JP2013170053A - エレベータ乗りかごの制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乗りかごの縦振動を抑制することができ、低コストでコンパクト、かつ軽量な制振装置を提供する。
【解決手段】エレベータの乗りかごのかご枠ベース部１６の内部に配置され、板状の錘１８と、リニアアクチュエータ１９とを備え、リニアアクチュエータ１９は、錘１８を上下方向に駆動する。リニアアクチュエータ１９を１つだけ備えるものとし、錘１８を上下方向に駆動させるリニアアクチュエータ１９の駆動力を、錘１８の複数の位置に伝達するリンク機構２７をさらに備えてもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、エレベータの乗りかごの振動を抑制する制振装置に関し、より詳細には、乗りかごの縦振動を抑制する制振装置に関する。

一般に、エレベータは、巻上機のモータが発生するトルクを、巻上機のシーブを介して主ロープに伝達し、主ロープに吊り下げられている乗りかごを昇降させる構造になっている。従って、シーブにおいて偏心やアンバランスが存在すると、シーブの回転運動に同期した周波数の振動が外乱となって発生する。一方、エレベータの主ロープは弾性体であるため、主ロープに乗りかごなどの重量物が吊り下がっていると、特定の固有振動数を有する振動系が形成される。この２つの周波数（振動数）が近接した場合、共振して乗りかごにふわふわとした低周波の縦振動が発生し、エレベータの乗り心地を著しく悪化させる要因となる。また、近年の建築構造物の高層化に伴い、そこに設置されるエレベータの昇降行程が長くなるほど、ロープのばね定数が低下して、負荷の変動や外乱に対して敏感になる。これにより、乗りかごに低周波の不快な縦振動が発生して、乗り心地が悪化することが懸念される。

これに対し、エレベータの乗り心地の悪化を防止するための従来技術としては、シーブの加工精度や取り付け精度を高める手法や、ロープから乗りかごへの加振周波数に同調させた動吸振器を乗りかごに取り付けて、乗りかごの縦振動を打ち消す手法（パッシブ方式）がある（例えば、特許文献１参照）。

これに対して、アクチュエータを用いてエネルギーを外部から与えて、乗りかごの振動を抑制しようとするアクティブ方式がある。例えば、特許文献２には、おもりをリニアモータで水平方向に駆動して乗りかごの制振をする手法が、特許文献３には、カーフレーム自体をアクチュエータで水平方向に駆動して乗りかごを制振する手法が開示されている。しかしながら、これらのアクティブ方式の手法は、乗りかごの横方向の振動を抑制するものであって、縦方向の振動を抑制するものではない。

特許第４２２０３１２号 特開２００５−２４７４５２号公報 特開２００２−４６９６２号公報

エレベータの乗りかごの縦振動を防止するために、従来の技術であるシーブの加工精度や取り付け精度を高める手法を用いると、製作と据付作業に多大な負担をもたらすこととなり、コスト上昇につながる恐れがある。

特許文献１に記載のように、振動系への加振周波数に同調させた動吸振器を乗りかごに取り付けて乗りかごの縦振動を打ち消す手法（パッシブ方式）を用いた場合には、動吸振器の取り付けによる乗りかごの重量増加とコスト上昇をもたらすことが課題であり、また、装飾品を付ける乗りかごの場合には付加仕様部の重量に制限をもたらすことが課題である。さらに、このようなパッシブ方式のみを用いる場合には、例えば、振動系の物理特性が大きく変動したり、制振しようとする周波数が大きく変動したりするような場合には、優れた制振性能を得ることが困難であるという課題もある。

これらの課題を解決するために、前述したようなアクティブ方式が考えられている。しかし、特許文献２、３に記載のような従来のアクティブ方式では、乗りかごの横振動は抑制できるが、縦振動を抑制できないという課題がある。

本発明は、前述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、乗りかごの縦振動を抑制することができ、低コストでコンパクト、かつ軽量な制振装置を提供することである。

本発明によるエレベータの乗りかごの制振装置は、次のような特徴を有する。エレベータの乗りかごのかご枠ベース部の内部に配置され、板状の錘と、リニアアクチュエータとを備え、前記リニアアクチュエータは、前記錘を上下方向に駆動する。

