JPH0751434B2 - 昇降機の懸垂条体の制振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、エレベータなどにおいて昇降機の塔側とかご
側とにわたつて懸垂され、自重で垂れ下がっているテー
ルコード、重量補償チエンなどの懸垂条体の制振装置に
関する。

＜従来の技術＞ 垂直型の昇降機では、昇降塔内を上下に昇降するかごと
昇降塔との間に、制御線、電力線等の配線をする必要が
あり、これ等を束ねて編組され昇降機の昇降行程よりも
若干長く、かごと昇降塔にわたって懸垂架設されるコー
ドは、テールコードと呼ばれている。

このようなテールコードは、両端を昇降機のかご側と塔
側の支点でそれぞれ支えられ、狭くて長い昇降路の中で
テールコードの自重で垂れ下がっているが、強い張力で
両端をピンと張られている主ロープや重量補償ロープに
比べると、弱い張力が与えられている。このために、テ
ールコードの揺動の固有振動数が低く、地震や台風で建
物が揺れた時に超高層ビルの固有振動数と共振し、低周
期、大振幅で振れ易い。

テールコードの建物の固有振動数と共振して揺動する
と、昇降路の壁面と衝突して他の機器や部材に絡みつく
ことがあり、絡みついたままの状態で昇降機を運転する
と事故の原因となる。

このために、一般には地震などでテールコードが揺動を
開始してから、その揺動が減衰するまでの間、昇降機の
運転を停止させる管制運転システムが採用されている。
しかし、一旦成長したテールコードの振動の自然減衰に
は長時間を要し、これに対応して昇降機の停止時間を長
く設定しなければならないという問題があつた。

この問題を解決するために、特開昭48−20247号公報
「エレベータのロープの揺れ止め装置」及び特開昭49−
15149号公報「エレベータ装置」において、2:1ローピン
グ方式を利用し、かごの昇降速度の丁度半分の速度で昇
降路内を走行するロープ案内具で、弦の振動と腹となる
ロープ長の中間部分を案内して１次のモードの振動の抑
制をする方式が提案されている。

この提案に係る方式は、構造が複雑となつて製造コスト
が高くなる難点を有すると共に、原理的に１次のモード
の弦の振動の抑制には有効であつても、高次のモードの
振動の制振に有効であるとは保証出来ない。この点は、
テールコードの場合には固有振動数が低いため、その高
次のモードの振動が建物の固有振動数と共振する事例が
多いので問題となる。

また、提案に係る方式のように案内具を使用すると、テ
ールコードの案内具に絡み付くという問題が生じる。即
ち、鉄道車両では架線を強い張力で架設し、架線の波動
伝播速度を車両の速度よりも充分速くしないと、車両の
走行時に架線がパンタグラフに絡み付くことが知られて
いるが、これと同様のことが、テールコードと案内具と
の間にも成立するのである。

昇降機のロープ類は、両端に強い張力を加えて懸垂して
いるので、一般に条体の張力の平方根に比例し、条体の
単位長さ当たりの密度の平方根に反比例する波動伝播速
度は充分に高いが、テールコードはＵ字型に自重で吊さ
れているために、Ｕ字型湾曲部の底部近傍の張力は零或
は際めて小さい値となり、案内具の係合部付近の波動伝
播速度は小さくなる。

このために、テールコードが大きく揺動している状態
で、昇降機が高速で昇降するとテールコードが案内具に
絡み付いてしまうことがある。

このような問題を解決するために、本願と同一の発明者
は、特開昭55−94045号公報「垂直に吊るした可撓線材
の制振装置」及び特開昭57−124148号公報「吊設条体の
制振装置」において、ロープ、テールコードなどの条件
のかご側支点を水平方向に浮動支持する方式を提案して
いる。この提案の方式によると、１次から高次の共振モ
ードについて、テールコードの共振時の応答倍率を低く
抑制し、また、地震などによる加振が停止してからのテ
ールコードの自然減衰時間を短くすることが出来る。

