JPWO2020021671A1 - エレベータ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
これに対して、一定周波数の加振力に対しては、加振源とかごとの間に、加振力と同じ共振周波数を持つ動吸振器を滑車に設置することにより、回転振動を抑制する方法が提案されている。例えば、特許文献1では、返し滑車である頂部プーリにねじりダンパーを設置したアクティブ動吸振器を設置している。
また、従来のアクティブ動吸振器を返し滑車に設置する場合に、回転系の固有振動数の変化に対して、能動的に制御することで振動を抑制し続けることが可能であるものの、アクチュエータやセンサを設置する必要があり、更なる機器の大型化を招くとともに、コストが増大する問題があった。
図1は、本発明の実施の形態1にかかるエレベータ装置の構成図である。図1の綱車5を昇降路1の上部に設置した2:1ローピング方式のエレベータ装置において、昇降路1内に、かご2と釣合おもり3が設置されている。かご2とかご2と連動して昇降する釣合おもり3は、懸架手段4によって、かご2に搭載されるかご吊り滑車6、かご吊り滑車7、および釣合おもり吊り滑車8などの滑車に巻掛けられることにより、接続されている。懸架手段4として、複数本のロープまたは複数本のベルトが用いられている。懸架手段4の両端部には、それぞれかご側の綱止め9と釣合おもり側の綱止め10が取り付けられている。かご2は、巻上機に駆動された綱車5に巻きかけられた懸架手段4によって、昇降路1を上下に走行する。
図2は、エレベータ装置の3種類の回転振動モードを示す図である。図2の(a)はモード1、(b)はかご最下階でのモード2、(c)はかご最上階でのモード2の状態である。それぞれのモードにおいて、加振力の影響が最も大きく、対応する動吸振器を設置すべき滑車を網掛けで図示する。図3は、エレベータ装置の回転振動に対するかご位置および共振周波数の関係を模式的に表す図である。なお、図3において、縦軸は回転周波数(eigen frequency)を表し、横軸は昇降路におけるかご位置(car position、昇降路の最下階(bottom floor)から最上階(top floor))を表す。
そこで、上述の3種類の振動モードにおける最も影響が大きい共振を低減するため、図2に示すように、2つのかご吊り滑車6、7のうち、何れか一つの吊り滑車、例えば図2(a)の網掛けで図示したかご吊り滑車6において、f1との共振周波数A(Dと同値)に対応した動吸振器を設定する。それと共に、もう一つの吊り滑車、例えば図2(b)の網掛けで図示したかご吊り滑車7において、f2との共振周波数Bに対応した動吸振器を設定する。さらに、釣合おもり吊り滑車8が共振周波数Cに対応するように、図2(c)の網掛けで図示した釣合おもり吊り滑車8に動吸振器を設定する。
また、本発明に係るエレベータ装置における動吸振器の設置態様は、釣合おもり3の上部の釣合おもり吊り滑車のように、かご2の上部にかご吊り滑車6を1つ設置するエレベータ装置に対しても適用できる。
図5に、滑車の一例であるかご吊り滑車6の基本的な構成を示す。かご吊り滑車6は、回転中心となる回転中心部11、懸架手段4が巻きかけられる外周部12、および回転中心部11と外周部12を接続する複数のスポーク13で構成される。スポーク13の間には、かご吊り滑車の軽量化のために空隙14が設けられている。
図7に、動吸振器15の構成を示す。図7(a)にかご吊り滑車6の側面からみた回転中心部11に固定されている動吸振器を示し、図7(b)にかご吊り滑車6の正面からみた動吸振器を示す。図7(a)に示すように、動吸振器15の板状部材37として、弾性を有する片持ち支持の板バネ17が用いられる。板バネ17の径方向に伸長する自由端側には、おもり18が取り付けられている。かご吊り滑車6の回転中心部11に、取付板16がボルト19で固定され、動吸振器15の板バネ17の固定端は、取付板16に固定されている。板バネ17には径方向に長穴20が設けられている。図7(b)に示すように、おもり18がボルト21とナット22によって、板バネ17の長穴20を通して固定されている。おもり18の径方向の位置は、長穴20の範囲内で調整することができる。