本発明によれば、乗りかごの縦振動を抑制することができ、低コストでコンパクト、かつ軽量な制振装置を提供できる。従って、縦振動が抑制されて乗り心地の良いエレベータを提供することができる。

エレベータの構成を示す概略図である。 本発明の実施例による、エレベータの乗りかごの制振装置の構成を示す図。 かご枠ベース部の側面図。 本実施例による制振装置の駆動機構とリンク機構により、錘を上方向に運動させた状態を示す図。 本実施例による制振装置の駆動機構とリンク機構により、錘を下方向に運動させた状態を示す図。

本発明によるエレベータの乗りかごの制振装置は、乗りかごの下部を構成するかご枠ベース部の内部に配置される。制振装置は、板状の薄い錘を動吸振器としての構成要素として備えるので、乗りかごの下部のスペースを省スペース化できるとともに、乗りかごを軽量化することができる。板状の薄い錘は、かご枠ベース部の内部で上下方向に運動できるように取り付けられ、リニアアクチュエータの駆動力が伝達されると、上下方向に振動する。この錘の上下方向の振動の反力で、乗りかごの縦振動を抑制する。

リニアアクチュエータの駆動力は、リンク機構を用いて錘の複数の位置に伝達することができる。従って、錘を水平方向の面積が大きい板状にしても、１つのリニアアクチュエータのみで錘を安定的に上下方向に振動させることができる。このため、板状の薄い錘と１つのリニアアクチュエータを用いて、安価でコンパクト、かつ軽量な制振装置を構成することができる。リンク機構については後述する。なお、錘を駆動するリニアアクチュエータは、複数用いてもよい。複数のリニアアクチュエータを用いても、板状の薄い錘を用いているために、安価でコンパクト、かつ軽量な制振装置を構成することができる。

本発明によれば、制振装置をかご枠ベース部の内部に配置するので、乗りかごの周囲のスペースの省スペース化に対して有効となる。また、リニアアクチュエータで外部から錘に駆動エネルギーを与えるアクティブ方式のため、錘を薄く軽くすることができる。また、リニアアクチュエータの数を１つにしても、リンク機構を用いることで、板状の薄い錘を安定的に上下方向に駆動することができる。以上のように、本発明によれば、安価でコンパクト、かつ軽量な制振装置を提供することができる。

以下、本発明によるエレベータの乗りかごの制振装置の実施の形態例を、図面を用いて説明する。本実施例では、１つのリニアアクチュエータで錘を駆動する例を示す。

図１は、エレベータの構成を示す概略図である。エレベータは、巻上機９のモータの動力により巻上機シーブ８を介して主ロープ７を摩擦駆動して、主ロープ７に吊り下がっている乗りかご１を昇降するようになっている。乗りかご１には乗りかごガイド装置２が取り付けられており、乗りかごガイド装置２が乗りかご側ガイドレール３に沿って上下方向に移動することにより、乗りかご１が昇降する。エレベータの頂部には乗りかご側頂部プーリ１１と釣合い錘側頂部プーリ１２が、乗りかご１の下部には乗りかご取付プーリ１０がある。乗りかご側頂部プーリ１１、釣合い錘側頂部プーリ１２、及び乗りかご取付プーリ１０は、主ロープ７が巻き掛けられていて、主ロープ７の向きを変える働きをしている。

巻上機シーブ８を基準として乗りかご１と逆側においては、釣合い錘側頂部プーリ１２と釣合い錘取付プーリ１３を介して、主ロープ７に釣合い錘４が吊り下がっている。釣合い錘４には釣合い錘ガイド装置５が取り付けられており、釣合い錘ガイド装置５が釣合い錘側ガイドレール６に沿って上下方向に移動することにより、釣合い錘４が上下方向に移動する。

乗りかご１は、人や荷物を乗せるかご室と、かご室の下方にあり乗りかご１の下部を構成するかご枠ベース部とを有する。

図２は、本発明の実施例による、エレベータの乗りかごの制振装置の構成を示す図である。図２では、乗りかご１のかご室１４の下方にあるかご枠ベース部１６の内部を示している。かご枠ベース部１６は、防振ゴム１５を介して、かご室１４の下方に取り付けられている。

