JP6173752B2 - Elevator with vibration control device - Google Patents
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Description
本発明は、ローラガイド装置に取り付けられたアクチュエータにより乗りかご振動を抑制するエレベータに関する。 The present invention relates to an elevator that suppresses car vibration by an actuator attached to a roller guide device.
エレベータは、乗りかごをガイドレールに沿って上下に昇降させ、ガイドレールに対して３方向からローラが接触するガイド装置が設置されている。ガイド装置は、乗りかごの上下左右、計４個設置され、ローラをガイドレールに押し付け、ローラが取り付けられているレバーに設置されたばねにより押し付け力を調整している。また、ばね力の調整により、ガイドレールの不整によって引き起こされる乗りかごの前後、左右方向の振動を抑制している。 The elevator is provided with a guide device in which a car is moved up and down along the guide rail so that the roller contacts the guide rail from three directions. A total of four guide devices are installed in the upper, lower, left, and right sides of the car. The rollers are pressed against the guide rail, and the pressing force is adjusted by a spring installed on a lever to which the roller is attached. Further, by adjusting the spring force, vibrations in the front / rear and left / right directions of the car caused by irregular guide rails are suppressed.
また、構成を簡単にするために、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し、乗りかごの傾きを検出して、ローラのガイドレールへの押付力を変化させることが知られ、例えば特許文献１に記載されている。 In order to simplify the configuration, the pressing force of the two guide rollers provided on both sides of the guide rail with respect to the guide rail is controlled by one actuator to detect the inclination of the car, and to guide the roller It is known to change the pressing force on the rail, which is described in Patent Document 1, for example.
さらに、かご室に変位自在に支持した可動錘を駆動して変位させることによりかご室の振動を減少させる制振装置において、制振しようとする振動の周波数を不必要に拡げることは、制振装置の大型化を招くばかりでなく、制振が必要な周波数帯における制振効率の低下をも招いてしまうので、かご室に設けた振動計測手段から得られる信号のうち、かご室を弾性支持している振動絶縁手段の低次固有周波数を含む周波数帯以外の周波数帯のゲインを低下させることが知られ、例えば特許文献２に記載されている。 Furthermore, in a vibration damping device that reduces the vibration of the car room by driving and displacing a movable weight that is movably supported in the car room, unnecessarily widening the frequency of vibration to be controlled is Not only will this increase the size of the equipment, but it will also lead to a decrease in vibration control efficiency in the frequency band where vibration control is required, so the car room is elastically supported out of the signals obtained from the vibration measurement means provided in the car room. It is known to reduce the gain in a frequency band other than the frequency band including the low-order natural frequency of the vibration isolating means, which is described in Patent Document 2, for example.
さらに、乗りかごの振動を低減するアクチュエータを有するエレベータのガイド装置において、静的変位や動的変位が生じた場合でもアクチュエータの駆動力が適切に働き、十分な振動低減効果を得るため、ガイド装置にガイドレバー、ガイドレバーに固定されたアクチュエータ可動部を設け、磁石とコイルとを用い、昇降体が振動しているときに、コイルに電流を流してアクチュエータ可動部を駆動させることが知られ、例えば特許文献３に記載されている。 Further, in an elevator guide device having an actuator for reducing the vibration of the car, the guide device is used in order to obtain a sufficient vibration reduction effect by appropriately operating the driving force of the actuator even when static displacement or dynamic displacement occurs. It is known that a guide lever and an actuator movable part fixed to the guide lever are provided, and a magnet and a coil are used to drive the actuator movable part by passing a current through the coil when the lifting body vibrates. For example, it is described in Patent Document 3.
エレベータの高速化、つまり乗りかごの走行速度が大きくになるにしたがい、ガイドレールの不整によって引き起こされる乗りかごの前後、左右方向の振動は大きくなっていくばかりでなく、低次の振動モードだけでなく、より高次の振動モードも抑制する必要があり、複数の振動モードに対する制振が必要となる。ところが、これら複数の振動モードは多くの場合、干渉してしまって一つの振動モードを抑制しようとすると他の振動モードは逆に励起してしまい制振効果を減じるということが発生する。 As the speed of the elevator increases, that is, the traveling speed of the car increases, the vibrations in the front and rear and left and right sides of the car caused by irregular guide rails not only increase, but only in the low-order vibration mode. It is also necessary to suppress higher-order vibration modes, and vibration suppression for a plurality of vibration modes is required. However, in many cases, the plurality of vibration modes interfere with each other, and if one vibration mode is to be suppressed, the other vibration modes are excited in reverse to reduce the damping effect.
上記特許文献１に記載のものでは、アクチュエータの個数が少なく、低次の振動モードを抑制しようとしてアクチュエータを作動させると、その作動力によって他の高次の振動モードは逆に励起され、高速化されたエレベータでは制振能力に限界がある。
また、特許文献２に記載のものでは、高次の周波数帯のゲインを低下させるので、高速化に伴なう乗りかごの振動自体を抑制することすら困難となる。
さらに、特許文献３に記載のものでは、エレベータの高速化に伴う振動レベルの増大に対応するには有利であるが、特許文献１と同様に、複数の振動モードに対応することは考慮されていない。
In the one described in Patent Document 1, when the number of actuators is small and the actuator is operated to suppress the low-order vibration mode, other high-order vibration modes are excited in reverse by the operating force, thereby increasing the speed. There is a limit to the vibration control capacity of the elevators that are used.