＜発明が解決しようとする課題＞ 前述の本願と同一の発明者の提案に係る方式では、以下
の４点に解決すべき課題が存在する。

（１） 懸垂条体の浮動懸架機構をかごに取り付ける
と、かごの重量がかなり増加してしまう。

（２） 最近の超高速の昇降機では、風切り音の防止の
ために、かごの上下両端に流線型のカプセルが取り付け
られているが、かご側支点を水平方向に揺動可能とする
ためには、揺動時のテールコードとカプセルとの衝突を
防ぐために、テールコードがカプセルを貫通している部
分に大きな穴を設ける必要がある。このように、カプセ
ルに大きな穴を設けると、笛吹き効果が生じて風切り音
が一層大きくなつてしまう。

（３） テールコードのかご側支点を揺動支持する場合
には、復心力が充分に小さいことが必要であり、これを
同一復心力を発生する等価的仮想支点半径Ｒで評価した
場合に、この等価的仮想支点半径Ｒがテールコードの全
長と比較出来る程度に大きくないと、制振効果が充分に
得られない。そして、この条件を満足するように設計さ
れたものでは、テールコードのかご側の浮動懸架機構の
水平度調整が僅かでも傾くと、浮動支点が中心位置から
簡単にドリフトしてしまうので調整が極めて微妙であ
る。

一方、実際の昇降機のかごは、積荷、乗客の偏心負荷位
置の変動や、偏心した位置に吊下げたテールコードや重
量補償ロープ等の偏心荷重が、かごの昇降に伴って変動
するなどの理由により、かご枠が僅かに歪むことが知ら
れている。このために、テールコードの浮動懸架機構
が、この歪みによる僅かな傾斜に敏感に反応し易く、昇
降運転中に浮動支点が中心位置からドリフトしてしまい
易いという問題が生じる。

（４） 既納品のエレベータを改造してかごの下に浮動
懸架機構を追加することが困難である。

本発明は、前述したこの種の昇降機の懸垂条体の制振装
置の現状に鑑みてなされたものであり、その目的はテー
ルコードの支持端への浮動懸架機構を、塔内側支持点側
に設け、かごの重量を増加させたりカプセル部分に風切
り音を発生させたりすることなく、充分な剛性を有する
塔側に、テールコードの揺動懸架機構を部材の歪みなし
に精度よく芯出して取り付け、既納品の昇降機への追加
改造も容易に行なうことができ、制振効果が大きくまた
自然減衰時間も大幅に減小する昇降機の懸垂条体の制振
装置を提供することにある。

＜課題を解決するための手段＞ 前記目的を達成するために、本発明は昇降機のかご側と
塔側とにわたって懸垂され、自重で垂れ下がる懸架条体
の振動を吸収する昇降機の懸垂条体の制振装置におい
て、前記懸垂条体の塔側の支持点を、水平面で中立点を
中心として揺動自在に保持する保持手段と、この保持手
段により保持される前記支持点の揺動に対して、復心力
を与える復心手段とを有し、前記支持点を前記懸垂条体
の延長方向に上方に延長した位置に等価的仮想固定支持
点を設定し、この等価的仮想固定支持点を中心に、前記
懸垂条体を振動させると、前記懸垂条体に働く重力によ
つて、前記復心力が得られるようにした時に、前記支持
点と前記等価的仮想固定支持点間距離で与えられる仮想
振子半径Ｒが、前記中立点の近傍において、前記懸垂条
体の全長の1/20以上となるように選定されている。

＜作用＞ 本発明では、地震や台風によつて建物が揺れ、この建物
の揺れのために保持手段によつて塔側に保持されている
懸垂条体は、塔側の支持点が中立点を中心として水平面
内で揺動するようにして揺れる。このように、懸垂条体
の塔側の支持点が中立点を中心として水平面内で揺動す
ると、懸垂条体に作用している微弱な制動力により、懸
垂条体の揺動エネルギは消耗吸収される。

＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を第１図及び第２図を用いて詳細
に説明する。

ここで、第１図及び第２図はそれぞれ本発明の第１の実
施例及び第２の実施例の構成を示す斜視図である。

第１図に示すように、昇降塔内を図示せぬかご案内用レ
ールに案内されて、上昇び下降自在にかご２が配され、
このかご２の底面にかご側支点４が設けられ、このかご
側支点４にテールコード３の一端が固定されている。

