JP6233647B2 - エレベータ用動吸振器 - Google Patents

Description

本発明は、エレベータ用の動吸振器に関し、特に、エレベータの昇降路内で生じる主ロープや釣合ロープの横振れ対策として使用する動吸振器に関する。

従来から、強風や地震などの影響で建物が横揺れすると、その建物に設置されたエレベータの昇降路内で主ロープや釣合ロープ等が建物の揺れ方向（水平方向）へ横振れすることが知られている。その際、横振れが生じたロープの固有振動数が建物の固有振動数に近づくと、共振によりロープの振れ幅は一段と大きくなる。そうなれば、昇降路内にある種々の機器や設備にロープが接触したり絡まったりするおそれが高まり、場合によっては、接触時の衝撃等によりこれらを破損する可能性もある。

このようなロープの振動対策の一例として、横振れが生じたロープの振動エネルギーを吸収する動吸振装置をエレベータのかご上方近傍等の所定位置に設けてロープの振動を抑制する技術が下記特許文献１に開示されている。この動吸振装置は、ロープに対して常時非接触状態で対向配置された複数の永久磁石と、各永久磁石が固定された一又は複数の可動剛体と、この可動剛体に連結されたダンパー、ばね等から成る減衰要素と、から構成されるエネルギー吸収手段を備えている。かかる動吸振装置は、エネルギー吸収手段がロープに対する永久磁石の吸引力に対し減衰要素の減衰力を作用させることでロープの振動エネルギーを吸収し、ロープの振動抑制を図るというものである。

ところで、ロープの横振れの主な要因となる「建物の横揺れ」は、上記のとおり、強風や地震などによって引き起こされるものであるが、そのような自然現象に起因する以上、その建物に将来的に生じる揺れの方向やその発生のタイミング等を事前に正確に予測することは、実質上不可能に近い。これは、ロープの振れ方向、また、ロープの振れ幅の程度等についても同様のことが言える。

しかしながら、上記の動吸振装置において、ロープが永久磁石に対し正対方向へ振れる場合と非正対方向へ振れる場合とでは、ロープに働く永久磁石の吸引力の強さに差異が生じる。その結果、ロープの振動エネルギー吸収能にアンバランスが生じるため、水平方向における任意の方向について所望の振動抑制効果が一様に得られるとは言い難い。

特開２００７−３０９４１１号公報

本発明は、かかる事情に鑑みて為されたものであり、ロープの横振れに対し、任意の水平方向においてロープの振動を一様に抑制できるエレベータ用動吸振器を提供することを目的とする。

本発明は、建物に設置されたエレベータにおいて、駆動シーブに巻き掛けられてかご及び釣合錘を吊り下げる複数の主ロープに横振れが生じたときの振動エネルギーを吸収するエレベータ用動吸振器であって、前記複数の主ロープの両端部のうち少なくとも一方の端部より上方位置において該各主ロープを一体的に束ねた状態に保持する主ロープ保持部材と、前記主ロープ保持部材を包囲し、該主ロープ保持部材に対して水平方向へ相対的に変位自在に支持された吸振質量体と、前記主ロープ保持部材と前記吸振質量体とに連結され、該吸振質量体が水平方向における任意の一方向へ変位したとき、該一方向とは逆方向へ復元力を作用させる、少なくとも３以上の弾性体と、を備えることを特徴とする。

本発明のエレベータ用動吸振器では、前記主ロープに横振れが生じていないときにおける前記主ロープ保持部材の重心位置と前記吸振質量体の重心位置とが、鉛直方向において同軸上に配置されていることを特徴に加えてもよい。

本発明のエレベータ用動吸振器では、前記吸振質量体が、前記かごの上側に設けられ、当該吸振質量体に連結された上端部を下端部よりも水平方向へ大きく変位させながら揺動する複数の支持アームを有する支持手段によって支持されていることを特徴に加えてもよい。

本発明のエレベータ用動吸振器では、前記支持手段が、前記かごの上側に固定されたベース部材を備え、前記複数の支持アームの各々は、下端部が前記ベース部材に揺動自在に連結されていることを特徴に加えてもよい。

本発明のエレベータ用動吸振器では、前記支持手段が、前記かごの上側に揺動自在に連結されたベース部材を備え、前記複数の支持アームの各々は、下端部が前記ベース部材に固定されていることを特徴に加えてもよい。

本発明のエレベータ用動吸振器では、前記吸振質量体が振動するときの該吸振質量体の固有振動数を、前記建物に横揺れが生じたときの該建物の固有振動数と一致させたことを特徴に加えてもよい。

本発明のエレベータ用動吸振器では、前記吸振質量体が、環状部材から成り、前記弾性体の各々が、前記環状部材の周方向に等間隔をあけて放射状に配置されていることを特徴に加えてもよい。

本発明のエレベータ用動吸振器では、前記弾性体が、引張コイルばねであることを特徴に加えてもよい。

また、本発明は、建物に設置されたエレベータにおいて、駆動シーブに巻き掛けられてかご及び釣合錘を吊り下げる複数の主ロープの重量アンバランスを補償する複数の釣合ロープに横振れが生じたときの振動エネルギーを吸収するエレベータ用動吸振器であって、前記複数の釣合ロープの両端部のうち少なくとも一方の端部より下方位置において該各釣合ロープを一体的に束ねた状態に保持する釣合ロープ保持部材と、前記釣合ロープ保持部材を包囲し、該釣合ロープ保持部材に対して水平方向へ相対的に変位自在に支持された吸振質量体と、前記釣合ロープ保持部材と前記吸振質量体とに連結され、該吸振質量体が水平方向における任意の一方向へ変位したとき、該一方向とは逆方向へ復元力を作用させる、少なくとも３以上の弾性体と、を備えることを特徴とする。

