KR20080033326A - 엘리베이터의 진동 저감 장치 - Google Patents

Abstract

엘리베이터의 진동 저감 장치에 있어서는, 엘리베이터 바스켓에 대한 제진력을 발생하는 작동기가, 가이드 롤러를 가이드 레일에 압박하는 스프링과 병렬로 설치되어 있다. 작동기는 제어기에 의해 제어된다. 제어기는 바스켓 프레임의 수평 방향 가속도를 검출하기 위한 바스켓 프레임 가속도 센서와, 바스켓 실의 수평 방향 가속도를 검출하기 위한 바스켓 실 가속도 센서로부터의 정보에 의거하여, 작동기에서 발생시키는 제진력을 구한다.

Description

엘리베이터의 진동 저감 장치 {VIBRATION REDUCING DEVICE FOR ELEVATOR}

본 발명은, 주행 중인 엘리베이터 바스켓에 발생하는 횡 진동을 줄이기 위한 엘리베이터의 진동 저감 장치에 관한 것이다.

최근, 빌딩의 고층화에 따른 엘리베이터의 고속화에 의해, 엘리베이터 바스켓의 진동 저감 기술의 중요성이 높아지고 있다. 이러한 진동 저감 장치로서, 바스켓 프레임의 진동을 가속도 센서에 의해 검지하여, 가이드부의 스프링과 병렬로 설치된 작동기에 의해 진동과 반대 방향의 힘을 엘리베이터 바스켓에 가하는 것이 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2001-122555호 공보

상기한 바와 같은 종래의 진동 저감 장치에서는, 작동기가 가이드부의 스프링과 병렬로 설치되어 있으므로, 바스켓 실과 바스켓 프레임이 같은 방향으로 진동하는 진동 모드에서의 제진 능력은 높지만, 바스켓 실과 바스켓 프레임이 반대 방향으로 진동하는 진동 모드에서의 제진 능력은 그다지 높지 않다. 특히, 엘리베이터 바스켓의 질량이나 방진 부재의 강성 등에 의해서 결정되는 특정한 주파수 부근의 외란 입력에 대해서는, 바스켓 프레임이 거의 진동하지 않고, 바스켓 실이 비교적 크게 진동하므로, 바스켓 프레임에만 가속도 센서를 설치한 종래의 장치에서는, 바스켓 실의 진동을 거의 줄일 수 없다.

여기서, 엘리베이터 바스켓의 횡 진동의 원인이 되는 외란의 대표적인 것으로서는, 가이드 레일의 가공 오차나 설치 오차에 기인하는 레일 변위 가진을 들 수 있다. 이 레일 변위 가진 외란에 특히 많이 포함되는 주파수는, 가이드 레일 1개의 길이 L[m]과, 엘리베이터 바스켓의 승강 속도[m/s]로부터, 다음과 같이 표시되는 것이 경험적으로 알려져 있다.

f = V/L[Hz]…(1)

지금까지의 고속 엘리베이터에서는, 식 (1)에서 결정되는 주파수가, 바스켓 실과 바스켓 프레임이 같은 방향으로 진동하는 진동 모드의 주파수에 가깝기 때문에, 종래의 진동 저감 장치에 의해서도 엘리베이터 바스켓의 횡 진동을 줄일 수 있었다. 그러나 엘리베이터 바스켓의 승강 속도가 더 빨라지면, 식 (1)에서 결정되는 주파수가 높아져, 종래의 장치에서는 효율적으로 제진할 수 없는 주파수의 외란이 되어 버린다. 따라서, 엘리베이터를 고속화하기 위해서는, 훨씬 넓은 제진 주파수 대역을 갖는 진동 저감 장치가 필요했다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 훨씬 넓은 주파수 대역에서 충분한 제진 능력을 얻을 수 있는 엘리베이터의 진동 저감 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 엘리베이터의 진동 저감 장치는, 엘리베이터 바스켓의 바스켓 프레임의 수평 방향 가속도를 검출하기 위한 바스켓 프레임 가속도 센서, 엘리베이터 바스켓의 바스켓 실의 수평 방향 가속도를 검출하기 위한 바스켓 실 가속도 센서, 바스켓 프레임에 탑재되어 가이드 롤러를 승강로에 설치된 가이드 레일에 압박하는 스프링과 병렬로 설치되어, 엘리베이터 바스켓에 대한 제진력을 발생하는 작동기, 및 바스켓 프레임 가속도 센서 및 바스켓 실 가속도 센서로부터의 정보에 의거하여, 작동기에서 발생시키는 제진력을 구하여 작동기를 제어하는 제어기를 구비하고 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 엘리베이터 장치의 주요부를 나타내는 정면도이다.

