JP2015174706A - エレベータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、地震や強風などによる建物の揺れによって発生する主ロープの共振をより効果的に抑制することができるエレベータ装置を提供する。【解決手段】本発明のエレベータ装置は、建物に設けられたシャフト１２の内部に、かご３０と釣合い錘４０とを主ロープ５０によって連結してなり、前記主ロープを巻上機１４によって駆動するエレベータ装置であって、建物の揺れを検出する揺れ検出装置２５と、前記かごに設置され、前記かごの鉛直方向の運動に抵抗を与える制振装置６０と、前記揺れ検出装置が予め設定された揺れ以上の揺れを検出すると、前記巻上機を制御して、前記釣合い錘側の主ロープが共振しない位置まで前記かごを移動させた後、前記制振装置を作動させて前記かごの鉛直方向の運動に抵抗を与える制御装置５０と、を具える。【選択図】図１

Description

本発明は、地震や強風などによる建物の揺れによって発生する主ロープの共振を抑制することのできるエレベータ装置に関する。

エレベータ装置では、地震や強風などによって建物に揺れが生じたときに、主ロープの共振を抑制することが求められている。

主ロープの共振を抑制するために、たとえば、特許文献１では、所定の揺れを検知すると、主ロープが共振しない階床（非共振階床）までかごを移動させることが提案されている。

また、特許文献２では、かごと釣合い錘の夫々に、その鉛直方向の位置を拘束する拘束装置を設置している。そして、建物の揺れを検知すると、拘束装置によってかごと釣合い錘の位置を拘束し、主ロープの弛みを抑えることで、主ロープの共振による水平方向の振れを低減するようにしている。

特開２００８−２８５３３５号公報 特開２００７−２８４２１７号公報

特許文献１では、上記のように、主ロープが共振しない階床（非共振階床）までかごを移動させるようにしている。主ロープには、かご側に垂下する部分と、釣合い錘側に垂下する部分があり、夫々に関する計算をして非共振階床を決定する必要がある。しかしながら、建物等に応じて主ロープの長さや本数、線密度が異なり、かごと釣合い錘の重量によって張力も異なるから、主ロープの固有振動数を一義的に決定することは困難である。特に、かごの重量は、かご内の積載物の重量によって変動する。

特許文献２では、かごと釣合い錘の両方に拘束装置を設置している。従って、夫々に拘束装置を制御するための配線が必要となり、エレベータ装置の複雑化、重量増及びコスト増を招く。さらには、かごと釣合い錘の鉛直方向の変位を夫々拘束して、主ロープの弛みを低減することで、かご側の垂下部分と釣合い錘側の垂下部分夫々で主ロープ自体の共振発生による大きな振れは抑えることができるが、共振発生自体を防ぐものではない。

本発明の目的は、地震や強風などによる建物の揺れによって発生する主ロープの共振をより効果的に抑制することができるエレベータ装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のエレベータ装置は、
建物に設けられたシャフトの内部に、かごと釣合い錘とを主ロープによって連結してなり、前記主ロープを巻上機によって駆動するエレベータ装置であって、
建物の揺れを検出する揺れ検出装置と、
前記かごに設置され、前記かごの鉛直方向の運動に抵抗を与える制振装置と、
前記揺れ検出装置が予め設定された揺れ以上の揺れを検出すると、前記巻上機を制御して、前記釣合い錘側の主ロープが共振しない位置まで前記かごを移動させた後、前記制振装置を作動させて前記かごの鉛直方向の運動に抵抗を与える制御装置と、
を具える。

また、本発明に係るエレベータ装置は、
建物に設けられたシャフトの内部に、かごと釣合い錘とを主ロープによって連結してなり、前記主ロープを巻上機によって駆動するエレベータ装置であって、
建物の揺れを検出する揺れ検出装置と、
前記釣合い錘に設置され、前記釣合い錘の鉛直方向の運動に抵抗を与える制振装置と、
前記揺れ検出装置が予め設定された揺れ以上の揺れを検出すると、前記巻上機を制御して、前記かご側の主ロープが共振しない位置まで前記釣合い錘を移動させた後、前記制振装置を作動させて前記釣合い錘の鉛直方向の運動に抵抗を与える制御装置と、
を具える。

