JP4816649B2 - エレベーター装置およびそれが備える案内装置 - Google Patents

Description

本発明は、エレベーター装置に係り、特にかごをガイドレールに沿って昇降させる案内装置に関する。

従来のエレベーター装置の例が、特開平５−３１９７３９号公報に記載されている。この公報に記載のエレベーター装置では、エレベーターかご室の振動レベルを抑制するために、かごに振動センサを設けるとともに、かご室とかご枠からなるかごの上下にガイドレールの変位を検出するセンサを設けている。かごの下方にはアクチュエータが設けられており、かごのセンサが検出した信号を用いてこのアクチュエータをフィードバック制御し、さらにガイドレールの変位を検出するセンサの信号を用いてアクチュエータをフィードフォワード制御する。これにより、かごの水平方向の振動を抑制している。
また、従来のエレベーター装置の他の例が特開２００１−１２２５５５号公報に記載されている。この公報に記載のエレベーター装置では、静的および動的変位が生じても十分にかごの振動を低減するために、エレベーターの案内装置が有するアクチュエータ固定部とアクチュエータ可動部の一方を磁石とし、他方をコイルにしている。かごが振動しているときに、コイルに電流を流してローレンツ力により、振動を低減する。ガイドレールたわみや継ぎ目の段差から発生する外乱を軽減している。
上記特開平５−３１９７３９号公報に記載したエレベーター装置では、ガイドレールの変位を検出するセンサがレール面を検出している。しかし、エレベーターのかごが高速に移動しているときは、金属のレール表面が光沢面であると、光沢による反射により光学式のセンサでは正確な変位の検出が困難になる。光学式以外のセンサを用いれば光沢による影響は回避されるが、高価であったり傷等の影響を受けやすい。また、センサの出力をフィードフォワード制御に用いるので、アクチュエータが通過する前に変位を検出しなければならず、アクチュエータよりもかご枠から離れた位置にセンサを取付けなければならず、省スペース化を図ることが困難である。
一方、上記特開２００１−１２２５５５号公報に記載のエレベーターでは、乗りかごの昇降に起因する振動をコイルと磁石間に作用する力で抑制しているが、大型の乗りかごや高速の乗りかごでは、乗りかごの重さや搭乗者の重さを考慮すると、コイルが発生すべき力が大になり、装置が大型化する。

本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、エレベーター装置の乗りかごに発生する振動をコンパクトの機構で抑制することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、昇降路内を乗りかごが昇降するエレベーター装置において、乗りかごを案内するガイドレールを昇降路内に対向配置し、このガイドレールは乗りかごの昇降方向に継ぎ目をおいて複数配置されており、この継ぎ目を挟んで昇降方向の両方向に予め定めた距離だけ離れてマーカーを配置し、前記乗りかごにこのマーカーを検出可能な検出器と、この検出器の出力に応じて前記ガイドレールに押圧力を付与可能な案内装置とを設けたものである。
また、本発明は、エレベーター装置が有する乗りかごをガイドレールに沿って案内するエレベーター装置の案内装置において、ガイドレールへの押圧手段と、この押圧手段を駆動し押圧力が可変のアクチュエータと、このアクチュエータを制御する制御装置と、乗りかごの加速度を検出する加速度検出器を有し、昇降方向に複数配置されたガイドレール間に形成されるガイドレールの継ぎ目を挟んで昇降方向の両方向に予め定めた距離だけ離れ前記押圧手段が当接しない位置にマーカーを有し、乗りかごに取付けられたときにこのマーカーを検出可能な検出手段を有し、前記制御装置はこの検出手段の出力信号に基づいて前記アクチュエータを制御するものである。

