JPH0147377B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、可変電圧、可変周波数（以下、
VVVFと云う）電源方式やギヤー付エレベータ
に発生する振動を減少させるようにしたエレベー
タの制振装置に関する。

エレベータは周知の通り人間が乗るものである
から、乗心地が重視され、かご内の振動は５〜15
Hzの人間の最も体感の鋭い領域において、ピーク
で10〜15Galに抑えるのが望ましい。

しかも、エレベータかごはロープを介して、巻
上機に吊り下げられているが、このロープの固有
振動数が普通３〜10Hzにある。

このロープの共振尖鋭度が高いため、わずかの
トルクリツプルが巻上機にあつても、かご内の乗
心地が著しく悪化する。

特に、本質的にトルクリツプルを有するギヤー
付巻上機やVVVF電源など、サイリスタやトラ
ンジスタなどの半導体を用いて電動機を制御する
場合に問題になる。

これに対処するため、従来ダイナミツクダンパ
で知られる付加重量をロープの端につける方法
（たとえば、特開昭58−11486号公報）がある。こ
の受動的方式は構造が簡単で、周期的な外乱によ
る共振現象には効果があるが、外乱がランダムで
広い周波数領域を有する場合や、振動系の特性が
変化する場合には、その効果は減少する。

第１図ａはエレベータのロープ系のモデルであ
り、第１図ｂはその周波数特性（巻上機のトルク
Ｔと巻上機のω）を示す。

まず、第１図ａにおいて、１は綱車、２は吊り
合い車、３は巻上ロープであり、この巻上ロープ
３にかご４および釣り合い重り５が取り付けられ
ている。６は補償ロープである。

また、第１図ｂは、ω／Ｔを縦軸にdB表示し、
横軸に周波数表示したときの図であり、低周波領
域では、20dB／decの垂下特性を示すが、やがて
ロープ系の固有振動が現われる。

この固有振動は第１図ａのモデルでは、かごが
上下両端にいるときは特性(i)で示すように２つ現
われるが、かごが中間にくると、特性(ii)で示すよ
うに１つに合体する。

この発明は、上記の点にかんがみなされたもの
で、広い範囲に亘る加振周波数のあるとき、この
周波数によるロープ系との共振を避け、乗心地を
よくすることのできるエレベータの制振装置を提
供することを目的とする。

以下、この発明のエレベータの制振装置の実施
例について図面に基づき説明する。第２図はその
一実施例の構成を示すブロツク図である。この第
２図において、第１図ａと同一部分には同一符号
を付して述べる。

綱車１に巻上ロープ３が懸架されており、この
巻上ロープ３の両端にかご４と釣り合い重り５が
吊り下げられており、釣り合い重り５と吊り合い
車２間に補償ロープ６が取り付けられている。７
はそらせ車である。

一方、１７は３相交流電源であり、VVVF装
置１００（交流可変電圧、可変周波数制御装置）
のコンバータ１０１に電圧を印加するようになつ
ている。このコンバータは３相交流電力を直流電
力に変換し、コンデンサ１９で平滑した後、トラ
ンジスタインバータ１０２に印加し、このトラン
ジスタインバータ１０２により交流電動機１０を
駆動するようにしている。

交流電動機１０には、機械式ブレーキ１１が装
着されており、また、速度検出器９も設けられて
いる。この交流電動機１０は減速機８を介して、
上記綱車１を駆動するようにしている。

一方、１２はパルス発生部を含む調速機であ
り、１５は調速機ロープである。この調速機１２
からのパルスにより、位置パルス発生装置１３
が、かご４の位置パルスを発生して演算回路１６
に送出するようにしている。

この演算回路１６には、起動指令１８および速
度検出器９からの検出信号８入力されるようにな
つている。演算回路１６の出力により、VVVF
装置１００のコンバータ１０１の点弧角制御を行
うとともに、トランジスタインバータ１０２のパ
ルス幅変調制御を行うようになつており、さら
に、ダンパ用制御指令２１をアクテイブダンパ２
０に出力するようにしている。このアクテイブダ
ンパ２０はかご４に設けられている。

上記演算回路１６は、CPU１６ａ、ROM１６
ｂ、RAM１６ｃ、入力インタフエース１６ｄに
より構成されており、上記起動指令１８が、呼び
登録されるなどによつて発生すると、演算回路１
６はコンバータ１０１、トランジスタインバータ
１０２を駆動させる。

エレベータの場合、正確に目標階に着床させる
ため、常に位置フイードバツクが作動しており、
このため、調速機１２、位置パルス発生装置１３
によつて発生される位置パルスが演算回路１６に
取り込まれて、最適速度指令を発生し、コンバー
タ１０１、トランジスタインバータ１０２の指令
として与えられる。したがつて、エレベータの位
置は常にわかつていることになる。

上記、VVVF電源装置１００のコンバータ１
０１に３相交流電源１７から３相交流電圧が印加
されると、そこで一旦直流に変換し、コンデンサ
１９で平滑した後、トランジスタインバータ１０
２（他の半導体素子で構成してもよい）で再び任
意電圧、任意周波数の交流に変換し、交流電動機
１０に供給する。この点に関する説明はすでに述
べたので、詳述を避ける。