本発明のエレベータ装置によれば、かごと釣合い錘のうちの一方だけに制振装置を設置すればよく、また、その配線も一方だけで済むので、エレベータ装置の簡素化を図ることができ、重量及びコストの低減も達成できる。

また、主ロープの共振は、釣合い錘側とかご側の両方ではなく、制振装置の搭載されていない釣合い錘側又はかご側のみを考慮すればよく、演算や制御等を簡便にすることができる。

本発明のエレベータ装置によれば、地震や強風などによる建物の揺れによって発生する主ロープの共振を効果的に抑制することができる。

図１は、本発明の一実施形態であるエレベータ装置の概略構成図である。 図２は、図１の把持機構の一実施形態の概略構成図である。 図３は、本発明の一実施形態であるエレベータ装置の管制運転処理を説明するフローチャートである。

まず、本発明を適用することのできるエレベータ装置１０の概略構成について、図１を用いて説明する。

図１に示すように、エレベータ装置１０は、建物に設けられたシャフト１２の内部に、人員等が乗り込むかご３０と、かご３０との重量バランスを調整する釣合い錘４０を主ロープ５０によって連結して構成される。なお、図では、エレベータ装置１０は１基のみであるが、エレベータ装置は、複数基設置することもできる。

主ロープ５０は、図１に示すようにシャフト１２の頂部に設けられた機械室１３内の巻上機１４とそらせ車１５に巻き掛けられており、巻上機１４の駆動によって互いに逆向きに走行可能となっている。なお、以下では必要に応じて、主ロープ５０は、かご３０側の垂下部分を「かご側主ロープ５１」、釣合い錘４０側の垂下部分を「釣合い錘側主ロープ５２」と称する。

図示省略するが、かご３０と釣合い錘４０を、主ロープ５０の重量移動を相殺する釣合い用のコンペンセーションロープにより連繋することができる。コンペンセーションロープは、シャフト１２の下部に配置されたコンペンセーションシーブに巻き掛けることができる。

シャフト１２には、かご３０と釣合い錘４０の走行移行路に沿って鉛直方向に夫々かご用ガイドレール１６と釣合い錘用ガイドレール１９が立設されている。そして、かご３０及び釣合い錘４０には、夫々のガイドレール１６，１９上を転動するガイドローラ３１，４１が配備されている。

かご３０の運行を含むエレベータ装置１０の制御は、制御装置２０により行なわれる。図示の実施形態では、制御装置２０は、機械室１３に配置している。制御装置２０は、エレベータ装置１０の運行制御に関する一連の処理を種々のプログラムやアルゴリズムからなるソフトウェアやハードウェアから構成することができる。たとえば、制御装置２０は、図示省略する乗り場に設置された乗場呼び操作盤や、かご３０内に設置されたかご呼び操作盤の操作などにより、巻上機１４を制御してかご３０を目的階床まで昇降移動させる。また、後述する本発明に係る揺れ検知時の管制運転処理を実行する。
なお、エレベータ装置１０が複数基設置されている場合には、制御装置２０は群管理制御を実行するものが採用される。

かご３０と制御装置２０は、通信や給電のためのテールコード２１により電気的に接続される。図示の実施形態では、テールコード２１は、一端がシャフト１２の高さ方向略中間位置からシャフト１２内に吊り下げられており、他端がかご３０の下面に連繋されている。

かご３０には、テールコード２１に接続され、前述の制御装置２０と通信可能なかご側制御装置２３が配置されている。かご側制御装置２３は、たとえば、かご３０が着床したときに戸開閉を行なったり、かご３０内の照明、空調等を制御する。