本発明のエレベータ用動吸振器によれば、横振れが生じた主ロープの振動エネルギーを弾性体の弾性エネルギーに変換し、これをさらに吸振質量体の振動エネルギーへ転換することにより主ロープの振動エネルギーを吸収する。これにより、主ロープの横振れを抑制することができる。吸振質量体は任意の水平方向への振動が許容されているため、任意の水平方向における主ロープの横振れを一様に抑制することが可能である。また、主ロープ保持部材、吸振質量体及び弾性体から構成された「ばね・質点系」の振動吸収機構という至って簡易な構成を採用しているため、既存のエレベータへの後付け等にも低コストで容易に対応することが可能であり、メンテナンス等の作業も簡単である。特に、吸振質量体の固有振動数は、その質量と弾性体（ばね）各々のばね定数を振動数調整のパラメータとして定めることができ、設定調整が比較的簡易である。

主ロープに横振れが生じていないときにおける主ロープ保持部材の重心位置と吸振質量体の重心位置とが、鉛直方向において同軸上に配置されている本発明のエレベータ用動吸振器によれば、横振れが生じた主ロープの振動エネルギーをより円滑に吸振質量体へ伝達することができる。これにより、吸振質量体に優れた振動応答性を発揮させることができる。

吸振質量体が、かごの上側に設けられ、当該吸振質量体に連結された上端部を下端部よりも水平方向へ大きく変位させながら揺動する複数の支持アームを有する支持手段によって支持された本発明のエレベータ用動吸振器によれば、吸振質量体を主ロープ保持部材と水平方向に対向する位置まで持ち上げつつ倒立振り子状に揺動するように支持することができる。そのような「倒立振り子構造」を採用することで、吸振質量体の固有振動数の設定に際し、各支持アームの長さに関する設計上の制約を大幅に緩和することができる。これにより、動吸振器の装置構成の小型化及び省スペース化を実現することができる。このような効果は、支持手段が、かごの上側に固定されたベース部材を備え、複数の支持アームの各々の下端部がベース部材に揺動自在に連結された本発明のエレベータ用動吸振器でも、もしくは、支持手段が、かごの上側に揺動自在に連結されたベース部材を備え、複数の支持アームの各々の下端部が前記ベース部材に固定された本発明のエレベータ用動吸振器でも同様に得ることが可能である。

吸振質量体の固有振動数を建物の固有振動数と一致させた本発明のエレベータ用動吸振器によれば、主ロープと建物が最も共振しやすい状況下において、自動的に振動エネルギー吸収能が最大限に発揮される機能設定を実現できる。

吸振質量体が環状部材から成り、弾性体の各々が当該環状部材の周方向に等間隔をあけて放射状に配置された本発明のエレベータ用動吸振器によれば、水平方向のスペースに制限が多い昇降路内における動吸振器の設置スペースと、主ロープ保持部材に対する吸振質量体の相対変位を許容する方向の任意性を同時に確保することができる。

弾性体が、引張コイルばねである本発明のエレベータ用動吸振器によれば、両端部がフック形状であることを利用して主ロープ保持部材と吸振質量体とを連結することができるので、組立や部品交換等の作業が容易である。また、伸縮方向が主ロープの振れ方向と一致しないばねは、自身の伸縮方向を主ロープの振れ幅に応じて変化させながら弾性変形するため、このような伸縮方向の変化がなければ吸振質量体の振動を妨げる余分な力が働いてしまうのを避けることができる。これにより、動吸振器の振動エネルギー吸収能が最大限発揮される。

また、本発明のエレベータ用動吸振器によれば、横振れが生じた釣合ロープの振動エネルギーを弾性体の弾性エネルギーに変換し、これをさらに吸振質量体の振動エネルギーへ転換することにより釣合ロープの振動エネルギーを吸収する。これにより、釣合ロープの横振れを抑制することができる。吸振質量体は任意の水平方向への振動が許容されているため、任意の水平方向における主ロープの横振れを一様に抑制することが可能である。また、釣合ロープ保持部材、吸振質量体及び弾性体から構成された「ばね・質点系」の振動吸収機構という至って簡易な構成を採用しているため、既存のエレベータへの後付け等にも低コストで容易に対応することが可能であり、メンテナンス等の作業も簡単である。特に、吸振質量体の固有振動数は、その質量と弾性体（ばね）各々のばね定数を振動数調整のパラメータとして定めることができ、設定調整が比較的簡易である。

本実施形態に係るエレベータ用動吸振器が設けられたエレベータを示す概略構成図である。 本実施形態に係るエレベータ用動吸振器の（ａ）平面図、及び（ｂ）Ａ−Ａ線部分側断面図である。 本実施形態に係るエレベータ用動吸振器の動作を示す説明図である。 他の実施形態に係るエレベータ用動吸振器が設けられたエレベータを示す概略構成図である。 他の実施形態に係るエレベータ用動吸振器の（ａ）Ｂ−Ｂ線部分側断面図、及び（ｂ）Ｃ−Ｃ線平面断面図である。 本発明の実施形態に係るエレベータ用動吸振器の（ａ）第一の変形例、及び（ｂ）第二の変形例を示す平面図である。 本発明の更に他の実施形態に係るエレベータ用動吸振器の（ａ）縦断面図、及び（ｂ）その変形例を示す縦断面図である。

以下、本発明に係るエレベータ用動吸振器（以下、単に「動吸振器」と示す）の実施形態について図面を用いて説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態の動吸振器１０は、不図示の建物に設置されたエレベータ１００の主ロープＲ１に適用される。主ロープＲ１は、その両端部に連結されたかご１０１及び釣合錘１０２を互いに逆方向へ昇降移動させるための動力伝達部材である。本実施形態において、主ロープＲ１は、機械室に設置された巻上機１０３に軸支された駆動シーブ１０４及びそらせシーブ１０５に巻き掛けられた金属製のワイヤロープから構成され、かご１０１及び釣合錘１０２をつるべ式に吊り下げている。かご１０１及び釣合錘１０２は、駆動シーブ１０４を巻上機１０３の支軸回りに回転させたとき当該駆動シーブ１０４と主ロープＲ１との間に生じる摩擦力によって、昇降路内を互いに逆方向へ昇降移動させられる。