第１図は、本発明に係るエレベーターの一実施例の正面図であり、第２図は第１図に示したエレベーターが有する制御系のブロック図、第３図および第４図は、フィードフォワード制御系の特性を説明する図であり、第５図はフィードフォワード制御系の処理内容を示すフローチャートである。第６図ないし第８図は、本発明に係るエレベーターのそれぞれ他の実施例の正面図である。

本発明に係るエレベーター案内装置の一実施例を、図面を用いて以下に説明する。第１図に、エレベーターかご部の正面図を示す。図示しない昇降路の対向する壁面には、エレベーターの乗りかご１を案内するためのガイドレール６が、上下方向に延びて配置されている。この１対のガイドレール６、６間に、乗りかご１が配置されている。乗りかご１の上部には図示しないロープが接続されており、図示しない駆動装置がロープを巻き上げ、巻き下げすることにより乗りかご１は昇降路内を上下する。
乗りかご１の上面であって両ガイドレール６ａ，６ｃ側には、エレベーターの昇降を案内する案内装置２０、２０が取付けられている。同様に、乗りかご１の下面であって両ガイドレール６ｂ，６ｄ側にも、案内装置３０、３０が取付けられている。上部の案内装置２０は、乗りかご１への取付け部材である取付け台２４と、この取付け台２４に下端が回動自在に保持されほぼ垂直に延びるレバー２２と、レバー２２の上端側に回動可能に取付けたローラ２１と、レバー２２の上端部と取付け台２４の垂直部の中間部とに両端を固定したばね２３とを有している。ローラ２１，２１は、ばね２３によりガイドレール６ａ、６ｃに押圧されている。
下部の案内装置３０も、上部の案内装置２０とほぼ同様の構成であるが、ばねと取付け部材の間にアクチュエータ３４が配置されている点が、上部の案内装置２０と異なっている。すなわち、取付け台３５の水平部に、レバー３２の上端部が回動自在に取付けられている。レバー３２の下端部にはローラ３１が回動可能に取付けられており、レバー３２の下端部に一端が取付けられたばね３３で、ローラ３１がガイドレール６ｂ，６ｄに押し付けられている。ばね３３の他端部は、押し付け部材３６に固定されており、押し付け部材３６の背面側には、取付け台３５の垂直部に固定されたアクチュエータ３４が当接している。
ところで、ガイドレール６ａ〜６ｄは取付けやすさを考慮して、長手方向長さが所定長さに設定されている。したがって、エレベーター装置では、上下方向に複数のガイドレールをわずかな隙間（継ぎ目４ａ，４ｂ）をおいて配置する。各ガイドレール６ａ〜６ｄは、断面がＴ字型をしており、Ｔ字の縦線部がかご側に延びて配置される。そしてこのかご側に延びた部分の端部にローラ２１、３１が当接する。ローラ２１、３１が当接しない各ガイドレール６ａ〜６ｄのＴ字の横線部上に、ガイドレール６ａ〜６ｄごとに凸部材７ａ〜７ｄが取付けられている。凸部材７ａ〜７ｄは、ガイドレール６ａ〜６ｄの継ぎ目４ａ，４ｂ近傍であって継ぎ目４ａ，４ｂから所定の距離だけ離れた位置に設置されている。
一方、乗りかご１には、ガイドレール６ａ〜６ｄに設けた凸部材７ａ〜７ｄを乗りかご１が昇降するたびに検出可能な検出器８ａ、８ｂが、取付けられている。検出器８ａ、８ｂは、乗りかご１の両側面であって上部側にのみ設けられる。乗りかご１の底板の裏面側中央部には、乗りかご１の振動を計測する加速度計５が取付けられている。検出器８ａ、８ｂおよび加速度計５の出力は、別途設けた制御器９に送られる。制御器９はこれらの出力に基づいて、乗りかご１の下側に設けた案内装置３０のアクチュエータ３４への制御信号を算出する。算出された制御信号を入力して、アクチュエータ３４は、ローラ３１がガイドレール６ａ〜６ｄを押圧する押圧力を制御して、乗りかご１の振動を抑制する。
