JP4194696B2 - エレベータの制振装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレベータのかごの振動を抑制するためのエレベータの制振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エレベータの乗り心地を良くするために、かごの振動を抑制するようにしている。例えば、かごとかご枠との間に防振ゴムを設けたり、かごの振動を検出してかご床に設けた錘を移動させ、これにより、かごの振動を抑制するようにしている。
【０００３】
図１４は、従来のエレベータの制振装置をエレベータかごに適用した場合の構成図である。かご１はかご枠２に搭載され、かご１とかご枠２との間には防振ゴム３が設けられている。そして、かご１はかご枠２を介して吊りロープ４により吊り下げられ、かご１の昇降動作の際にはかご枠２に設けられたガイドローラ５に案内されてかご１は円滑に昇降動作するようになっている。
【０００４】
かご１の床下には振動センサ６が設けられ、この振動センサ６によりかご１の横方向（水平方向）の振動を検出する。この振動センサ６により、かご１に振動が生じていることが検出されると、制御器７によりアクチュエータ８を駆動し錘９を移動させる。すなわち、振動が抑制される方向に錘９を移動し、その振動を抑制するようにしている。
【０００５】
このように、エレベータの制振装置は、かご１の床下に設けた錘９を移動させてかご１の振動を抑制するものである。つまり、振動センサ６が検出したエレベータの横方向振動に対応して、制御器７はアクチュエータ８を駆動し錘９を移動させる。その錘９の反力によりエレベータのかご１の床を制振させる。
【０００６】
ここで、エレベータ用に限定されない一般的な建築物用のアクティブ制振装置としては、図１５に示すようなものがある。図１５（ａ）はその平面図、図１５（ｂ）はその側面図である。これは、フレーム１０上に２本のリニアガイド１１を設け、この２本のリニアガイド１１によって水平方向に移動可能に錘９を支持する。そして、サーボモータ１２のトルクをボールネジ１３で錘９の駆動力に変換して、錘９を駆動するように構成されている。つまり、サーボモータ１２でボールネジ１３を介して錘９を移動させ、その反力によって制振対象を制振するものである。このアクティブ制振装置をエレベータに適用することも考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エレベータに適用するためには、制振装置をエレベータの床下近傍に直接搭載することから、制振装置から発生する副次的な振動の発生を極力抑え、乗客に動作を感じさせないことが必要となる。
【０００８】
エレベータにおいては、制振装置の重量が大きいと乗客定員数の減少につながるため、錘９の重量を軽くせざるを得なくなる。そうすると、必要な制振性能を得るために錘９を高速で動作させる必要が生じる。図１５に示したような一般的な建築物用のアクティブ制振装置では、高速での作動に伴ない発生する副次的な振動を十分抑えることが困難であることから、そのままではエレベータ用に適用できない。
【０００９】
また、図１４に示したエレベータ用の制振装置は、図１５の一般的な建築物の制振装置と比較して装置自体が小型であるため、そのコストに占める振動センサ６のコストの割合が大きい。従って、装置のコストを低減するには、振動センサ６のコストダウンが特に重要となる。
【００１０】
また、エレベータでは、かご下に吊り下げられたテールコード類の影響等によって、走行中にかご１が微妙に傾くため、かご１の水平方向の振動を検出する振動センサ６がその傾きを検出してしまい、それによって振動検出信号がドリフトしてしまい、錘９の制振動作に悪影響を与えてしまうという課題がある。 また、従来のエレベータの制振装置においては、制御が複雑であったり、振動センサ６の数が多くコスト的に高価であったりしている。
【００１１】
また、エレベータの制振装置を、エレベータの床に直接取り付けることが、スペース等の都合により不可能な場合には、制振装置をかご枠２側に設置する場合がある。その場合、かご１とかご枠２との間の防振ゴム３の影響によって、制振がうまく行えないことがある。
【００１２】
本発明の目的は、低コストでしかもかごの振動を適切に抑制することができるエレベータの制振装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わるエレベータの制振装置は、かご床の水平方向の振動を検出する振動センサと、前記かご床近傍に配置され水平方向に移動可能な錘と、かごの振動が抑制される方向に前記錘を移動させるためのアクチュエータと、前記振動センサの検出信号に基づいて前記アクチュエータへの制御信号を出力する制御器とを備えたエレベータの制振装置において、前記錘は、その断面形状が逆Ｕ字型に形成され、その凹部下部にスライダを配置し、前記アクチュエータは、前記錘の逆Ｕ字型の凹部内に配置され前記スライダを摺動させて錘の移動を案内する１本のリニアガイドと、軸心が前記錘の重心位置を貫通するように配置されたボールネジと、前記制御器からの制御信号に基づいて前記ボールネジを駆動するためのサーボモータとを備えたことを特徴とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係わるエレベータの制振装置の構成図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢印Ａ方向からの矢視図である。