도 2는 도 1의 롤러 가이드 장치를 나타내는 측면도이다.

도 3은 도 1의 엘리베이터 바스켓마다 진동 저감 장치와의 관계를 2 관성 스프링 매스 모델로서 나타내는 설명도이다.

도 4는 도 3의 간단한 모델을 나타내는 블록선도이다.

도 5는 도 1의 바스켓 실의 질량 변동을 나타내는 블록선도이다.

도 6은 도 1의 방진 부재의 강성 변동을 나타내는 블록선도이다.

도 7은 도 1의 작동기에 의해 가해지는 제진력으로부터 바스켓 프레임의 가 속도까지의 주파수 전달 특성을 나타내는 보드선도이다.

도 8은 모델화 오차의 특성과 감도 함수의 특성을 나타내는 보드선도이다.

도 9는 고주파 영역의 모델화 오차를 나타내는 블록선도이다.

도 10은 감도 함수의 특성을 나타내는 보드선도이다.

도 11은 가이드 레일의 가속도 외란으로부터 바스켓 실의 가속도까지의 전달 특성을 나타내는 보드선도이다.

도 12는 바스켓 프레임만의 가속도를 검출하는 경우의 가이드 레일의 가속도 외란으로부터 바스켓 실의 가속도까지의 전달 특성을 나타내는 보드선도이다.

도 13은 고속 주행 중에 가이드 레일 외란을 부여한 경우의 바스켓 실의 시각 역파형을 나타내는 설명도이다.

도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 엘리베이터의 진동 저감 장치의 방진 부재를 나타내는 정면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.

[제 1 실시예]

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 엘리베이터 장치의 주요부를 나타내는 정면도이다. 도면에 있어서, 승강로(1) 내에는, 한 쌍의 가이드 레일(2)이 설치되어 있다. 각 가이드 레일(2)은, 복수 개의 레일 부재를 그 길이 방향으로 맞붙임 으로써 구성되어 있다. 또한, 가이드 레일(2)은 복수의 브래킷(3)을 거쳐서 승강로 벽(1a)에 접속되어 있다.

엘리베이터 바스켓(4)은, 가이드 레일(2)에 안내되어 승강로(1) 내를 승강하게 된다. 또한, 엘리베이터 바스켓(4)은 바스켓 프레임(5)과, 바스켓 프레임(5)의 내측에 지지된 바스켓 실(6)을 갖고 있다. 바스켓 프레임(5)은, 상부 빔(5a), 하부 빔(5b), 및 한 쌍의 세로 기둥(5c, 5d)을 갖고 있다. 바스켓 실(6)과 하부 빔(5b) 사이에는, 복수의 방진 부재(7)가 개재되어 있다. 즉, 바스켓 실(6)은 방진 부재(7)를 거쳐서 하부 빔(5b) 위에 지지되어 있다. 또한, 바스켓 실(6)의 측면과 세로 기둥(5c, 5d) 사이에는, 바스켓 실(6)의 쓰러짐을 방지하는 복수의 진동 방지 고무(8)가 개재되어 있다.

바스켓 프레임(5)의 상하단부의 폭 방향 양단부에는, 가이드 레일(2)에 결합하여 엘리베이터 바스켓(4)의 승강을 안내하는 롤러 가이드 장치(9)가 탑재되어 있다. 하부 빔(5b)에 탑재된 롤러 가이드 장치(9)에는, 엘리베이터 바스켓(4)에 대한 제진력을 발생하는 작동기(10)가 설치되어 있다.