図9および図10に、弾性を有する板状部材を折り曲げることで板バネ17と取付板16を一体成形した動吸振器15の構成例を示す。板バネ17と取付板16を一体成形することで、従来の振り子構成の動吸振器に比べて、小型化できるとともに、部品点数も削減できる。
図10の動吸振器15の構成例では、取付板16部分の破線を山折り、一点鎖線を谷折りする。回転中心部11との締結状態を図11に示す。取付板16部分には複数のネジ穴31が設けられている。図11の構成例では、取付板16を折り曲げて回転中心部11を挟み込んだ部分を、ボルト32とナット33で締結する。
このような動吸振器15の構成により、動吸振器15は滑車の空隙14内に設置することができ、かかる動吸振器15の作用によって、滑車の回転振動を抑制することができる。また、動吸振器15の取付板16は、滑車の回転中心部11に固定されるので、おもり18が、より外周部12側に設置されやすくなるため、おもり18で生じる回転慣性力が大きく働く結果、従来に比べて小さなおもり質量でも大きな制振効果が得られ、動吸振器15が小型化できる。さらに、板状部材37に用いられる板バネ17は、回転中心部11から径方向に長く設定できるので、長穴20も径方向に長くできるため、おもり18の位置を調整する調整幅も大きく設定することが可能となる。これにより、動吸振器の共振周波数の設定範囲を広く取ることができる。
図12に示す滑車内の動吸振器15の構成例では、破線で示す円周が、制振対象とする基準共振周波数に対応するおもりの基準位置である。滑車の回転中心部に対して対称に配置された動吸振器15aと15cは、基準位置に対して、おもり18の位置を回転中心部寄り、すなわち、第1の距離38にずらしている。このため、動吸振器15aと15cの共振周波数は、制振対象とする回転系の共振周波数よりも高い値となる。一方、滑車の回転中心部に対して対称に配置された一組の動吸振器15bと15dは、基準位置に対して、おもり18の位置を外周部寄り、すなわち、第2の距離39にずらしている。このため、動吸振器15bと15dの共振周波数は、制振対象とする回転系の共振周波数よりも低い値となる。
である。ここで,EI(Eはヤング率、Iは断面2次モーメント)は板バネ17の曲げ剛性を表し、Mはおもりの質量である。Lは板バネ17の支持点からおもり18までの距離であり、おもり18の設置位置を表す。式(1)により,制振対象とする基準共振周波数f0に対して,おもり18の設置位置L0は、
である。懸架手段4の経年劣化により、基準共振周波数がf0から共振周波数f0+Δf(Δfは共振周波数の変化量)に変化すると、共振周波数の変化に対応するおもり18の設置位置L0+ΔL(ΔLはおもりの設置位置の移動量)は、
である。よって,予め一台の滑車に複数の動吸振器15のおもり18の設置位置をL0からL0+ΔLの間で均等に配置すれば,懸架手段4の経年劣化に対して、動吸振器15を再調整する必要もなく,継続的に回転系の共振が抑制できる。
1台の滑車内において、滑車の回転中心部に対して対称に配置する2つの動吸振器15のおもりを回転中心部から同距離にずらした場合には、滑車の偏荷重は発生しない。滑車の回転中心部に対して対称に配置するおもり18の設置位置からずらした距離が同距離ではない場合は、おもり位置の違いによる滑車の偏荷重が発生する。この場合、図13に示すように、おもり位置の違いで発生する偏荷重を打ち消すため、調整質量36a、36bを滑車の外周部12に設けることにより、滑車に作用する偏荷重を完全に打ち消すことができる。
図15に本発明の実施の形態2のエレベータ装置における滑車内にスポーク数が奇数で、奇数個の動吸振器15が取り付けられる構成例を示す。図15においては、かご吊り滑車6の円周方向に等間隔に設けられた5個のスポーク13とスポーク間で等間隔に配置された5個の動吸振器15を有する。
なお、実施の形態2以降の各実施の形態に係るエレベータ装置の回転モードの構成およびエレベータ装置における複数の滑車内の動吸振器15の設置態様は、実施の形態1に係るエレベータ装置と同一であるため、説明を省略する。