【００３４】
かごの振動は振動センサ６で検出され制御器７に入力される。制御器７では、その振動を抑制するための制御信号を算出し、アクチュエータ８のサーボモータ１２に出力する。サーボモータ１２はボールネジ１３を駆動し、これにより錘９を駆動する。
【００３５】
錘９は、断面形状が逆Ｕ字型に形成され、その凹部内に１本のリニアガイド１１が位置するように配置されている。リニアガイド１１はフレーム１０に搭載されて配置され、錘９の凹部下部に設けられたスライダ１４がこのリニアガイド１１を摺動する。つまり、錘９はリニアガイド１１に案内されて移動する。
【００３６】
ボールネジ１３は錘９を貫通して設けられており、ボールネジ１３の軸心は錘９の重心位置を貫通して配置されている。従って、錘９自身の慣性力とボールネジ１３から伝えられる駆動力とによるモーメントがほとんど発生しないようになっており、そのモーメントに起因して生じる振動の発生を防止している。
【００３７】
すなわち、ボールネジ１３が、錘９の重心位置をほぼ通るように配置されているので、ボールネジ１３の回転によって錘９に加えられる駆動力は、ほぼ錘９の重心位置に作用する。従って、錘９の走行によって錘９の重心に生じる慣性力と、ボールネジナット１３から錘９に加えられる駆動力とがほぼ同じ位置に作用するため、両者によるモーメント力がほとんど発生しない。そのため、運転時にそのモーメントが原因で発生する副次的な振動をほぼ抑制することが可能となる。
【００３８】
また、錘９の断面形状を逆Ｕ字型とし、その凹部にリニアガイド１１およびスライダ１４を配置し、スライダ１４が錘９の重心位置と非常に近い位置に配置されているので、スライダ１４の走行抵抗に起因した振動発生を十分低いレベルとすることが可能となる。
【００３９】
また、リニアガイド１１を１本としているため、図１５に示す一般的な構成のアクティブ制振装置の構成と比較して、ボールネジ１３とリニアガイド１１との平行度を確保しやすい構成となっている。そのため、錘９の動作範囲中におけるボールネジ１３とリニアガイド１１との間の距離の変動が非常に少なくなり、錘９の位置によってボールネジ１３とリニアガイド１１との距離が変化してボールネジ１３が曲げを受けるなどの現象がなくなり、それによる不要な振動の発生を防止することができる。
【００４０】
このように、本発明の実施の形態では、装置の動作中に発生する副次的な振動の発生を十分抑制することができ、エレベータに搭載された場合にも、乗客に、装置の動作を感じさせない。また、リニアガイド１１の本数を減らし１本としたため、コスト低減にもつながると共に、不要な荷重が各部に加わることがない。このことから、各部品の寿命も延びるなどの副次的な効果も得られる。
【００４１】
次に、本発明の参考例１を説明する。図２は、本発明の参考例１に係わるエレベータの制振装置における振動センサ６の構成図である。
【００４２】
この参考例１では、図１４に示したエレベータの制振装置における振動センサ６として、図２に示すサーボ型加速度センサを使用するようにしたものであり、そのサーボ型加速度センサ単体の感度を、少なくとも通常市販されている加速度センサの１０倍以上となる±１０Ｖ／±２００ｇａｌ以上に設定したものである。
【００４３】
図２において、かごの振動を検出する振り子１５は板バネ１６で支持され、その振り子１５の下部に電磁コイル１７が設けられている。また、電磁コイル１７に対面した位置にはマグネット１８が配置され、電磁コイル１７に電流が流れたときにマグネット１８と磁気的に作用し、電磁コイル１７とマグネット１８との間隙が一定に保たれるにように、電磁コイル１７に流れる電流が制御されるようになっている。
【００４４】
振り子１５の変位は容量形の変位検出器１９で検出され、この検出信号はサーボ増幅器２０で増幅され、サーボ増幅器２０はこの振り子１５の振れ量に応じて電磁コイル１７へ電流を供給する。この電磁コイル１７に流れる電流は、振動加速度に比例したものとなる。また、負荷抵抗２１は出力電圧感度（加速度感度）を設定するための抵抗であり、加速度出力端子２２には加速度が電圧信号で出力される。
【００４５】
いま、かごに上下方向の振動が生じて振り子１５が上下に振れ、この振り子１５の振れ量を変位検出器１９で検出したとする。その検出信号はサーボ増幅器２０で増幅され、振り子１５の下部に設けられた電磁コイル１７に電流を供給する。これにより、電磁コイル１７は電磁力を発生し、振り子１５の位置を常に一定に維持させようとする。このとき、電磁コイル１７に流れる電流は、振動加速度に比例したものとなるので、その電流を負荷抵抗２１によって電圧に変換し、加速度出力端子２２から、加速度に比例した電圧信号として出力する。
【００４６】