Moreover, in the thing of patent document 2, since the gain of a high-order frequency band is reduced, it becomes difficult to suppress even the vibration of the car itself accompanying the increase in speed.
Furthermore, although the thing of patent document 3 is advantageous to respond | correspond to the increase in the vibration level accompanying the increase in the speed of an elevator, like patent document 1, corresponding to a some vibration mode is considered. Absent.
さらに、高速化に伴い条件が悪化していく中で、従来と同等の制振性能を維持しようとする場合、抑制すべき振動モードの個数以上のセンサ、アクチュエータを設置することが必要となる。しかし、その場合、システムの制御装置はセンサ個数×アクチュエータ個数の次元をもつ複雑な制御装置となり、現地での調整等が困難である。 Furthermore, when conditions are getting worse as the speed increases, it is necessary to install more sensors and actuators than the number of vibration modes to be suppressed in order to maintain the same damping performance as the conventional one. However, in that case, the control device of the system becomes a complicated control device having dimensions of the number of sensors × the number of actuators, and it is difficult to make adjustments at the site.
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、超高速エレベータであり、複数の振動モードを抑制する場合であってもシンプルな構成とし、乗りかごの振動を効果的に抑制することにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to be an ultra-high speed elevator, to have a simple configuration even when a plurality of vibration modes are suppressed, and to effectively suppress the vibration of the car. is there.
上記目的を達成するため、本発明は、昇降路内の鉛直方向に設けられた一対のガイドレールと、該ガイドレールに沿って昇降する乗りかごと、前記乗りかごの振動を検出する加速度検出器と、該加速度検出器の出力により前記乗りかごの振動を抑制するアクチュエータと、を有する制振装置付きエレベータにおいて、前記乗りかごの左右、かつ重心位置を通る左右軸近傍に設置された前記ガイドレールと、前記乗りかごの左右及び前後方向の振動を検出する複数個の前記加速度検出器と、前記加速度検出器の出力を基に前記アクチュエータを制御する第１制御器と及び第２制御器と、を備え、前記第１制御器は前後方向の並進量、左右軸周りの回転量、垂直軸周りの回転量を制御し、前記第２制御器は左右方向の並進量、前後軸周りの回転量を制御するものである。 To achieve the above object, the present invention provides a pair of guide rails provided in a vertical direction in a hoistway, a car that moves up and down along the guide rails, and an acceleration detector that detects vibrations of the car. And an actuator for suppressing vibration of the car by the output of the acceleration detector, and the guide rail installed in the vicinity of the left and right axis passing through the left and right of the car and the position of the center of gravity A plurality of acceleration detectors for detecting left and right and longitudinal vibrations of the car; a first controller for controlling the actuator based on an output of the acceleration detector; and a second controller; The first controller controls the translation amount in the front-rear direction, the rotation amount about the left-right axis, and the rotation amount about the vertical axis, and the second controller translates the translation amount in the left-right direction and the rotation amount about the front-rear axis. It is intended to control.
本発明によれば、乗りかごの左右及び前後方向の振動を検出する複数個の加速度検出器と、を備え、第１制御器で前後方向の並進量、左右軸周りの回転量、垂直軸周りの回転量を制御し、第２制御器で左右方向の並進量、前後軸周りの回転量を制御するので、低次の振動モードだけでなく、より高次の振動モードも抑制する必要がある超高速エレベータであっても、シンプルな構成にすることができる。したがって、仮に現場にて制御装置の調整塔が必要となった場合でも、より簡単に行うことが可能となる。 According to the present invention, there are provided a plurality of acceleration detectors for detecting lateral and longitudinal vibrations of the car, and the first controller translates in the longitudinal direction, rotates around the left and right axes, and rotates around the vertical axis. Since the second controller controls the amount of translation in the left-right direction and the amount of rotation around the longitudinal axis, it is necessary to suppress not only the low-order vibration mode but also the higher-order vibration mode. Even an ultra-high speed elevator can have a simple configuration. Therefore, even if an adjustment tower for the control device is required on site, it can be performed more easily.
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。
エレベータの走行中における乗りかごの振動には、上下方向と横方向（＝前後方向及び左右方向）の振動がある。上下方向の振動は、主に回転系の不整によって引き起こされる。横方向の振動は、ガイドレールの曲がりや段差の不整による強制変位がガイド装置に作用すること、また、つり合い重りや隣接するエレベータとすれ違う際の風力が乗りかごに作用すること等によって引き起こされる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The vibration of the car during the traveling of the elevator includes vibrations in the vertical direction and the horizontal direction (= front-rear direction and left-right direction). The vibration in the vertical direction is mainly caused by an irregular rotation system. Lateral vibrations are caused by a forced displacement due to bending of the guide rail or irregularities in the level difference acting on the guide device, a balance weight or a wind force acting on the car when passing by an adjacent elevator.
