JP4522530B2

JP4522530B2 - 回転体の動吸振装置及び同装置を用いたエレベータ

Info

Publication number: JP4522530B2
Application number: JP2000096845A
Authority: JP
Inventors: 潔船井; スチュアートケイ
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP2001280412A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、振子を回転体の側部に取り付けて振動を抑える回転体の動吸振装置と、この動吸振装置を用いたエレベータに関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
回転体は多種多様であるが、その一例として、エレベータの主索が巻き掛けられて回動する回転体がある。
減速機付き巻上機でかごを昇降駆動させるエレベータでは、減速機の歯車の噛合いに起因する一定周波数、即ち、噛合い周波数の加振力が回転体と主索を介してかごに伝播されることがある。更に、その振動に、主索の縦振動が共振した場合、かごが大きく加振され、乗り心地を悪化させることがあった。
また、ギャレス巻上機でかごを昇降駆動するエレベータでも、電動機のトルクリップルが上記と同様の一定周波数の加振力を発生し、かごを振動させる原因となることがあった。
【０００３】
このような、一定周波数の加振力に対しては、加振源とかごとの間に、加振力と同じ共振周波数を持ったばねと質量で構成された動吸振装置（ダイナミックダンパ）を設けることにより、振動を軽減させることができる。
即ち、かご速度が主索の速度に等しい、いわゆる１対１ローピング方式のエレベータでは、かご枠に主索端が取り付けられる。このような構造では、例えば実開昭５６−１０３５６７号公報に開示されているように、主索とかご枠との連結部周辺に重りを付けることにより振動を抑えることができる。
また、特開昭５８−１１４８６号公報及び特開昭５０−２４９５３号公報には、ばねと重りとからなる動吸振装置により振動を抑えるものが開示されている。
【０００４】
また、かごが主索の速度の半分の速度で昇降する、いわゆる２対１ローピング方式のエレベータでは、かご側に吊り車が取り付けられるため、１対１ローピング方式のエレベータと同じように動吸振装置を取り付けることはできない。
このため、例えば、特開平２−９５６９３号公報に開示されているように、吊り車をばねで支持したり、動吸振装置を介してかごに取り付けて振動を抑えるようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転体の動吸振装置は、上記のとおり構成されており、例えばエレベータの場合、部品点数が増えてコストが上昇する。特に２対１ローピング方式のエレベータでは、吊り車を動吸振装置を介してかごに取り付けなければならないので、取付けスペースも大きくなる。このため、事後的に動吸振装置を取り付けることは容易でなく、エレベータを設置した後に振動の発生が判明した場合でも、対策が執り難い、という問題があった。
【０００６】
また、従来のエレベータでは、回転体の振動そのものを制振させるのではなく、回転体から主索に伝播された振動がかごへ伝播されるのを制限するものであった。このため、仮にかごの振動は抑止できて乗り心地は改善されたとしても、建物の居室等へ伝播される振動は抑止できず別途対策しなければならない、という問題もあった。
【０００７】
更に、例えば、内燃機関におけるクランク軸等のねじり振動の動吸振装置として、固体摩擦を用いる「ランチェスターダンパ」が周知されている（「機械力学」亘理厚著、共立出版社、昭和４８年改訂版第１１刷、８１〜８２ページによる。）。
しかし、このランチェスターダンパは、粘性減衰や摩擦減衰を用いるため、性能のばらつきが大きい。このため、定量的な設計が難しく、調整も容易ではないこと、また、事後的に取り付けることが困難である、という問題があった。
【０００８】
この発明は、上記問題点を解決するもので、取付けが容易な回転体の動吸振装置を提供する。
また、定量的な設計が容易で、調整が容易な動吸振装置を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る回転体の動吸振装置は、両方向に回転する回転体の側部に揺動自在に軸支されたロッドに重りが取り付けられた振子と、回転体の側部に取り付けられてロッドの両側を押圧してロッドを回転体の放射方向へ向ける弾性体とからなり、弾性体は、コ字状に一体成形されて振子の基部を内包し、ロッドの両側にそれぞれ平行して延設された一対の側辺部でロッドの両側を押圧する板ばねからなり、一対の側辺部の回転体側縁部から外側に曲げられた取付脚で回転体の側部に取り付けられたものである。
【００１０】
請求項２に係る回転体の動吸振装置は、所定の円周に沿って回転体の側部に等分割角ごとに振子と弾性体を取り付けたものである。
【００１１】
請求項３に係る回転体の動吸振装置は、振子と弾性体を回転体の両側部に取り付けたものである。
【００１２】
請求項４に係る回転体の動吸振装置は、弾性体によって押圧される位置よりも回転体の中心側で重りをロッドに取り付けたものである。
【００１３】
請求項５に係る回転体の動吸振装置は、小片を積層してロッドに緊締し、小片を着脱することにより重りの取付量を増減し、緊締位置を変更することにより重りの取付位置を変えるようにしたものである。
【００１５】
請求項６に係るエレベータは、上記動吸振装置をエレベータの回転体に装着したものである。請求項７に係るエレベータは、巻上機の綱車に動吸振装置を取り付けたものである。請求項８に係るエレベータは、かごの吊り車に動吸振装置を取り付けたものである。請求項９に係るエレベータは、昇降路頂部に取り付けられて主索を垂下させる返し車に動吸振装置を取り付けたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１から図５は、この発明の実施形態１を示す。図において、１は回転体、４は回転体１の側部、５は回転体１の軸である。
７は回転体１の側部４に取り付けられて回転体１に発生する振動を吸振する一対の振子式動吸振装置で、互い対称となる位置に取り付けられていて回転部全体がバランスするようになっている。
【００１７】
この動吸振装置７は、両側部８ａが屈曲されてコ字状をなすフレーム８と、このフレーム８を回転体１の側部４に取り付ける取付けボルト９と、フレーム８に軸１２によって遥動自在に軸支されて軸５へ向けて延設されたロッド１３の一部を構成する振子基部１１と、ロッド１３の軸５側端部に取り付けられた重り１４と、振子基部１１を貫通し両端がフレーム８の両側部８ａにナット１５ａで固定された貫通ロッド１５と、一端が貫通ロッド１５に螺合するナット１８に座金１７を介して係止され、他端が振子基部１１の両側面に当接してロッド１３が軸５の中心へ向くように押圧する一対のコイルばねからなる弾性体１６とからなる。
【００１８】
なお、重り１４は、貫通孔が形成された小片１４ａが積層されたもので、上記貫通孔にロッド１３が捜通されて両端をロッド１３に螺合するナット１４ｂによって緊締され、上記ナット１４ｂを取り外して上記小片１４ａを着脱することにより取付量が増減され、また、上記ナット１４ｂの緊締位置を変えることにより取付位置が変更される。
また、ナット１８の位置を変えることによりコイルばね１６の押圧力を変更することができる。
【００１９】
次に、上記動吸振装置７の動作原理を図４に従って説明する。
ここで、ｍ：重り１４の質量、Ｌ：軸１２から重り１４の重心までの距離、ｇ：重力の加速度、ｋ：コイルばね１６のばね定数、ａ：軸１２からコイルばね１６の作用点までの距離、θ：鉛直線からのロッド１３の角変位とすると、動吸振装置７の運動方程式は、下記（１）式で表される。
【００２０】
【数１】