そして、本発明では、エレベータ装置１０には、建物の揺れを検出する揺れ検出装置２５を具えると共に、かご３０又は釣合い錘４０に制振装置６０が設置される。

揺れ検出装置２５は、建物の長周期揺れ等の揺れを検出し、制御装置２０に送信する手段であり、たとえば、加速度センサ、光センサなどから構成したり、ＧＰＳを利用したものを例示することができる。図示の実施形態では、揺れ検出装置２５は、機械室１３に設置された制御装置２０の近傍に配置している。

制振装置６０は、揺れ検出装置２５が予め設定された揺れ以上の揺れを検知したときに、その設置されたかご３０又は釣合い錘４０の鉛直方向の運動に抵抗を与える手段であって、かご３０又は釣合い錘４０の何れか一方に設置される。以下では、制振装置６０をかご３０に設置した実施形態について説明する。

制振装置６０は、制御装置２０又はかご側制御装置２３からの指令を受けて作動し、かご３０をかご用ガイドレール１６やシャフト１２内の構造物などを把持又はこれらに対して出没等することで、かご３０の鉛直方向の運動に抵抗を与える。

制振装置６０を制御装置２０からの指令により作動する構成とした場合には、かご側制御装置２３と同様、テールコード２１を用いて電気的に接続される。また、制振装置６０をかご側制御装置２３からの指令により作動する構成とした場合には、制振装置６０は、制御装置２０からの指令を受けて作動するかご側制御装置２３と電気的に接続される。

図１では、制振装置６０は、かご３０の天面に設置している。具体的実施形態として、たとえば図２に示すように、かご用ガイドレール１６が、シャフト１２の内壁への固定用のブラケット部１７と、ブラケット部１７から突設され、ガイドローラ３１（図１参照）が転動するレール部１８とを有する形状である場合、制振装置６０は、レール部１８を把持して、かご３０の鉛直方向の運動に抵抗を与える構成とすることができる。

図２の制振装置６０は、一対のアーム６１を揺動可能に軸支６５し、アーム６１どうしの一端を伸縮可能なアクチュエータ６７で連繋し、アーム６１の他端に夫々内向きに対向する把持部６２を配置したものである。

制振装置６０は、把持部６２，６２がレール部１８との間にクリアランスを存した状態で対向するよう配置される。アクチュエータ６７を伸長させることで、制振装置６０は、把持部６２，６２どうしの間隔が狭まり、レール部１８を両側から挟み込んで把持する。これにより、かご３０は、鉛直方向の運動に抵抗を与えられる。また、アクチュエータ６７を縮小させることでかご３０が鉛直方向の運動に抵抗を与えられている状態を解除することができる。

なお、制振装置６０は、上記実施形態に限定されるものではなく、電磁式のもの等、種々の機構や構成を採用できる。

把持部６２の対向面には、ゴムやウレタンなど弾性部材からなる緩衝部材６３を装着することが望ましい。緩衝部材６３を装着することで、制振装置６０とレール部１８が当接する際の衝撃を吸収して、これらの損傷や異音の発生を低減できる。また、緩衝部材６３を装着することで、制振装置６０によりレール部１８を把持したときに、かご３０がかご用ガイドレール１６に完全には固定されず、若干の滑りが許容されることとなる。制振装置６０が作動するのは、エレベータ装置１０に揺れが生じている場合であるから、かご３０とかご用ガイドレール１６との間に滑りを許容することで、かご３０とかご用ガイドレール１６との間で伝達される揺れを緩衝部材６３によって低減したり緩和することができ、さらにはこれらの力を摩擦熱に変換して速やかに減衰させることができる。

