内で少なくとも一部に磁性体を有する重りを制振方向に変位自在に支持する弾性体と、ケーシング内で重りに対向配置される第１の電磁石と、第１の電磁石に対して直交する向きに、ケーシング内で重りに対向配置される第２の電磁石とを備える。

本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、エレベータ制振装置において、制振対象物に取り付けられるケーシングと、ケーシング内で少なくとも一部に磁性体を有する重りを制振方向に変位自在に支持する弾性体と、ケーシング内で重りに対向配置される第１の電磁石と、第１の電磁石に対して直交する向きに、ケーシング内で重りに対向配置される第２の電磁石と、第１の電磁石及び第２の電磁石のいずれに対しても直交する向きに、ケーシング内で重りに対向配置される第３の電磁石とを備える。

本発明によれば、設置個数が増えず設置の自由度を確保することができ、複数方向の振動を効率よく確実に制振力にて低減させることのできるエレベータ制振装置を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係るエレベータ制振装置を適用したマシンルームレス型のエレベータの構成について説明する。

〔エレベータの全体構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態となるマシンルームレス型のエレベータの全体構成について説明する。

本発明の実施の形態となるマシンルームレス型のエレベータでは、図１に示すように、巻上機１１等の機器類（図示しない制御盤を含む）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。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。巻上機１１の底部に取り付けられた受台１３は、例えば防振ゴム等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、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を介して図示しない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にはロープ１５が１本しか図示されていないが、実際には複数本のロープ１５がメインシーブ１４やかご下シーブ１７ａ，１７ｂ等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の駆動に応じてロープ１５を介して昇降動作する。ガイドレール１８ａ，１８ｂは支持部材１２に連結され、支持部材１２の端部は建物の側壁１９に固定されている。

このような構成を有するマシンルームレス型のエレベータでは、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。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、高速回転により約１０Ｈｚ以上の振動が生じ易くなる。そしてこの振動は、支持部材１２を介して建物の側壁１９に伝わり、例えば住居の壁等に響いて騒音の原因となる。そこでこのマシンルームレス型のエレベータには、巻上機１１から建物の側壁１９に伝わる振動を低減するために、支持部材１２に振動センサ２０と制振装置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、その設置箇所に生じている振動を検出する。制振装置２１は、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により、制振対象（この例では支持部材１２）に制振力を与える。

より具体的には、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により検出される。特に本発明の実施の形態においては、水平方向の振動を検出するための水平用加速度センサ２０Ａと垂直方向の振動を検出するための垂直用加速度センサ２０Ｂとが設けられて振動センサ２０を構成する。なお、以下、水平用加速度センサ２０Ａと垂直用加速度センサ２０Ｂをと適宜まとめて振動センサ２０と表わす。

制振装置２１は、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を動かすことにより、支持部材１２に伝わる振動とは逆位相の力を発生させる。これにより、支持部材１２に制振力が与えられ、巻上機１１からの振動が相殺される。この結果、巻上機１１から支持部材１２を介して建物の側壁１９へ伝わる振動を低減できる。

〔制振装置の内部構成〕
次に、図２を参照して、本発明の一実施形態となる制振装置２１の内部構成について説明する。

制振装置２１は、少なくとも一部に磁性体を有する重り２２を内部に収容する空間２３を形成するケーシング２４と、ケーシング２４内側の底面２４ａに形成された凹部２５と、重り２２を挟むようにしてケーシング２４内側の上面及び凹部２５の底面２５ａに対向配置された第１の電磁石２６ａ，２６ｂと、ケーシング２４内側の側面であって、第１の電磁石２６ａ，２６ｂと直交する位置に、重り２２を挟むようにして配置された第２の電磁石２７ａ，２７ｂとを備える。さらに底面２４ａに配設され、重り２２を図中の矢印Ｘ，Ｙ方向（制振方向，上下方向、水平方向）に変位自在に支持する弾性体２８ａ，２８ｂを備える。この制振装置２１では、第１の電磁石２６ａ，２６ｂ、第２の電磁石２７ａ，２７ｂが励磁されると、その時に発生する電磁力により少なくとも一部に磁性体を有する重り２２が制振方向に動き、その反力がケーシング２４に作用する。従って、ケーシング２４に作用する反力が制振力となるように第１の電磁石２６ａ，２６ｂ、第２の電磁石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、ケーシング２４については、制振装置２１を箱状に構成しその６面全てを面として構成することで電磁石等を内部に囲むように構成されている必要はない。例えば、最低限第１の電磁石２６ａ，２６ｂ、第２の電磁石２７ａ，２７ｂが設けられている領域を構成する面のみを備えていれば良く、図２に示す制振装置２１を例に挙げれば、正面とその正面と対向する位置にある奥の面については覆いとしての面が設けられていなくても良い。また第１の電磁石２６ａ，２６ｂ、第２の電磁石２７ａ，２７ｂは、重り２２と弾性体２８ａ，２８ｂにより構成される振動系の回転モードの節（振動時に変位しない点）に対応する位置（弾性体が２つである場合には重り２２の重心位置）に配置することが望ましい。このような構成によれば、重り２２の２次振動モード（例えば重り２２の重心位置を中心とする揺動回転）が励振されることによって制振力を正確に制御できなくなることを防止できる。

