JP5879166B2 - Elevator - Google Patents
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Description
本発明は、ガイドレールに沿って昇降するエレベーターに関し、特に乗りかごの振動を抑制して良好な乗り心地を実現するものに好適である。 The present invention relates to an elevator that moves up and down along a guide rail, and is particularly suitable for an elevator that realizes a good riding comfort by suppressing vibration of a car.
エレベーターは、乗りかごがロープによって懸架されており、モータでロープを巻上げることでかごが上下に昇降する。乗りかごは、その上下に設置されたシューないしガイドローラを用いたガイド装置を介して昇降路の左右に設置されたガイドレールに沿って昇降する。 In the elevator, the car is suspended by a rope, and the car moves up and down by winding the rope with a motor. The car ascends and descends along guide rails installed on the left and right of the hoistway through guide devices using shoes or guide rollers installed above and below the car.
乗りかごの振動や傾きを低減するため、ガイドレールを挟んで両側に設けられた２つのガイドローラのガイドレールに対する押圧力を、１つのアクチュエータによって制御することが知られ、例えば、特許文献１に記載されている。 In order to reduce the vibration and inclination of the car, it is known that the pressing force of the two guide rollers provided on both sides of the guide rail against the guide rail is controlled by one actuator. Have been described.
また、ガイドレール等による振動を打ち消す方向に乗りかごに強制的な外力を作用させて振動を積極的に減衰させるため、乗りかごの加速度を検出する加速度センサと、制振装置とをエレベーターの乗りかごの上部と下部の少なくとも一方に設けることが知られ、例えば、特許文献２に記載されている。 In addition, an acceleration sensor that detects the acceleration of the car and a vibration control device are installed on the elevator to actively attenuate the vibration by applying a forced external force to the car in the direction to cancel the vibration caused by the guide rail. It is known to be provided on at least one of the upper part and the lower part of the car, and is described in Patent Document 2, for example.
さらに、かごの上下かつ左右の合計４箇所にアクチュエータに設置して協調制御、具体的には、Ｈ∞方法により最小値が見出されるまで多変数調整器のパラメータを変化させ最適化することが知られ、特許文献３に記載されている。 In addition, it is known that the actuator is installed in the actuator at four places on the top and bottom and left and right of the car in a coordinated manner. And described in Patent Document 3.
乗りかごの走行中の振動は、並進の振動モードの他にも回転の振動モードなど複数の振動モードが存在する。したがって、特許文献１及び２に記載のものでは、複数の振動モードを抑制することが困難である。 There are a plurality of vibration modes such as a rotation vibration mode as well as a translation vibration mode. Therefore, in the thing of patent document 1 and 2, it is difficult to suppress a some vibration mode.
また、特許文献３に記載のものでは、多数の変数を有する関数の最適化を図らなければならいので、制御コントローラが複雑化し、アクチュエータの数を多く必要とされ、現実的とは言い難い。 Moreover, in the thing of patent document 3, since the function which has many variables must be optimized, a control controller is complicated and many actuators are needed, and it cannot be said that it is realistic.
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、制御コントローラをシンプルなものとし、少ないアクチュエータで振動抑制効果を高めると共に、据付や調整を容易にすることにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, simplify the controller, increase the vibration suppression effect with a small number of actuators, and facilitate installation and adjustment.
また、他の目的は、上記に加えて、乗りかご高さを縮小することにある。 Another object is to reduce the height of the car in addition to the above.
上記課題を解決するため、本発明は、昇降路内の鉛直方向に設けられたガイドレールと、該ガイドレールに沿って昇降する乗りかごと、該乗りかごの加速度を検出する加速度センサと、該加速度センサで検出した信号に応じて前記乗りかごの振動を打ち消すように駆動されるアクチュエータと、を備えたエレベーターにおいて、前記乗りかごの上部及び下部に設けられ、前記ガイドレールへ押付ばねによってガイドローラを押し付けるガイド装置と、前記ガイド装置のうち前記乗りかごの重心位置に近い方の前記ガイド装置の剛性を他方よりも２倍以上５倍以下としたものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides a guide rail provided in a vertical direction in a hoistway, a car that moves up and down along the guide rail, an acceleration sensor that detects acceleration of the car, And an actuator driven to cancel vibration of the car according to a signal detected by an acceleration sensor, and provided in an upper part and a lower part of the car, and a guide roller by a pressing spring to the guide rail And the rigidity of the guide device closer to the center of gravity of the car among the guide devices is set to be 2 times or more and 5 times or less than the other.
本発明によれば、乗りかごの上部と下部の少なくとも一方のガイド装置の剛性を他方よりも２倍以上５倍以下としたので、レールの強制変位加振によって乗りかごの並進と回転（ピッチング）の２つの振動モードが励起される場合、評価面である床位置の応答加速度は、それぞれの振動モードの時間応答の重ね合わせであり、各モードの応答加速度の位相の差（時間遅れ）を小さくすることができる。したがって、並進モードと回転モードの応答に対する位相差を小さくすることで、制御コントローラをシンプルなものとし、少ないアクチュエータで振動抑制効果を高めることができる。 According to the present invention, since the rigidity of at least one of the upper and lower guide devices of the car is set to be 2 to 5 times that of the other, the translation and rotation (pitching) of the car by forced displacement excitation of the rails. When the two vibration modes are excited, the response acceleration of the floor position that is the evaluation surface is a superposition of the time responses of the respective vibration modes, and the phase difference (time delay) of the response acceleration of each mode is reduced. can do. Therefore, by reducing the phase difference with respect to the response between the translation mode and the rotation mode, the controller can be simplified, and the vibration suppression effect can be enhanced with a small number of actuators.