このトランジスタインバータ１０２はパルス幅
変調によつて、任意電圧、任意周波数を得ている
ので、交流電動機１０は印加される電圧／周波数
の比をほぼ一定にして制御すると、一定のトルク
が得られ、直流機並の性能が得られる。

なお、速度検出器９の検出出力を演算回路１５
に送出することにより、速度フイードバツクが得
られる。

このVVVF電源装置１００では、パルス幅制
御によつて、近似正弦波が交流電動機１０に印加
されるが、若干の高調波が含まれることはやむを
得ない。

この交流電動機１０に高調波が含まれると、基
本波と高調波の相互作用によつて振動トルクは基
本波の6k（ｋ＝１、２、３、…）倍となることが
知られている。

この脈動トルクによつて加振されるトルクがロ
ープ系の共振周波数と一致すると、大きな振動を
かご４に生じさせるので、アクテイブダンパ２０
を設けている。

このアクテイブダンパ２０の詳細な構成は第３
図に示されている。この第３図において、２２は
コントローラ、２３はダンパ用マス、２４はロー
ラであり、このローラ２４はガイド２５に沿つて
アクチユエータ２６により上下動させるようにし
ている。

また、ダンパ用マス２３にはセンサ２７が設け
られており、このセンサ２７の出力はコントロー
ラ２２に送出するようになつており、コントロー
ラ２２はこのセンサ２７の出力および第２図の演
算回路１６からのダンパ用制御指令２１に基づい
て、アクチユエータ２６を制御するようにしてい
る。

第４図は第２図のエレベータの制振装置の演算
内容のフローチヤートであり、その演算は演算回
路１６内でCPU１６ａでソフトウエア的に演算
されるので、ステツプＡにおいて、トランジスタ
インバータ１０２へ与えられる周波数指令から綱
車１に印加されるトルクリツプルの周波数fo（fo
は複数）が計算される。

一方、かご４の位置を調速機１２および位置パ
ルス発生装置１３で検出すると、第１図ｂで示し
たロープ系の固有振動数fn（fnは複数）がステツ
プＢで求まる。

もし、ステツプＣにおいて、周波数foと固有振
動数fnがfo＝fnとなる場合には、前述のごとく、
共振現象が現われるので、この場合には、これを
キヤンセルする位相との周波数の力をダイナミツ
クダンパ２０へ与えるようにダンパ用制御指令２
１を発生する（ステツプＤ）。

このダンパ用制御指令２１により、コントロー
ラ２２はアクチユエータ２６に制御量Ｕ（ｔ）を
送り、このアクチユエータ２６はダンパ用マス２
３を上下に動かし、その上下動により、センサ２
７が検出信号をコントローラ２２にフイードバツ
クする。

第５図はこの発明の動作原理を示す模式図であ
る。この第５図においては、説明を簡単にするた
めに、綱車１を固定とした一自由度系で考えてい
る。

この第５図において、 Ｍ１は綱車１の質量（ここでは固定）ｋはロー
プ３のバネ定数、 M₂はかご４の質量、 X₂はかご４の変位、 Mdはダンパ用マス２４の質量、 Xdはダンパ用マス２４の変位、 ｆは外乱力、 とする。

このときの運動方程式は、 M₂X¨₂＋kX₂＝ｆ−Ｕ（ｔ） ……(1) MdX¨d＝Ｕ（ｔ） ……(2) となり、制御量Ｕ（ｔ）は外乱ｆを打ち消す。

以上のように、この発明のエレベータの制振装
置によれば、巻上機に印加されるトルクリツプル
の周波数とかご位置から決まるロープの固有振動
数とを演算し、この両者が一致するときかごに設
けたアクテイブダンパに固有振動数をキヤンセル
する指令を与えるようにしたので、ロープの共振
を防止でき、かごの乗心地を快適にすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来のエレベータのロープ系の模式
図、第１図ｂは第１図ａのロープ系の周波数特性
を示す図、第２図はこの発明のエレベータの制振
装置の一実施例の構成を示すブロツク図、第３図
は第２図のエレベータの制振装置におけるアクテ
イブダンパの詳細な構成を示す図、第４図は同上
エレベータの制振装置の動作の流れを示すフロー
チヤート、第５図は第３図のアクテイブダンパの
動作原理を示す模式図である。 １……綱車、３……ロープ、４……かご、９…
…速度検出器、１０……交流電動機、１２……調
速機、１３……位置パルス発生器、１６……演算
回路、１７……３相交流電源、２０……アクテイ
ブダンパ、２２……コントローラ、２３……ダン
パ用マス、２６……アクチユエータ、１００……
VVVF電源装置。なお、図中同一符号は同一ま
たは相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流可変電圧、可変周波数電源装置またはギ
   ヤー式減速機などの基本的にトルクリツプルを含
   む動力をエレベータの巻上手段に印加する装置、
   エレベータの巻上手段に印加する装置、エレベー
   タのかご位置を検出する検出手段、エレベータの
   かごに設けられかごの振動を抑制するアクテイブ
   ダンパ、上記巻上手段に印加されるトルクリツプ
   ルの周波数と上記検出手段で検出されるかご位置
   から決まるロープの固有振動数とを演算しその両
   者が一致したとき上記アクテイブダンパにかごの
   振動を抑制するように制御する手段を備えてなる
   エレベータの制振装置。