各動吸振器のおもり18の設置位置については、具体的には、動吸振器15dのおもりの設置位置がL0+ΔLに設定された場合は、動吸振器15a、15bのおもりの設置位置を、L0、動吸振器15c、15eのおもりの設置位置を、L0−(1/2)×ΔLとする。
また、図14の滑車内の動吸振器の構成例に示すように、動吸振器15の板状部材37部分は板バネ17の代わりに、金属板を用い、弾性バネ35で支持された回転支点34を中心に回転する振り子式の構成に置き換えても良い。
図17に本発明の実施の形態3のエレベータ装置に用いられる動吸振器15の構成を示し、図18に滑車内の動吸振器15の設置状態を示す。実施の形態1と2では、おもり18の設置位置を調整することによって、動吸振器15の共振周波数を設定しているが、実施の形態3では、おもり18の質量を変更することにより共振周波数を設定する。
図17において、動吸振器15の板バネ17に長穴20は設けられておらず、板バネ17の特定の位置、すなわち回転中心部から同一距離におもり18が固定される。図17に示すように、おもり18には質量調整用の調整おもり24が複数配置される。調整おもり24の数(または質量)を変更することにより、所望の共振周波数に設定することができる。
すなわち、実施の形態1と同様に、1台の滑車内において、基準共振周波数よりも高い共振周波数の一組の動吸振器15を滑車の回転中心部に対して対称に配置すると共に、基準共振周波数よりも低い共振周波数の他の一組の動吸振器15を滑車の回転中心部に対して対称に配置することで、滑車の回転中心部に対して対称に配置するおもり18の質量を相対的に同じように設定するため、おもり質量の違いによる慣性力で生じる滑車の偏荷重を防止できるとともに、共振周波数が異なる動吸振器15の組み合わせにより、懸架手段4の経年変化による基準共振周波数の変化にも対応した制振効果が得られる。
また、実施の形態3でも、図14に示すように、動吸振器15の板状部材37部分は板バネ17の代わりに、金属板を用い、弾性バネ35で支持された回転支点34を中心に回転する振り子式の構成に置き換えても良い。
図19に本発明の実施の形態4のエレベータ装置における滑車内の動吸振器の設置状態を示す。実施の形態4では、動吸振器15の板バネ17の板厚を変更することにより、動吸振器15の共振周波数の変動量が大きく調整できる。かつ、おもり18の設置位置を微調整することにより、動吸振器15の共振周波数を所定の値に設定できる。実施の形態4では、動吸振器15の板バネ17には長穴20が設けられており、おもり18の設置位置を調整可能となっている。
図19において、かご吊り滑車6には、懸架手段4の経年変化によって、生じると予測される制振対象とする基準共振周波数の変化に対して、板バネ17の板厚を変更した複数の動吸振器15a、15b、15c、15dを設置することにより、広い範囲の共振周波数の変動に対応できる。なお、最終的な周波数設定は、おもり18の位置の微調整によって実施する。実施の形態4では、おもり18の設置位置の調整量を少なくすることができるため、動吸振器により滑車に作用する慣性力の影響も小さい。
また、おもり18の設置位置の調整の代わりに、実施の形態3と同様に、おもり18の質量を調整しても同様の効果が得られる。
図20は、本発明の実施の形態5のエレベータ装置における滑車内の動吸振器の設置状態を表す説明図である。実施の形態5では、実施の形態4と同様に、動吸振器15の板バネ17の板厚を変更することにより、動吸振器15の共振周波数の変動量を調整している。また、板バネ17に長穴は設置されておらず、特定の位置におもり18が固定される。経年変化による制振対象とする基準共振周波数の変化に対しては、板バネ17の板厚を変更した複数の動吸振器15a、15b、15c、15dを設置することで対応可能となる。
図20に示すように、滑車に動吸振器15a、15b、15c、15dのおもり18の設置位置を破線で示す滑車の回転中心部から同一距離上に配置し、かつ、全てのおもり18を同質量にしている。これにより、動吸振器により滑車に作用する慣性力が完全に打ち消され、滑車に偏荷重が作用することはない。なお、板バネ17の厚み差による質量差はおもりに比べて微量であるため、滑車に作用する偏荷重の影響は考慮しなくて良い。