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。
エレベーターの走行中の振動には、上下方向と横方向の振動がある。上下方向の振動は、巻上機のモータのトルクリップル、シーブやプーリの偏芯による強制加振がロープに伝播して発生する。このため、モータのリップル低減や回転体の偏芯量の縮小が必要とされる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
There are vibrations in the vertical direction and the horizontal direction in the vibration during the traveling of the elevator. The vibration in the vertical direction is generated by the torque ripple of the motor of the hoisting machine and the forced excitation due to the eccentricity of the sheave or pulley that propagates to the rope. For this reason, it is necessary to reduce the ripple of the motor and the eccentricity of the rotating body.
横方向の振動は、主にガイドレールの曲がりや段差の強制変位が乗りかごに加わることによって発生し、高速エレベーターでは曲がりに起因する加振周波数が上昇する。横振動を低減するには、ガイドレールの据付誤差が小さくなるように施工を管理したり、ガイド装置や乗りかごの下に防振ゴムやダンパを用いて減衰付加を行ったりしている。 Lateral vibration is generated mainly by bending of a guide rail or forced displacement of a step on a car. In a high-speed elevator, an excitation frequency due to bending is increased. In order to reduce the lateral vibration, the construction is managed so that the installation error of the guide rail is reduced, or damping is added by using an anti-vibration rubber or a damper under the guide device or the car.
また、乗りかごの走行中の振動（かごの揺れ）として、並進と回転の運動を主とする２つの振動モードを効果的に抑制するには、励起される２つの振動モードについて、評価位置である床面の応答について、これらの入力（強制変位波形）との位相の差を小さくすることが望ましい。これを実現するには、かごの動特性に影響の大きい重心位置やガイド装置の剛性を変更すれば良い。しかし、重心位置を変更するには、例えば錘をかごの上部もしくは下部に搭載すれば良いが、乗りかごの質量増大を招き、ロープの本数が増える。また、質量の大きな機器の配置を変更することでも良いが、寸法の制約などにより実用的には困難である。 Moreover, in order to effectively suppress two vibration modes mainly including translation and rotation as vibrations during the traveling of the car (car swaying), the two excited vibration modes are evaluated at the evaluation position. Regarding the response of a certain floor surface, it is desirable to reduce the phase difference from these inputs (forced displacement waveform). In order to realize this, it is only necessary to change the position of the center of gravity and the rigidity of the guide device, which have a great influence on the car dynamic characteristics. However, in order to change the position of the center of gravity, for example, a weight may be mounted on the upper or lower portion of the car, but the weight of the car is increased and the number of ropes is increased. Moreover, although arrangement | positioning of an apparatus with a big mass may be changed, it is difficult practically by the restriction | limiting of a dimension.
さらに、仮にガイド装置の剛性の設計値を定めても、据付先の実物が必ずしも設計値と一致するとは限らない。そこで、現場で簡単にガイド装置の剛性を変更できることが良い。 Furthermore, even if the design value of the rigidity of the guide device is determined, the actual installation destination does not always match the design value. Therefore, it is preferable that the rigidity of the guide device can be easily changed on site.
図１はエレベーターの乗りかご１の斜視図である。以降の説明では、乗りかご１の正面に対して奥行き方向をＸ方向、水平方向をＹ方向、上下方向をＺ方向とする。 FIG. 1 is a perspective view of an elevator car 1. In the following description, the depth direction with respect to the front of the car 1 is the X direction, the horizontal direction is the Y direction, and the vertical direction is the Z direction.
エレベーターは、乗りかご１とつり合錘がロープ３によって連結され、これらが巻上機（図示せず）によって駆動される。ロープ３は乗りかご１の上部でほぼ中央に設けている。エレベーターの昇降路内には、Ｔ型断面のガイドレール２ａ、２ｂを鉛直方向に左右一対設けており、ガイドレール２ａ、２ｂに沿って乗りかご１が上下に昇降する。乗りかご１の上部ならびに下部は、図示しないが、ドア駆動装置、ロープ端部、ガイド装置、非常止め装置などの各種装置が設けられる。 In the elevator, a car 1 and a suspension weight are connected by a rope 3, and these are driven by a hoisting machine (not shown). The rope 3 is provided at the upper center of the car 1 in the center. In the elevator hoistway, a pair of left and right guide rails 2a, 2b having a T-shaped cross section are provided in the vertical direction, and the car 1 moves up and down along the guide rails 2a, 2b. Although not shown in the drawing, various devices such as a door drive device, a rope end portion, a guide device, and an emergency stop device are provided on the upper and lower portions of the car 1.