然して、本発明では、上記制振装置６０をかご３０に配置し、管制運転の際には、制振装置６０が搭載されていない釣合い錘４０側の主ロープが共振しない位置までかご３０を移動させ、この状態で制振装置６０を作動させるよう制御する（本実施形態）。あるいは逆に、上記制振装置６０を釣合い錘４０に配置し、管制運転の際には、制振装置６０が搭載されていないかご３０側の主ロープが共振しない位置まで釣合い錘４０を移動させ、この状態で制振装置６０を作動させるよう制御する。なお、かご３０を移動させると表現する場合、かご３０と釣合い錘４０は相対的な昇降移動を行なうため、同時に釣合い錘４０も移動するが、ことさらに表現していない。逆に釣合い錘４０を移動させると表現する場合、同時にかご３０も移動するが、ことさらに表現していない。

ここで、説明を判り易くするために、図１におけるエレベータ装置１０において、制振装置が搭載されるかご３０の鉛直方向の移動可能域をＷ１とし、この領域Ｗ１中で、釣合い錘側主ロープ５２が共振する共振域をＷ２、釣合い錘側主ロープ５２が共振しない非共振域をＷ３とする。もちろん、共振域Ｗ２及び非共振域Ｗ３は、図示の範囲に限られず、また、共振域Ｗ２や非共振域Ｗ３は、夫々領域Ｗ１の複数箇所に出現することもある。

たとえば、この共振域Ｗ２、非共振域Ｗ３について一例を挙げる。
建物の高さＨを１００ｍとすると、建物固有周波数ｆｈは、一般的な式から、
ｆｈ＝１／（０．０２５・Ｈ）＝０．４Ｈｚ
程度となる。但し、建物によっては、
ｆｈ＝１／（０．０２・Ｈ）＝０．５Ｈｚ
の場合もある。

そして、かご３０の積載重量又は釣合い錘４０の重量を主ロープ５０の本数で割ることで、主ロープ５０の１本当りの張力Ｔを求めることができ、例えば２０００〜３０００Ｎ、ここでは２５００Ｎとする。また、主ロープ５０の単位長さ当りの質量ρを、φ１２ｍｍのロープの場合で、０．４９４ｋｇ／ｍとし、主ロープ５０の長さＬ、すなわちかご３０が最下階床又は最上階床付近に位置する状態での巻上機１４やそらせ車１５からの長さを８５ｍとすると、ロープの固有周波数ｆｒは、弦振動の式から、
ｆｒ＝（Ｔ／ρ）^０．５／（２・Ｌ）＝０．４１８５Ｈｚ
となる。

すると、ロープ振幅が加振振幅の２倍以上となる範囲の下限値である共振幅下限ｆｒ１及び上限値である共振幅上限ｆｒ２は、それぞれ、
ｆｒ１＝ｆｒ・０．８６＝０．３５９９Ｈｚ
ｆｒ２＝ｆｒ・１．１２＝０．４６８７Ｈｚ
となり、そのような共振状態となる主ロープ５０の長さの範囲の下限値であるロープ長下限Ｌ１及び上限値であるロープ長上限Ｌ２は、それぞれ、
Ｌ１＝（Ｔ／ρ）^０．５／（２・ｆｒ１）＝９８．８３７２ｍ
Ｌ２＝（Ｔ／ρ）^０．５／（２・ｆｒ２）＝７５．８９２９ｍ
となって、共振ゾーンの幅は、２２．９４４３ｍとなる。

したがって、図１で示すように、建物の上側約２０％の範囲に在る状態が釣合い錘４０側の主ロープ５２の共振域Ｗ２となる。

共振域及び非共振域は、積載物の重量変化の可能性があるかご３０では一義的に決定することは難しいが、釣合い錘４０は、重量変化がないため、予め演算により決定することができる。これら領域は、制御装置２０に登録しておくことができる。

上記構成のエレベータ装置１０において、所定以上の揺れが生じた場合の管制運転処理について、具体的な制御フローを説明する。

エレベータ装置１０の通常の運行プログラム等と平行して、制御装置２０は、図３に示す管制運転処理の制御フローを実行する。建物に揺れがない又は揺れが予め設定された値未満である場合には（ステップＳ１のＮｏ）、通常の運行プログラム等が実行される。