かご枠ベース部１６の内部には、板状の薄い錘１８と、錘１８を上下方向に運動させる駆動機構が配置される。錘１８は、かご枠ベース部１６の内部に配置するために、薄い板状である。錘１８は、厚さ方向が上下方向になるようにばね３２の上に載せ置かれて固定され、かご枠ベース部１６の内部で上下方向に運動（振動）する。ばね３２は、錘１８を上下方向の中立の位置に戻そうとする力を発生させる。

錘１８は、かご枠ベース部１６の内部に配置できるような板状であれば、形状と寸法（厚さと面積）は任意であり制限はない。錘１８の重量は、乗りかご１の重量と後述するリニアアクチュエータ１９の駆動力によって決めることができるが、乗りかごの軽量化のためにはできるだけ軽いほうがよい。

なお、図２には、加速度センサ３３、変位センサ３４、アンプ３８、及びマイコン３９も示されているが、これらについては後述する。

ここで、錘１８を上下方向に運動させる駆動機構について説明する。駆動機構は、直線的に駆動するリニアアクチュエータ１９、リニアアクチュエータ１９により駆動されるアクチュエータ軸２０、及び錘１８とアクチュエータ軸２０とに接続されたレバーＡ２１を備える。リニアアクチュエータ１９は、アクチュエータ軸２０を水平方向（図２の左右方向）に駆動する。レバーＡ２１は、図２に示すように、２つの腕部を有する。２つの腕部の交点である支点Ａ２２でかご枠ベース部１６に固定され、一方の腕部がアクチュエータ軸２０に接続され、他方の腕部が錘１８に接続される。レバーＡ２１の腕部は、アクチュエータ軸２０に接続される部分には長穴２４を有し、錘１８に接続される部分には長穴２６を有する。アクチュエータ軸２０はピン２３を有し、ピン２３は、レバーＡ２１の長穴２４に移動可能に嵌め入れられている。錘１８はピン２５を有し、ピン２５は、レバーＡ２１の長穴２６に移動可能に嵌め入れられている。

リニアアクチュエータ１９がアクチュエータ軸２０を水平方向に駆動すると、アクチュエータ軸２０のピン２３は、レバーＡ２１を長穴２４に沿って押す。レバーＡ２１は、長穴２４に沿って押されると、支点Ａ２２を中心に回転し、長穴２６に沿って錘１８のピン２５を押す。ピン２５は、押されると長穴２６に沿って移動することにより、錘１８を上方向（または下方向）に移動させる。このようにして、錘１８は上下方向に運動する。

レバーＡ２１は、錘１８の任意の位置に接続してもよいが、ばね３２の上に載せ置かれた錘１８が安定的に上下動できるような位置に接続するのが望ましい。

しかし、この駆動機構のみだと、特に錘１８を水平方向の面積が大きい板状にした場合には、錘１８を安定的に上下動させることは困難である。そこで、上記の駆動機構にリンク機構を設け、リニアアクチュエータ１９の駆動力を錘１８の複数の位置に伝達して、錘１８を安定的に上下動させる。

リンク機構は、レバーＡ２１に接続されたロッド２７、及び錘１８とロッド２７とに接続されたレバーＢ２８を備える。板状の錘１８の水平方向の一端側にレバーＡ２１を接続し、もう一端側にレバーＢ２８を接続するのが望ましい。ロッド２７は、棒状部材であり、一端がレバーＡ２１に、もう一端がレバーＢ２８に接続され、レバーＡ２１により水平方向（図２の左右方向）に駆動される。図２に示した例では、レバーＡ２１は、錘１８と接続している腕部の、支点Ａ２２と反対の一端側でロッド２７と接続される。レバーＢ２８は、図２に示すように、１つの腕部を有し、腕部の一端側にある支点Ｂ２９でかご枠ベース部１６に固定され、他端側でロッド２７に接続され、ロッド２７との接続点と支点Ｂ２９との間で錘１８に接続される。レバーＢ２８は、錘１８に接続される部分に長穴３１を有する。錘１８はピン３０を有し、ピン３０は、レバーＢ２８の長穴３１に移動可能に嵌め入れられている。