ガイドレール２ａ、２ｂは４〜５ｍの長さで、これらを縦方向に連結して据え付けるため、これらの接続点においては段差や曲がりが生じる。この段差や曲がりは、強制変位として乗りかご１に作用する。この強制変位に起因した振動が、乗りかご１へ伝播するのを防ぐため、乗りかごの上下４箇所にはＴ型のガイドレール２ａ、２ｂを挟み込んで昇降を案内するガイド装置を設置している。 Since the guide rails 2a and 2b are 4 to 5 m in length and are connected by being connected in the vertical direction, steps and bends occur at these connection points. This step or bend acts on the car 1 as a forced displacement. In order to prevent the vibration caused by this forced displacement from propagating to the car 1, guide devices are installed at the four upper and lower parts of the car to guide the ascending and descending with the T-type guide rails 2a and 2b interposed therebetween. .
ガイド装置は、ガイドローラを中心で軸支持し、固定された支点で回動可能とされたレバー、ガイドローラを押し付ける押付ばねを備え、ガイド装置の剛性は、ガイドレールと接するガイドローラの中心位置におけるかごとガイドレールとの間の接触剛性を表す。このため、ガイド装置の剛性を高めるには、ガイドローラゴムの剛性を上げる、押付ばねのばね定数を上げる、レバーについては、支点からガイドローラ中心までの距離に対する支点から押付ばね位置までの距離の比、つまり、テコ比を拡大することで行うことができる。ただし、ガイドローラゴムの剛性は、押付ばねに比べて十分高いので（１０倍以上）、ガイド装置の剛性（＝等価ばね定数：ガイドローラの中心位置に換算したばね定数）は、押付ばねのばね定数と、レバーのテコ比で決まることになる。 The guide device includes a lever that supports the guide roller at the center and is pivotable at a fixed fulcrum, and a pressing spring that presses the guide roller. The rigidity of the guide device is the center position of the guide roller that contacts the guide rail. Represents the contact rigidity between the car and the guide rail. Therefore, to increase the rigidity of the guide device, increase the rigidity of the guide roller rubber, increase the spring constant of the pressing spring, and for the lever, the distance from the fulcrum to the pressing spring position relative to the distance from the fulcrum to the guide roller center. This can be done by enlarging the ratio, that is, the lever ratio. However, since the rigidity of the guide roller rubber is sufficiently higher than that of the pressing spring (10 times or more), the rigidity of the guide device (= equivalent spring constant: spring constant converted to the center position of the guide roller) is the spring of the pressing spring. It is determined by the constant and lever lever ratio.
振動伝搬を抑制するため、ガイドローラはゴム製で、このガイドローラはばねを介して乗りかご１に連結する。ガイドローラを軸支持したレバーにはダンパを設置している。乗りかご１の振動を低減するため、ガイド装置の剛性が小さい方が振動伝達率を小さくすることができるが、一方で乗りかご１に乗客が乗り込むときの乗りかご１の傾きが大きくなるため、ガイド装置の剛性はある一定以上の値に設定する。 In order to suppress vibration propagation, the guide roller is made of rubber, and this guide roller is connected to the car 1 via a spring. A damper is installed on the lever that supports the guide roller. In order to reduce the vibration of the car 1, the smaller the rigidity of the guide device can reduce the vibration transmission rate, but on the other hand, the inclination of the car 1 when the passenger enters the car 1 increases. The rigidity of the guide device is set to a certain value or more.
図１では、乗りかご１の左右の下方に、制振用のアクチュエータを備えたガイド装置を取付けている。アクチュエータ２１ａは、ガイドローラ１１ａをガイドレール２ｂに押し当てるための押付ばね１２ａと連結されている。アクチュエータは、左側のＸ方向と右側のＹ方向にも配置されており、それぞれ押付ばねに連結されている。 In FIG. 1, a guide device provided with an actuator for vibration damping is attached to the lower left and right sides of the car 1. The actuator 21a is connected to a pressing spring 12a for pressing the guide roller 11a against the guide rail 2b. The actuators are also arranged in the left X direction and the right Y direction, and are respectively connected to the pressing springs.
乗りかご１には、振動を検出する加速度センサ２０ａ、２０ｂを設置して、前後方向と横方向のそれぞれ２方向の加速度を検出する。アクチュエータ２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、加速度センサ２０ａ、２０ｂで検出した信号に応じてフィードバック制御を行い、乗りかご１の振動を打ち消すように駆動する。加速度センサ２０ａ、２０ｂは、乗りかご１の下方に設置しているが、この位置に限定されず、上方のみ、あるいは上方と下方の両方に設置してもよいが、かごのＹ軸周りの回転運動を検出するため、かごの高さ方向に異なる位置に設置する。 The car 1 is provided with acceleration sensors 20a and 20b for detecting vibrations to detect accelerations in two directions, the front-rear direction and the lateral direction. The actuators 21a, 21b, and 21c perform feedback control according to the signals detected by the acceleration sensors 20a and 20b, and are driven so as to cancel the vibration of the car 1. The acceleration sensors 20a and 20b are installed below the car 1, but are not limited to this position, and may be installed only above or both above and below, but the car rotates around the Y axis. In order to detect movement, it is installed at different positions in the height direction of the car.