【００２１】
式から、動吸振装置７の共振周波数ωｎは、下記（２）式で表される。
【００２２】
【数２】

【００２３】
式において、ばね定数ｋを十分大きくとることにより、
【００２４】
【数３】

【００２５】
とおくことができる。従って、動吸振装置７の共振周波数ωｎは下記（４）式で表される。
【００２６】
【数４】

【００２７】
上記動吸振装置７によって回転体１の振動を抑えるには、回転体１に作用している加振周波数と動吸振装置７の共振周波数ωｎとを一致させる。これにより、振子７が大きく振れ、その反力によって回転体１の振動が低減される。理論的には振幅を「０」に抑えることができる。
【００２８】
ところで、振子式の動吸振装置の一般的な振動モデルは、図５に示すとおりである。即ち、質量Ｍとばね定数Ｋからなる主振動系２０に、質量ｍの重り２１Ｗとばね定数ｋのばね２１Ｓからなる振子式動吸振装置２１を取りつけたものである。ここで、質量ｍが大きくなるほど大きな反力が得られるため、振子自身の振幅は小さくなるが、重り２１Ｗが大形化する。逆に、質量ｍが小さいと重り２１Ｗは小さくなるが、振子の振幅が大きくなってばね２１Ｓのストロークが大きくなるため、動吸振装置２１自身は大形になる。
従って、取付場所が限られる場合は、主振動系２０の加振周波数に見合った動吸振装置２１を取り付けることができないことがあった。
【００２９】
上記実施の形態１によれば、動吸振装置７の共振周波数ωを加振周波数に一致させたので、回転体１の振動が低減される。
また、（４）式から明かなとおり、ばね定数ｋ、距離Ｌ及び距離ａをパラメータとして変化させれば、重り１４の質量ｍを変えることなく、種種の共振周波数ωｎに設定することができ、また、動吸振装置７の反力も大きくすることができる。
即ち、軸１２から重り１４の重心までの距離Ｌを変化させることにより、等価的に重り１４の質量を変化させることができる。従って、同一のばね１６と同一の重り１４の組合せからなる動吸振装置７で、異なる加振周波数の振動を低減させることができる。
【００３０】
また、動吸振装置７の反力を大きくする場合でも、重り１４の質量はそのままにして、ばね定数ｋと距離Ｌを変化させればよい。ばね定数ｋは、ばね１６の線径を変えればよく、線径が大きくなっても外形寸法に与える影響は小さいので、動吸振装置７を大形化することはない。
従って、小さな質量ｍの重り１４で大きな振動低減が得られる。
【００３１】
更に、同一の外形の動吸振装置７で回転体１の加振周波数に見合った共振周波数ωｎに設定できるので、幅広い加振周波数に対して同一の動吸振装置７で対応でき、生産性が向上してコスト低減が可能となる。
更にまた、軸１２から重り１４の重心までの距離Ｌを変化させることにより、等価的に重り１４の質量を変化させることができるので、動吸振装置７の小形化が可能となり、省スペースも可能となる。このため、特に事後対策として動吸振装置７を取り付ける場合に有効である。
【００３２】
更にまた、（４）式から明かなとおり、共振周波数ωｎは、ばね定数ｋ、質量ｍ及び距離Ｌ及びａによるので、設計が定量的になり、性能のばらつきも小さい。調整も、主として重り１４の移動であるから、機器の設置されている現場であっても容易に調整できる。
【００３３】
実施の形態２．
図６から図８は、この発明の実施の形態２を示し、動吸振装置７を、所定の円周に沿って回転体１の側部４に等分割角ごとに３個以上取り付けたものである。即ち、図６は、１２０度の分割角を隔てて３個の動吸振装置７を回転体１に取り付けた場合である。図７は、９０度の分割角を隔てて４個の動吸振装置７を回転体１に取り付けた場合である。図８は、回転体１の表裏両側部にそれぞれ２個の動吸振装置７を取り付けた場合である。
【００３４】
上記実施の形態２によっても、実施の形態１と同様に、回転体１の振動を低減することができ、等分割角ごとに動吸振装置７を取り付けたので、回転体１のダイナミックバランスを維持することができる。
また、動吸振装置７の取付個数を増やしたので、振動低減のために必要な反力を得ることができる。
更に、回転体１の振動に、複数の加振周波数が含まれていても、各加振周波数毎に共振周波数ωｎを設定することにより振動を低減することができる。
【００３５】
実施の形態３．
図９から図１１は、この発明の実施の形態３を示し、特に、弾性体の各種態様を示す。