レバーＡ２１が支点Ａ２２を中心に回転すると、ロッド２７は、水平方向に移動する。レバーＢ２８は、ロッド２７が水平方向に移動すると、支点Ｂ２９を中心に回転し、長穴３１に沿って錘１８のピン３０を押す。ピン３０は、押されると長穴３１に沿って移動することにより、錘１８を上方向（または下方向）に移動させる。このようにして、錘１８は、駆動機構とリンク機構によって上下方向に運動する。すなわち、レバーＡ２１の回転運動をロッド２７を介してレバーＢ２８に伝達するリンク機構により、錘１８を安定的に上下動させることができる。

なお、図２では、リニアアクチュエータ１９の駆動力を錘１８の２箇所に伝達する例を示しているが、錘１８の３箇所以上にリニアアクチュエータ１９の駆動力を伝達してもよい。リンク機構を複数設けることにより、リニアアクチュエータ１９の駆動力を錘１８の複数の位置に伝達することができ、複数の位置で錘１８を上下動させることができる。このようにして、錘１８の複数の位置にリニアアクチュエータ１９の駆動力を伝達すると、錘１８を水平方向の面積が大きくて薄い板状にした場合であっても（すなわち、板状の錘１８の水平方向の面積と厚さとの比が極めて大きい場合であっても）、より安定的に錘１８を上下動させることができる。

リニアアクチュエータ１９の駆動力を伝達する錘１８の位置（錘１８を上下動させる位置）は、錘１８の形状や重量に応じて任意に定めることができる。ただし、錘１８を安定的に上下動させることができる位置に、リニアアクチュエータ１９の駆動力を伝達させる必要がある。

図３は、かご枠ベース部１６の側面図であり、図２のかご枠ベース部１６を側面から見た図である。図３では、かご枠ベース部１６と錘１８とばね３２のみを示し、他の構成要素の図示を省略している。錘１８が、かご枠ベース部１６の内部に配置され、ばね３２に載せ置かれているという構成を、側面方向（図２の左右方向）から示している。ばね３２は、錘１８を上下方向の中立の位置に戻そうとする力を発生させるだけでなく、例えば停電時には、ばね３２と錘１８との組み合わせによって受動的な動吸振器としても機能させることができる。

図４と図５は、本実施例による制振装置の動作を示す図であり、駆動機構とリンク機構により、錘１８を上または下方向に移動させた状態を示す図である。図４と図５において、図２と同一の符号は、図２と同一の構成要素を示している。図２に示した、加速度センサ３３、変位センサ３４、アンプ３８、マイコン３９、及びこれらを接続する配線は、図示を省略した。

図４では、錘１８を上方向に駆動した状態を示しており、図５では、錘１８を下方向に駆動した状態を示している。リニアアクチュエータ１９の駆動力により、ロッド２７で互いに接続されたレバーＡ２１とレバーＢ２８が回転し、錘１８が上下方向に移動（振動）する。

このように、１つのリニアアクチュエータによる力を錘１８の複数の位置に伝達して錘１８を上下動させることで、複数のリニアアクチュエータを用いることなく、安定的に錘１８を上下動させることができる。

さらに、図２で示しているように、加速度センサ３３や変位センサ３４などのように振動を検出することができるセンサを、かご室１４、錘１８、及びかご枠ベース部１６に取り付ける。図２では、加速度センサ３３をかご室１４に取り付け、かご枠ベース部１６に対する錘１８の相対変位を検出できるように変位センサ３４を錘１８とかご枠ベース部１６に取り付けている。加速度センサ３３は、かご枠ベース部１６に取り付けてもよい。

加速度センサ３３と変位センサ３４は、マイコン３９に接続される。マイコン３９は、リニアアクチュエータ１９を制御して駆動する制御装置であり、Ａ／Ｄ変換器などの機能を含んだ信号変換器３５、駆動機構を制御するための演算を行うコントローラ３６、及びＤ／Ａ変換器などの機能を含んだ信号変換器３７を備え、アンプ３８に接続される。リニアアクチュエータ１９は、アンプ３８を介して、マイコン３９からの制御信号により駆動される。