乗りかご１は、レールからの曲がりなどによって振動が発生するが、Ｘ方向のみの並進運動だけに限らず、並進や回転の運動が連成した複数の振動モードからなる。一般的には、ローリング、ピッチング、ヨーイングなどの呼び方があるが、エレベーターの場合には、正面方向と進行方向が自動車や船舶のように一致しないので、以下Ｘ軸回転、Ｙ軸回転、Ｚ軸回転モードと記す。 The car 1 is vibrated by bending from the rail or the like, but is not limited to translational movement only in the X direction, and includes a plurality of vibration modes in which translational and rotational movements are coupled. Generally speaking, there are nomenclatures such as rolling, pitching, yawing, etc. However, in the case of an elevator, the front direction and the traveling direction do not coincide with those of an automobile or a ship, so the X-axis rotation, Y-axis rotation, Z This is referred to as shaft rotation mode.
図２は、図１のＸ方向の乗りかご振動の制御を行うガイド装置を示している。ガイド装置は、２つのガイドローラ９ａ、９ｂがレール（図示せず）を左右から挟み込む構成をしている。ガイドローラ９ａ、９ｂは、中央部とレバー３６ａ、３６ｂとをボルト６１ａ、６１ｂで連結されている。レバー３６ａ、３６ｂは、ベース３３ａ、３３ｂとボルト３２ａ、３２ｂで固定され、ベース３３ａ、３３ｂは乗りかご１の下側に固定される。ガイドローラ９ａ、９ｂをレールに押し付けるばね１２ａ、１２ｂは、コイルばねであって、ガイドローラ中央よりも下方に位置している。 FIG. 2 shows a guide device for controlling the car vibration in the X direction of FIG. The guide device has a configuration in which two guide rollers 9a and 9b sandwich a rail (not shown) from the left and right. The guide rollers 9a and 9b have a central portion and levers 36a and 36b connected by bolts 61a and 61b. The levers 36a and 36b are fixed by bases 33a and 33b and bolts 32a and 32b, and the bases 33a and 33b are fixed to the lower side of the car 1. The springs 12a and 12b that press the guide rollers 9a and 9b against the rails are coil springs and are located below the center of the guide roller.
可動体４０は、レバー３６ａ、３６ｂにロッド４５ａ、４５ｂを介して可動体４０と固定され、ばね１２ａ、１２ｂの押し込み量が調整可能とされている。アクチュエータ２１ａは、モータ４１とボールねじ４２を有し、可動体４０と連結されている。可動体４０は、上下方向の運動を拘束するリニアガイド３９があり、水平方向のみに移動可能である。 The movable body 40 is fixed to the levers 36a, 36b via the rods 45a, 45b and the movable body 40 so that the pushing amount of the springs 12a, 12b can be adjusted. The actuator 21 a has a motor 41 and a ball screw 42 and is connected to the movable body 40. The movable body 40 has a linear guide 39 that restrains the vertical movement, and can move only in the horizontal direction.
ガイド装置全体の高さｈを縮小するため、レバー３６ａ、３６ｂの支点３２ａ、３２ｂを、ガイドローラ９ａ、９ｂの中央に近付けてその投影断面を紙面垂直方向に重なるように配置する。また、ガイドローラ９ａ、９ｂには、円周状に穴３４ａ、３４ｂを設け、ピッチ円周状３５ａ、３５ｂにボルト３２ａ、３２ｂを設ける。これにより、ガイドローラ９ａ、９ｂと、レバー３６ａ、３６ｂとベース３３ａ、３３ｂを紙面垂直方向に干渉することなく、高さ方向に重ねて高さｈを縮小している。 In order to reduce the height h of the entire guide device, the fulcrums 32a and 32b of the levers 36a and 36b are arranged close to the center of the guide rollers 9a and 9b so that their projected cross sections overlap in the direction perpendicular to the paper surface. The guide rollers 9a and 9b are provided with holes 34a and 34b in a circumferential shape, and bolts 32a and 32b are provided in the pitch circumferential shapes 35a and 35b. Accordingly, the height h is reduced by overlapping the guide rollers 9a and 9b, the levers 36a and 36b, and the bases 33a and 33b in the height direction without interfering with each other in the vertical direction.
図３は、ガイドローラ９ａ、９ｂと、レバー３６ａ、３６ｂとベース３３ａ、３３ｂのＸ方向の配置を示す側断面図である。ガイドローラ９ｂとレバー３６ｂ、ベース３３ｂはすべて重なり合うことなく配置されている。固定ボルト３２を左から挿入して、ガイドローラ９ｂ上に設けた穴３４ｂを通過させれば、レバー３６ｂとベース３３ｂを連結することができる。 FIG. 3 is a side sectional view showing the arrangement of the guide rollers 9a and 9b, the levers 36a and 36b, and the bases 33a and 33b in the X direction. The guide roller 9b, the lever 36b, and the base 33b are all arranged without overlapping. If the fixing bolt 32 is inserted from the left and passed through the hole 34b provided on the guide roller 9b, the lever 36b and the base 33b can be connected.