本実施形態の動吸振器１０は、かかるエレベータ１００において、主ロープＲ１に横振れが生じたときの振動エネルギーを吸収するためのものである。ここでいう「横振れ」とは、主ロープＲ１が、鉛直線と平行に緊張した状態を基準位置として、任意の水平方向へ周期的に変位する振動のことをいう。本実施形態の動吸振器１０は、図２に示すように、複数の主ロープＲ１の両端部のうち少なくとも一方の端部より上方位置に設けられた主ロープ保持部材１と、この主ロープ保持部材１を包囲する吸振質量体２と、主ロープ保持部材１と吸振質量体２とに連結された８個のばね３（弾性体）と、を備えた倒立振り子構造型の振動吸収機構から構成されている。

主ロープ保持部材１は、その取付位置において複数の主ロープＲ１を一体的に束ねた状態に保持するための構成部材である。主ロープ保持部材１を設けることで、複数の主ロープＲ１に生じた横振れを一の振動系として取り扱うことが可能となる。本実施形態の主ロープ保持部材１は、円柱状の本体１１に主ロープＲ１を挿通するための貫通孔１２が複数設けられたブロック材から構成されている。各貫通孔１２に挿通された主ロープＲ１の外面を、例えば、ボルト等の締結部材（図示省略）の締結力によって押圧することにより、本体１１と主ロープＲ１とが強固に固定されている。

また、本実施形態の主ロープ保持部材１では、各貫通孔１２の重心位置が本体１１の軸心上となるよう各貫通孔１２が配置されている。すなわち、図２に示すように、５本の主ロープＲ１に対し、各貫通孔１２が正五角形の各頂点の位置に配置されており、且つ、この正五角形の重心位置が本体１１の軸心上に配置されている。このように重心位置が本体１１の軸心上となるよう各貫通孔１２を配置すれば、主ロープＲ１への取付け時における主ロープ保持部材１の安定性が向上する。なお、貫通孔１２の数は主ロープＲ１の本数に応じて適宜変更可能であり、例えば、主ロープＲ１が４本の場合には、本体１１の軸心上で対角線が交差する四角形の各頂点に貫通孔１２を配置したような形態で実施しても構わない。

主ロープ保持部材１の主ロープＲ１に対する固定手段については上述したものに限定されないが、たとえ各主ロープＲ１に横振れが生じたとしても、その振動エネルギーによって各主ロープＲ１との間に相対的な位置ずれが生じない程度の固定強度が十分に確保されている必要がある。このような固定強度が確保される限り、主ロープ保持部材１の形状、大きさ、材質、及びその質量等は不問である。

吸振質量体２は、主ロープ保持部材１に対して水平方向へ相対的に変位自在に支持された振動子である。吸振質量体２は、後述するばね３を介して主ロープ保持部材１と連結されており、主ロープ保持部材１及びばね３を通じて伝達される主ロープＲ１の振動エネルギーによって水平方向へ振動させられる。こうして、主ロープＲ１の振動エネルギーが吸振質量体２の振動エネルギーへと転換される。本実施形態において吸振質量体２は、かご１０１の上側に設けられた支持手段４によって、主ロープ保持部材１と水平方向に対向する位置まで持ち上げられつつ、倒立振り子状に揺動（振動）するように支持されている。

図２に示すように、吸振質量体２を支持する支持手段４は、かご１０１の上側に固定されたベース部材４１と、下端部がこのベース部材４１に自在継手４２を介して揺動自在に連結されるとともに、上端部が吸振質量体２に連結された複数の支持アーム４３と、を備えている。支持アーム４３は剛性の高い部材で構成されており、吸振質量体２が水平方向へ変位するとき、その動きに連動して各支持アーム４３が自在継手４２を支点として揺動する。本実施形態では、各主ロープＲ１の一端部が、かご１０１を固定したカーフレーム１０６の上面の下側に設けられた公知の縦振動抑制機構１０７に連結されており、このカーフレーム１０６の上面の上側にはベース部材４１が固定されている。また、このベース部材４１と各支持アーム４３とを連結する自在継手４２として、支持アーム４３の下端部に設けられた球状のヘッド部４４が、ベース部材４１側の連結部４５に収容されて成るボールジョイントが採用されている。つまり、自在継手４２を構成するボールジョイントは、支持アーム４３の下端部にあるヘッド部４４がボールスタッドを構成し、ベース部材４１側の連結部４５がハウジングを構成している。

本実施形態の吸振質量体２は、主ロープ保持部材１を取り囲む円形の環状部材２１から構成されており、この環状部材２１の周方向に一定の間隔で複数の支持アーム４３が連結されている。また、環状部材２１の内周面（及び外周面）と、主ロープ保持部材１の外周面とは、平面視において同心円を成すように配置されている。これにより、水平方向のスペースに制限が多い昇降路内における動吸振器１０の設置スペースと、主ロープ保持部材１に対する吸振質量体２の相対変位を許容する方向の任意性を同時に確保することができる。

また、本実施形態の吸振質量体２は、上記のベース部材４１と同様に、自在継手４２を介して各支持アーム４３と連結されている。即ち、支持アーム４３の上端部に設けられた球状のヘッド部４４から成るボールスタッドと、環状部材２１の下面にその周方向に沿って等ピッチで設けられ、各ヘッド部４４を収容する連結部２３から成るハウジングと、から構成されるボールジョイントを介して一体的に連結されている。これにより、吸振質量体２が揺動する際に鉛直方向への変位が抑制され、吸振質量体２の振動を略水平方向への振動に変換することができる。

なお、吸振質量体２の形状については上述したものに限定されないが、静止時（即ち、主ロープＲ１に横振れが生じていないとき）における吸振質量体２の重心位置が、主ロープ保持部材１の重心位置と鉛直方向において同軸上に配置されることが望ましい。これにより、主ロープＲ１の振動エネルギーをより円滑に吸振質量体２へ伝達することができ、優れた振動応答性を発揮させることができる。