信号変換器３５は、加速度センサ３３と変位センサ３４からの出力信号を入力し、加速度センサ３３や変位センサ３４で検出される振動の縦振動成分を、コントローラ３６での演算に使える形に変換する。

コントローラ３６は、信号変換器３５が変換した信号に基づいて演算し、乗りかご１の縦振動を打ち消すような、リニアアクチュエータ１９への制御入力を求める。

信号変換器３７は、コントローラ３６が求めた制御入力を、リニアアクチュエータ１９を駆動する制御信号に変換する。

アンプ３８は、信号変換器３７が変換した制御信号に対し、リニアアクチュエータ１９を駆動するのに充分な電流を供給できるように電力を増幅して、これをリニアアクチュエータ１９に印加する。

マイコン３９は、リニアアクチュエータ１９を駆動して錘１８に力を加えることで錘１８を上下に振動させ、この振動で乗りかご１の縦振動を抑制する。錘１８をどのように振動させるかは、錘１８の重量、形状、及び寸法や、乗りかご１の重量によって異なるが、乗りかご１の縦振動を打ち消すように錘１８を上下動させればよい。例えば、乗りかご１の縦振動の位相に合わせて錘１８の上下動（振動）の位相が変動するように、リニアアクチュエータ１９により錘１８に力を加えて錘１８を上下に振動させる。このようなリニアアクチュエータ１９への制御入力は、上述したように、コントローラ３６が求める。

また、本実施例による制振装置は、錘１８の動きをリニアアクチュエータ１９で制御するアクティブ方式のため、乗りかご１の加速度レベルが小さいにも関わらず、錘１８が過敏に動いて乗りかご１に対して悪影響を及ぼさないように、錘１８の位置を上下方向の中立の位置に制御して保持することもできる。この錘１８の位置の制御は、ばね３２の力を利用したり、マイコン３９で能動的に行ったりすることができる。

１…乗りかご、２…乗りかごガイド装置、３…乗りかご側ガイドレール、４…釣合い錘、５…釣合い錘ガイド装置、６…釣合い錘側ガイドレール、７…主ロープ、８…巻上機シーブ、９…巻上機、１０…乗りかご取付プーリ、１１…乗りかご側頂部プーリ、１２…釣合い錘側頂部プーリ、１３…釣合い錘取付プーリ、１４…かご室、１５…防振ゴム、１６…かご枠ベース部、１８…錘、１９…リニアアクチュエータ、２０…アクチュエータ軸、２１…レバーＡ、２２…支点Ａ、２３…ピン、２４…長穴、２５…ピン、２６…長穴、２７…ロッド、２８…レバーＢ、２９…支点Ｂ、３０…ピン、３１…長穴、３２…ばね、３３…加速度センサ、３４…変位センサ、３５…信号変換器、３６…コントローラ、３７…信号変換器、３８…アンプ、３９…マイコン。

Claims (6)

1. エレベータの乗りかごのかご枠ベース部の内部に配置され、板状の錘と、リニアアクチュエータとを備え、
   前記リニアアクチュエータは、前記錘を上下方向に駆動することを特徴とする、エレベータの乗りかごの制振装置。
2. 前記リニアアクチュエータを１つ備え、
   前記錘を上下方向に駆動させる前記リニアアクチュエータの駆動力を、前記錘の複数の位置に伝達するリンク機構をさらに備える請求項１記載のエレベータの乗りかごの制振装置。
3. 前記リンク機構は、棒状部材を備え、前記リニアアクチュエータの駆動力を、前記棒状部材によって前記錘の複数の位置に伝達する請求項２記載のエレベータの乗りかごの制振装置。
4. 前記リニアアクチュエータは、制御装置に接続され、前記制御装置により駆動される請求項１記載のエレベータの乗りかごの制振装置。
5. 前記リニアアクチュエータは、前記錘の上下方向の駆動が前記乗りかごの縦振動を打ち消すように、前記制御装置により駆動される請求項４記載のエレベータの乗りかごの制振装置。
6. 前記かご枠ベース部の内部にばねをさらに備え、前記錘は前記ばねの上に載せ置かれる請求項１記載のエレベータの乗りかごの制振装置。

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