ガイド装置の剛性は、ガイドローラ中心からレバー支点までの距離ｂを小さく、ガイドローラ中心からばね位置までの距離ａを大きくするほど大きくなる。ばね１２ａ、１２ｂの位置を、点線で示す位置３８ａ、３８ｂに変更することで、ガイド装置の剛性（等価ばね定数）を変更することができる。レバー支点をガイドローラ中心から近付けることによって、支点からガイドローラ中心と支点からばね位置のテコ比を大きく確保することができるので、ばね位置の変更（ａ→ａ′）による剛性の変化量も同様に大きくすることができる。 The rigidity of the guide device increases as the distance b from the center of the guide roller to the lever fulcrum decreases and the distance a from the center of the guide roller to the spring position increases. By changing the positions of the springs 12a and 12b to positions 38a and 38b indicated by dotted lines, the rigidity (equivalent spring constant) of the guide device can be changed. By moving the lever fulcrum closer to the guide roller center, it is possible to secure a large lever ratio from the fulcrum to the center of the guide roller and from the fulcrum to the spring position. Can be large.
これにより、ガイド装置の剛性を据付現場で変更する際に、ばね定数の異なる複数のばねを用意する必要もなく、調整作業を簡単に行うことができる。ばね１２ａ、１２ｂの高さ方向の位置を変更するために、レバー３６ａ、３６ｂの長手方向には溝４８（図３）があり、ばね１２ａ、１２ｂの位置をスライドさせる。本図では、ロッド４５ａ、４５ｂを可動体４０に固定する穴（図示せず）を複数設けて寸法ａを変更できるが、この他、支柱３１とベース４４の間にスペーサ４６を設けてばね位置を調整してもよい。 Thereby, when changing the rigidity of the guide device at the installation site, it is not necessary to prepare a plurality of springs having different spring constants, and the adjustment work can be easily performed. In order to change the position of the springs 12a and 12b in the height direction, there is a groove 48 (FIG. 3) in the longitudinal direction of the levers 36a and 36b, and the positions of the springs 12a and 12b are slid. In this figure, a plurality of holes (not shown) for fixing the rods 45a and 45b to the movable body 40 can be provided to change the dimension a. In addition, a spacer 46 is provided between the support 31 and the base 44 to provide a spring position. May be adjusted.
次に、図１のＸＺ平面上の振動モードの模式図を用いて説明する。図４はアクチュエータ２１ａをかごの下部に設けて加振した場合のかごの動きを表している。 Next, a description will be given using a schematic diagram of vibration modes on the XZ plane of FIG. FIG. 4 shows the movement of the car when the actuator 21a is provided at the lower part of the car and is vibrated.
上段の（ａ）と（ｂ）は床位置５３で並進モードと回転モードとが同じ方向に振動するケース（最も極端な場合として、入力変位波形に対して２つのモードの応答変位波形の位相差が０゜の状態）、（ｃ）と（ｄ）は逆方向となるケースを表す（最も極端な場合として、入力変位波形に対して２つのモードの応答変位波形の位相差が１８０゜の状態）。いずれも最もわかりやすい条件の状態を記載している。上段と下段ともに、最も右にある図は、これらの２つの振動モードが重なり合ったときの振動状態を表している。 The upper (a) and (b) are cases where the translation mode and the rotation mode vibrate in the same direction at the floor position 53 (in the most extreme case, the phase difference between the response displacement waveforms of the two modes with respect to the input displacement waveform). (C) and (d) represent cases where the directions are opposite (in the most extreme case, the phase difference between the response displacement waveforms of the two modes with respect to the input displacement waveform is 180 °). ). In both cases, the state of the condition that is most easily understood is described. The rightmost figure in both the upper stage and the lower stage represents a vibration state when these two vibration modes overlap.
乗りかごの初期状態を点線５２で表し、振動している状態を実線で表す。上段の（ａ）の並進モードでは、かごが左側に動いているので、これを抑制するには、アクチュエータ２１ａで右側にかごに制御力を与える必要がある。この制御力では、（ｂ）の回転モードも同様に抑制できる。 The initial state of the car is represented by a dotted line 52, and the vibrating state is represented by a solid line. In the upper translational mode (a), since the car is moving to the left side, in order to suppress this, it is necessary to apply a control force to the car on the right side by the actuator 21a. With this control force, the rotation mode (b) can be similarly suppressed.
一方で下段の（ｃ）と（ｄ）については、（ｃ）の並進モードを抑制する場合、（ａ）と同様にアクチュエータで右側にかごに制御力を与える。この制御力では、（ｄ）の回転モードを抑制する方向ではなく、かごの回転を増大させる側となる。よって、アクチュエータを下側のみに配置する場合には、上段の（ａ）（ｂ）に示す２つのモードの応答について、入力に対するそれぞれの位相の差を小さくした（理想的には位相の差が０で上段の（ａ）と（ｂ）の状態）構造設計により制振効果の向上が期待できる。 On the other hand, in the case of (c) and (d) in the lower stage, when the translation mode of (c) is suppressed, a control force is applied to the right car by the actuator as in (a). This control force is not in the direction of suppressing the rotation mode of (d) but on the side of increasing the rotation of the car. Therefore, when the actuator is arranged only on the lower side, the phase difference with respect to the input is reduced for the responses of the two modes shown in the upper (a) and (b) (ideally, the phase difference is (The state of (a) and (b) in the upper stage at 0) Improvement of the damping effect can be expected by the structural design.