図21は、本発明の実施の形態6のエレベータ装置における滑車内の動吸振器の設置状態を表す説明図である。動吸振器は、上述の図14と同様に、弾性バネ35で支持された回転支点34を中心に回転する振り子式の構成となっている。
実施の形態5と同様に、実施の形態6では、滑車に動吸振器15a、15b、15c、15dのおもり18の設置位置を破線で示す滑車の回転中心部から同一距離に配置し、全てのおもり18を同質量にしている。
すなわち、図21において、滑車の回転中心部に対して対称に配置する一組の動吸振器15b、15dに取り付ける弾性バネ35b、35dをより強いバネ定数のものとするのに対して、他の一組の動吸振器15a、15cに取り付ける弾性バネ35a、35cを相対的に弱いバネ定数のものとする。
また、全てのおもり18を滑車の回転中心部から同一距離に配置しているため、動吸振器により滑車に作用する慣性力を完全に打ち消し、滑車に偏荷重が作用することはない。したがって、弾性バネの剛性がより強い、またはより弱い動吸振器同士が必ずしも滑車の回転中心部に対して対称に配置する必要はなく、隣接に配置しても良い。
図22は、本発明の実施の形態7のエレベータ装置における滑車内の動吸振器の設置状態を表す説明図である。実施の形態7では、図21に示す実施の形態6と同様に、動吸振器が回転支点34を中心に回転する振り子式の構成となっている。また、図21に示す実施の形態6と同様に、動吸振器15a、15b、15c、15dのおもり位置を破線で示す滑車の回転中心部から同一距離に配置し、全てのおもり18を同質量にしている。
一方、実施の形態6とは異なり、実施の形態7では、バネ35は全て同じバネ定数とし、回転支点34に対してバネ35を径方向に離れた位置に変えることにより、動吸振器15の共振周波数を変更している。
すなわち、図22において、動吸振器15a、15cのバネの固定位置をより外周部側に、動吸振器15b、15dのバネの固定位置をより回転中心部側に配置している。
また、全てのおもり18が滑車の回転中心部から同一距離に配置されているため、動吸振器により滑車に作用する慣性力が完全に打ち消され、滑車に偏荷重が作用することはない。
図23は、本発明の実施の形態8のエレベータ装置における滑車内の動吸振器の設置状態を表す説明図である。実施の形態8では、滑車の中心部における動吸振器15の取り付け態様が、ほかの実施の形態とは異なる。滑車の回転中心部11に動吸振器15を取り付けるスペースが限られるため、設置が困難となる場合があり得る。この場合、回転中心部11に板バネ17の一端を固定する代わりに、スポーク13の回転中心部側の部位に取付板25を設置し、取付板25を介して板バネ17の一端を固定する。板バネ17は外周部方向に伸長する自由端をなし、滑車の回転方向に弾性を有する。板バネ17の固定端から自由端に至るいずれかの位置におもりが固定され、滑車の回転方向に振動できる。
Claims (14)
- 昇降路内を昇降するかごと、
前記昇降路内に配置され、前記かごと連動して昇降する釣合おもりと、
前記かごと前記釣合おもりとを吊り下げる懸架手段と、
前記懸架手段が巻掛けられ、回転中心部と、前記回転中心部から径方向に伸長する複数のスポークと、前記スポークによって支持される外周部と、をそれぞれ有する、前記かごに搭載されるかご吊り滑車、および、前記釣合おもりに搭載される釣合おもり吊り滑車と、
前記かご吊り滑車と前記釣合おもり吊り滑車の少なくとも一つの滑車における前記スポーク間に配置され、一端が前記滑車の回転中心部に固定される固定端をなし、他端が径方向に伸長する自由端をなし前記滑車の回転方向に弾性を有する板状部材からなり、前記板状部材の固定端から自由端に至るいずれかの位置におもりが固定され、前記滑車の回転方向に振動可能な動吸振器と、
を備えるエレベータ装置。 - 前記動吸振器の前記板状部材は、片持ち支持の板バネが用いられることを特徴とする請求項1に記載のエレベータ装置。
- 前記板バネは、前記滑車の回転中心部に取り付ける取付板と一体であることを特徴とする請求項2に記載のエレベータ装置。
- 前記動吸振器は、前記板状部材の固定端の円周方向に沿った両側に弾性バネが取り付けられることを特徴とする請求項1に記載のエレベータ装置。