地震等により、建物に揺れが生じたことを揺れ検出装置２５が検出し、その揺れが予め設定された値以上であると判断すると（ステップＳ１のＹｅｓ）、制御装置２０は、まず、かご３０の運行状況を取得する（ステップＳ２）。

このとき、かご３０が何れかの階床にて停止中であれば（ステップＳ２のＹｅｓ）、制御装置２０は、かご側制御装置２３に戸開（既に戸開状態であれば、その状態を保持）を指令し（ステップＳ３）、所定時間戸開状態を保持して、乗員にかご３０からの退出を求める。たとえば、乗員の退出を速やかに行なうために、かご３０内にアナウンス等をすることが望ましい。そして、所定時間経過後に戸閉を行なう（ステップＳ３）。

ステップＳ２において、かご３０が何れかの階床に停止していない、即ち、昇降中である場合には（ステップＳ２のＮｏ）、制御装置２０は、そのままかご３０の昇降を続け、かご３０を最寄階床まで移動させて停止させるよう巻上機１４を制御する（ステップＳ４）。そして、かご３０を最寄階床で停止させた後、上記と同様、ステップＳ３の戸開、戸閉動作を行なう。

戸閉の後、制御装置２０は、釣合い錘側主ロープ５２の共振を抑制するために、かご３０の位置を取得する（ステップＳ５）。そして、かご３０が共振域Ｗ２と非共振域Ｗ３の何れに滞在しているかを判定し、かご３０が非共振域Ｗ３に滞在している場合には、後述するステップＳ７に進む（ステップＳ５のＹｅｓ）。

一方、かご３０が非共振域Ｗ３に滞在していない、すなわち、共振域Ｗ２に滞在している場合には（ステップＳ５のＮｏ）、巻上機１４を作動させて、かご３０を非共振域Ｗ３まで移動させ、停止させる（ステップＳ６）。

かご３０が非共振域Ｗ３に滞在（ステップＳ５のＮｏ）又は非共振域Ｗ３まで移動して停止すると（ステップＳ６）、制御装置２０は、制振装置６０を作動させる（ステップＳ７）。これにより、かご３０の鉛直方向の運動は抵抗を与えられ、管制運転処理の制御フローは終了する。

以上のようにかご３０が制振装置６０によって鉛直方向の運動に抵抗を与えられることで、かご側主ロープ５１の水平方向の運動も抵抗を受けるから、かご側主ロープ５１の振れは抑えられる。従って、たとえ、かご３０が、かご側主ロープ５１の共振域に滞在していたとしても、かご側主ロープ５１の共振による大きな振れは抑制される。

また、釣合い錘４０は、鉛直方向の運動に抵抗を与えられてはいないが、かご３０が、釣合い錘側主ロープ５２側の共振域Ｗ２を外れた非共振域Ｗ３に滞在しているので、釣合い錘側主ロープ５２が共振により大きく振れることも抑制される。

本発明のエレベータ装置１０によれば、主ロープ５０の共振を抑制するために、かご３０と釣合い錘４０の一方にのみに制振装置６０を搭載し、必要な配線を敷設すれば済む。従って、かご３０と釣合い錘４０の両方に制振装置を設置する場合に比べて、部品点数を削減でき、重量及びコストを軽減することが可能になる。また、制振装置６０の搭載されていない釣合い錘４０側の主ロープが共振しないような位置にかご３０を移動させるか、又は、制振装置６０の搭載されていないかご３０側の主ロープが共振しないような位置に釣合い錘４０を移動させるかすれば済む。従って、非共振域への移動についても、制振装置の搭載されていない側の主ロープのみに着目すればよいので、釣合い錘４０側及びかご３０側の両方の主ロープ５１，５２の共振域を避ける場合に比して、移動領域を広げることができ、速やかに管制運転を完了できる。