このように構成したエレベーター装置１００では、乗りかご１が昇降すると、左側のガイドレール６ａ、６ｂの継ぎ目４ａを検出するための２個の凸部材７ａ、７ｂを、検出器８ａが検出する。同様に、右側のガイドレール６ｃ、６ｄの継ぎ目４ｂを検出するための２個の凸部材７ｃ、７ｄを、検出器８ｂが検出する。
乗りかご１が上昇しているときは、継ぎ目４ａ，４ｂの下方に設置した凸部材７ｂ、７ｄを検出器８ａ、８ｂが検出する。検出器８ａ、８ｂが継ぎ目４ａ、４ｂを検出して所定時間が経過すると、継ぎ目４ａ、４ｂを案内装置３０が通過する。同様に、乗りかご１が下降しているときは、継ぎ目４ａ，４ｂの上方に設置した凸部材７ａ、７ｃを検出器８ａ、８ｂが検出し、所定時間経過したら継ぎ目４ａ、４ｂを案内装置３０が通過する。
凸部材７ａ〜７ｄと継ぎ目４ａ，４ｂとの距離は予め求められており、乗りかご１の昇降速度から継ぎ目４ａ，４ｂを通過するタイミングを把握することができる。凸部材７ａ〜７ｄを検出器８ａ，８ｂが検出すれば、ガイドレール６ａ〜６ｄの継ぎ目４ａ，４ｂを乗りかご１が通過するタイミングを把握でき、案内装置３０のアクチュエータ３５が継ぎ目４ａ，４ｂを通過するタイミングに合わせて、アクチュエータ３５を駆動できる。これにより、継ぎ目４ａ、４ｂを通過するときに発生する乗りかご１の振動を、確実に抑制することができる。
なお、第１図に示した実施例では、凸部材７ａ〜７ｄをガイドレール６ａ〜６ｄに設けている。しかしながら、凸部材７ａ〜７ｄの代わりにシール状のマーカーを貼り付け、光の反射率の変化から、継ぎ目４ａ、４ｂの位置を検出するようにしてもよい。
第２図に、第１図に示したエレベーター装置１００における案内装置３０の制御装置９をブロック図で示す。制御装置９は、制御信号をフィードフォワードにエレベーター本体１１に送信するフィードフォワード制御器１０、フィードバックループ１７に設けられたフィードバック制御器１３、エレベーター本体１１に並列に接続された数学モデル１２、制御信号のゲインを調整するゲイン調整器１４とを備えている。これらを用いて制御装置９は、制御対象とするエレベーター本体１１の乗りかご１の振動を低減する。その際、第１図に示した加速度計５の出力をフィードバックして、振動を制御する。
具体的には、乗りかご１の下面に取付けた加速度計５が検出した乗りかご１の加速度と、エレベーター本体１１を数学的に置き換えた数学モデル１２を演算して得られた乗りかご１の加速度とを出力側の信号加算器１６で加算する。そしてこれら２つの加速度信号の偏差を、ゲイン調整器１４に入力する。ゲイン調整器１４は、加速度信号の偏差からゲインを調整し、エレベーター本体１１および数学モデル１２の入力側の信号加算器１５に、フィードバックループ１８によりフィードバックする。
フィードバックループ１８を設けたので、乗りかご１の積載重量が変化してエレベーター本体１１の振動特性が変化する場合等に容易に対応できる。フィードフォワード制御器１０は、第１図で示した検出器８ａ，８ｂからの出力に応じて、案内装置３０がレール継ぎ目４ａ，４ｂを通過するタイミングで制御指令を出力する。レール継ぎ目４ａ，４ｂ等のインパルス的外乱に起因する乗りかご１の振動を低減するためには、フィードバック制御の他にフィードフォワード制御を付加することが重要である。その場合、継ぎ目４ａ，４ｂを乗りかご１が通過するタイミングに正確に合わせてフィードフォワード制御すれば効果が大である。
