JP2010180033A - エレベータ制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制振力が共振することを確実に防止する。
【解決手段】制御装置４０は、振動センサ２０により検出された振動信号から所定周波数以上の振動成分を抽出するハイパスフィルタ４２と、ハイパスフィルタ４２により抽出された振動成分から重り２２の質量と弾性体の制振方向のバネ定数とにより定まる一次共振周波数及び／又は複数の高次共振周波数に対応する振動成分以外の振動成分を抽出するノッチフィルタ４３を備える。
【選択図】図３

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では、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、巻上機の振動が梁等を介して建物側に伝わる。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１参照）。

特開２００７−２９７１８０号公報

従来の制振装置は、支持部材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（例えば上下方向）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た電磁石とを備え、電磁石が発生する電磁力の磁性体に対する作用により重りを制振方向に振動させることにより、ケーシングを介して支持部材に制振力を与えるように構成されている。しかしながら従来の制振装置は、ハイパスフィルタのみを用いて振動センサにより検出された振動信号から所定周波数（約５０Ｈｚ）以上の振動成分を抽出し、抽出された振動成分から電磁石の振動を制御する制振信号を生成しているために、磁性体の質量と弾性体の制振方向のバネ定数とにより定まる共振周波数が制振信号に含まれている場合、制振装置の出力（制振力）が共振してしまう可能性がある。

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、その目的は、制振力が共振することを確実に防止可能なエレベータ制振装置を提供することにある。

本発明に係るエレベータ制振装置は、電磁石の駆動信号から所定周波数以上の成分を抽出するハイパスフィルタと、ハイパスフィルタにより抽出された成分から磁性体の質量と弾性体の制振方向のバネ定数とにより定まる一次共振周波数及び／又は複数の高次共振周波数に対応する成分を除去するノッチフィルタを備える。

本発明に係るエレベータ制振装置によれば、制振力が共振することを確実に防止できる。

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の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。 ノッチフィルタを設けた場合（実線）と設けない場合（破線）における制振装置から出力される制振力の周波数特性を示す図である。

マシンルームレス型のエレベータ構成は、例えば、特開２００４−１１５１６１号公報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、巻上げ機の駆動、かごの昇降等によって生ずる振動が建物に伝わり騒音等の原因となっていた。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。

本発明の一実施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。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に対向配置された電磁石２６ａ，２６ｂと、ケーシング２４内側の底面２４ａに配設され、重り２２を図中の矢印ａ，ｂ方向（制振方向，上下方向）に変位自在に支持する弾性体２７ａ，２７ｂを備える。この制振装置２１では、電磁石２６ａ，２６ｂ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電磁石２６ａ，２６ｂ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は、電磁石２６ａ，２６が設けられている上下面を有するものであればよく、必ずしも４つの側面を有する必要はない。また電磁石２６ａ，２６ｂは、重り２２と弾性体２７ａ，２７ｂ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。

また電磁石２６ａ，２６ｂ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、発生した電磁力が電磁石２６ａ，２６ｂ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の動作を制御する制御系の構成について説明する。

制御装置４０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、ノッチフィルタ４３、積分器４４、ゲイン調整器４５、電磁力分配演算器４６、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により所定周波数以上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続いてノッチフィルタ４３に与えられ、ノッチフィルタ４３により重り２２の質量と弾性体２７ａ，２７ｂの制振方向のバネ定数とにより定まる一次共振周波数及び／又は複数の高次共振周波数に対応する振動成分以外の振動成分が抽出される。ノッチフィルタ４３により抽出された振動成分は積分器４４により数値積分された後、ゲイン調整器４５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に備えられた電磁石２６ａ，２６ｂ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（矢印ａ方向）に動かす瞬間は一方の電磁石２６ａの電磁力による吸引作用を大きくし、他方の電磁石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電磁石２６ａ，２６ｂの電磁力を分配する。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、電磁石２６ａ，２６ｂに与えられる。これにより、電磁石２６ａ，２６ｂ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２４自体が振動することになる。

以上の説明から明らかなように、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、制御装置４０は、振動センサ２０により検出された振動信号から所定周波数以上の振動成分を抽出するハイパスフィルタ４２と、ハイパスフィルタ４２により抽出された振動成分から重り２２の質量と弾性体２７ａ，２７ｂの制振方向のバネ定数とにより定まる一次共振周波数及び／又は複数の高次共振周波数に対応する振動成分以外の振動成分を抽出するノッチフィルタ４３とを備えるので、図４に示すように、電磁石２６ａ，２６ｂの励磁駆動に伴い制振装置２１の出力が共振することを確実に防止できる。なお図４は、ハイパスフィルタ４２及びノッチフィルタ４３を設けない場合、ハイパスフィルタ４２のみを設けた場合、及びハイパスフィルタ４２及びノッチフィルタ４３の双方を設けた場合における制振装置２１の出力の周波数特性を示す波形図である。波形の計測にあたっては、５０Ｈｚ以上の振動に対し制振装置２１を使用する場合を想定して共振周波数を２５Ｈｚに設定し、また積分器４４の影響があると周波数特性が分かりにくくなるので積分器４３を取り外した。またゲイン調整器４５のゲインは１に設定し、振動センサ２０からの振動信号の代わりに振幅１で一定の正弦波信号（周波数は０〜１５０Ｈｚの間で変化させた）を入力した。

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。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。

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：空間
２４：ケーシング
２５：凹部
２６ａ，２６ｂ：電磁石
２７ａ，２７ｂ：弾性体
４０：制御装置
４１：Ａ／Ｄ変換器
４２：ハイパスフィルタ
４３：ノッチフィルタ
４４：積分器
４５：ゲイン調整器
４６：電磁力分配演算器
４７，４８：Ｄ／Ａ変換器
４９，５０：ＡＭＰ

Claims (1)

1. 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た電磁石とを備え、電磁石の電磁力の磁性体に対する作用により重りを制振方向に動かすことにより、ケーシングを介して制振対象物に制振力を与えるエレベータ制振装置であって、前記電磁石の駆動信号から所定周波数以上の成分を抽出するハイパスフィルタと、ハイパスフィルタにより抽出された成分から前記磁性体の質量と前記弾性体の前記制振方向のバネ定数とにより定まる一次共振周波数及び／又は複数の高次共振周波数に対応する成分を除去するノッチフィルタ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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