このテールコード３は、Ｌ字型を描いて昇降塔内に自重
で懸垂され、テールコード３の他端は昇降塔の壁面１に
設けられたジヤンクシヨンボツクス５に固定されてい
る。このジヤンクシヨンボツクス５と、テールコード３
の懸垂の底部との間において、壁面１にブラケツト12を
介してレール部材10が固定されている。

このレール部材10には、長手方向に壁面１に直角なガイ
ドレール11が形成され、このガイドレール11の両端部
は、それぞれ上方に直角に屈曲され屈曲部が形成されて
いる。また、シヤトルローラ９を有するシヤトル８が、
シヤトルローラ９をガイドレール11と転動自在に嵌合さ
せて、レール部材10に取り付けられている。

そして、テールコード３の芯線のスチールコード６が、
第１図に示す分岐点Ａでテールコード３の外層被覆から
剥き出され、このスチールコード６の端部がシヤトル８
の下部に固定され、この固定部がテールコード３の揺動
支持点O₁とされ、スチールコード６によつてテールコー
ド３が、シヤトル８を介してレール部材10を吊されてい
る。

さらに、レール部材10には両端と屈曲部と、シヤトル８
の両側間にそれぞれ復心用ばね13が設けられ、一方の屈
曲部側にリミツトスイツチ15が、他方の屈曲部側にダン
パー14が設けられている。

このようにして、シヤトル８にテールコード３の塔側の
支持点となる揺動支持点O₁が設けられ、この揺動支持点
O₁は、シヤトル８のガイドレール11上での移動によつ
て、テールコード３の懸垂面内で中立点を中心として、
揺動自在に保持されている。また、シヤトル８が中立点
からずれて移動すると、復心用ばね13の偏倚力によつて
シヤトル８には復心力が働くようになつている。さら
に、シヤトル８が所定量を越えて変位すると、シヤトル
８にリミツトスイツチ15が蹴られてONとなり、シヤート
８の変位力がダンパー14で吸収され、リミツトスイツチ
15がONとなるために、図示せぬ地震管制装置が作動し
て、かご２は最寄り階に待避し、揺れがおさまるまで昇
降機の運転が休止されるようになつている。

一般に、細くて重さが無視出来るスチールコード６の長
さを、第１図に示すように等価的仮想固定支持点O₀まで
延長し、この等価的仮想固定支持点O₀でテールコード３
を吊し、テールコード３を錘りとする振子を構成した場
合、重力によつてこの振子に作用する復心力が復心用ば
ね13の復心力と一致する時、揺動支持点O₁と等価的仮想
固定支持点O₀間距離である等価的仮想振子半径Ｒで、復
心用ばね13の復心力を表わすことが行なわれている。こ
の等価的仮想振子半径Ｒは長さのデイメンジヨンを有す
るので、テールコード３の全長をｌとした時、比R/lで
復心力の大きさを無次元化して表現することが出来る。

実施例においては、揺動支持点O₁に作用する復心力は設
備の大きさによつて変化するので、このように無次元化
して表現すると便利であるが、この等価的仮想振子半径
ＲはＲ＞1/20ｌに選定されている。

また、地震や台風によつて建物が揺動する場合には、建
物の上部程大きく揺れるので、かご２が昇降路の上部に
位置する時テールコード３は大きく振れる。この場合
に、従来のようにテールコードのかご側支持点を浮動懸
架する場合には、建物の振れを水平浮動懸架部でテール
コード３に伝えないように、水平浮動に対する制動力は
極めて小さく設定されている。この振動に対する制動力
の大きさを無次元化して表現するために、一般に自由振
動の自然減衰率が用いられている。このため、従来のテ
ールコード３のかご側支持点を浮動懸架する方式では、
自然減衰率も低い方がよいことになる。

これに対して、実施例ではかご２が昇降路の上部に位置
する時に、地震などによる建物の揺動によるかごの水平
振動で、テールコード３には共振条件下で振動エネルギ
が供給されるので、テールコード３の塔側支持点の浮動
懸架部に加える制動力を或る程度大きくして、水平浮動
部でエネルギを積極的に吸収することが必要である。こ
の条件を満たす制動力を与えた条件では、テールコード
３の自由振動に対する自然減衰率は10％以上となる。