ばね３は、弾性変形性を有するエネルギー伝達部材であり、吸振質量体２が水平方向における任意の一方向へ変位したとき、当該一方向とは逆方向へ復元力を作用させるように配設されている。各主ロープＲ１に生じた加振力が主ロープ保持部材１を通じてばね３に加わることで当該ばね３が弾性変形する一方、自身の復元力を吸振質量体２に対し作用させることで吸振質量体２を励振させる。こうして、各主ロープＲ１に横振れが生じたときの振動エネルギーが弾性エネルギーに変換され、さらにその弾性エネルギーが吸振質量体２へ伝達される。

本実施形態では、ばね３として「引張コイルばね」が用いられており、８個のばね３の各々が、吸振質量体２を構成する環状部材２１の周方向に等間隔をあけて放射状に配置されている。また、これらのばね３は、それぞれ自由長さからその長さ方向に沿って所定長だけ引っ張られた状態で主ロープ保持部材１と吸振質量体２とに連結されている。つまり、各ばね３は、静止時（即ち、主ロープＲ１に横振れが生じていないとき）においても、ある一定の弾性エネルギーを蓄えた状態で連結されており、主ロープ保持部材１と吸振質量体２は、ばね３各々の復元力がこれらに及ぼす力がつり合っているとき、互いの重心位置が鉛直方向において同軸上に位置するように配設されている。弾性体を構成するばね３として「引張コイルばね」を用いれば、両端部がフック形状であることを利用して主ロープ保持部材１と吸振質量体２とを連結することができるので、組立や部品交換等の作業が容易である。

また、ばね３として「引張コイルばね」を用いることで、吸振質量体２の振動を妨げる余分な力が働かないようにすることができるという利点もある。図２（ａ）を参照しながら説明すると、例えば、８個あるばね３のうち任意の２個の伸縮方向が主ロープＲ１の振れ方向と一致するとき、他の６個の伸縮方向は主ロープＲ１の振れ方向とは一致しない。しかし、ばね３と主ロープ保持部材１及び吸振質量体２とは、ばね３両端側のフック部分を介して連結されているので、これらの連結部の各々は自在継手に近い柔軟性を持っている。これにより、当該他の６個のばね３それぞれは、自身の伸縮方向を主ロープＲ１の振れ幅に応じて変化させながら弾性変形することになる。このような伸縮方向の変化がなければ吸振質量体２の振動を妨げる余分な力が働いてしまうところであるが、そういう弊害を避けることができる。これは、伸縮方向が主ロープＲ１の振れ方向と一致するばね３が存在しない場合でも同じことが言える。このような利点が得られることにより、動吸振器１０の振動エネルギー吸収能が最大限発揮される。

なお、ばね３の数については特に限定されないが、吸振質量体２に対する任意の水平方向への励振力を得るためには、少なくとも３以上であることが望ましい。また、吸振質量体２へ作用する励振力の大きさが任意の水平方向において概ね均等化される限り、ばね３の配置についても特に限定されない。ばね３の数及びその配置については、主ロープ保持部材１と吸振質量体２それぞれの形状に付随して変化するこれらの重心位置や対向空間２２（図２（ａ））の形態等に応じて適宜設計を変更することが可能である。

本実施形態の動吸振器１０は、吸振質量体２が揺動（振動）するときの当該吸振質量体２の固有振動数を、エレベータ１００が設置された建物に横揺れが生じたときの当該建物の固有振動数と一致させている。これにより、主ロープＲ１が最も共振しやすい状況下において、自動的に動吸振器１０の振動エネルギー吸収能が最大限に発揮される機能設定が実現される。主ロープＲ１が最も共振しやすい状況下とは、例えば、主ロープＲ１の長さが建物の高さに最も近い値となるような状況が挙げられる。具体的には、かご１０１が建物の最下階付近に停止している状況が想定される。その場合、かご１０１側の各主ロープＲ１の固有振動数が建物の固有振動数に近づき、共振するからである。なお、本実施形態で吸振対象としていない釣合錘１０２側の各主ロープＲ１については、かご１０１が最上階付近に停止している状況で固有振動数が建物の固有振動数に近づき、共振する。

本実施形態の動吸振器１０において、吸振質量体２の固有振動数は、その吸振質量体２の「質量Ｍ」と、ばね３の「ばね定数ｋ」とを振動数調整のパラメータとすることで任意に設定変更することが可能である。上記のように、支持手段４によって倒立振り子状に支持されつつ主ロープ保持部材１と複数のばね３を介して連結された吸振質量体２の振動を、単純な「ばね・質点系」の水平方向への振動として近似的に取り扱っても特に差し支えはないと考えられるからである。これにより、吸振質量体２の固有振動数の設定に際し、支持手段４を構成する各支持アーム４３の長さに関する設計上の制約が緩和され、動吸振器１０の小型化及び省スペース化を実現することができる。但し、動吸振器１０に所望の振動エネルギー吸収能を発揮させるためには、少なくとも各主ロープＲ１の端部より約１〜２ｍ程度の上方位置に主ロープ保持部材１及び吸振質量体２を配置する必要があるものと考えられる。

なお、上記の「質量Ｍ」及び「ばね定数ｋ」は、各主ロープＲ１に生じる振動に対し、動吸振器１０としての実効的機能を発揮し得る適正範囲の値に設定しておく必要がある。例えば、「ばね定数ｋ」に対し「質量Ｍ」が極端に大きいと、ばね３に更なる弾性変形が生じても、その復元力が吸振質量体２の慣性質量に抗して吸振質量体２を励振させるに至らない。一方、「ばね定数ｋ」に対し「質量Ｍ」が極端に小さいと、吸振質量体２の慣性質量不足によりばね３に更なる弾性変形が生じず、吸振質量体２への適当なエネルギー伝達が行われない。かつ、これらの値は、主ロープＲ１の振動エネルギーを十分に吸収し得るものでなければならない。本実施形態の動吸振器１０において、「質量Ｍ」及び「ばね定数ｋ」は、想定される主ロープＲ１の振動エネルギーの大きさを考慮しつつ、主ロープＲ１の数およびその質量、並びに、エレベータ１００が設置される建物の高さ等に応じて適宜設定される。また、本実施形態のように、複数のばね３が用いられる場合においては、それらの「合成ばね定数ｋｔ」を考慮して個別の「ばね定数ｋ」を決定する。