このようなサーボ型加速度センサの出力電圧（振動加速度）の感度は、負荷抵抗２１の抵抗値および電磁コイル１７の巻き数、振り子１５の重量だけで決まることとなる。この参考例１では、負荷抵抗２１の抵抗値を市販のものに対し、１／１０以下とすることで、感度を１０倍以上に引き上げ、出力を１Ｖ／２０ｇａｌ以上としている。
【００４７】
このため、エレベータの通常の横方向の振動量である１０〜２０ｇａｌの振動を検出する場合、このサーボ型加速度センサからは、少なくとも通常のセンサから出力される電圧の１０倍以上となる０．５〜１Ｖ以上の電圧が出力されるため、その信号をアンプで増幅しなくても、そのまま制御器７に入力してＡ／Ｄ変換等が可能となる。
【００４８】
また、このサーボ型加速度センサの感度変更については、市販のサーボ型加速度センサの負荷抵抗２１の抵抗値を変更する程度の改造で済むため、コストの増加はほとんど無視できる。従って、高価なセンサ用アンプをなくすことが可能となり、制振装置としてのコストを大幅に下げることが可能となる。特に、エレベータの制振装置は、相対的に振動センサ６のコストの割合が大きいため、振動センサ６のコストダウンの効果は極めて大きなものとなる。
【００４９】
以上の説明では、サーボ型加速度センサの感度を変更するために負荷抵抗２１の抵抗値を変更するようにしたが、サーボ型加速度センサの感度は、振り子１５の重量および電磁コイル１７の巻き数、マグネット１８の磁力によっても変えることができるため、それらの値を適当に変更し感度を設定しても良い。
【００５０】
次に、本発明の参考例２を説明する。図３は、本発明の参考例２に係わるエレベータの制振装置における振動センサ６の構成図である。
【００５１】
この参考例２では、図１４に示したエレベータの制振装置における振動センサ６として、図３に示すサーボ型速度センサを使用するようにしたものであり、そのサーボ型速度センサ単体の感度を、少なくとも市販のものよりも大きい±１０Ｖ／±２０（ｃｍ／ｓ）以上に設定したものである。
【００５２】
図３において、かごの振動を検出する振り子１５は板バネ１６で支持され、その振り子１５の下部に電磁コイル１７が設けられている。また、電磁コイル１７に対面した位置にはマグネット１８が配置され、電磁コイル１７に電流が流れたときにマグネット１８と磁気的に作用し、電磁コイル１７とマグネット１８との間隙が一定に保たれるにように、電磁コイル１７に流れる電流が制御されるようになっている。
【００５３】
振り子１５の変位は容量形の変位検出器１９で検出され、この検出信号はサーボ増幅器２０で増幅され、サーボ増幅器２０はこの振り子１５の振れ量に応じて微分回路２３を介して電磁コイル１７へ電流を供給する。微分回路２３を介して電磁コイル１７に流れる電流は、振動加速度に比例したものとなる。また、速度出力端子２４には振動の速度が電圧信号で出力される。なお、負荷抵抗２１はその両端の電圧を設定することにより、速度出力端子２４からの出力電圧感度（速度感度）を設定することになる。
【００５４】
いま、かごに上下方向の振動が生じて振り子１５が上下に振れ、この振り子１５の振れ量を変位検出器１９で検出したとする。その検出信号はサーボ増幅器２０で増幅され、微分回路２３を介して振り子１５の下部に設けられた電磁コイル１７に電流を供給する。これにより、電磁コイル１７は電磁力を発生し、振り子１５の位置を常に一定に維持させようとする。このとき、速度出力端子２４の電圧は振動速度に比例したものとなるので、この速度出力端子２４からの出力電圧は振動速度となる。
【００５５】
ここで、微分回路２３は、コンデンサ２５、抵抗２６、オペアンプ２７で構成され、振動速度に比例した電圧を微分して電磁コイル１７に供給する。従って、電磁コイル１７に流れる電流は、振動速度を微分した振動加速度に比例したものとなる。
【００５６】
このようなサーボ型速度センサの出力電圧感度は、負荷抵抗２１や抵抗２６の抵抗値、コンデンサ２５の容量、および電磁コイル１７の巻き数、振り子１５の重量等により決まることとなる。参考例２では、負荷抵抗２１の抵抗値を市販のものに対し１／１０以下とすることで、感度を１０倍以上に引き上げていいる。
【００５７】
そのため、エレベータの通常の横方向の振動量である１０〜２０ｇａｌの振動を検出する場合、このサーボ型速度センサからは、少なくとも通常の速度センサから出力される電圧の１０倍以上の電圧が出力されるため、その信号をアンプで増幅しなくても、そのまま制御器７に入力してＡ／Ｄ変換等が可能となる。また、サーボ型速度センサの感度変更については、市販のサーボ型速度センサの負荷抵抗２１の抵抗値を変更する程度の改造で済むため、コストの増加はほとんど無視できる。従って、高価なセンサ用アンプをなくすことが可能となり、制振装置としてのコストを大幅に下げることが可能となる。特に、エレベータの制振装置は、相対的に振動センサ６のコストの割合が大きいため、コストダウンの効果は極めて大きなものとなる。
【００５８】
また、制御器７にて実際にアクチュエータ８を駆動するための信号を生成する場合、エレベータの横方向の揺れの速度量が一般的には必要である。参考例２では、振動センサ６からの出力がそのままエレベータの横方向の速度量となっているため、振動センサ６が加速度センサの場合には必要となる信号の積分処理が不要となる。