エレベータの走行速度が増加していくとレール不整によって励起される振動エネルギが増加すると共に、並進運動となる低次の振動モードのみならず、回転運動となる高次の振動モードが励起され、無視できなくなる。振動としては、前後、左右方向の並進と各軸周りの３つの回転、計５つの運動があり、これらの組み合わせで複数の振動モードを抑制する必要がある。
また、つり合い重りや隣接エレベータとのすれ違い時に受ける風力も走行速度の増加に伴って大きくなる。このようにエレベータの高速化が進むにつれて乗りかご振動に対する低減能力を向上させていく必要がある。通常は、ガイドレールの据付精度向上や風力を低減する乗りかご形状などの対策がとられるが、それだけでは困難であり、乗りかご振動を能動的に制御しなくてはならない。
As the traveling speed of the elevator increases, the vibration energy excited by the rail irregularity increases, and not only the low-order vibration mode that translates but also the higher-order vibration mode that excites the rotation and ignores it. become unable. As vibration, there are a total of five motions, ie, translation in the front-rear and left-right directions and three rotations around each axis, and it is necessary to suppress a plurality of vibration modes by combining these.
In addition, the wind force received at the time of passing between the counterweight and the adjacent elevator increases as the traveling speed increases. Thus, it is necessary to improve the ability to reduce the car vibration as the speed of the elevator increases. Usually, measures such as improvement of guide rail installation accuracy and car shape to reduce wind power are taken, but it is difficult by itself, and car vibration must be actively controlled.
さらに、設置されているアクチュエータの個数が抑制すべき振動モードの個数がより少ない場合、ある振動モードを抑制しようとしてアクチュエータを作動させると、その作動力によって他の振動モードは逆に励起されてしまう、という干渉現象が発生し、制振能力に限界が生じる。抑制すべき振動モードと同数以上のアクチュエータとすれば良いが、アクチュエータの個数が増大するに従い、それに指令を出す制御装置が複雑化していき、全てを満足するような解が無く、収束させることが困難となり、抑制が十分行えなかったり、最終的な調整が掛かったり、して極めて困難となる。 Furthermore, when the number of installed vibration modes is smaller and the number of vibration modes to be suppressed is smaller, when the actuator is operated to suppress a certain vibration mode, the other vibration modes are excited by the operating force. This causes an interference phenomenon that limits the vibration control capability. The number of actuators should be equal to or greater than the number of vibration modes to be suppressed, but as the number of actuators increases, the control device that issues commands becomes more complex, and there is no solution that satisfies all of them, so that it can converge. It becomes difficult, and it becomes very difficult because the suppression cannot be sufficiently performed or final adjustment is applied.
図１は、全体システムの構成図を示し、図２に示すように乗りかごの前後方向をx方向、左右方向をy方向、上下方向をz方向、前後軸をx軸、左右軸をｙ軸、垂直軸をｚ軸とする。
エレベータの乗りかご１はかご枠１aとかご室１bとを有し、かご枠１aには上下左右にガイド装置３、４、５、６が設置されており、ガイド装置３、４、５、６は、昇降路に設置された図示されていないガイドレールに当接しており、乗りかご１はガイドレールに沿って昇降する。通常、ガイド装置３、４、５、６及びガイドレールは乗りかご１の左右、かつ乗りかご１の重心位置を略通る左右軸に設置されている。また、ガイドレールは一つが４〜５ｍの長さであり、縦方向に連結して据え付ける。そのため、ガイドレールの接続点において段差や曲がりが生じる。乗りかご１の昇降時には、段差や曲がりが強制変位としてガイド装置３、４、５、６を介して乗りかごに作用して横振動を発生させる。
FIG. 1 shows a configuration diagram of the entire system. As shown in FIG. 2, the front-rear direction of the car is the x direction, the left-right direction is the y direction, the up-down direction is the z direction, the front-rear axis is the x-axis, and the left-right axis is the y-axis. The vertical axis is the z-axis.
The elevator car 1 has a car frame 1a and a car room 1b. Guide devices 3, 4, 5, 6 are installed on the car frame 1a in the vertical and horizontal directions. Is in contact with a guide rail (not shown) installed in the hoistway, and the car 1 moves up and down along the guide rail. Normally, the guide devices 3, 4, 5, 6 and the guide rail are installed on the left and right sides of the car 1 and on the left and right axes that substantially pass through the center of gravity of the car 1. One guide rail has a length of 4 to 5 m and is connected in the vertical direction and installed. For this reason, a step or bend occurs at the connection point of the guide rail. When the car 1 moves up and down, a step or bend acts as a forced displacement on the car via the guide devices 3, 4, 5, and 6 to generate lateral vibration.
横振動を能動的に抑制すべくガイド装置にはアクチュエータが取り付けられている。そのガイド装置の構成の一例を図３に示す。 An actuator is attached to the guide device to actively suppress lateral vibration. An example of the configuration of the guide device is shown in FIG.