また第１の電磁石２６ａ，２６ｂ、第２の電磁石２７ａ，２７ｂを構成するコアは積層鋼板，フェライト，パーマロイ等の電気抵抗が比較的大きい材料により形成されていることが望ましい。これは、鉄等の電気抵抗が比較的小さい材料によりコアを形成した場合、コイルに高周波電流を通電した場合、コア表面に渦電流が発生することにより、発生した電磁力が第１の電磁石２６ａ，２６ｂ、第２の電磁石２７ａ，２７ｂ内で打ち消され、制振力を正確に制御できなくなる可能性があるためである。

〔制振装置の制御系の構成〕
次に、図３を参照して、制振装置２１の動作を制御する本発明の一実施形態となる制御系の構成について説明する。

上述したように、水平用加速度センサ２０Ａは水平方向の振動を垂直用加速度センサ２０Ｂは垂直方向の振動を検出する。これら振動センサ２０で検出された振動の方向に併せて複数の電磁石を駆動する。なお、図３では水平用と垂直用の２種類の振動センサ２０を設けているが、発生しうる振動の方向に合わせて適宜複数の振動センサ２０を設けることができる。

制御装置４０は、選別される振動方向の数に応じて複数設けられる。例えば、本発明の実施の形態では、これまで説明してきたように２対の電磁石（第１の電磁石２６ａ，２６ｂ、或いは、第２の電磁石２７ａ，２７ｂ）を設けているので、２方向の振動を制振させることができるように電磁石ごとに２つ制御装置４０ａ，４０ｂが設けられている。制御装置４０ａは垂直用加速度センサ２０Ｂからの信号に基づいて垂直振動を制御する信号を制振装置２１に送る。また、制御装置４０ｂは水平用加速度センサ２０Ａからの信号に基づいて水平振動を制御する信号を制振装置２１に送る。

制御装置４０（本発明の実施の形態では２つの制御装置４０ａ，４０ｂが設けられているが、いずれの制御装置４０ａ，４０ｂもその構成要素は同一であるので、まとめて説明する。）は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の汎用のコンピュータにより構成され、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、平方根演算器４５、電磁力分配演算器４６、及びＤ／Ａ変換器４７，４８を備える。振動センサ２０により検出された振動信号は、Ａ／Ｄ変換器４１によりＡ／Ｄ変換された後にハイパスフィルタ４２に与えられ、ハイパスフィルタ４２により抑止する周波数範囲（例えば約５０〜３００Ｈｚ）の振動成分が抽出される。ハイパスフィルタ４２により抽出された振動成分は積分器４３により数値積分された後、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が生成される。

制振装置２１に備えられた第１の電磁石２６ａ，２６ｂ、或いは、第２の電磁石２７ａ，２７ｂは、それぞれ重り２２を吸引する方向（制振方向）の電磁力しか発生できない。そこで、電磁力分配演算器４６において、例えば重り２２を上方向（図２に示す矢印Ｘ方向）に動かす瞬間は一方の第１の電磁石２６ａの電磁力による吸引作用を大きくし、他方の第１の電磁石２６ｂ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を動かすタイミングに応じて第１の電磁石２６ａ，２６ｂ、或いは、第２の電磁石２７ａ，２７ｂの電磁力を分配する。電磁力分配演算器４６から出力される制振信号は、Ｄ／Ａ変換器４７，４８によりＤ／Ａ変換され、必要に応じてアンプ（ＡＭＰ）４９，５０により増幅された後、第１の電磁石２６ａ，２６ｂ、或いは、第２の電磁石２７ａ，２７ｂに与えられる。これにより、第１の電磁石２６ａ，２６ｂ、或いは、第２の電磁石２７ａ，２７ｂが励磁駆動され、ケーシング２４に反力が作用することにより、巻上機１１からの振動を相殺することができる。

なお第１の電磁石２６ａ，２６ｂ、或いは、第２の電磁石２７ａ，２７ｂがＵ型の電磁石である場合、第１の電磁石２６ａ，２６ｂ、或いは、第２の電磁石２７ａ，２７ｂ（ここでは第１の電磁石２６ａ，２６ｂを例に挙げて説明する）が発生する電磁力Ｆは、磁路断面積をＳ，コイル巻数をＮ，コイル電流をＩ，電磁石コアの磁路長をＬ１，重り２２の磁路長をＬ２，第１の電磁石２６ａ，２６ｂと重り２２間のギャップ長をＬ３（図２参照），電磁石コアの透磁率をμ１，重り２２の透磁率をμ２，空気の透磁率をμ０とすると、以下の数式１のように表される。