即ち、図９は、動吸振装置７の弾性体を管状のゴム１６Ａとしたものである。このため、伸縮に伴う軋み音をなくすことができると共に、ゴム１６Ａの材質を変えることにより、又は受圧面積を変えることにより、各種のばね定数で各種のストロークを設定でき、また、振動エネルギーをゴム１６Ａ内で消費させることもできる。
【００３６】
また、図１０は、弾性体をコイルばね１６が内設された管状のゴム１６Ｂとしたものである。
このものにあっても、同様に軋み音をなくすことができると共に、振動エネルギーをゴム１６Ａ内で消費させることもできる。
更に、図１１は、コイルばねからなる一対の弾性体１６の一端を、フレーム８の側部８ａ内面に直接当接させたものである。
このため、回転体１の加振周波数が既知であって、一定している場合は、調整の必要がない動吸振装置７とすることができる。
【００３７】
実施の形態４．
図１２は、この発明の実施の形態４を示す。図中、図１〜３と同符号は同一部分を示す。重り１４Ｗは、不均等な小片１４Ｗａを積層してロッド１３に螺合するナット１４ｂで緊締されたものである。
このため、軸１２から重り１４Ｗの重心までの距離Ｌが大きくなり、動吸振装置７の重量を増加させることなく、制振に必要な反力を増大させることができる。
【００３８】
実施の形態５．
図１３は実施の形態５をし、特に、弾性体を板ばねとしたものである。
同図（ａ）に示したとおり、板材５１の中央部に振子支持腕５４を凸設して軸取付孔５４ａを穿設し、更に両側に取付脚５５を凸設して取付孔５５ａを穿設し、一体成形する。
同図（ｂ）に示したとおり、一体成形された板材５１の中央部を底辺５２とするコ字状に曲げ、両側辺部を板ばね５３にすると共に、振子支持腕５４を内側に曲げ、更に取付脚５５を外側に曲げる。
同図（ｃ）に示したとおり、軸１２が軸取付孔５４ａに嵌設されて振子基部１１がコ字状部に内包される。これによって板ばね５３が当接片５６を介して振子基部１１に当接して振子１０の遥動を制限する。このようにして組み立てられた振子式の動吸振装置５０を、取付ボルト９で回転体に取り付ける。
【００３９】
上記実施の形態５においても、動吸振装置５０によって回転体の振動を軽減することができると共に、板ばね５３が振子１０のロッド１３と平行して延設されたので、動吸振装置５０の幅寸法を小さくすることができ、狭い場所にも取り付けることができる。
また、当接片５６の位置を変更することにより、板ばね５３のばね定数と反力の双方を変えることができる。
【００４０】
実施の形態６．
図１４は実施の形態６を示す。ここでは、上記の動吸振装置をエレベータに用いたもので、かごを吊持する主索が巻き掛けられる回転体に装着したものである。
図において、３０はエレベータの昇降路を構成する建物、３１昇降路の頂部に跨設された梁、３２はピット、３３はピット３２に設置された巻上機、３３ａは巻上機３３の綱車、３４は綱車３３ａに巻き掛けられた主索、３５は主索３４に吊持されたかご、３６はかご３５の床下に取り付けられて主索３４が巻き掛けられた一対の吊り車、３７は主索３４に吊持されたつり合重り、３８は重り側吊り車、３９は梁３１に取り付けられて主索３４を垂下させる返し車、４０は同じく重り側返し車である。
綱車３３ａ、吊り車３６、返し車３９及び重り側返し車４０には、それぞれ動吸振装置７が装着されている。
【００４１】
エレベータでは、一般に、巻上機３３の減速機における歯車の噛合いが、また、減速機のないエレベータでは、電動機のトルクリップル等が、主な加振源となる。従って、かご３５が一定速度で昇降しているときは、加振周波数は一定となる。巻上機３３で発生した振動は、主索３４の上下振動となって返し車３９を経由してかご３５に伝達される。従って、巻上機３３とかご３５の間のシーブに動吸振装置７を取り付けると制振効果が大きい。
【００４２】
上記実施の形態６によれば、綱車３３ａ、返し車３９及び吊り車３６のそれぞれに動吸振装置７を取り付けたので、かご３５へ振動が伝播されるのを低減させることができる。
特に、巻上機３３の綱車３３ａに動吸振装置７を取り付けたことにより、巻上機３３が加振源となる振動は、振動そのものが吸振されるので、単にかご３５の振動低減に限らず、建物３０への振動も低減される。
なお、重り側つり車３８及び重り側返し車４０にも動吸振装置７を取り付けたので、重り側の主索３４を介して建物３０に伝播される振動も低減させることができる。
【００４３】
【発明の効果】