【００５９】
以上の説明では、サーボ型速度センサの感度を変更するために負荷抵抗２１の抵抗値を変更するようにしたが、上記で述べたように、その感度は振り子１５の重量、電磁コイル１７の巻き数、マグネット１８の磁力、コンデンサ２５の容量等の変更によっても変えることができるため、それらの値を適当に変更し、感度を設定しても良い。
【００６０】
次に、本発明の参考例３を説明する。図４は、本発明の参考例３に係わるエレベータの制振装置の説明図であり、図４（ａ）は参考例３に係わるエレベータの制振装置をエレベータに適用した構成図、図４（ｂ）はかごの傾きの説明図、図４（ｃ）はハイパスフィルタ２８の特性図である。
【００６１】
この参考例３は、図１４に示したエレベータの制振装置に対し、振動センサ６からの検出信号の直流成分を除去するためのハイパスフィルタ（ＨＰフィルタ）２８を追加して設けたものである。
【００６２】
図４（ａ）において、かご１はかご枠２に搭載され、かご１とかご枠２との間には防振ゴム３が設けられている。そして、かご１はかご枠２を介して吊りロープ４により吊り下げられ、かご１の昇降動作の際にはかご枠２に設けられたガイドローラ５に案内されてかご１は円滑に昇降動作するようになっている。
【００６３】
かご１の床下には振動センサ６が設けられ、この振動センサ６によりかご１の横方向（水平方向）の振動を検出する。この振動センサ６により、かご１に振動が生じていることが検出されると、ハイパスフィルタ２８に入力され低周波成分が除去されて制御器７に入力される。制御器７は低周波成分が除去された振動信号に基づいてアクチュエータ８への制御信号を演算し、アクチュエータ８により錘９を駆動し振動を抑制する方向に錘９を移動する。
【００６４】
すなわち、振動センサ６で検出された振動信号は、図４（ｃ）に示す特性を持ったハイパスフィルタ２８を通過し、直流成分（ＤＣ成分）付近の低周波成分を除去した上で制御器７に入力される。ハイパスフィルタ２８で直流成分（ＤＣ成分）付近の低周波成分を除去するのは、以下の理由による。
【００６５】
かごは、走行中において、かご下に吊り下げられたテールコード２９等の重量バランスの微小な変化によって、その傾きが変化するため、図４（ｂ）に示したように、振動センサ６が振動を検出する方向に重力Ｇの分力が混入する。このため、それによって直流成分付近の極低い周波数をもった成分が出力信号に加わり、信号がドリフトする。その検出信号によって制御を行った場合、錘９は直流成分を除去するように駆動されることとなるが、直流成分付近の周波数成分は周期が非常に長いため、錘９が往復駆動されず、一定方向にだけ駆動されることとなり、すぐに動作範囲を超えてしまう。これを防止するためである。
【００６６】
このように、参考例３では、制振性能に悪影響を及ぼす直流成分付近の低周波成分をハイパスフィルタ２８によって除去し、ドリフトのない信号を制御器７に入力するようにしているので、錘９が一方向にのみ駆動されることなく、安定して錘９を制御することが可能となる。
【００６７】
また、参考例３では、ハイパスフィルタ２８の遮断周波数を、図４（ｃ）に示すように０．５Ｈｚ付近に設定しているため、振動センサ６における直流成分付近の低周波成分が十分除去されると共に、エレベータの横方向の揺れの主な周波数である１Ｈｚ〜６Ｈｚ付近については、ほとんど影響を及ぼすことがなく、ハイパスフィルタ２８の導入によって制振性能が低下することがない。
【００６８】
以上の説明では、ハイパスフィルタ２８の遮断周波数を０．５Ｈｚに設定したが、制振装置を設置するエレベータの横方向の一次の共振周波数やかごの傾き量に応じて、この周波数は変更しても良いことは言うまでもない。また、ハイパスフィルタ２８を制御器７の外に設置しても良いし、制御器７内の演算処理によるデジタルフィルタにより処理を行うようにしても良い。その場合、新たにハードウェアとしてのハイパスフィルタ２８を設ける必要がなく、また、ハイパスフィルタ２８の特性を最適に調整できる。
【００６９】
次に、本発明の参考例４を説明する。図５は本発明の参考例４に係わるエレベータの制振装置をエレベータに適用した場合の構成図である。エレベータの構成は、図１４に示したものと同一であるので、同一要素には同一符号を付しその説明は省略する。
【００７０】
図５において、錘９を駆動するアクチュエータ８として、サーボモータ１２およびボールネジ１３をかご１の床下に設置し、錘９を駆動する構成としている。また、振動センサ６として加速度センサ６ａをかご１の床に配置し、制御器７として、アクチュエータ８を速度制御で駆動する速度制御型のアクチュエータ駆動手段３０ａを有したものを示している。
【００７１】
かご１の横方向（水平方向）の振動は加速度センサ６ａで検出され、加速度センサ６ａで検出された加速度信号αは、制御器７内のＡ／Ｄ変換器３１によりデジタル信号に変換され演算器３２に取り込まれる。演算器３２では、２階積分手段３３により数値積分演算を２回行い、加速度信号αを変位信号ｘに変換する。そして、その変位信号ｘは比例手段３４でゲインが乗じられ、Ｄ／Ａ変換器３５でアナログ電圧信号に変換されて、速度制御型のアクチュエータ駆動手段３０ａに速度制御指令信号として出力される。