本実施形態においては、かご３０に制振装置６０を搭載し、かご３０を非共振域へ移動させて釣合い錘側主ロープ５２が共振しないようにしている。これは、重量変化のない釣合い錘４０については、その側の主ロープ５２の共振域Ｗ２と非共振域Ｗ３を一度演算しておけば、都度演算する必要がないためである。一方、積載物の重量によって重量変化の可能性が高いかご３０については、その側の主ロープ５２に対して、管制運転の度に積載物の重量に基づいて非共振域を演算する必要がある。このため、望ましくは、かご３０に制振装置６０を搭載し、かご３０を非共振域へ移動させる。

また、制振装置６０は、制御装置２０と電気的に接続される必要があるが、かご３０には、かご側制御装置２３等のためのテールコード２１が予め敷設されているから、このテールコード２１に制振装置６０の制御等に必要なケーブルを追加するだけで済む。一方、制振装置を釣合い錘４０に搭載した場合には、新規に釣合い錘４０にケーブルを敷設する必要がある。このため、制振装置６０は、かご３０に搭載することが望ましい。

なお、コンペンセーションロープを具えた構成である場合、共振域Ｗ２と非共振域Ｗ３は、コンペンセーションロープの共振、非共振も考慮に入れて決定することが好適である。

上記説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を限縮するように解すべきではない。また、本発明の各部構成は、上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

たとえば、かご３０の鉛直方向の位置が非共振域Ｗ３内にある場合であっても、釣合い錘側主ロープ５２の振れ幅は、かご３０の鉛直方向の位置に応じて変化する。このことを考慮に入れて、制御装置２０は、かご３０の移動位置を、非共振域Ｗ３の中でも、最も釣合い錘側主ロープ５２の振れ幅が最も小さくなる位置となるよう制御することが望ましい。

１０ エレベータ装置
１６ かご用ガイドレール
２０ 制御装置
２５ 揺れ検出装置
３０ かご
４０ 釣合い錘
５０ 主ロープ
６０ 制振装置

Claims (4)

1. 建物に設けられたシャフトの内部に、かごと釣合い錘とを主ロープによって連結してなり、前記主ロープを巻上機によって駆動するエレベータ装置であって、
   建物の揺れを検出する揺れ検出装置と、
   前記かごに設置され、前記かごの鉛直方向の運動に抵抗を与える制振装置と、
   前記揺れ検出装置が予め設定された揺れ以上の揺れを検出すると、前記巻上機を制御して、前記釣合い錘側の主ロープが共振しない位置まで前記かごを移動させた後、前記制振装置を作動させて前記かごの鉛直方向の運動に抵抗を与える制御装置と、
   を具えることを特徴とするエレベータ装置。
2. 建物に設けられたシャフトの内部に、かごと釣合い錘とを主ロープによって連結してなり、前記主ロープを巻上機によって駆動するエレベータ装置であって、
   建物の揺れを検出する揺れ検出装置と、
   前記釣合い錘に設置され、前記釣合い錘の鉛直方向の運動に抵抗を与える制振装置と、
   前記揺れ検出装置が予め設定された揺れ以上の揺れを検出すると、前記巻上機を制御して、前記かご側の主ロープが共振しない位置まで前記釣合い錘を移動させた後、前記制振装置を作動させて前記釣合い錘の鉛直方向の運動に抵抗を与える制御装置と、
   を具えることを特徴とするエレベータ装置。
3. 前記かご及び前記釣合い錘を案内するガイドレールを更に具え、
   前記制振装置は、前記ガイドレールを把持することによって前記かご又は前記釣合い錘の鉛直方向の運動に抵抗を与える、
   請求項１又は請求項２に記載のエレベータ装置。
4. 前記制御装置は、前記かご側又は前記釣合い錘側のロープが共振しない位置まで前記かご又は前記釣合い錘を移動させる前に、前記かごを最寄階床で停止させる、
   請求項１乃至請求項３の何れかに記載のエレベータ装置。

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