この発明は上記のとおり構成されているので、以下の効果を奏する。請求項１に係る回転体の動吸振装置は、両方向に回転する回転体の側部に揺動自在に軸支されたロッドに重りが取り付けられた振子と、回転体の側部に取り付けられてロッドの両側を押圧してロッドを回転体の放射方向へ向ける弾性体とからなり、弾性体は、コ字状に一体成形されて振子の基部を内包し、ロッドの両側にそれぞれ平行して延設された一対の側辺部でロッドの両側を押圧する板ばねからなり、一対の側辺部の回転体側縁部から外側に曲げられた取付脚で回転体の側部に取り付けられ、共振周波数を加振周波数に合せるように調整したものである。このため、振動が発生すると振子が大きく振れ、その反力によって回転体の振動が低減されると共に、重りの位置を変えることにより、共振周波数を容易に変更することができ、調整が容易である、という効果を奏する。また、弾性体を板ばねとしたため、狭小化が可能とある、という効果を奏する。
【００４４】
請求項２に係る回転体の動吸振装置は、所定の円周に沿って回転体の側部に等分割角ごとに振子と弾性体を取り付けたものである。
このため、取付個数を増やすことにより、振動低減のために必要な反力を容易に得ることができると共に、回転体の振動に、複数の加振周波数が含まれていても、各加振周波数毎に共振周波数を設定することにより振動を低減させることができる、という効果を奏する。
【００４５】
請求項３に係る回転体の動吸振装置は、振子と弾性体を回転体の両側部に取り付けたものである。
このため、幅広い加振周波数の振動に対応することができる、という効果を奏する。
【００４６】
請求項４に係る回転体の動吸振装置は、弾性体によって押圧される位置よりも回転体の中心側で重りをロッドに取り付けたものである。
このため、動吸振装置は回転体の側面内に収納され、省スペースを図ることができる、という効果を奏する。
【００４７】
請求項５に係る回転体の動吸振装置は、小片が積層されてロッドに緊締され、小片を着脱することにより重りの取付量を増減し、緊締位置を変更することにより重りの取付位置を変えるようにしたものである。
このため、共振周波数を容易に調整できる、という効果を奏する。
【００４９】
請求項６に係るエレベータは、上記動吸振装置をエレベータの回転体に装着したものである。このため、上記効果の下で振動を低減することができる。請求項７に係るエレベータは、巻上機の綱車に動吸振装置を取り付けたものである。このため、巻上機を加振源とする振動は、発生そのものを低減させることができる、という効果を奏する。請求項８に係るエレベータは、かごの吊り車に動吸振装置を取り付けたものである。このため、かごへの振動伝播を阻止でき、良好な乗り心地を得ることができる、という効果を奏する。請求項９に係るエレベータは、昇降路頂部に取り付けられて主索を垂下させる返し車に動吸振装置を取り付けたものである。このため、返し車で振動が吸収されてかごへの振動伝播を阻止できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における回転体に装着された動吸振装置の正面図。
【図２】同じく側面図。
【図３】この発明の実施の形態１における動吸振装置の正面図。
【図４】この発明の実施の形態１における動吸振装置の振動モデル図。
【図５】振子式の動吸振装置の一般的な振動モデル図。
【図６】この発明の実施の形態２における回転体に３個装着された動吸振装置の正面図。
【図７】同じく回転体に４個装着された動吸振装置の正面図。
【図８】同じく回転体の表裏面に装着された動吸振装置の側面図。
【図９】この発明の実施の形態３における動吸振装置の要部を断面で示す正面図。
【図１０】同じく動吸振装置の要部を断面で示す正面図。
【図１１】同じく動吸振装置の正面図。
【図１２】この発明の実施の形態４における動吸振装置の正面図。
【図１３】この発明の実施の形態５における動吸振装置の正面図。
【図１４】この発明の実施の形態６における動吸振装置のエレベータへの応用例を示す概念図。
【符号の説明】
１回転体、４側部、５軸、６、７動吸振装置、８フレーム、９取付ボルト、１０振子、１１振子基部、１２軸、１３ロッド、１４重り、１４ｂナット、１４Ｗ重り、１４Ｗａ小片、１５貫通ロッド、１５ａナット、１６コイルばね、１６Ａゴム、１６Ｂゴム、２０振動系、２１動吸振装置、３０建物、３１梁、３２ピット、３３巻上機、３３ａ綱車３４主索、３５かご、３６吊り車、３７つり合重り、３８重り側吊り車、３９返し車、４０重り側返し車、５０動吸振装置、５１板材、５２底辺部、５３板ばね、５４振子支持腕、５４ａ軸取付孔、５５取付脚、５５ａ取付孔５６当接片。