図５は、乗りかごのＸＺ平面において、並進（ＴＸ）と回転（ＲＹ）の２つのモードについて、各モードの位相の差に関する計算結果を示している。横軸は、上側のガイド装置の剛性を下側のガイド装置の剛性で除した剛性比率である。ガイド装置の剛性は、ガイドローラの中心位置に換算した等価ばね定数（Ｎ／mm）であり、実質的に押付ばねのばね定数と、レバーのテコ比で決まることになる。 FIG. 5 shows the calculation result regarding the phase difference of each mode for two modes of translation (TX) and rotation (RY) in the XZ plane of the car. The horizontal axis represents the rigidity ratio obtained by dividing the rigidity of the upper guide apparatus by the rigidity of the lower guide apparatus. The rigidity of the guide device is an equivalent spring constant (N / mm) converted to the center position of the guide roller, and is substantially determined by the spring constant of the pressing spring and the lever ratio of the lever.
また、図５は、上下のガイド装置が受ける強制変位から床面加速度までの伝達関数の位相をもとに２つのモードの位相の差を計算した図である。伝達関数は、図５で右上に示す１質点の剛体モデルで並進と回転を有する２自由度の力学モデルを用いている。まず、上下のガイド装置をそれぞれｋ0として、上下がいずれもｋ0で同じ場合（上下の剛性の比は１：１の関係）を初期構造と定義する。これに対して、上下のガイド装置の剛性を、それぞれａ倍、ｂ倍してａ・ｋ0とｂ・ｋ0の構造変更を行う。図５は、ａ＝１かつｂ＝２に設定したときの２つの振動モードの位相の差についての計算結果である。ここで、剛性比率をａ／ｂと定義すれば、ａ／ｂが大きいほど上側のガイド装置の剛性が他方よりも大きく、小さいほど下側のガイド装置の剛性が他方よりも大きいことを表す。 FIG. 5 is a diagram in which the phase difference between the two modes is calculated based on the phase of the transfer function from the forced displacement received by the upper and lower guide devices to the floor acceleration. As the transfer function, a two-degree-of-freedom dynamic model having translation and rotation is used as a one-mass point rigid body model shown in the upper right in FIG. First, the upper and lower guide devices are defined as k 0 , and the case where both the upper and lower are the same with k 0 (the ratio of the upper and lower rigidity is 1: 1) is defined as the initial structure. On the other hand, the rigidity of the upper and lower guide devices is increased by a times and b times, respectively, to change the structure of a · k 0 and b · k 0 . FIG. 5 shows the calculation results for the phase difference between the two vibration modes when a = 1 and b = 2. Here, if the rigidity ratio is defined as a / b, the larger the a / b, the higher the rigidity of the upper guide device, and the smaller the a / b, the higher the rigidity of the lower guide device.
エレベーターの場合、上下のガイド装置は同じレール面を通過するため、同一の強制変位入力が乗りかごに作用する。上下のガイド装置の入力には速度と上下のガイドの設置間隔、レール長さに起因した時間差が発生する。このため、本図に示すように、上昇運転と下降運転では、２つの振動モードの位相の差が同一とならず、それぞれ傾向が異なる。 In the case of an elevator, since the upper and lower guide devices pass through the same rail surface, the same forced displacement input acts on the car. In the input of the upper and lower guide devices, a time difference caused by the speed, the installation interval of the upper and lower guides, and the rail length occurs. For this reason, as shown in this figure, the phase difference between the two vibration modes is not the same in the ascending operation and the descending operation, and the trends are different.
この図によれば、上昇運転と下降運転の両者において、剛性比率（＝ａ／ｂ）が０.２〜０.５の範囲で位相差が小さくなっている。なお、この線図は、図示しないが、ｂ＝２に限らず、ａ＝０.５かつｂ＝１の条件の他にも、ａ＝１かつｂ＝３などに変化させてもほとんど同じ線図となる。 According to this figure, in both the ascending operation and the descending operation, the phase difference is small when the rigidity ratio (= a / b) is in the range of 0.2 to 0.5. Although not shown in the diagram, this diagram is not limited to b = 2. In addition to the conditions of a = 0.5 and b = 1, the line is almost the same even if a = 1 and b = 3, etc. It becomes a figure.
実際のエレベーターにおいて、振動性能より、ｂ＝５以上とすることは、ガイド装置の剛性が硬くなりすぎて、レールの不整に対して過敏となるので、乗りかご１の振動を低減するうえでは実用的でない。 In an actual elevator, setting b = 5 or more due to vibration performance makes the guide device too stiff and sensitive to rail irregularities, so it is practical for reducing the vibration of the car 1. Not right.
したがって、剛性比率（＝ａ／ｂ）が０.２〜０.７、より望ましくは０.２〜０.５に対応する設計領域として、下側のガイド装置の剛性を上側よりも、１.５倍以上５倍以下、より望ましくは２倍以上５倍以下にすることが良い。 Therefore, as a design region corresponding to a rigidity ratio (= a / b) of 0.2 to 0.7, more preferably 0.2 to 0.5, the rigidity of the lower guide device is 1. 5 times or more and 5 times or less, more preferably 2 times or more and 5 times or less are preferable.