【００７２】
速度制御型のアクチュエータ駆動手段３０ａによってサーボモータ１２が駆動され、その駆動トルクは、ボールネジ１３を介して錘９に伝えられ、錘９が駆動される。
【００７３】
ここで、錘９はエレベータの横方向の変位信号Ｘにゲインをかけた速度制御指令信号に基づいて駆動されるため、錘９の駆動速度はエレベータの横方向の揺れの変位量に比例している。
【００７４】
いま、説明を簡単にするため、かご１とかご枠２は一体で動くものとする。また、エレベータ全体の重量をＭ、その横方向の変位をＸ、錘９の動作速度をＶｗ、錘９の動作加速度をＡｗ、錘９の重量をｍ、エレベータへの外乱力をｆとする。
【００７５】
錘９の速度Ｖｗはエレベータの変位量Ｘに比例していることから、（１）式が成立し、そのときに錘９からエレベータに加わる反力Ｆｒは（２）式で示され、また、この反力Ｆｒがエレベータに加わるときのエレベータの横方向の運動方程式は、（３）式で示される。従って、エレベータへの外乱力ｆは、（４）式で示される。
【００７６】
Ｖｗ＝ｋ１・Ｘ …（１）
（ただし、ｋ１は比例定数）
Ｆｒ＝ｍ・Ａｗ＝ｍ・ｋ１・Ｘ' …（２）
（ただし、Ｘ’はＸを時間で微分したもの）
Ｍ・Ｘ''＋ｋ２・Ｘ＝ｆ−Ｆｒ
＝ｆ−ｍ・ｋ１・Ｘ' …（３）
（ただし、ｋ２は、エレベータのローラーガイド等のバネ定数の合計）
ｆ＝Ｍ・Ｘ''＋ｍ・ｋ１・Ｘ'＋ｋ２・Ｘ …（４）
【００７７】
エレベータへの外乱力ｆを示す（４）式から分かるように、丁度、減衰定数がｍ・ｋ１の減衰力をエレベータに付加したことと等価となり、エレベータに発生した振動を減衰させる効果を持つことが分かる。
【００７８】
また、この参考例４では、サーボモータ１２を速度制御型のアクチュエータ駆動手段３０ａで駆動するため、ボールネジ１３やリニアガイド１１等の各部の摩擦力による影響を打ち消すように、サーボモータ１２への駆動電流を制御することになる。従って、経年変化等によって各部の摩擦などが増加した場合でも、それに合わせて速度制御型のアクチュエータ駆動手段３０ａからの駆動電流が増加するため、制振性能の低下が、極力小さく抑えられる。
【００７９】
以上の説明では、錘９を駆動するアクチュエータ８を、サーボモータ１２およびボールネジ１３により構成したが、ボールネジ１３を使用せず、直接リニアサーボモータによって錘９を駆動しても良い。その場合、ボールネジ１３がなくなるため、装置の動作音が低減される。また、アクチュエータ８をかご１の床下に設置したが、かご枠２側に設置しても良い。その場合は、制振装置の取付けスペースが確保し易い。
【００８０】
また、２階積分手段３３による２階積分を演算するようにしているが、演算による２階積分が難しい場合には、加速度センサ６ａからの信号を積分回路によって２階積分した後、制御器７のＡ／Ｄ変換器３１に入力するようにしても良い。また、振動センサ６としての加速度センサ６ａに代えて速度センサとし、２階積分を１階積分に変更することも可能である。さらに、振動センサとして変位センサを使用し、積分演算を行わないようにしても良い。また、演算器３２を設けず、すべての演算をアナログ回路で構成し、演算器３２をなくして制御器７のコストを下げることも可能である。
【００８１】
次に、本発明の参考例５を説明する。図６は本発明の参考例５に係わるエレベータの制振装置をエレベータに適用した場合の構成図である。エレベータの構成は、図１４に示したものと同一であるので、同一要素には同一符号を付しその説明は省略する。
【００８２】
図６において、錘９を駆動するアクチュエータ８として、サーボモータ１２およびボールネジ１３をかご１の床下に設置し、錘９を駆動する構成としている。また、振動センサ６として加速度センサ６ａをかご１の床に配置し、制御器７として、アクチュエータ８をトルク制御で駆動するトルク制御型のアクチュエータ駆動手段３０ｂを有したものを示している。
【００８３】
かご１の横方向（水平方向）の振動は加速度センサ６ａで検出され、加速度センサ６ａで検出された加速度信号αは、制御器７内のＡ／Ｄ変換器３１によりデジタル信号に変換され演算器３２に取り込まれる。演算器３２では、積分手段３６により加速度信号αを速度信号ｖに変換する。そして、その速度信号ｖは比例手段３４でゲインが乗じられ、Ｄ／Ａ変換器３５でアナログ電圧信号に変換されて、トルク制御型のアクチュエータ駆動手段３０ｂにトルク制御指令信号として出力される。トルク制御型のアクチュエータ駆動手段３０ｂによってサーボモータ１２が駆動され、その駆動トルクは、ボールネジ１３を介して錘９に伝えられ、錘９が駆動される。
【００８４】
ここで、エレベータかご全体の重量をＭ、その横方向の変位をＸ、錘９の速度をＶｗ、錘９の加速度をＡｗ、錘９の重量をｍ、エレベータへの外乱力をｆとする。
【００８５】
この参考例５の場合は、錘９を駆動する力、つまりエレベータが受ける反力Ｆｒは、エレベータの横方向の速度量Ｖｗに比例していることから、（５）式が成立し、この反力Ｆｒがエレベータに加わるときのエレベータの横方向の運動方程式は（６）式で示される。従って、エレベータへの外乱力ｆは、（７）式で示される。
【００８６】
Ｆｒ＝ｍ・Ａｗ＝ｋ１・Ｘ' …（５）
（ただし、ｋ１は比例定数）