Claims

両方向に回転する回転体の側部に揺動自在に軸支されたロッドに重りが取り付けられた振子と、
上記回転体の上記側部に取り付けられて上記ロッドの両側を押圧して上記ロッドを上記回転体の放射方向へ向ける弾性体とからなり、
上記弾性体は、コ字状に一体成形されて上記振子の基部を内包し、上記ロッドの両側にそれぞれ平行して延設された一対の側辺部で上記ロッドの両側を押圧する板ばねからなり、上記一対の側辺部の上記回転体側縁部から外側に曲げられた取付脚で上記回転体の側部に取り付けられた回転体の動吸振装置。
振子と弾性体は、所定の円周に沿って回転体の側部に等分割角ごとに取り付けられるものとした請求項１に記載の動吸振装置。
振子と弾性体は、回転体の両側部に取り付けられるものとした請求項１又は２に記載の動吸振装置。
重りは、弾性体によって押圧される位置よりも回転体の中心側でロッドに取り付けられるものとした請求項１に記載の動吸振装置。
重りは、小片が積層されてロッドに緊締され、上記小片が着脱されることにより取付量が増減され、上記緊締位置が変えられることにより取付位置が変更されるものとした請求項１に記載の動吸振装置。
請求項１から請求項５のいずれかに記載の動吸振装置が、かごを吊持する主索が巻き掛けられた回転体に装着されたエレベータ。
回転体を巻上機の綱車とした請求項６に記載のエレベータ。
回転体をかごに装着された吊り車とした請求項６に記載のエレベータ。
回転体を昇降路頂部に取り付けられて主索を垂下させる返し車とした請求項６に記載のエレベータ。