図６は、フィードバック制御システムのブロック図であり、Ｘ方向の並進とＹ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転の振動を制振するための２つのアクチュエータ２１ａ、２１ｂの制御システムブロックである。 FIG. 6 is a block diagram of the feedback control system, and is a control system block of two actuators 21a and 21b for controlling vibration in translation in the X direction, rotation around the Y axis, and rotation around the Z axis.
かご下に取付けた加速度センサ２０ａと加速度センサ２０ｂの信号は、ノイズを除去するためローパスフィルタ６２ａ、６２ｂを通過する。そして、それぞれの信号を並列に制御器６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄに入力して、アクチュエータ（図１中２１ａ）の制御指令６５ａは、制御器６３ａ、６３ｃの合成和、アクチュエータ（図１中２１ｂ）の制御指令６５ｂは、制御器６３ｂ、６３ｄの合成和となる。なお、アクチュエータへの過電流を防止するため、それぞれにはリミッタ６４ａ、６４ｂを設けている。 The signals from the acceleration sensor 20a and the acceleration sensor 20b attached under the car pass through the low-pass filters 62a and 62b in order to remove noise. Then, the respective signals are inputted in parallel to the controllers 63a, 63b, 63c and 63d, and the control command 65a of the actuator (21a in FIG. 1) is the combined sum of the controllers 63a and 63c, the actuator (21b in FIG. 1). ) Is a combined sum of the controllers 63b and 63d. In order to prevent overcurrent to the actuator, limiters 64a and 64b are provided respectively.
制御器は、ロバスト制御設計の１手法であり、制御対象の不確定な部分を外乱信号として扱うことで、モデルの不確かさの影響を抑制するＨ∞制御理論等を用いて、人体の乗り心地感度等を考慮した重み関数を用いて周波数整形を行って設計すればよい。この制御設計に基づいて、制御器６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄを構成する他、現場での調整を用意にするために、比例制御と位相補償器によって構成してもよい。 The controller is a method of robust control design, and treats the uncertain part of the controlled object as a disturbance signal, thereby using the H∞ control theory that suppresses the influence of the uncertainty of the model, etc. What is necessary is just to design by performing frequency shaping using a weighting function considering sensitivity and the like. In addition to configuring the controllers 63a, 63b, 63c, and 63d based on this control design, the controller 63a, 63b, 63c, and 63d may be configured with proportional control and a phase compensator to prepare for on-site adjustment.
図７は、制振効果について、初期構造に比べて２つのモードの位相の差を小さくした構造を比較したシミュレーションの結果である。かごに段差を模擬するステップ状の強制変位を上側ガイドと下側ガイドに時間差をつけて与えて、そのときの床位置の加速度を表している。（ａ）の制御無しに比べて、（ｂ）の初期構造においても制御を行うことで、約４０％の振動低減が認められる。これに対して、本実施の形態によれば、さらに制振効果が高く、制御無しに比べて約７０％の振動低減効果が見られる。 FIG. 7 shows the result of a simulation comparing the structure in which the phase difference between the two modes is smaller than that of the initial structure with respect to the vibration damping effect. A stepwise forced displacement that simulates a step in the car is given to the upper guide and the lower guide with a time difference, and the acceleration of the floor position at that time is represented. Compared to the case of no control in (a), about 40% of vibration reduction is recognized by performing the control in the initial structure of (b). On the other hand, according to the present embodiment, the vibration damping effect is higher and a vibration reduction effect of about 70% is seen compared to the case without control.
また、上記は、乗りかご１の重心位置５４が高さ方向の図心よりも下方にあり、アクチュエータ２１ａを下側のみに設置した構成について述べたものである。しかし、乗りかご１の重心位置５４が上方にある場合には、アクチュエータ２１ａを上側に設置して、上側のガイド装置の剛性を下側よりも硬くすれば、同様の制振効果が得られる。 The above describes the configuration in which the center of gravity 54 of the car 1 is below the centroid in the height direction and the actuator 21a is installed only on the lower side. However, when the position of the center of gravity 54 of the car 1 is on the upper side, the same vibration damping effect can be obtained by installing the actuator 21a on the upper side and making the upper guide device harder than the lower side.
以上のべたように、上記実施の形態によれば、励起される乗りかごの複数の振動モードが、レールの不整に対して振動モードが同じ方向に振動するようしている。また、レールからの振動伝達ゲインは上側のガイド装置よりも下側のガイド装置からの方が大きいので、アクチュエータを乗りかごの下側に配置し、下側からの入力に対して、かごの並進と回転（ピッチング）の２つの振動モードの位相の差が、床位置（アクチュエータの配置側と等価）で小さくなるようにした。 As described above, according to the above-described embodiment, the vibration modes of the excited car are caused to vibrate in the same direction with respect to the rail irregularities. In addition, the vibration transmission gain from the rail is larger from the lower guide device than the upper guide device, so the actuator is placed under the car and the car translates against the input from the lower side. The difference in phase between the two vibration modes of rotation and pitching is made smaller at the floor position (equivalent to the actuator placement side).