エレベーター装置１００では、図示しない巻き上げ機の回転数を計測しただけでは、ロープのすべりやロープの伸びにより乗りかご１の正確な位置を把握できない。その結果、継ぎ目４ａ，４ｂを通過するタイミングにずれが発生する。そこで本実施例では、検出器８ａ，８ｂを用いて継ぎ目４ａ，４ｂの位置を検出し、継ぎ目４ａ，４ｂを乗りかご１が通過するタイミングを調整する。
フィードフォワード制御器１０とゲイン調整器１４は、ゲインの大きさを可変であり、ともに自動調整機能を有している。自動調整機能を用いて調整したフィードフォワード制御器１０とゲイン調整器１４のゲインは、図示しない記憶手段に記憶される。
フィードフォワード制御系の構成法の一例を、以下に示す。フィードフォワード制御系ループにより発生する力ｆ（ｔ）を、以下のように設定する。
ｆ（ｔ）＝ｋ（ｔ）｛ｘ_ｃ−ｘ_ｒ＋ｂ（ｔ）｝
ここで、ｘ_ｒはガイドレール６ａ〜６ｄの変位であり、ｘ_ｃは乗りかご１の水平方向の変位である。乗りかご１の変位ｘ_ｃは、加速度計５の出力から推定できる。ガイドレール６ａ〜６ｄの変位ｘ_ｒは乗りかご１が昇降しているときに、学習作用で記憶する。上式の右辺の変数ｋ（ｔ）、ｂ（ｔ）はともに時間の関数である。
第３図に、変数ｋ（ｔ）の時間変化の一例を示す。時間０〜ｔ_１までは、ｋ（ｔ）は最大値ｋ_ｍａｘとなっている。その後次第に減少し、時間ｔ_２〜ｔ_４の間では最小値ｋ_ｍｉｎになっている。時間ｔ_４を過ぎると徐々に増加し、時間ｔ_５に至って、再度ｋ_ｍａｘになっている。時間ｔ_１〜ｔ_２、ｔ_４〜ｔ_５では、ｋ_ｍａｘとｋ_ｍｉｎの間を滑らかに変化する。
時間ｔ_３において、案内装置３０がレール継ぎ目４ａを通過するものとする。案内装置３０がレール継ぎ目４ａを通過する前後の時間帯ｔ_２〜ｔ_４において、ｋ（ｔ）を最小値に設定したので、レール継ぎ目４ａが乗りかご１の振動を誘発するのを極力避けることができる。
案内装置３０は、ローラ３１をガイドレール６ａ〜６ｄに押圧して乗りかご１を支持する。そのため、予め定めた力以上の力が、ガイドレール６ａ〜６ｄに押し付けられる必要がある。そこで、変数ｋ（ｔ）との積が力となる時間関数ｂ（ｔ）を、第４図に示すように定める。すなわち、時間ｔ_１〜ｔ_５の間では、変数ｋ（ｔ）ｂ（ｔ）の積である力がほぼ一定になるようにする。この２つの変数ｋ（ｔ）、ｂ（ｔ）の積の力が、確実にガイドレール６ａ〜６ｄに押し付けられて、レール継ぎ目４ａ，４ｂでの振動を抑制する。
時間ｔ_１〜ｔ_５において発生するガイドレール６ａ〜６ｄにローラ３１を押し付ける力が、時間０〜ｔ_１及びｔ_５以降におけるｆ（ｔ）とほぼ等しくなるように、ｋ（ｔ）、ｂ（ｔ）を設定する。また時間０〜ｔ_１及びｔ_５以降は、ｋ（ｔ）が大きいので、この範囲ではｂ（ｔ）を零に設定する。ｋ（ｔ）（ｘ_ｃ−ｘ_ｒ）だけでも、予め定めた値以上の力がガイドレール６ａ〜６ｄに加えられる。
第５図に、フィードフォワード制御系の処理内容を、フローチャートで示す乗りかご１が昇降を開始したら、検出器８ａ，８ｂの出力を監視する。ステップＳ１において、乗りかご１に設けた検出器８ａ，８ｂの出力から、凸部材７ａ〜７ｄ部を通過したことを検出する。ステップＳ２で、凸部材７ａ〜７ｄを検出器８ａ，８ｂが通過したときの乗りかご１の速度から、レール継ぎ目４ａ、４ｂを案内装置３０が通過するタイミングを算出する。