ガイドレール７０ａ、７０ｂに当接するローラa３４a、ローラb３４b、ローラc３４cはそれぞれレバー３５a、３５b、３５cに取り付けられており、レバー３５a、３５b、３５cは支点３６a、３６b、３６cを中心にて回転できるようになっている。 The rollers a34a, b34b, and c34c that contact the guide rails 70a and 70b are attached to the levers 35a, 35b, and 35c, respectively, so that the levers 35a, 35b, and 35c can rotate around the fulcrums 36a, 36b, and 36c. It has become.
レバーにはそれぞればね３３a、３３b、３３cが付勢されており、ガイドレールの曲がりや段差によって作用する力を吸収する。Y方向からはローラa３４aが、x方向にはローラb３４b、ローラc３４cがガイドレールを挟み込むように当接している。ローラa３４aのガイドレールへの押し付け力は、ばね３３aの長さによって決まるが、ばね長さはモータ３０aがボールねじ３１aを介して連結された可動体３２aを移動することによって制御される。 The levers are biased by springs 33a, 33b, and 33c, respectively, and absorb the force acting by the bending or step of the guide rail. A roller a34a is in contact with the Y direction, and a roller b34b and a roller c34c are in contact with each other so as to sandwich the guide rail in the x direction. The pressing force of the roller a34a against the guide rail is determined by the length of the spring 33a, and the spring length is controlled by the motor 30a moving the movable body 32a connected via the ball screw 31a.
ローラb３４b、ローラc３４cのガイドレールへの押し付け力は、アクチュエータとなるモータ３０bがボールねじ３１bを介して連結された可動体３２bを駆動することにより制御あるいは調整される。x方向は、ローラb３４bとローラc３４cが可動体３２bに固定されているロッド３７で連結されているため、一つのモータ３０bで２つのローラｂ３４ｂ、ローラc３４の押し付け力を制御できる。 The pressing force of the rollers b34b and c34c to the guide rail is controlled or adjusted by driving a movable body 32b connected via a ball screw 31b by a motor 30b serving as an actuator. In the x direction, since the roller b34b and the roller c34c are connected by a rod 37 fixed to the movable body 32b, the pressing force of the two rollers b34b and c34 can be controlled by one motor 30b.
図示した機構とは異なり、それぞれのローラの押し付け力をそれぞれのモータによって調整するガイド装置を用いても良く、アクチュエータとして電磁石などを用いても良い。 Unlike the illustrated mechanism, a guide device that adjusts the pressing force of each roller by each motor may be used, and an electromagnet or the like may be used as an actuator.
図４に乗りかごの下側から見たガイドレールとガイド装置の各ローラ、アクチュエータの位置関係を示した概略図を示す。ガイドレール７０a、７０bは乗りかごに対してy方向に昇降路内に設置されている。ローラ５４a、５４b、５４cは、ガイドレール７０aに対して3方向から当接している。同様にローラ６４a、６４b、６４cはガイドレール７０bに対しても3方向から当接している。 FIG. 4 is a schematic view showing the positional relationship between the guide rail, each roller of the guide device, and the actuator as seen from the lower side of the car. The guide rails 70a and 70b are installed in the hoistway in the y direction with respect to the car. The rollers 54a, 54b, 54c are in contact with the guide rail 70a from three directions. Similarly, the rollers 64a, 64b, and 64c are in contact with the guide rail 70b from three directions.
x方向に関しては、ローラb５４b、ローラc５４cの押し付け力がアクチュエータとなるモータ５０bにより調整され、ローラb６４b、ローラc６４cの押し付け力がモータ６０bにより調整される。y方向のローラa５４aの押し付け力はモータ５０aにより調整される。y方向の押し付け力はモータ５０aのみで行う構成としているが、ローラa６４aにもモータを取り付けて調整してもよい。乗りかご１に対して下側に設置されたガイド装置では６個のローラの押し付け力を3個のモータで調整しても良い。 Regarding the x direction, the pressing force of the rollers b54b and c54c is adjusted by the motor 50b serving as an actuator, and the pressing force of the rollers b64b and c64c is adjusted by the motor 60b. The pressing force of the roller a54a in the y direction is adjusted by the motor 50a. The pressing force in the y direction is configured to be performed only by the motor 50a, but it may be adjusted by attaching a motor to the roller a64a. In the guide device installed on the lower side with respect to the car 1, the pressing force of the six rollers may be adjusted by three motors.
上側のガイド装置も同様であり、上下で計6個のモータでガイドレールへの押し付け力を調整して乗りかご１の振動低減を図る。また、それぞれのローラの押し付け力をそれぞれに取り付けたモータによって調整する構成とても良く、この場合１２個のモータあるいはアクチュエータが必要となる。 The same applies to the upper guide device, and the car 1 is reduced in vibration by adjusting the pressing force against the guide rail with a total of six motors at the top and bottom. Further, the configuration in which the pressing force of each roller is adjusted by a motor attached to each roller is very good. In this case, twelve motors or actuators are required.