次に、本実施形態の動吸振器１０の動作について説明する。エレベータ１００が設置された建物に横揺れが発生すると、昇降路上方の機械室に設置された巻上機１０３も建物と共に横揺れする。その際、横揺れする建物の振動エネルギーが、巻上機１０３に軸支された駆動シーブ１０４（及びそらせシーブ１０５）を通じて各主ロープＲ１へ伝達され、各主ロープＲ１にも横振れが生じる。

本実施形態の動吸振器１０は、各主ロープＲ１の端部側に取り付けられており、横振れが生じた各主ロープＲ１の振動エネルギーは、主ロープ保持部材１、各ばね３を通じて、最終的に吸振質量体２まで伝達される。その際、各主ロープＲ１の振動エネルギーがばね３において弾性エネルギーに変換されることで、均衡状態にあったばね３各々の弾性エネルギー蓄積量にアンバランスが生じる。そして、支持手段４によって倒立振り子状に支持された吸振質量体２は、主として、各主ロープＲ１の振動エネルギーを自身の弾性エネルギーの一部として蓄積した一又は複数のばね３によって励振され、主ロープ保持部材１に対して水平方向へ相対的に変位しながら揺動（振動）させられる。こうして、横振れが生じた各主ロープＲ１の振動エネルギーが吸振質量体２の振動エネルギーへと転換されることにより、各主ロープＲ１の振動エネルギーが動吸振器１０に吸収される。

ここで、本実施形態の動吸振器１０において、主ロープ保持部材１は各主ロープＲ１に固定されているため、常に各主ロープＲ１と同じ周期で振動するが、吸振質量体２は上記アンバランスに伴って更なる弾性変形が生じたばね３各々の復元力によって励振させられるため、基本的には、各主ロープＲ１（及び主ロープ保持部材１）とは異なる周期で振動する。また、仮に同周期振動となることがあっても、各主ロープＲ１と吸振質量体２は互いに異なる位相で振動することになる。このとき、揺動する吸振質量体２がばね３を引っ張る力が各主ロープＲ１の振れ方向とは逆向きの力として作用し、各主ロープＲ１の振動が抑制されるのである。

なお、本実施形態の動吸振器１０は、吸振質量体２の固有振動数をエレベータ１００が設置された建物の固有振動数と一致させることにより、各主ロープＲ１と建物が最も共振しやすい状況下において、自動的に動吸振器１０の振動エネルギー吸収能が最大限に発揮される機能設定を実現している。これについて以下に詳細に説明する。

かご１０１が建物の最下階付近に待機しているときに建物に横揺れが生じるという状況になった場合、かご１０１側の各主ロープＲ１の長さと建物の高さとが比較的近い値となっているため、各主ロープＲ１は、建物の固有振動数に近い振動数で水平方向へ振動することとなる。建物の横揺れの規模や推移を見定め、主ロープＲ１の振動の成長が看過できない等と判断すると管制運転へ移行し、かご１０１を特定の避難階まで移動させたりすることになる。

各主ロープＲ１に生じた当該振動の振動エネルギーは、上記のように吸振質量体２の振動エネルギーへと転換されるため、吸振質量体２は各主ロープＲ１の振動エネルギーを自身の弾性エネルギーの一部として蓄積した一又は複数のばね３によって励振され、主ロープ保持部材１に対して水平方向へ相対的に変位しながら揺動（振動）させられる。このとき、吸振質量体２は、建物の固有振動数と同じ振動数で振動するため、吸振質量体２の振動数と各主ロープＲ１の振動数は近い値となるが、各主ロープＲ１の振動と吸振質量体２の振動は略逆位相の関係となる。そのため、各主ロープＲ１に加わる振れ方向への加振力の大部分が、吸振質量体２がばね３を引っ張る力（即ち、各主ロープＲ１の振れ方向とは逆向きの力）の作用によって打ち消される。

かかる状況における動吸振器１０の見かけ上の挙動を図３に示す。図３（ａ），（ｂ）に示すように、吸振質量体２は、主ロープ保持部材１に対し水平方向へ相対的に変位しながら往復揺動（振動）を繰り返す。これに対し、各主ロープＲ１の水平方向への振動は、吸振質量体２がばね３を引っ張る力によって相殺され、微振動と呼べる程度にまで抑えられる。これはつまり、各主ロープＲ１に生じた横振れの振動エネルギーのほとんどが、そのまま吸振質量体２の振動エネルギーへと転換されるということを意味する。こうして、各主ロープＲ１に対する動吸振器１０の制振機能が最大限に発揮され、各主ロープＲ１の振動エネルギーのほとんどが動吸振器１０によって吸収されるのである。

しかも、本実施形態の動吸振器１０は、上述のとおり、支持手段４によって倒立振り子状に支持された吸振質量体２について、任意の水平方向への振動を許容するように構成されている。したがって、エレベータ１００が設置された建物に生じる横揺れが如何なる方向であっても、その振動エネルギー吸収能に大きなムラが生じることはなく、任意の水平方向における主ロープＲ１の横振れを一様に抑制することが可能である。

このように、本実施形態の動吸振器１０によれば、主ロープＲ１の横振れを抑制することで、建物に横揺れが生じた際にエレベータ１００が管制運転へ移行する条件を緩和したり、エレベータ１００の運転再開までの復旧時間や避難階での待機時間を短縮したりすることができる。また、当該動吸振器１０は、主ロープ保持部材１、支持手段４で支持された吸振質量体２、及び複数のばね３から構成される「倒立振り子構造」という至って簡易な構成が採用されている。このため、既存のエレベータ１００への後付け等にも低コストで容易に対応することが可能であり、メンテナンス等の作業も簡単である。特に、吸振質量体２の固有振動数は、その質量とばね３各々のばね定数を振動数調整のパラメータとして定めることができ、設定調整が比較的簡易である。