하부 빔(5b)에는, 바스켓 프레임(5)의 수평 방향 가속도를 검출하기 위한 신호를 발생하는 바스켓 프레임 가속도 센서(11)가 부착되어 있다. 바스켓 실(6)의 하부에는, 바스켓 실(6)의 수평 방향 가속도를 검출하기 위한 신호를 발생하는 바스켓 실 가속도 센서(12)가 부착되어 있다.

또, 하부 빔(5b)에는, 작동기(10)를 제어하는 제어기(13)가 설치되어 있다. 제어기(13)는 바스켓 프레임 가속도 센서(11) 및 바스켓 실 가속도 센서(12)로부터 의 정보에 의거하여, 작동기(10)에서 발생시키는 제진력을 구한다. 구체적으로는, 가속도 센서(11, 12)로부터 제어기(13)에 가속도 신호가 송신되어, 이것들의 가속도 신호에 의거하여 제어기(13)에 의해 제진력이 계산된다. 그리고 계산 결과가 제어기(13)에서 전압 신호로 변환되어 작동기(10)로 송신된다. 제어기(13)는, 예컨대 마이크로 컴퓨터에 의해 구성되어 있다. 제 1 실시예의 진동 저감 장치는, 작동기(10), 가속도 센서(11, 12) 및 제어기(13)를 갖고 있다.

상부 빔(5a)에는, 엘리베이터 바스켓(4)을 승강로(1) 내에 매다는 복수 개의 주 로프(14)가 접속되어 있다. 엘리베이터 바스켓(4)은, 주 로프(14)를 거쳐서 구동 장치(도시하지 않음)의 구동력에 의해 승강로(1) 내를 승강하게 된다.

도 2는 도 1의 롤러 가이드 장치(9)를 나타내는 측면도이다. 롤러 가이드 장치(9)는, 하부 빔(5b)에 고정되는 가이드 베이스(15)와, 가이드 베이스(15)에 요동축(16)을 거쳐 요동 가능하게 부착된 가이드 레버(17)와, 가이드 레버(17)에 회전축(18)을 거쳐서 회전 가능하게 부착된 가이드 롤러(19)와, 가이드 롤러(19)를 가이드 레일(2)에 압박하는 스프링(20)을 갖고 있다. 가이드 롤러(19)는, 엘리베이터 바스켓(4)의 승강에 따라 가이드 레일(2) 위를 구름 이동하게 된다.

또한, 가이드 레버(17)에는 아암(21)이 용접되어 있다. 작동기(10)는 스프링(20)과 병렬이 되도록 가이드 베이스(15)와 아암(21) 사이에 마련되어, 가이드 롤러(19)의 가이드 레일(2)에의 가압력을 자유롭게 가한다. 또한, 작동기(10)로서는, 예컨대 전자 작동기가 이용되고 있다.

도 3은 도 1의 엘리베이터 바스켓(4)과 진동 저감 장치와의 관계를 2 관성 스프링 매스 모델로서 나타내는 설명도이다. 제어기(13)에 있어서의 입력으로부터 출력까지의 전달 특성의 계산 방법에 대하여 설명한다. 제어기(13)의 목적 중 하나는, 가이드 레일(2)의 변위 외란 x0에 대한 바스켓 실 6x1의 응답 특성 G_x1x0을 작게 하는 것이다. 이 G_x1x0의 크기 척도 중 하나로서, H_∞ 법칙이라는 것이 있다. G_x1x0의 H_∞ 법칙은, 다음 식으로 정의된다.

식 (2)의 우변은, G_x1x0의 특이값의 상계를 나타내고 있지만, 도 3에 도시한 바와 같은 1 입출력계(x0이라는 하나의 입력에 대한 x1이라는 하나의 출력 관계라 하는 의미)의 경우는, 식 (2)는 다음 식으로 표시되고, 보드선도의 이득의 최대값과 같다. 이것은, 모든 에너지가 들어왔을 때의 기준화된 출력 에너지의 최악값이라 해석할 수 있다.