Ｍ・Ｘ''＋ｋ２・Ｘ＝ｆ−Ｆｒ
＝ｆ−ｋ１・Ｘ' …（６）
（ただし、ｋ２は、エレベータのローラーガイド等のバネ定数の合計）
ｆ＝Ｍ・Ｘ''＋ｋ１・Ｘ'＋ｋ２・Ｘ …（７）
【００８７】
エレベータへの外乱力ｆを示す（７）式から分かるように、丁度、減衰定数がｋ１である減衰力をエレベータに付加したことと等価となり、エレベータに発生した振動を減衰させる効果を持つことになる。
【００８８】
また、この参考例５では、加速度センサ６ａの加速度信号αを一度積分するだけで良いため、参考例４と比べ、積分演算による信号精度の悪化が少なくなる。
【００８９】
また、トルク制御型のアクチュエータ駆動手段６ｂへのトルク制御指令信号が、エレベータの横方向の速度量ｖを基にした信号である。従って、参考例４におけるエレベータの変位量ｘを基にした速度制御指令信号と比較して、より高い周波数成分を含んだ信号であるため、最終的な錘９の動作の応答性が上がり、制振性能が参考例４と比べ高い。
【００９０】
以上の説明では振動センサ６として加速度センサ６ａを用いたが、加速度センサ６ａに代えて、速度センサを用いることも可能である。その場合、速度センサから直接エレベータの横方向の速度信号が出力されるため、積分手段３６は必要なくなる。従って、積分手段３６による積分処理信号の精度の悪化を防止することができ、より制振性能を高められる。
【００９１】
また、錘９を駆動するアクチュエータ８を、サーボモータ１２およびボールネジ１３により構成したが、ボールネジ１３を使用せず、直接リニアサーボモータによって錘９を駆動しても良い。その場合、ボールネジ１３がなくなるため、装置の動作音が低減されるなどの効果がある。アクチュエータ８をかご１の床下に設置しているが、かご枠２側に設置しても良い。その場合、制振装置の取付けスペースが確保し易くなる。
【００９２】
また、積分手段３６により加速度信号αを積分するようにしているが、加速度センサ６ａからの加速度信号αを積分回路によって積分した後に、制御器７のＡ／Ｄ変換器３１に入力するようにしても良い。また、演算器３２を設けず、すべての演算をアナログ回路で構成し、演算器３２をなくして制御器７のコストを下げることも可能である。
【００９３】
次に、本発明の参考例６を説明する。図７は本発明の参考例６に係わるエレベータの制振装置をエレベータに適用した場合の構成図である。この参考例６は、図５に示した参考例４に対し、錘９の動作範囲の中心位置と錘９の現在位置との距離を検出する距離検出手段３７を設け、距離検出手段３７で検出された距離に比例手段３８でゲインを乗じて速度制御型のアクチュエータ駆動手段３０ａへの速度指令信号に付加するようにしたものである。その他の構成は、図５に示した参考例４と同一であるので、同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００９４】
図７において、錘９の位置を検出する距離検出手段３７は、サーボモータ１２のエンコーダパルスｐをカウントするパルスカウンタで構成される。錘９の動作範囲の中央位置をパルスカウント「０」としてパルスカウントを行う。この距離検出手段３７で得られた錘９の距離（パルス数）に比例手段３８で所定のゲインを乗じ、加速度センサ６ａからの加速度信号αの演算結果に加える。この加算値をＤ／Ａ変換器３５によりアナログ信号に変換し、速度制御型のアクチュエータ駆動手段３０ａに出力する。
【００９５】
この参考例６では、参考例４における制御信号に加え、錘９の位置に応じた制御信号が速度制御型のアクチュエータ駆動手段３０ａに出力され、錘９を動作範囲中央に戻すための位置制御ループが構成される。従って、錘９が常に動作範囲の中央に戻るように位置制御されることになるため、加速度センサ６ａから大きな加速度信号αが出力されても、錘９が動作範囲を超えないように設定することが可能となり、安定した制御が可能となる。
【００９６】
また、位置制御によって錘９が安定して動作範囲内で駆動されるため、位置制御がない参考例４と比べ、加速度センサ６ａからの信号に対し、より大きなゲインを乗じてアクチュエータ８へ出力し、錘９をより大きな速度で駆動させることが可能となり、制振性能をより高めることが可能となる。
【００９７】
図８は参考例６に係わるエレベータの制振装置の他の一例を示す構成図であり、図７に示した加速度センサ６ａに代えて速度センサ６ｂを設け、この速度センサ６ｂによりエレベータの振動を検出するようにしたものである。これに伴い、制御器７内の積分演算は、２階積分手段３３による２階微分から積分手段３６による１階積分にしている。この他の一例では、積分演算が１階積分となるため、積分演算による信号精度の悪化を防ぐことが可能となり、より高性能な制御が可能となる。
【００９８】
図９は、参考例６に係わるエレベータの制振装置のさらに別の他の一例を示す構成図であり、図７に示した加速度センサ６ａに代えて変位センサ６ｃを設け、この変位センサ６ｃによりエレベータの振動を検出するようにしたものである。この場合、変位センサ６ｃから直接振動の変位量が出力されるため、制御器７内で積分演算を行う必要がない。
【００９９】