レール継ぎ目４ａ，４ｂを案内装置３０が通過するタイミングになったら、ステップ３で制御器９がフィードフォワード制御指令をアクチュエータ３５へ出力する。アクチュエータ３５は、ローラ３１をレール６ａ〜６ｄに押し付ける力を変化させて振動が発生しないように制御する。エレベーター装置１００が停止するまで、このステップＳ１からステップＳ３までの動作を繰り返す。そして、レール継ぎ目４ａ，４ｂを通過するごとに，制御器９はフィードフォワード制御指令を案内装置３０に出力する。
第６図に、本発明に係るエレベーター装置の他の実施例を、正面図で示す。本実施例は、上記実施例とはガイドレール４０ａ〜４０ｄが相違している。ガイドレール４０ａ〜４０ｄの長手方向一部に切り欠き部４１ａ〜４１ｄが形成されている。切り欠き部４１ａ〜４１ｄは、ガイドレール４０ａ〜４０ｄの継ぎ目４ａ、４ｂの近傍であって、継ぎ目４ａ、４ｄから所定距離だけ離れた位置に形成されている。この切り欠き部４１ａ〜４１ｄは、ローラ２１、３１が当接しない面に位置している。切り欠き部４１ａ〜４１ｄは、第１図に示した凸部材７ａ〜７ｄと同様に、検出器８ａ，８ｂのマーカーとして作用する。
本発明に係るエレベーター装置のさらに他の実施例を、第７図に正面図で示す。本実施例は、上記実施例とガイドレール６ａ〜６ｄの継ぎ目４ａ、４ｂ部が相違している。左側のガイドレール６ａ、６ｂの継ぎ目４ａには、継ぎ目板４５が背面側に配置されており、ボルト４６およびナットを用いて２つのガイドレール６ａ，６ｂを連結している。ボルト４６の一端側を、ガイドレール６ａ、６ｂの表面から突出させて、検出器８ａ，８ｂがボルト４６の端面を検出できるようにする。ボルト４６の端面が、検出器８ａ，８ｂの、マーカーとして作用し、レール継ぎ目４ａ，４ｂ位置を容易に検出できる。
本発明に係るエレベーター装置の他の実施例を、第８図に斜視図で示す。この第８図では、継ぎ目４ａの検出に係る部分だけを図示し、その他は省略している。本実施例では、上記実施例と異なり、断面Ｔ字型のガイドレール６ａ，６ｂとわずかに離れた位置に、遮蔽板５０ａ、５０ｂを設けている。遮蔽板５０ａ，５０ｂは、レール継ぎ目４ａの近傍であってレール６ａ，６ｂの長手方向に所定距離だけ離れた昇降路壁に固定されている。Ｕ字型の検出器５１を乗りかご１の側部であって上部に取付ける。乗りかご１が昇降すると、検出器のＵ字部が遮蔽板５０ａ，５０ｂを挟み込み、静電容量の変化または磁気の変化により遮蔽板５０ａ，５０ｂを認識する。したがって、遮蔽板５０ａ、５０ｂは上記実施例に示した凸部材や切り欠き部、ボルトと同様に、検出器５１のマーカーとして作用する。
以上本発明の各実施例によれば、昇降路内に配置したガイドレールの継ぎ目に起因する振動を抑制するために、継ぎ目の近傍であって所定距離だけ離れた位置に継ぎ目を検出するためのマーカーを取付け、このマーカーを乗りかごに取付けた検出器が検出するので、乗りかごの案内装置が継ぎ目に至る前に継ぎ目を検出できる。したがって、案内装置をフィードバック制御だけでなく、フィードフォワード制御することも可能になり、乗りかごやロープの振動を確実に抑制できる。
ところで、エレベーターの振動を誘発する要因の１つが、乗りかごと釣合い重りがすれ違う際に発生する風圧である。乗りかごと釣合い重りのすれ違い位置は、ロープ長等から一定の位置に定まるので、ガイドレール検出用に設置したマーカーのうち、すれ違い位置近傍に設けたマーカーを利用して、乗りかごと釣合い重りがすれ違うタイミングを算出し、風圧の影響を低減するようにフィードフォワード制御するようにしてもよい。

Claims (11)