図１はガイド装置に取り付けられたアクチュエータとなるモータに制御指令を出すまでのブロック図を示している。
乗りかご１に設置されたx方向の加速度検出器は７、８、１０、１２、y方向の加速度検出器は９、１１からの信号は２つの制御器１３、１４に入力され、その情報を基に乗りかご１の振動を抑制するための制御指令を出す。第１制御器１３は乗りかご１のx方向の振動に関わる振動を抑制するためのものであり、第２制御器１４は乗りかご１のy方向に関わる振動を抑制するためのものである。
FIG. 1 shows a block diagram until a control command is issued to a motor serving as an actuator attached to the guide device.
The x-direction acceleration detectors installed in the car 1 are 7, 8, 10, 12 and the y-direction acceleration detectors 9 and 11 receive signals from the two controllers 13 and 14, respectively. A control command for suppressing vibration of the car 1 is issued based on the base. The first controller 13 is for suppressing vibration related to the vibration in the x direction of the car 1, and the second controller 14 is for suppressing vibration related to the y direction of the car 1.
図６は、乗りかご１に対するx方向、y方向に関する振動による５つの運動方向を示し、乗り心地に影響を与えるのは低周波の範囲であるので、この５つの運動方向の振動を抑制すれば十分である。乗りかご１の各振動モードは上記方向の運動の組み合わせとなるが、乗り心地に影響を与えるような低い周波数範囲では各振動モードは各運動方向とほぼ一致する。 FIG. 6 shows the five motion directions due to vibrations in the x and y directions with respect to the car 1. Since it is the low frequency range that affects the ride comfort, if the vibrations in these five motion directions are suppressed. It is enough. Each vibration mode of the car 1 is a combination of movements in the above directions, but each vibration mode substantially coincides with each movement direction in a low frequency range that affects the ride comfort.
乗りかご１の振動モードは、x方向では、1次モードが並進７１a、続いて固有振動数が高くなって２次モードがz軸周りの回転７１b、3次モードがy軸周りの回転７１cとなる。また、y方向では、1次モードが並進７２a、２次モードがx軸周りの回転７２bとなる。 As for the vibration mode of the car 1, in the x direction, the primary mode is a translation 71a, the natural frequency is subsequently increased, the secondary mode is a rotation 71b around the z axis, and the third mode is a rotation 71c around the y axis. Become. In the y direction, the primary mode is translation 72a, and the secondary mode is rotation 72b around the x axis.
これら複数の振動モードを同時に制御しようとする場合、センサとしての加速度検出器、アクチュエータとしてのモータの個数が抑制すべき振動モードの個数より少ない場合、制振性能を上げていくには限界がある。つまり、各振動モード間には位相のずれがあり、この位相のずれによってある振動モードを抑制しようとモータを駆動すると別の振動モードに対して干渉し、その振動を増大させる側にその駆動力が作用するからである。 When trying to control these multiple vibration modes at the same time, if the number of acceleration detectors as sensors and the number of motors as actuators are less than the number of vibration modes to be suppressed, there is a limit to improving the damping performance. . In other words, there is a phase shift between each vibration mode, and when the motor is driven to suppress a certain vibration mode due to this phase shift, it interferes with another vibration mode and the driving force on the side that increases the vibration. This is because it works.
エレベータ昇降速度を高速化するに連れて制振性能をより向上させなくてはならず、そのためには上記理由により、センサ、アクチュエータの個数を多くしなければならない。また、個数を多くすると、対応する制御装置も複雑化し、その規模も大きく、センサ個数×アクチュエータ個数と成らざるを得ない。そのため、図１では制御装置をより単純化するために振動の方向によって制御装置の分割を図っている。 As the elevator ascending / descending speed is increased, the vibration control performance must be further improved. For this reason, the number of sensors and actuators must be increased. Further, if the number is increased, the corresponding control device becomes complicated, the scale thereof is large, and the number of sensors × actuator number must be satisfied. Therefore, in FIG. 1, in order to simplify the control device, the control device is divided according to the direction of vibration.
ガイドレールは、乗りかご１の重心位置をほぼ通る位置に設置されているので、ガイド装置からの乗りかご１への力の作用はx方向とy方向での干渉が少ないので、加速度検出器の配置もx方向とy方向とで干渉が少なくなるように、つまり、y方向用の加速度検出器９、１１を乗りかご１の重量によるｚ軸回りのモーメントの影響を受けないようにすればx方向の振動情報のy方向への干渉を抑えることができ、制御装置をそれぞれの方向で分割して制振性能を向上できる。 Since the guide rail is installed at a position almost passing through the position of the center of gravity of the car 1, the action of the force from the guide device to the car 1 has little interference in the x and y directions. If the arrangement is such that there is less interference between the x direction and the y direction, that is, if the acceleration detectors 9 and 11 for the y direction are not affected by the moment around the z axis due to the weight of the car 1, x It is possible to suppress the interference of the vibration information of the direction in the y direction, and to improve the damping performance by dividing the control device in each direction.