以上の説明では、錘９の位置を検出する距離検出手段３７は、サーボモータ１２のエンコーダパルスｐをカウントするようにしたが、錘９の動作方向に平行に配置され、錘９の位置に応じた電圧を出力するように構成された直線型ポテンショメータを設け、錘９の位置に応じた電圧を制御器７のＡ／Ｄ変換器３１により演算器３２に取り込み位置制御を行うようにしても良い。この場合は、パルスカウンタを持たない制御器７で制御を行う場合に有効である。
【０１００】
次に、本発明の参考例７を説明する。図１０は本発明の参考例７に係わるエレベータの制振装置をエレベータに適用した場合の構成図である。この参考例７は、図６に示した参考例５に対し、錘９の動作範囲の中心位置と錘９の現在位置との距離を検出する距離検出手段３７を設け、距離検出手段３７で検出された距離に比例手段３８でゲインを乗じてトルク制御型のアクチュエータ駆動手段３０ｂへのトルク指令信号に付加するようにしたものである。その他の構成は、図６に示した参考例５と同一であるので、同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１０１】
図１０において、錘９の位置を検出する距離検出手段３７は、サーボモータ１２のエンコーダパルスｐをカウントするパルスカウンタで構成される。錘９の動作範囲の中央位置をパルスカウント「０」としてパルスカウントを行う。この距離検出手段３７で得られた錘９の距離（パルス数）に比例手段３８で所定のゲインを乗じ、加速度センサ６ａからの加速度信号αの演算結果に加える。この加算値をＤ／Ａ変換器３５によりアナログ信号に変換し、トルク制御型のアクチュエータ駆動手段３０ｂに出力する。
【０１０２】
この参考例７では、参考例５における制御信号に加え、錘９の位置に応じた制御信号がトルク制御型のアクチュエータ駆動手段３０ｂに出力され、錘９を動作範囲中央に戻すための位置制御ループが構成される。従って、錘９が常に動作範囲の中央に戻るように位置制御されることになるため、加速度センサ６ａから大きな加速度信号αが出力されても、錘９が動作範囲を超えないように設定することが可能となり、安定した制御が可能となる。
【０１０３】
また、位置制御によって錘９が安定して動作範囲内で駆動されるため、位置制御がない参考例５と比べ、加速度センサ６ａからの信号に対し、より大きなゲインを乗じてアクチュエータ８へ出力し、錘９をより大きな速度で駆動させることが可能となり、制振性能をより高めることが可能となる。
【０１０４】
次に、本発明の参考例８を説明する。図１１は本発明の参考例８に係わるエレベータの制振装置をエレベータに適用した場合の構成図である。この参考例８は、図１０に示した参考例７に対し、距離検出手段３７で検出された距離に比例した信号に位相進み補償処理を行う位相進み補償演算手段３９を設け、位相進み補償演算手段の出力信号をトルク制御型のアクチュエータ駆動手段３０ｂへのトルク指令信号に付加するようにしたものである。その他の構成は、図６に示した参考例５と同一であるので、同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１０５】
図１１において、距離検出手段３７からの距離（パルスカウント値）に比例手段３８で所定のゲインを乗じ、その信号に対して位相進み補償演算手段３９により位相進み補償演算を行う。この位相進み補償演算手段３９の伝達関数Ｈ（ｓ）を（８）式に示す。
【０１０６】
Ｈ（ｓ）＝（Ａ１・ｓ＋１）／（Ｂ１・ｓ＋１） …（８）
（ただし、Ａ１＞１、Ｂ１＜１）
【０１０７】
この参考例８では、錘９を動作範囲の中央に戻る位置制御ループにおいて、位相進み補償演算を導入している。従って、Ａ１、Ｂ１の値を適切に設定することで、位置制御の信号が錘９の動作周波数範囲において位相が進められるため、位置制御ループの位相余裕が参考例７に比べ大きく増すことになる。そのため、錘９の位置制御が大きく安定化される。
【０１０８】
このことから、錘９の動作が大きくなっても、錘９の動作が不安定とならないため、振動センサ６の検出信号に対するゲインをより大きくし、制振性能を大きくすることが可能となる。
【０１０９】
図１２は、参考例８に係わるエレベータの制振装置の他の一例を示す構成図であり、図１１に示した加速度センサ６ａに代えて速度センサ６ｂを設け、この速度センサ６ｂによりエレベータの振動を検出するようにしたものである。これに伴い、制御器７では積分演算をする必要がなくなり、積分演算による信号精度の悪化を防止することができ、より高い制振性能が得られる。
【０１１０】
以上の説明では、錘９を駆動するアクチュエータ８をサーボモータ１２およびボールネジ１３により構成したが、ボールネジ１３を使用せず、直接リニアサーボモータによって錘９を駆動しても良い。その場合、ボールネジ１３がなくなるため、装置の動作音が低減されるなどの効果がある。また、アクチュエータ８をかご１の床下に設置したが、かご枠２側に設置しても良い。その場合、制振装置取付けスペースが確保し易くなる。
【０１１１】