실제 제어기(13)의 설정에서는, 소정의 감도 함수 W_S를 이용한 다음 식이 제어기(13)의 설계 목표로서 부여된다.

또한, 본 실시예와 같은 액티브 제진 기술에서는 나쁘게 하면 발진 상태가 되므로, 제어기(13)는 안정성을 보증해야만 한다. 우선, 바스켓 실(6)에 타고 내리는 승객의 질량 변동이 크고, 노 로드 시(승객 0명일 때)의 바스켓 실(6)과, 풀 로드 시(만원일 때)의 바스켓 실(6)에서는 질량이 2배 정도까지 크게 변동한다고 하는 문제가 있다. 이와 같이, 바스켓 실(6)의 질량 변동이 큰 경우라도, 안정성을 보증하는 것이 제어기(13)의 목적 중 하나가 된다.

도 4는 도 3의 간단한 모델을 블록선도화한 설명도이다. 도 4에서는, 가이드 레일(2)의 변위 외란 x0이, 레일 가속도 외란 107(x0'')으로서 부여되어 있다. 도 5에 있어서, 블록(101)은 바스켓 실(6)의 질량 변수 블록이다. 블록(102)은, 바스켓 프레임(5)의 질량 변수 블록이다. 블록(103a)은 스프링(20)의 스프링 강성 변수 블록이다. 블록(103b)은 스프링(20)의 감쇠 변수 블록이다. 블록(104a)은 방진 부재(7)의 스프링 강성 변수 블록이다. 블록(104b)은 방진 부재(7)의 감쇠 변수 블록이다. 블록(113)은 제어기(13)의 특성 블록이다. 또한, 블록(120)은 적분 요소, 블록(121)은 가산기이다.

바스켓 실(6)의 질량 m₁은, 다음 식으로 표시되는 것으로 한다. 단, δ_m1은│δ_m1│< 1을 만족시키는 섭동 요소이다.

이때, 바스켓 실(6)의 질량 변수 블록(101)은, 도 5에 도시한 바와 같이 피드백의 형태로 치환된다. 도 5에 있어서, 블록(101a)은 질량 중심값 변수 블록이다. 블록(101b)은 변동분 변수 블록이다. 블록(101c)은 섭동 변수 블록이다. 블록(101d)은 가산기이다. 이러한 바스켓 실 질량의 섭동 δ_m1에 대하여, 도 3 내지 도 5에 나타내는 시스템이 안정되기 위한 충분한 조건은, 스몰 이득 정리를 이용하여 다음 식으로 표시된다.

단, G_z1w1은 도 5에 있어서 섭동 변수 블록(101c)의 출력단부를 제거했을 때의 w1로부터 z1로의 전달 함수를 나타내고 있다. 즉, 식(6)을 충족시키도록 하는 것이 제어기(13)의 설계 목표로서 부여된다.

또한, 방진 부재(7)의 재료로서는, 비선형성이 비교적 강한 고무가 이용되는 경우가 많다. 따라서, 이러한 방진 부재(7)의 강성 변수 변동에 대해서도 안정성을 보증하는 것이, 제어기(13)의 목적 중 하나가 된다.

방진 부재(7)의 강성 k₁은, 다음 식으로 표시되는 것으로 한다. 단, δ_k1은 │δ_k1│< 1을 만족시키는 섭동 요소이다.

이때, 방진 부재(7)의 질량 변수 블록(104a)은, 도 6과 같이 치환된다. 도 6에 있어서, 블록(104c)은 방진 부재(7)의 강성 중심값 변수 블록이다. 블록(104d)은, 변동분 변수 블록이다. 블록(104e)은 섭동 변수 블록이다. 블록(104f)은 가산기이다. 이러한 방진 부재 강성의 섭동 δ_k1에 대하여, 도 3, 도 4, 도 6에 나타내는 시스템이 안정되기 위한 충분한 조건은, 스몰 이득 정리를 이용하여 다음 식으로 표시된다.