反面この制動力を強くし過ぎると、浮動懸架部の浮動が
拘束されて固定支点と略同じことになつてしまう。この
場合にはテールコード３の自由振動に対する浮動懸架機
構のダンピング効果は低下し、ダンピング効果は主とし
て空気抵抗による所となり、自然減衰率は10％以下に下
がってしまう。

このように、適正な制動力には上限値と下限値とがある
が、実施例においては自然減衰率10％以上となるように
制動力を調整することにより、制動抵抗を上限値と下限
値間に入れるように構成されている。

以上に述べたような構成を本発明の第１の実施例におい
て、テールコード３が懸垂条件を構成し、シヤトル８、
シヤトルローラ９、ブラケツト12及びレール部材10が保
持手段を構成し、復心用ばね13が復心手段を構成してい
る。

次に、第１の実施例の動作を説明する。

地震や台風によつて建物が揺れると、かご２は建物に対
して相対的に揺動状態となり、テールコード３のかご側
支点４が強制振動され、共振条件下でテールコード３に
振動エネルギが供給される。

この振動エネルギによつて、昇降路内に懸垂されている
テールコード３は、懸垂面内で揺動支持点O₁を支持点に
して揺動しようとする。然るに、揺動支持点O₁はシヤト
ル８に設けられ、このシヤトル８はシヤトルローラ９に
よつて、ガイドレール11と転動自在に嵌合されているの
で、前記振動エネルギによつて、シヤトル８はレール部
材10のガイドレール11上を中立点を中心に、一次元的に
左右往復移動しようとする。

この場合、シヤトル８がレール部材10上で中立点から変
位すると、復心用ばね13の偏倚力によつて、シヤトル８
には中立点方向に働く制動力が与えられるので、テール
コード３の揺動エネルギは消耗吸収され、テールコード
３の揺動支持点O₁での揺動は抑制される。

このように、かご２と昇降塔の壁面１とにわたつて懸垂
されたテールコード３の塔側の揺動の支持点O₁を浮動懸
架機構で支持し、ここに適切な製造力を及ぼすようにし
た構成は、あたかも港湾の岸壁に設けた消波ブロツクの
ような消波効果を発揮し、テールコード３に加えられた
振動波は固定支点側では反射されるが、浮動支点側では
反射されることなく減衰吸収される。このため、テール
コード３に与えられる揺動エネルギが所定値以下である
と、テールコード３の揺動に追従してシヤトル８が往復
動をし、この往復動に伴なう制動抵抗によつて揺動エネ
ルギーが減衰し、１次から高次の共振モードについてテ
ールコード３の共振時の応答倍率が低く抑制さる。これ
により、テールコード３の絡み付きは発生せず、昇降機
は安全に運転される。

また、テールコード３に与えられる揺動エネルギが所定
値を越えると、シヤトル８が大きく変位するために、シ
ヤトル８がリミツトスイツチ15を蹴ってリミツトスイツ
チ15がONとなる。このリミツトスイツチ15のON動作によ
つて、図示せぬ地震管制装置が作動し、かご２は最寄り
階に待避し、揺れがおさまるまで昇降機の運転は休止さ
れる。

一般に建物は上部ほど地震時に大きく振れるので、昇降
路の上部になるほど揺動の振幅は大きくなるが、実施例
では等価的仮想固定支持点O₀は建物の揺動には関係なく
空間的に静止した点であり、実際にこの等価的仮想固定
支持点O₀でテールコード３が支持されている構成に対し
て、耐振の面で極めて有利である。

発明者等の実測によると、第１の実施例では、かご２が
上部階床にある場合には、かご２側に揺動懸架機構を取
り付けた構成よりも、制振効果が若干下廻わるが、それ
でも共振条件時のテールコード３の応答倍率を制振装置
なしの場合に比して、約1/3に抑制することが出来る。
このことは耐震震度階級を１ランク上げられることを意
味するので、制振効果としては充分である。

また、第１の実施例では自然減衰時間を1/3以下に短縮
することが出来るので、地震などによる建物の揺れの終
了後のエレベータの運転開始時期の支障のない範囲に短
縮出来る。

さらに、第１の実施例では、テールコード３の揺動懸架
機構を、重量の制限なしに充分な剛性のある塔側に部材
の歪みなしに芯出し精度よく取り付けて、かご２の位置
によつて懸架機構に加わるテールコード３の重量変化
で、揺動懸架機構の芯出し調整精度が変化することが完
全に防止される。