また、本実施形態の動吸振器１０は、いわゆるパッシブ（受動）型であるため、電力はもちろん制御や作動させるためのトリガ等を必要とせず、吸振の目的となる現象（すなわち、主ロープＲ１の横振れ）が起これば、それに応じて自然に作動するという利点も有する。したがって、例えば、停電等の状況下であっても、所望する吸振機能を確実に発揮させることが可能であり、また、発生のタイミングの予測が極めて困難な主ロープＲ１の横振れを確実に抑制することを可能とする。しかも、パッシブ型の動吸振器１０は、故障し難いため、据付性にも優れている。

さらに、本実施形態の動吸振器１０では、「倒立振り子構造」を採用したことで、吸振質量体２の固有振動数の設定に際し、支持手段４を構成する各支持アーム４３の長さに関する設計上の制約が大幅に緩和される。これにより、動吸振器１０の小型化及び省スペース化を実現することが可能となり、設置スペースに多大な制約があるエレベータ１００に最適な装置構成が提供される。

以上、本実施形態の動吸振器１０について説明したが、本発明に係る動吸振器は、その他の形態で実施することもできる。なお、以下に示す他の実施形態及びその変形例において、上記動吸振器１０と実質的に共通する構成に関する詳細な説明は適宜省略する。

例えば、図４及び図５に示すように、エレベータ２００が、釣合ロープＲ２を備えたものである場合、動吸振器２０を釣合ロープＲ２に適用してもよい。釣合ロープＲ２は、かご１０１と釣合錘１０２の位置関係によって生じる主ロープＲ１の重量アンバランスを補償するための補償部材である。このエレベータ２００において、釣合ロープＲ２は、主ロープＲ１と同様に金属製のワイヤロープから構成され、各ワイヤロープの一端側がかご１０１に、他端側が釣合錘１０２にそれぞれ連結された状態で懸下されている。また、釣合ロープＲ２は、昇降路の下方に設けられ、不図示のガイドレールに沿って昇降自在に配設された動滑車２０１に掛けられており、この動滑車２０１の自重により一定以上の張力が維持されている。

他の実施形態に係る動吸振器２０は、エレベータ２００において、釣合ロープＲ２に横振れが生じたときの振動エネルギーを吸収するためのものである。動吸振器２０は、複数の釣合ロープＲ２の両端部のうち少なくとも一方の端部より下方位置に設けられた釣合ロープ保持部材５と、この釣合ロープ保持部材５を包囲する吸振質量体２と、釣合ロープ保持部材５と吸振質量体２とに連結された８個のばね３（弾性体）と、を備えた、いわゆる「ばね・質点系」の振動吸収機構から構成されている。

動吸振器２０の各構成のうち、釣合ロープ保持部材５は、かご１０１よりも下方に固定される点、及び、束ねる対象が複数の釣合ロープＲ２である点を除き、基本的には上記の主ロープ保持部材１と同じ構成である。また、ばね３についても、釣合ロープ保持部材５と吸振質量体２とに連結される点を除き、上記動吸振器１０におけるものと同様の構成である。吸振質量体２については、任意の水平方向へ変位自在に設けられた振動子である点では上記動吸振器１０におけるものと共通しているが、これを支持する構成が異なっている。具体的には、吸振質量体２を倒立振り子状に支持する支持手段４に替えて、以下に示す支持手段６を採用している。

図５に示すように、吸振質量体２を支持する支持手段６は、かご１０１を固定したカーフレーム１０６の底部１０６ｂに不図示の固定部材（例えば、ボルトとナット等）によって固定された箱型の支持フレーム６１と、この支持フレーム６１の底部に位置する支持板６１ｂ上に載置されつつ吸振質量体２の下面に設けられた収容部（上記の実施形態では、吸振質量体２の連結部２３に相当）に転動自在に収容された複数の球体６２と、を備えている。支持フレーム６１の支持板６１ｂは、釣合ロープ保持部材５よりも下方に配置されており、その中央部には各釣合ロープＲ２が水平方向への変位をある程度許容された状態で配される貫通孔６３が形成されている。支持手段６によれば、支持フレーム６１の支持板６１ｂ上において各球体６２を任意の水平方向へ転動させることにより、これらの球体６２と共に吸振質量体２を釣合ロープ保持部材５に対して水平方向へ相対的に変位させながら振動させることができる。

かかる動吸振器２０においても、上記動吸振器１０と同様に所望の振動エネルギー吸収能を発揮させるためには、少なくとも各釣合ロープＲ２の端部より約１〜２ｍ程度の下方位置に釣合ロープ保持部材５及び吸振質量体２を配置する必要があるものと考えられる。また、吸振質量体２が釣合ロープ保持部材５に対して水平方向へ相対的に変位しながら振動するときの当該吸振質量体２の固有振動数を、エレベータ２００が設置された建物に横揺れが生じたときの当該建物の固有振動数と一致させておくことが望ましい。

なお、動吸振器２０における吸振質量体２の固有振動数は、その吸振質量体２の「質量Ｍ」と、ばね３の「ばね定数ｋ」とを振動数調整のパラメータとして設定変更することが可能である。上記のように支持手段６で支持された吸振質量体２の振動は、支持板６１ｂと各球体６２との摩擦力の影響が小さく、単純な「ばね・質点系」の水平方向への振動として近似的に取り扱っても特に差し支えはないと考えられるからである。

動吸振器２０の作動時のメカニズムについては、上記の動吸振器１０と同様である。また、動吸振器２０は、吸振質量体２の固有振動数と、エレベータ２００が設置された建物の固有振動数とを一致させておくことで、各釣合ロープＲ２と当該建物が最も共振しやすい状況下において、自動的にその振動エネルギー吸収能が最大限に発揮されるように機能させることができる。各釣合ロープＲ２と建物が最も共振しやすい状況下とは、例えば、かご１０１が建物の最上階付近で待機している状況が挙げられる。かかる状況下において建物に横揺れが生じた場合、かご１０１側の各釣合ロープＲ２の長さと建物の高さとが比較的近い値となっているため、各釣合ロープＲ２は、建物の固有振動数に近い振動数で水平方向へ振動することとなるためである。