すなわち制振装置２１が発生する制振力はコイル電流Ｉの２乗値に比例するので、制御装置４０に制振力の大きさを制御信号として入力する場合には、制御装置４０は制御信号を符号付きの平方根信号に変換することによりコイル電流Ｉを導出しなければならない。以上のことから、制御装置４０に制振力の大きさを制御信号として入力する場合には、平方根演算器４５が制御信号を符号付きの平方根信号に変換することが望ましい。

このように、本発明の実施形態となるマシンルームレス型のエレベータでは、エレベータの巻上機を支持する部材（支持部材やマシンベッド）に振動センサとともに、複数方向に発生する振動をそれぞれ制振することができる１つの制振装置制振装置を設置しておき、振動センサによって検出される振動信号に基づいて制振装置を駆動することにより、巻上機から支持部材を介して建物の側壁を伝わる振動を低減し、建物の隣室居室等への影響を軽減することができる。そして、このような制振装置を設置することで、エレベータに設置される制振装置の個数が増えず設置の自由度を確保することができ、複数方向の振動を効率よく確実に制振力にて低減させることのできるエレベータ制振装置を提供することができる。

以上、本発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、上述した制振装置には２対の電磁石（第１の電磁石及び第２の電磁石）を設けているが、これらいずれの電磁石に対しても直交する向きに、ケーシング内で重りに対向配置される第３の電磁石を設けて、検出された３次元の振動を効率よく確実に制振力にて低減させるように構成しても良い。また、例えば本実施形態では、第１の電磁石２６ａ，２６ｂ、或いは、第２の電磁石２７ａ，２７ｂの位置は固定されているが、第１の電磁石２６ａ，２６ｂ、或いは、第２の電磁石２７ａ，２７ｂに可動機構を設けることにより重り２２と第１の電磁石２６ａ，２６ｂ、或いは、第２の電磁石２７ａ，２７ｂ間のギャップ長を調整可能なようにしてもよい。

また、本発明の実施の形態においては発生する振動の方向に合わせて複数の振動センサ２０を設けているが、ひとつの振動センサ２０を用いて制御装置４０との間に例えば、振動選別器を設けて、振動センサ２０によって検出された振動信号をその方向ごとに選別することとしても良い。

さらに、本実施形態は制振装置をエレベータに設けたものであるが、本発明はこれに限られることはなく、電車や自動車等の車両にも適用することができる。また、上述したエレベータ内の各構成要素以外の振動が発生する位置に制振装置を設置することができるのはもちろんである。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

そして、以上では図１に示すような２：１ローピング方式の場合のエレベータを例に挙げて説明を行っているが、例えば１：１ローピング方式の場合で同様の位置に制振装置を設置し、発生した振動を制振力にて低減させる効果を有することは言うまでもない。

本発明の実施の形態に係るマシンルームレス型のエレベータの全体構成を示す図である。 図１に示す制振装置の内部構成を示す図である。 図２に示す制振装置の制御系の構成を説明するための図である。

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
２０Ａ：水平用加速度センサ
２０Ｂ：垂直用加速度センサ
２１：制振装置
２２：重り
２３：空間
２４：ケーシング
２５：凹部
２６ａ，２６ｂ：第１の電磁石
２７ａ，２７ｂ：第２の電磁石
２８ａ，２８ｂ：弾性体
３０：振動選別器
４０：制御装置
４０ａ：垂直振動用制御装置
４０ｂ：水平振動用制御装置
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：平方根演算器
４６：電磁力分配演算器
４７，４８：Ｄ／Ａ変換器
４９，５０：ＡＭＰ

Claims (2)

1. 制振対象物に取り付けられるケーシングと、
   前記ケーシング内で少なくとも一部に磁性体を有する重りを制振方向に変位自在に支持する弾性体と、
   前記ケーシング内で前記重りに対向配置される第１の電磁石と、
   前記第１の電磁石に対して直交する向きに、前記ケーシング内で前記重りに対向配置される第２の電磁石と、
   を備えることを特徴とするエレベータ制振装置。
2. 制振対象物に取り付けられるケーシングと、
   前記ケーシング内で少なくとも一部に磁性体を有する重りを制振方向に変位自在に支持する弾性体と、
   前記ケーシング内で前記重りに対向配置される第１の電磁石と、
   前記第１の電磁石に対して直交する向きに、前記ケーシング内で前記重りに対向配置される第２の電磁石と、
   前記第１の電磁石及び前記第２の電磁石のいずれに対しても直交する向きに、前記ケーシング内で前記重りに対向配置される第３の電磁石と、
   を備えることを特徴とするエレベータ制振装置。

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