また、既納品の昇降機を改造して塔側にテールコード３
の揺動懸架機構追加することが、かご２の重量の増加も
なく、風切り音防止カプセルの取り付けに対して何等の
障害もなしに、比較的容易に行なわれる。

第２図に第１図と同一部分に同一符号を付してその構成
を示すのは、本発明の第２の実施例であり、この実施例
はテールコード３の塔側での揺動支持点が揺動面内で、
実質的には二次元的に揺動可能に構成されている。

第２図において、16は傾斜軸でありこの傾斜軸は昇降塔
壁面１からブラケツトで支持され、傾斜軸16の軸芯Ｚ−
Ｚは鉛直軸に対して、レール部材10の方向に微小角度だ
け傾斜している。また、17はボス、18は枢支軸、19は傾
斜角調整ねじであり、この傾斜角調整ねじ19によつてガ
イドレール11の水平度調節を行なうようになつている。

第２の実施例において、レール部材10は傾斜軸16を中心
として旋回揺動することが出来るが、傾斜軸16が鉛直軸
に対して傾いているために、重力によつて比較的弱い復
心力が発生し、この傾きの方向がＸ−Ｘ方向の旋回揺動
の中立位置となる。また、第２の実施例においては、復
心用ばね13がない代わりに、シヤトル８用のガイドレー
ル面11は直線ではなく、長手方向の中央部が凹んだ緩い
円弧状となつているが、曲率の小さい円弧は第２図には
図示されていない。

このため、シヤトルローラ９でガイドされるシヤトル８
には重力によつて復心力が発生し、ガイドレール面11の
円弧の最下部の位置がＹ−Ｙ方向の往復揺動の中立位置
となる。このYZ面内の仮想振子半径R_y-zは、明かにガイ
ドレール面11の円弧の半径で簡単に表現することが出来
る。

第２図の実施例におけるXZ面内の仮想振子半径R_x-zはＺ
−Ｚ軸から往復揺動の中立位置迄の旋回揺動半径をｒ、
Ｚ−Ｚ軸の傾斜角をθラジアンとすると、R_x-z＝r/θで
与えられる。従って、レール部材10の長さで定まる半径
ｒが比較的小さくても、傾斜角θを極めて小さくするこ
とによつて、仮想振子半径R_x-zをテールコード３の全長
と比較出来る程度に大きくとることが出来る。

なお、第２図には図示を省略してあるが、第１図のリミ
ツトスイツチ15に対応するリミツトスイツチが、Ｘ−
Ｘ、Ｙ−Ｙ方向のシヤトル８の過大変位を検出して作動
するように取り付けられている。そして、このリミツト
スイツチのON動作で作動し、かご２を最寄りの階に待避
させ、揺れがおさまるまで昇降機の運転を休止する地震
管制装置が設けられている。

第２の実施例におけるその他の部分の構成は、すでに第
１図を用いて説明した第１の実施例と同一である。

このような構成の第２の実施例において、テールコード
３が懸垂条件を構成し、シヤトル８、シヤトルローラ
９、傾斜軸16、ボス17、枢支軸18、傾斜角調節ねじ19及
びブラケツト12が保持手段を構成し、ガイドレール面11
の円弧及び傾斜軸16により傾斜して取付けられているレ
ール部材10が復心手段を構成している。

この第２の実施例においては、地震や台風によつて建物
が揺れ、テールコード３に振動エネルギが供給され、テ
ールコード３が水平面（Ｘ−Ｙ面）内で揺動すると、Ｙ
−Ｙ方向はガイドレール面11に形成されている円弧につ
て、中立位置に重力による復心力が生じる。また、Ｘ−
Ｘ方向は傾斜軸16の傾きによつて、傾き方向の中立位置
に重力による復心力が生じる。

このようにして、第２の実施例においてはテールコード
３に与えられる振動エネルギが吸収され、１次から高次
の共振モードについてテールコード３の共振時の応答倍
率が低く制御される。