かかる動吸振器２０においても、任意の水平方向における釣合ロープＲ２の横振れを一様に抑制することが可能であると同時に、パッシブ（受動）型であるという点も上記の動吸振器１０と共通している。したがって、上記の動吸振器１０と同様の作用、機能を奏するとともに、動吸振器１０によるものと同様の効果を得ることができる。

また、上記の説明では、本発明の各実施形態に係る動吸振器１０，２０が、かご１０１側に設けられた形態を例示したが、図１及び図４に示すように、動吸振器１０，２０は、釣合錘１０２側の主ロープＲ１および釣合ロープＲ２に設置して用いることもできる。その場合、各動吸振器１０，２０の振動エネルギー吸収能が最大限に発揮される状況は、かご１０１側に設置されているときとは逆の状況になる。すなわち、動吸振器１０を釣合錘１０２側に設置したとき、その振動エネルギー吸収能が最大限に発揮されるのは、かご１０１が建物の最上階付近で待機しているときである。同様に、動吸振器２０を釣合錘１０２側に設置したとき、その振動エネルギー吸収能が最大限に発揮されるのは、かご１０１が建物の最下階付近で待機しているときである。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。

例えば、吸振質量体２の形状は、上述した円環状（円筒状）のほか、図６（ａ）に示すような、角部が丸みを帯びた四角環などの多角環状に形成されていてもよい。但し、本発明の動吸振器を設置する際に、重心位置の位置決めが容易であるという観点から、吸振質量体２は正多角環状とするのが好ましい。なお、図示を省略するが、吸振質量体２は必ずしも一体的に形成された部材である必要はなく、複数に分割された部品を一体的に組み上げるように構成してもよい。吸振質量体２を分割組立型とすれば、動吸振器１０，２０を既存のエレベータ１００，２００へ後付けする場合、かご１０１や釣合錘１０２の周辺設備を部分的に分解したりする必要がなく設置作業が簡便である。

また、図６（ｂ）に示すように、動吸振器２０において、吸振質量体２を構成する環状部材２１の外周面に緩衝部材７が設けられていてもよい。緩衝部材７としては、緩衝性能と変形後の復元力に優れた弾性変形材料（例えば、ゴム、発泡性もしくは多孔質性の高分子ポリマー等）が挙げられる。これにより、想定を大きく上回る横揺れが建物に生じた際に吸振質量体２が支持フレーム６１の側壁６１ｓに衝突するような事態になったとしても、その衝撃を緩和することができる。さらに、同様の緩衝部材７を、支持板６１ｂに形成された貫通孔６３の外周部に沿って配設すればより望ましい。これにより、仮に、各釣合ロープＲ２が貫通孔６３に接触したとしても、釣合ロープＲ２が受けるダメージを軽減できるため、釣合ロープＲ２が切断されるような事態を回避することができる。

また、動吸振器１０及びその変形例（図６（ａ））に係る各実施形態において、吸振質量体２と、これを支持する支持手段４の各支持アーム４３とは、何れも自在継手４２を介して連結されているが、これらは自在継手４２を介することなく固定されていてもよい。かかる場合であっても、吸振質量体２が倒立振り子のように周期的な揺動（振動）を繰り返すことに変わりはないからである。

さらに、ベース部材４１（及び吸振質量体２）と各支持アーム４３とを連結する自在継手４２は必ずしも、上記のような一体埋込み型のボールジョイントである必要はなく、各支持アーム４３の揺動方向を制限しない限り、他の連結機構を採用することができる。例えば、ツェッパ型の等速ジョイントなどを用いてもよい。

あるいは、本発明に係る動吸振器において、吸振質量体２を支持する支持手段は、当該吸振質量体２を主ロープ保持部材１に対して任意の水平方向へ相対的に変位自在に支持できる限り、種々の変形例への変更も可能である。例えば、上記の支持手段４において、ベース部材４１は、かご１０１の上側に固定されたものであったが、当該ベース部材４１がかご１０１の上側に揺動自在に連結された形態であってもよい。その場合、各支持アーム４３の上端部および下端部の何れもが、吸振質量体２及びベース部材４１に固定されていても構わない。

具体的には、図７（ａ）に示す動吸振器１０ａのように、支持手段４が、ベース部材４１の下面とカーフレーム１０６の上面の上側との間に形成された空間Ｓに設けられた複数の支持ばね４６を備え、吸振質量体２とベース部材４１とが複数の支持アーム４３を介して一体的に連結固定された高剛性の構造体が、各支持ばね４６によって弾性的に支持された構成であってもよい。なお、この動吸振器１０ａでは、支持ばね４６として「圧縮コイルばね」を用いているが、当該動吸振器１０ａの作動時における前記構造体の揺動が担保されるだけの空間Ｓを保持できる限り、例えば、「板ばね」等の任意の弾性支持部材を適用することも可能である。

また、図７（ｂ）に示す動吸振器１０ｂのように、支持手段４が、カーフレーム１０６の上面の上側に設けられた半球状の支持ジョイント４７を備え、吸振質量体２とベース部材４１とが複数の支持アーム４３を介して一体的に連結固定された高剛性の構造体が、支持ジョイント４７を支点として揺動自在に支持された構成であってもよい。動吸振器１０ｂにおいて、ベース部材４１の下面には支持ジョイント４７の一部を収容する不図示のハウジングが形成されており、上記の自在継手４２と同様、前記構造体の揺動方向を何ら制限することなく、当該構造体を揺動自在に支持することができる。なお、この動吸振器１０ｂにおいても、上記動吸振器１０ａと同様、その作動時における前記構造体の揺動が担保されるだけの空間Ｓが、ベース部材４１の下面とカーフレーム１０６の上面の上側との間に設けられていることが必要である。