そして、x方向用のセンサの個数をns1、アクチュエータの個数をna1とし、y方向のセンサの個数をns2、アクチュエータの個数をna2とすると、全センサの個数ns、全アクチュエータの個数naは以下のようになる。
ns1+ns2=ns
na1+na2=na
１つの制御器で構成しようとするとそのサイズは、
（ns1＋ns2）×（na1＋na2）
制御装置をx方向とy方向の制御器で分割した場合の制御装置のサイズは、
na1×ns1＋na2×ns2
となり、分割しない場合より、そのサイズは、
na1×ns2＋na2×ns1だけ小さくでき、よりシンプルな構成となる。
If the number of sensors in the x direction is ns1, the number of actuators is na1, the number of sensors in the y direction is ns2, and the number of actuators is na2, the number of all sensors ns and the number of all actuators na are as follows: It becomes like this.
ns1 + ns2 = ns
na1 + na2 = na
If you try to configure with one controller, its size is
(Ns1 + ns2) x (na1 + na2)
The size of the control device when the control device is divided by the controller in the x and y directions is
na1 × ns1 + na2 × ns2
Than the case where it is not divided,
It can be made smaller by na1 × ns2 + na2 × ns1, resulting in a simpler configuration.
図１において、x方向とy方向の振動情報の干渉を抑える加速度検出器の配置について説明する。乗りかごの重心周りの運動をそれぞれxc、yc、θx、θy、θzとし、乗りかご重心からの加速度検出器までの距離を(xs、ys、zs)とすると、
x方向、y方向の加速度検出器の出力αs、βsは以下のようになる。
In FIG. 1, the arrangement of acceleration detectors that suppress interference between vibration information in the x and y directions will be described. If the movement around the center of gravity of the car is x c , y c , θx, θy, θz, and the distance from the car center of gravity to the acceleration detector is (x s , y s , z s ),
The outputs α s and βs of the acceleration detectors in the x and y directions are as follows.
x方向の加速度検出器の位置での加速度αsは、x方向並進加速度αc、z軸周り角加速度γz、y軸周り角加速度γy、が入っていてy軸方向の並進加速度の項が無く、x方向用の加速度の干渉はない。したがって、x方向用の加速度検出器の位置はy方向、ｚ方向の位置とも乗りかごの重心位置、重心を通る前後軸よりずれて配置されていれば、つまり、ys、zsがゼロでなければ、1次モードの並進７１a、続いて固有振動数が高くなって２次モードのz軸周りの回転７１b、3次モードのy軸周りの回転７１cの情報がαsに含まれるため観測が可能となる。ただし、各回転の影響が現れやすいようにys、zsが大きい位置、すなわち図１に示すように乗りかごの左右端部及び上下端部にx方向用の加速度検出器７、８、１０、１２を設置することが良い。 The acceleration α s at the position of the acceleration detector in the x direction includes the x direction translational acceleration α c , the z axis angular acceleration γz, and the y axis angular acceleration γy, and there is no translation acceleration term in the y axis direction. There is no interference of acceleration in the x direction. Therefore, if the position of the acceleration detector for the x direction is shifted from the front and rear axes passing through the center of gravity and the center of gravity of the car in both the y and z directions, that is, y s and z s are zero. If not, observation is performed because α s contains information on the translation 71a of the first-order mode, the rotation of the natural frequency becomes higher, and the rotation 71b around the z-axis of the second-order mode and the rotation 71c around the y-axis of the third-order mode. Is possible. However, the acceleration detectors 7, 8, 10 for the x direction are located at positions where y s and z s are large so that the influence of each rotation is likely to appear, that is, at the left and right ends and upper and lower ends of the car as shown in FIG. , 12 are preferably installed.
y方向の加速度検出器の位置での加速度βsは、xsとx方向の情報であるz軸周りの角加速度γzの積となる項があるため干渉が起こっている。しかし、干渉を小さくするためにはxsを小さくすれば良く、y方向用の加速度検出器は９、１１をx方向での乗りかごの重心位置近傍、つまり、x方向での乗りかごの重心を通るy軸の近傍に設置すれば良い。通常乗りかごのｘ方向の重心位置はほぼ中心に位置しているのでy方向用の加速度検出器は９、１１をx方向の中心位置近傍に設置する。これにより、x方向、y方向での情報の干渉を抑えることが可能となる。 The acceleration βs at the position of the acceleration detector in the y direction has interference because there is a term that is the product of x s and the angular acceleration γ z around the z axis, which is information in the x direction. However, in order to reduce the interference, it is only necessary to reduce x s, and the acceleration detector for the y direction has 9 and 11 near the center of gravity of the car in the x direction, that is, the center of gravity of the car in the x direction. Should be installed in the vicinity of the y-axis passing through. Since the center of gravity of the normal car in the x direction is located substantially at the center, the y direction acceleration detectors 9 and 11 are installed in the vicinity of the center position in the x direction. Thereby, it is possible to suppress interference of information in the x direction and the y direction.