具体的には、上下に配置したガイド装置の剛性の配分を同じにするのではなく、下側の剛性を上側よりも高く非対称としている。また、ローラを軸支持するレバーの支点と、ローラ中心との距離を短くし、レバーのばね固定部をローラ中心から離し、同じばねを用いても、ガイド装置の剛性を高くしている。つまり、支点からローラ中心と支点からばね位置のテコ比を拡大することと等価である。 Specifically, the rigidity distribution of the upper and lower guide devices is not made the same, but the lower rigidity is higher than the upper one and is asymmetric. Further, the distance between the fulcrum of the lever supporting the roller and the roller center is shortened, the spring fixing portion of the lever is separated from the roller center, and the rigidity of the guide device is increased even if the same spring is used. That is, it is equivalent to enlarging the lever ratio of the spring position from the fulcrum to the roller center and from the fulcrum.
さらに、ローラとレバーの支点位置を近づけるため、レバーの支点を、ローラの投影断面内に配置している。支点の固定ボルトは、ローラに円周状に等間隔で空けた穴ピッチ円上に設け、この穴を利用してレバーとガイド装置ベースとをボルトで連結することを容易としている。さらに、ローラの押付ばね位置は、レバーに溝を設けてばねを上下に変更できるので、ばねを交換することなく、現場で容易にガイド装置の剛性を変更することができ、据付や調整にかかる時間を削減することができる。さらに、ガイドローラの中心とガイド装置ベースとの距離を近づけることができるため、乗りかごの高さを縮小することができる。 Further, in order to bring the fulcrum positions of the roller and the lever closer, the fulcrum of the lever is arranged in the projected section of the roller. The fixing bolt for the fulcrum is provided on a hole pitch circle that is circumferentially spaced on the roller, and it is easy to connect the lever and the guide device base with the bolt using this hole. Furthermore, the position of the pressing spring of the roller can be changed up and down by providing a groove in the lever, so the rigidity of the guide device can be easily changed on site without changing the spring, and installation and adjustment are required. Time can be saved. Furthermore, since the distance between the center of the guide roller and the guide device base can be reduced, the height of the car can be reduced.
１ 乗りかご
２ａ、２ｂ ガイドレール
３ ロープ
５ａ、５ｂ、５ｃ、７ａ、７ｂ、７ｃ、９ａ、９ｂ、９ｃ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ ガイドローラ
６ａ、６ｂ、６ｃ、８ａ、８ｂ、８ｃ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 押付ばね
２０ａ、２０ｂ 加速度センサ
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ アクチュエータ
３３ａ、３３ｂ ベース
３６ａ、３６ｂ レバー
４０ 可動体
４１ モータ
４２ ボールねじ
４４ ベース
４５ａ、４５ｂ ロッド
６２ａ、６２ｂ ローパスフィルタ
６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ 制御器
1 Car 2a, 2b Guide rail 3 Rope 5a, 5b, 5c, 7a, 7b, 7c, 9a, 9b, 9c, 11a, 11b, 11c Guide rollers 6a, 6b, 6c, 8a, 8b, 8c, 10a, 10b 10c, 12a, 12b, 12c Pressing springs 20a, 20b Acceleration sensors 21a, 21b, 21c Actuators 33a, 33b Base 36a, 36b Lever 40 Movable body 41 Motor 42 Ball screw 44 Base 45a, 45b Rod 62a, 62b Low pass filter 63a, 63b, 63c, 63d Controller
Claims (4)
前記乗りかごの上部及び下部に設けられ、前記ガイドレールへ押付ばねによってガイドローラを押し付けるガイド装置と、
前記ガイド装置のうち前記乗りかごの重心位置に近い方の前記ガイド装置の剛性を他方よりも２倍以上５倍以下としたことを特徴とするエレベーター。 A guide rail provided in a vertical direction in the hoistway, a car that moves up and down along the guide rail, an acceleration sensor that detects acceleration of the car, and the ride according to a signal detected by the acceleration sensor In an elevator comprising an actuator driven to counteract car vibrations,
A guide device provided at an upper part and a lower part of the car and pressing a guide roller against the guide rail by a pressing spring;
The elevator characterized in that the rigidity of the guide device closer to the position of the center of gravity of the car among the guide devices is set to be 2 times or more and 5 times or less than the other.
前記アクチュエータは前記乗りかごの上部又は下部のうち前記乗りかごの重心位置に近い方のみに設けられる、ことを特徴とするエレベーター。 The elevator is characterized in that the actuator is provided only in an upper part or a lower part of the car, which is closer to the center of gravity of the car.
を上側の前記ガイド装置の剛性よりも２倍以上５倍以下とし、前記乗りかごの下部に前記2 to 5 times the rigidity of the upper guide device, and the lower part of the car
アクチュエータを設けたことを特徴とするエレベーター。An elevator characterized by an actuator.
ガイド装置の剛性は、前記支点から前記ガイドローラ中心までの距離に対する前記支点から前記押付ばね位置までの距離の比を変えることで可変とされることを特徴とするエレベーター。 The elevator according to claim 3 , wherein the guide device includes a lever that is pivotally supported by a shaft that is supported around the guide roller and that is rotatable about the guide roller, and the guide roller is moved to the guide rail via the lever. A pressing spring for pressing,
The elevator according to claim 1, wherein the rigidity of the guide device is variable by changing a ratio of a distance from the fulcrum to the pressing spring position with respect to a distance from the fulcrum to the guide roller center.
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