1. 昇降路内を乗りかごが昇降するエレベーター装置において、乗りかごを案内するガイドレールを昇降路内に対向配置し、このガイドレールは乗りかごの昇降方向に継ぎ目をおいて複数配置されており、この継ぎ目を挟んで昇降方向の両方向に予め定めた距離だけ離れてマーカーを配置し、前記乗りかごにこのマーカーを検出可能な検出器と、この検出器の出力に応じて前記ガイドレールに押圧力を付与可能な案内装置とを設けたことを特徴とするエレベーター装置。
2. 前記案内装置を制御する制御手段と、前記乗りかごの加速度を検出する加速度検出手段とを設け、前記制御手段は前記加速度検出手段の出力に基づいて前記案内装置が付与する押圧力を制御することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエレベーター装置。
3. 前記制御手段は、乗りかごを含むエレベーター本体の加速度信号をフィードバックするフィードバック制御器と、前記検出器の信号に基づくフィードフォワード制御器とを有することを特徴とする請求の範囲第２項に記載のエレベーター装置。
4. 前記制御手段は、乗りかごを含むエレベーター本体を模擬した数値モデルを有し、この数値モデルの出力と前記加速度検出手段が検出したエレベーター本体の加速度の偏差をゲイン調整器を介してフィードバックするフィードバックループを有することを特徴とする請求の範囲第３項に記載のエレベーター装置。
5. 前記マーカーは前記ガイドレールに取付けた凸部材、前記ガイドレールに形成した切り欠き部、前記ガイドレールに取付けたボルトの少なくともいずれかであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエレベーター装置。
6. 前記マーカーは、前記ガイドレールの継ぎ目近傍での昇降路壁に固定した遮蔽板であり、前記検出手段はこの遮蔽板と対峙可能な静電容量検出手段または磁気検出手段であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエレベーター装置。
7. エレベーター装置が有する乗りかごをガイドレールに沿って案内するエレベーター装置の案内装置において、ガイドレールへの押圧手段と、この押圧手段を駆動し押圧力が可変のアクチュエータと、このアクチュエータを制御する制御装置と、乗りかごの加速度を検出する加速度検出器を有し、昇降方向に複数配置されたガイドレール間に形成されるガイドレールの継ぎ目を挟んで昇降方向の両方向に予め定めた距離だけ離れ前記押圧手段が当接しない位置にマーカーを有し、乗りかごに取付けられたときにこのマーカーを検出可能な検出手段を有し、前記制御装置はこの検出手段の出力信号に基づいて前記アクチュエータを制御することを特徴とするエレベーター装置の案内装置。
8. エレベーター装置の運転状態と前記加速度検出器の出力に基づいて、前記押圧手段のガイドレールへの押圧力を自動調整する調整手段と、調整した結果を記憶する記憶手段とを設けたことを特徴とする請求の範囲第７項に記載のエレベーター装置の案内装置。
9. 前記制御装置は、前記加速度検出器が前記マーカーを検出したときに、前記押圧手段がガイドレールを押圧する押圧力を予め定めた値以下にすることを特徴とする請求の範囲第８項に記載のエレベーター装置の案内装置。
10. ガイドレールの継ぎ目部に配置されガイドレール間を接続する接続部材と、この接続部材をガイドレールに固定する固定手段とを有し、この固定手段をマーカーとして前記検出手段が検出することを特徴とする請求の範囲第７項に記載のエレベーター装置の案内装置。
11. ガイドレールの継ぎ目部にガイドレールと隣り合って遮蔽板を設け、この遮蔽板をマーカーとして前記検出手段が検出することを特徴とする請求の範囲第７項に記載のエレベーター装置の案内装置。

Images