図４はガイドレールが乗りかご１の重心を通る位置に設置されている場合の図で、ｙ方向の加速度検出器１１がガイドレールのある位置に設置すればxs=0となる位置に設置されることになる。図５はガイドレールが乗りかご１の重心からxsだけずれた位置に設置された場合の図で、ｙ方向の加速度検出器１１をガイドレールのある位置に設置すると乗りかご重心からずれた位置に設置することになる。ただし、xsが十分に小さければ、つまり、重心位置を通る左右軸近傍に設置すれば、その影響は無視できる。 FIG. 4 shows a case where the guide rail is installed at a position passing through the center of gravity of the car 1. If the acceleration detector 11 in the y direction is installed at a position where the guide rail is located, it is installed at a position where x s = 0. Will be. FIG. 5 is a diagram when the guide rail is installed at a position deviated by x s from the center of gravity of the car 1, and when the acceleration detector 11 in the y direction is installed at a position with the guide rail, the position is deviated from the car center of gravity. Will be installed in. However, if x s is sufficiently small, that is, if it is installed in the vicinity of the left-right axis passing through the center of gravity, the influence can be ignored.
式１のように加速度検出器には各運動の情報が含まれていて可観測性が成り立っているので、オブザーバ等を使えば制御可能ではあるが、制振性能の劣化を招く可能性があるのでセンサ情報から直接各運動情報を取り出すことが望ましい。そのためには振動モードに対応した運動情報の個数のセンサが必要であり、設置位置は、x、y、z方向でそれぞれ違う位置となるようにする必要がある。 As shown in Equation 1, the acceleration detector includes information on each motion and is observable, so it can be controlled using an observer or the like, but there is a possibility of degrading the damping performance. Therefore, it is desirable to extract each motion information directly from the sensor information. For this purpose, sensors corresponding to the number of motion information corresponding to the vibration mode are required, and the installation positions must be different in the x, y, and z directions.
図１にセンサである加速度検出器の配置の一例を示している。x方向用の加速度検出器は７、８、１０、１２である。式１よりx方向では３つの運動情報が必要であるから加速度検出器は3個以上必要であり、その配置はx、y、z方向でそれぞれ違う位置となるようになっている。y方向用の加速度検出器は９、１１であり、式１においてxsθzの項はy方向用の加速度検出器は９、１１をx方向の中心位置近傍に設置していることより、無視できるので、２つの運動情報が必要であり、加速度検出器も2個とし、x方向にはほぼ中心位置近傍にあり、y方向、z方向はそれぞれ違う位置に配置している。 FIG. 1 shows an example of the arrangement of acceleration detectors that are sensors. The acceleration detectors for the x direction are 7, 8, 10, 12. According to Equation 1, since three pieces of motion information are required in the x direction, three or more acceleration detectors are necessary, and the arrangement is different in the x, y, and z directions. The y-direction acceleration detectors are 9 and 11, and the term x s θz in Equation 1 is ignored because the y-direction acceleration detectors 9 and 11 are installed near the center position in the x direction. Therefore, two pieces of motion information are necessary, two acceleration detectors are provided, they are almost in the vicinity of the center position in the x direction, and they are arranged in different positions in the y direction and the z direction.
以上の加速度検出器の配置の基に第１制御器１３、第２制御器１４はそれぞれアクチュエータに制御指令１５、１６を出力する。
図７はy方向の第２制御器１４の構成の一例を示し、加速度検出器９、１１の情報を用い、それに混入したノイズを除去するためのローパスフィルタ８０a、８０b、各加速度検出器情報から各アクチュエータへの指令を計算する制御器１４a、１４b、１４c、１４d、その信号がアクチュエータの限界以上の数値となることを防止するリミッタ８１a、８１bを有し、アクチュエータ４０a、４０bに制御指令を出す。センサ数２、アクチュエータ数２のため、制御装置のサイズは４となり、制御器４つから構成される。各制御器は、制御系設計理論を用いて、例えばPID、LQG、H∞、μ等の制御器で構成すれば良い。
Based on the above arrangement of the acceleration detectors, the first controller 13 and the second controller 14 output control commands 15 and 16 to the actuator, respectively.
FIG. 7 shows an example of the configuration of the second controller 14 in the y direction. Using the information of the acceleration detectors 9 and 11, the low-pass filters 80 a and 80 b for removing the noise mixed in the information and the information of each acceleration detector are used. Controllers 14a, 14b, 14c, and 14d that calculate commands to the actuators, and limiters 81a and 81b that prevent the signals from exceeding the actuator limits, and issue control commands to the actuators 40a and 40b. . Since the number of sensors is 2 and the number of actuators is 2, the size of the control device is 4, which is composed of 4 controllers. Each controller may be configured by a controller such as PID, LQG, H∞, μ, etc., using the control system design theory.