復心用ばねを使用しない簡単堅固な構造の第２の実施例
における、その他の動作及び効果はすでに第１図を用い
て説明した第１の実施例と同一である。

例えば、特開昭55−94045号公報に開示されている基本
発明の昇降機に適用する場合には、地震などによつて建
築物の上層階ほど大きく揺れるという理由と、昇降路内
にかご側と塔側にわたつてテールコードを懸垂した昇降
機では、かご側のテールコードの周囲空間の方が、塔側
のテールコードの周囲空間より広いという理由によつ
て、かご側に浮動懸架機構を設置するのが通常の方式で
ある。

発明者等は、この考え方を出発点に戻すと共に、テール
コードの共振が20回以上の繰り返し加振に伴って徐々に
成長するもので、浮動ストロークの小さな制振手段によ
つて充分な制振効果が得られることを実験的に確認し、
その結果として前述の各実施例に見られるような、塔側
に浮動懸架機構を設置した昇降機の懸垂条体の制振装置
を得ることが出来た。

なお、第１の実施例では揺動支持点の往復運動に対して
制動力を及ぼすダンパーを独立に設けた構成のものを説
明したが、本発明はこの実施例に限定されるものでな
く、ジヤンクシヨンボツクスから揺動支持点までの、テ
ールコードの曲げ変形抵抗のヒステリシスでダンパー作
用を代行させ、また、シヤトルローラの運転抵抗などの
摩擦抵抗でダンパー作用を代行させることが出来る。

また、第１の実施例においては復心手段として復心用ば
ねを使用しているが、ガイドレール面を円弧状に形成し
て復心手段とすることも出来る。

さらに、第１及び第２の実施例では、仮想振子半径Ｒが
一定の場合について説明したが、本発明はこれらの実施
例に限定されるものでなく、中立位置から離れた位置で
仮想振子半径Ｒを規定値よりも小さくした複合曲率構成
とし、過大変位に対するストツパーの作用を行なわせる
ようにすることが出来る。そして、第１及び第２の実施
例では、塔側にのみ浮動懸架機構を設置した構成のもの
を説明したが、これもこれらの実施例に限定されるもの
ではなく、塔側の浮動懸架機構と共にかご側にも浮動懸
架機構を具備する構成とすることも出来る。

＜発明の効果＞ 本発明は、既納品のエレベータを改造して、かごの重量
を増加させることなく、また風切り音防止のカプセルの
取り付けに何等障害を与えずに、付加部品を組付けて作
成でき、懸垂条件の共振時の応答倍率を抑制し、自然減
衰時間を短縮することにより、地震や台風発生時の昇降
機の運転を安全且つ効率的に行なうことが出来る。

また、懸垂条件の揺動懸架機構を、充分な剛性を有する
塔側に重量の制限なしに、心出し精度よく取り付けるこ
とが出来るので、かご位置で変化する揺動懸架機構に加
えられる懸垂条件の重量によつて、揺動懸架機構の芯出
し調整精度が変化することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す斜視図、第
２図は本発明の第２の実施例の構成を示す斜視図であ
る。 １……壁面、２……かご、３……テールコード、４……
かご側支点、６……スチールコード、８……シヤトル、
９……シヤトルローラ、10……レール部材、11……ガイ
ドレール、12……ブラケツト、13……復心用ばね、14…
…ダンパー、O₁……揺動支持点、O₀……等価的仮想固定
支持点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】昇降機のかご側と塔側とにわたつて懸垂さ
   れ、自重で垂れ下がる懸垂条体の揺動を吸収する昇降機
   の懸垂条体の制振装置において、前記懸垂条体の塔側の
   支持点を、水平面で中立点を中心として揺動自在に保持
   する保持手段と、この保持手段により保持される前記支
   持点の揺動に対して、復心力を与える復心手段とを有
   し、前記支持点を前記懸垂条体の延長方向に上方に延長
   した位置に等価的仮想固定支持点を設定し、この等価的
   仮想固定支持点を中心に、前記懸垂条体を揺動させる
   と、前記懸垂条体に働く重力によつて、前記復心力が得
   られるようにした時に、前記支持点と前記等価的仮想固
   定支持点間距離で与えられる仮想振子半径Ｒが、前記中
   立点の近傍において、前記懸垂条体の全長の1/20以上と
   なるように選定されていることを特徴とする昇降機の懸
   垂条体の制振装置。