次に、本発明の参考例９を説明する。図１３は本発明の参考例９に係わるエレベータの制振装置をエレベータに適用した場合の構成図である。この参考例９は、図１４に示したエレベータの制振装置に対し、錘９を駆動するアクチュエータ８として、サーボモータ１２およびボールネジ１３をかご枠２の枠下に設置し、錘９を駆動する構成とし、振動センサ６の出力信号からかご１とかご枠２とが逆位相で振動する周波数の成分を除去するためのノッチフィルタ４０を設けたものである。
【０１１２】
図１３に示すように、アクチュエータ８をかご枠２に取り付けた場合には、錘９の駆動により錘９の反力がかご枠２に加わり、防振ゴム３を介してかご１に伝えられる。この場合、防振ゴム３によって力の伝達に遅れが生じる。このため、特にかご１とかご枠２とが逆方向に振動するような４Ｈｚ以上の周波数においては、錘９からの反力によって、逆にかご１が揺すられてしまう可能性がある。
【０１１３】
そこで、この参考例９では、アクチュエータ８をかご枠２に取り付けた場合にはノッチフィルタ４０を設け、振動センサ６からの信号において、上記周波数の成分のみを除去する。これにより、その周波数帯については錘９が駆動されないため、上記悪影響をなくすことができ、かつ、乗客が最も揺れを感じる１〜３Ｈｚのかご１とかご枠２とが同位相で揺れる振動については、アクチュエータ８をかご１に設置した場合とほとんど制振効果は変わらない性能を持たせることが可能となる。
【０１１４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、エレベータの制振装置の動作に伴い発生する副次的な振動を十分抑制することができる。また、振動センサを大幅に低コスト化できる。
【０１１５】
また、制御方法が比較的簡単でかつ高い制振性能と制御の安定性を有し、さらに、エレベータの走行中の傾きによって制振性能が悪影響を受けないエレベータの制振装置を提供できる。また、かごだけでなく、かご枠に取り付けることも可能なエレベータの制振装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係わるエレベータの制振装置の構成図である。
【図２】図２は、本発明の参考例１に係わるエレベータの制振装置における振動センサ（サーボ加速度センサ）の構成図である。
【図３】図３は、本発明の参考例２に係わるエレベータの制振装置における振動センサ（サーボ速度センサ）の構成図である。
【図４】図４は、本発明の参考例３に係わるエレベータの制振装置の説明図である。
【図５】図５は、本発明の参考例４に係わるエレベータの制振装置の構成図である。
【図６】図６は、本発明の参考例５に係わるエレベータの制振装置の構成図である。
【図７】図７は、本発明の参考例６に係わるエレベータの制振装置の構成図である。
【図８】図８は、参考例６に係わるエレベータの制振装置の他の一例を示す構成図である。
【図９】図９は、参考例６に係わるエレベータの制振装置のさらに別の他の一例を示す構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の参考例７に係わるエレベータの制振装置の構成図である。
【図１１】図１１は、本発明の参考例８に係わるエレベータの制振装置の構成図である。
【図１２】図１２は、参考例８に係わるエレベータの制振装置の他の一例を示す構成図である。
【図１３】図１３は、本発明の参考例９に係わるエレベータの制振装置の構成図である。
【図１４】図１４は、従来のエレベータの制振装置をエレベータかごに適用した場合の構成図である。
【図１５】図１５は、一般的な建築物用のアクティブ制振装置の構成図。
【符号の説明】
１…かご、２…かご枠、３…防振ゴム、４…吊りロープ、５…ガイドローラ、６…振動センサ、７…制御器、８…アクチュエータ、９…錘、１０…フレーム、１１…リニアガイド、１２…サーボモータ、１３…ボールネジ、１４…スライダ、１５…振り子、１６…板バネ、１７…電磁コイル、１８…マグネット、１９…変位検出器、２０…サーボ増幅器、２１…負荷抵抗、２２…加速度出力端子、２３…微分回路、２４…速度出力端子、２５…コンデンサ、２６…抵抗、２７…オペアンプ、２８…ハイパスフィルタ、２９…テールコード、３０…アクチュエータ駆動手段、３１…Ａ／Ｄ変換器、３２…演算器、３３…２階積分手段、３４…比例手段、３５…Ｄ／Ａ変換器、３６…積分手段、３７…距離検出手段、３８…比例手段、３９…位相進み補償演算手段
４０…ノッチフィルタ

Claims (1)

1. かご床の水平方向の振動を検出する振動センサと、前記かご床近傍に配置され水平方向に移動可能な錘と、かごの振動が抑制される方向に前記錘を移動させるためのアクチュエータと、前記振動センサの検出信号に基づいて前記アクチュエータへの制御信号を出力する制御器とを備えたエレベータの制振装置において、前記錘は、その断面形状が逆Ｕ字型に形成され、その凹部下部にスライダを配置し、前記アクチュエータは、前記錘の逆Ｕ字型の凹部内に配置され前記スライダを摺動させて錘の移動を案内する１本のリニアガイドと、軸心が前記錘の重心位置を貫通するように配置されたボールネジと、前記制御器からの制御信号に基づいて前記ボールネジを駆動するためのサーボモータとを備えたことを特徴とするエレベータの制振装置。

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