- 前記滑車のうち少なくとも一つが円周方向に等間隔に設けられた偶数個の前記スポークと前記スポーク間で等間隔に配置された前記動吸振器を有し、前記複数の動吸振器のうち前記回転中心部に対して対称に配置された一組の前記動吸振器の共振周波数が前記滑車の基準共振周波数に対して増加するように調整され、他の一組の前記動吸振器の共振周波数が前記基準共振周波数に対して減少するように調整されたことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のエレベータ装置。
- 前記滑車のうち少なくとも一つが円周方向に等間隔に設けられた5以上で奇数個の前記スポークと前記スポーク間で等間隔に配置された前記動吸振器を有し、前記複数の動吸振器のうち、一つの前記動吸振器の共振周波数が前記滑車の基準共振周波数に対して増加、前記一つの前記動吸振器の円周方向の両側に隣接する2つの前記動吸振器からなる一組の前記動吸振器の共振周波数が前記基準共振周波数に対して減少、前記一つの前記動吸振器が前記回転中心部に対して対向する位置に隣接する他の2つの前記動吸振器からなる他の一組の動吸振器の共振周波数が前記基準共振周波数に対して増加するようにそれぞれ調整されたことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のエレベータ装置。
- 前記一組の動吸振器のおもりが前記回転中心部からそれぞれ第1の距離に設置され、前記他の一組の動吸振器のおもりが前記回転中心部からそれぞれ第2の距離に設置され、前記第1の距離と前記第2の距離は異なることを特徴とする請求項5に記載のエレベータ装置。
- 前記スポーク数が5個である前記滑車における、前記スポーク間に配置される5つの前記動吸振器のうち一つの前記動吸振器の前記おもりの設置位置を、前記基準共振周波数に対する前記おもりの設置位置をL0、前記L0に対する移動量をΔLとした場合に、
前記回転中心部からL0+ΔLとし、かつ、
前記一つの前記動吸振器に隣接する2つの前記動吸振器の前記おもりの設置を前記回転中心部からL0−(1/2)×ΔLとし、
前記一つの前記動吸振器と前記回転中心部に対して対向する位置に隣接する他の2つの前記動吸振器の前記おもりの前記設置位置は前記回転中心部からL0とすることを特徴とする請求項6に記載のエレベータ装置。 - 前記滑車の外周部側に調整質量を配置することにより、滑車の偏荷重を打ち消すことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のエレベータ装置。
- 前記滑車における複数の前記動吸振器の前記おもりが前記回転中心部から同一距離に配置され、前記一組の動吸振器のおもりの質量が同一であり、前記他の一組の動吸振器のおもりの質量が同一で、かつ、前記一組の動吸振器のおもりの質量とは異なることを特徴とする請求項5に記載のエレベータ装置。
- 前記板バネの板厚が互いに異なる動吸振器が含まれること特徴とする請求項2に記載のエレベータ装置。
- 前記弾性バネの剛性が互いに異なる動吸振器が含まれること特徴とする請求項4に記載のエレベータ装置。
- 前記滑車における複数の前記動吸振器の前記弾性バネが前記回転中心部からの固定位置を異ならせることを特徴とする請求項4に記載のエレベータ装置。
- 昇降路内を昇降するかごと、
前記昇降路内に配置され、前記かごと連動して昇降する釣合おもりと、
前記かごと前記釣合おもりとを吊り下げる懸架手段と、
前記懸架手段を巻掛け、回転中心部と、前記回転中心部から径方向に伸長する複数のスポークと、前記スポークによって支持される外周部と、をそれぞれ有する、前記かごに搭載されるかご吊り滑車、および、前記釣合おもりに搭載される釣合おもり吊り滑車と、
前記かご吊り滑車と前記釣合おもり吊り滑車の少なくとも一つの滑車における前記スポーク間に配置され、一端が前記スポークの前記回転中心部側の部位に取り付けられる固定端をなし、他端が前記外周部方向に伸長する自由端をなし前記滑車の回転方向に弾性を有する板状部材からなり、前記板状部材の固定端から自由端に至るいずれかの位置におもりが固定され、前記滑車の回転方向に振動可能な動吸振器と、
を備えるエレベータ装置。
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