１ 乗りかご、 １a かご枠、 １ｂ かご室
３、４、５、６ ガイド装置
７、８、９、１０、１１、１２ 加速度検出器（センサ）
１３ 第１制御器、１４ 第２制御器
１５、１６ 制御指令
３０a、３０b、５０a、５０b、６０a、６０b モータ（アクチュエータ）
３１a、３１b ボールねじ
３２a、３２b 可動体
３３a、３３b、３３c ばね
３４a、５４a、６４a ローラa
３４b、５４b、６４b ローラｂ
３４c、５４c、６４c ローラc
３５a、３５b、３５c レバー
３６a、３６b、３６c 支点
３７ ロッド
７０a、７０b ガイドレール
７１a、７１b、７１c、７２a、７２b 振動モード
８０a、８０b ローパスフィルタ
８１a、８１b リミッタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Car, 1a Car frame, 1b Car room 3, 4, 5, 6 Guide apparatus 7, 8, 9, 10, 11, 12 Acceleration detector (sensor)
13 First controller, 14 Second controller 15, 16 Control commands 30a, 30b, 50a, 50b, 60a, 60b Motor (actuator)
31a, 31b Ball screw 32a, 32b Movable body 33a, 33b, 33c Spring 34a, 54a, 64a Roller a
34b, 54b, 64b Roller b
34c, 54c, 64c Roller c
35a, 35b, 35c Lever 36a, 36b, 36c Support point 37 Rod 70a, 70b Guide rail 71a, 71b, 71c, 72a, 72b Vibration mode 80a, 80b Low-pass filter 81a, 81b Limiter
Claims (5)
前記乗りかごの左右、かつ重心位置を通る左右軸近傍に設置された前記ガイドレールと、
前記乗りかごの左右及び前後方向の振動を検出する複数個の前記加速度検出器と、
前記加速度検出器の出力を基に前記アクチュエータを制御する第１制御器と及び第２制御器と、を備え、
前記第１制御器は前後方向の並進量、左右軸周りの回転量、垂直軸周りの回転量を制御し、前記第２制御器は左右方向の並進量、前後軸周りの回転量を制御する
ことを特徴とする制振装置付きエレベータ。 A pair of guide rails provided in a vertical direction in the hoistway, a car that moves up and down along the guide rail, an acceleration detector that detects vibrations of the car, and an output from the acceleration detector In an elevator with a vibration control device having an actuator for suppressing vibration of a car,
The guide rails installed on the left and right sides of the car and in the vicinity of the left and right axis passing through the position of the center of gravity;
A plurality of acceleration detectors for detecting left and right and longitudinal vibrations of the car;
A first controller for controlling the actuator based on an output of the acceleration detector, and a second controller,
The first controller controls the amount of translation in the front-rear direction, the amount of rotation about the left-right axis, and the amount of rotation about the vertical axis, and the second controller controls the amount of translation in the left-right direction and the amount of rotation about the front-rear axis. An elevator with a vibration damping device characterized by that.
前記乗りかごには上下左右にガイド装置が設置され、該ガイド装置は、前記ガイドレールに左右方向から当接するローラaと、前後方向に前記ガイドレールを挟み込むように当接するローラb及びローラcと、を有し、前記アクチュエータはモータとされ、前記モータにより前記ローラの前記ガイドレールへの押付力が制御されて前記乗りかごの振動が抑制される
ことを特徴とする制振装置付きエレベータ。 In the elevator with a vibration damping device according to claim 1,
A guide device is installed on the car in the vertical and horizontal directions. The guide device includes a roller a that contacts the guide rail from the left and right directions, and a roller b and a roller c that contact the guide rail so as to sandwich the guide rail in the front and rear direction. And the actuator is a motor, and the pressing force of the roller against the guide rail is controlled by the motor to suppress the vibration of the car.
前記乗りかごの前後方向の加速度を検出し、前記乗りかごの重心を通る前後軸よりずれて配置された前記乗りかごの前後方向用の前記加速度検出器と、前記乗りかごの前後方向に対して垂直方向である前記乗りかごの左右方向の加速度を検出し、前記乗りかごの重心位置近傍を含む前記乗りかごの重心を通る左右軸の近傍に配置されている前記乗りかごの左右方向用の加速度検出器と、を備えている
ことを特徴とする制振装置付きエレベータ。 In the elevator with a vibration damping device according to claim 1,
Detecting a longitudinal acceleration of the car, and the acceleration detector for the longitudinal direction of the cab, which is arranged offset from the longitudinal axis passing through the center of gravity of the car, with respect to the longitudinal direction of the car detecting the acceleration in the lateral direction of the car in the vertical direction, of the car that is disposed in the vicinity of the lateral axis passing through the center of gravity of the car, including a near center of gravity of the previous SL cab for the right and left direction An elevator with a vibration damping device, comprising: an acceleration detector.
前記乗りかごの前後方向用の前記加速度検出器は、前記乗りかごの左右端部及び上下端部に設置されている
ことを特徴とする制振装置
付きエレベータ。 In the elevator with a damping device according to claim 2 or 3,
The elevator with a vibration damping device, wherein the acceleration detectors for the front-rear direction of the car are installed at left and right ends and upper and lower ends of the car.
前記乗りかごの左右方向用の前記加速度検出器は、前記乗りかごの右端部の上端部及び左端部の下端部、あるいは左端部の上端部及び右端部の下端部に設置されている
ことを特徴とする制振装置付きエレベータ。 In the elevator with a damping device according to claim 2 or 3,
The acceleration detector for the left-right direction of the car is installed at the upper end of the right end of the car and the lower end of the left end, or the upper end of the left end and the lower end of the right end. Elevator with vibration control device.
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