要するに、本発明に係る動吸振器では、支持手段４が、吸振質量体２に連結された上端部を下端部よりも水平方向へ大きく変位させながら揺動する複数の支持アーム４３を有するような形態であれば、吸振質量体２を主ロープ保持部材と水平方向に対向する位置まで持ち上げつつ、その吸振質量体２を倒立振り子状に揺動させるように支持することができるため、パッシブ（受動）型の動吸振器として所望の吸振機能を発揮させることができるのである。したがって、図示を省略するが、例えば、支持アーム４３の各々の下端部を、ベース部材４１を介さずに直接支持ばね４６に連結させた形態の支持手段を採用することも可能である。

このほか、本発明において弾性体は、上記のばね３のような引張コイルばねに限定されず、例えば、圧縮コイルばね等の他の弾性体を用いてもよい。弾性体として圧縮コイルばねを用いる場合、その復元力の方向が上記の引張コイルばねとは逆向きになるものの、装置全体における各圧縮コイルばねの復元力の合力が吸振質量体２の変位方向に対し逆方向へ作用する限り、本発明の動吸振器への適用が可能である。

これに加え、吸振質量体２を任意の水平方向へ変位自在に支持できる限り、上記動吸振器２０を主ロープＲ１側に設けてもよいし、これとは逆に、上記動吸振器１０を釣合ロープＲ２側に設けてもよい。但し、動吸振器１０を釣合ロープＲ２側に設ける場合、ベース部材４１を、釣合ロープ保持部材５よりも下方位置において、カーフレーム１０６の底部１０６ｂに固定された支持フレーム６１に設置する必要がある。そのため、他の実施形態に比べて、装置の小型化及び省スペース化という本発明の利点が相対的に少なくなる。

１ 主ロープ保持部材
２ 吸振質量体
３ ばね（弾性体）
４ 支持手段
５ 釣合ロープ保持部材
６ 支持手段
１０ 動吸振器
２０ 動吸振器
２１ 環状部材
４１ ベース部材
４２ 自在継手
４３ 支持アーム
１００ エレベータ
１０１ かご
１０２ 釣合錘
１０４ 駆動シーブ
２００ エレベータ
Ｒ１ 主ロープ
Ｒ２ 釣合ロープ

Claims (9)

1. 建物に設置されたエレベータにおいて、駆動シーブに巻き掛けられてかご及び釣合錘を吊り下げる複数の主ロープに横振れが生じたときの振動エネルギーを吸収するエレベータ用動吸振器であって、
   前記複数の主ロープの両端部のうち少なくとも一方の端部より上方位置において該各主ロープを一体的に束ねた状態に保持する主ロープ保持部材と、
   前記主ロープ保持部材を包囲し、該主ロープ保持部材に対して水平方向へ相対的に変位自在に支持された吸振質量体と、
   前記主ロープ保持部材と前記吸振質量体とに連結され、該吸振質量体が水平方向における任意の一方向へ変位したとき、該一方向とは逆方向へ復元力を作用させる、少なくとも３以上の弾性体と、
   を備え、
   前記吸振質量体は、前記複数の主ロープに横振れが生じると揺動し、該揺動する吸振質量体が前記弾性体を引っ張る力が各主ロープの振れ方向とは逆向きの力として作用することを特徴とするエレベータ用動吸振器。
2. 前記主ロープに横振れが生じていないときにおける前記主ロープ保持部材の重心位置と前記吸振質量体の重心位置とが、鉛直方向において同軸上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のエレベータ用動吸振器。
3. 前記吸振質量体が、
   前記かごの上側に設けられ、該吸振質量体に連結された上端部を下端部よりも水平方向へ大きく変位させながら揺動する複数の支持アームを有する支持手段によって支持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエレベータ用動吸振器。
4. 前記支持手段が、
   前記かごの上側に固定されたベース部材を備え、
   前記複数の支持アームの各々は、下端部が前記ベース部材に揺動自在に連結されていることを特徴とする請求項３に記載のエレベータ用動吸振器。
5. 前記支持手段が、
   前記かごの上側に揺動自在に連結されたベース部材を備え、
   前記複数の支持アームの各々は、下端部が前記ベース部材に固定されていることを特徴とする請求項３に記載のエレベータ用動吸振器。
6. 前記吸振質量体が振動するときの該吸振質量体の固有振動数を、前記建物に横揺れが生じたときの該建物の固有振動数と一致させたことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一つに記載のエレベータ用動吸振器。
7. 前記吸振質量体が、環状部材から成り、
   前記弾性体の各々が、前記環状部材の周方向に等間隔をあけて放射状に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一つに記載のエレベータ用動吸振器。
8. 前記弾性体が、引張コイルばねであることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一つに記載のエレベータ用動吸振器。
9. 建物に設置されたエレベータにおいて、駆動シーブに巻き掛けられてかご及び釣合錘を吊り下げる複数の主ロープの重量アンバランスを補償する複数の釣合ロープに横振れが生じたときの振動エネルギーを吸収するエレベータ用動吸振器であって、
   前記複数の釣合ロープの両端部のうち少なくとも一方の端部より下方位置において該各釣合ロープを一体的に束ねた状態に保持する釣合ロープ保持部材と、
   前記釣合ロープ保持部材を包囲し、該釣合ロープ保持部材に対して水平方向へ相対的に変位自在に支持された吸振質量体と、
   前記釣合ロープ保持部材と前記吸振質量体とに連結され、該吸振質量体が水平方向における任意の一方向へ変位したとき、該一方向とは逆方向へ復元力を作用させる、少なくとも３以上の弾性体と、
   を備え、
   前記吸振質量体は、前記複数の釣合ロープに横振れが生じると揺動し、該揺動する吸振質量体が前記弾性体を引っ張る力が各釣合ロープの振れ方向とは逆向きの力として作用することを特徴とするエレベータ用動吸振器。

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