G_z2w2는 도 6에 있어서 섭동 변수 블록(104e)의 출력단부를 제거했을 때의 w2로부터 z2로의 전달 함수를 나타내고 있다. 즉, 식 (8)을 충족시키도록 하는 것이 제어기(13)의 설계 목표로서 부여된다.

도 3에 나타낸 간단한 모델로서는, 탄성 요소로서 스프링(20)과 방진 부재(7)만이 이용되고 있다. 그러나, 실제 엘리베이터에는, 그것들 이외의 탄성 요소도 포함되어 있다. 예컨대, 바스켓 실(6)을 구성하는 부재의 강성 부족, 바스켓 실(6)에 바스켓 실 가속도 센서(12)를 부착하기 위한 부재(도시하지 않음)의 강성 부족, 부재와 바스켓 실(6)을 부착하는 볼트의 강성 부족, 바스켓 프레임(5)을 구 성하는 부재의 강성 부족, 바스켓 프레임(5)에 바스켓 프레임 가속도 센서(11)를 부착하기 위한 부재(도시하지 않음)의 강성 부족, 및 부재와 바스켓 프레임(5)을 부착하는 볼트의 강성 부족 등에 기인하는 진동 모드가 존재한다.

이들이나 그 밖의 진동 모드를 모두 모델화하는 것은 불가능하며, 실제 기기와 제어 설계에 이용하는 모델과의 사이에는 반드시 차이가 존재한다. 일반적으로 이것을 모델화 오차라고 한다. 이러한 모델화 오차에 대한 안정성을 보증하는 것도, 제어기(13)의 중요한 목적 중 하나가 된다.

도 7은 도 1의 작동기(10)에 의해서 가해지는 제진력으로부터 바스켓 프레임(5)의 가속도까지의 주파수 전달 특성을 나타내는 보드선도이다. 도 7에 있어서, 실선은 도 3에 나타내는 간단한 모델의 전달 특성을 나타내고 있다. 또한, 파선은 실제 엘리베이터에서의 전달 특성을 나타내고 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 간단한 모델의 전달 특성과 실제 기기의 전달 특성은 저주파수 영역에서 거의 일치하지만, 고주파수 영역에서는 오차가 발생한다. 이 오차는, 상기한 바와 같은 모델화할 수 없는 대부분의 진동 모드에 기인한다.

실제 기기의 전달 특성 P_r과 간단한 모델의 전달 특성 P_m과의 오차 Δ_s2를 P_r = (I + Δ_s2) P_m으로 나타내는 것으로 한다. 이때, Δ_s2는 곱셈적인 오차를 나타내고 있으므로, 일반적으로 곱셈적 오차라고 불린다. 곱셈적 오차 Δ_s2의 주파수 특성은, 도 8의 파선과 같아진다.

또한, 블록선도로 나타내면, 도 4의 바스켓 프레임 가속도 x2"와 제어기 블 록(113) 사이에 도 9와 같이 삽입된다. 도 9에 있어서, 블록(123a)은 모델화 오차 블록이다. 블록(123b)은 가산기이다. 이러한 모델화 오차 Δ_s2에 대하여 안정이 되는 충분한 조건은, 스몰 이득 정리를 이용하여 다음 식으로 표시된다.

단, G_z3w3은 도 9에 있어서 모델화 오차 블록(123a)의 출력단부를 제거했을 때의 w3로부터 z3으로의 전달 함수를 나타내고 있다. 그러나, 일반적으로 모델화 오차 Δ_s2를 정확히 모델화하는 것은 불가능하므로, 도 8 중의 실선으로 나타내는 바와 같이, 모델화 오차 Δ_s2를 덮는 것과 같은 특성을 갖는 가중치 함수 W_s2를 이용하여, 다음 식을 안정성의 충분한 조건으로 한다. 단, δ_s2는 │δ_s2│< 1을 만족시키는 섭동 요소이다.

이상으로부터, 식 (10)을 충족시키도록 하는 것이 제어기(13)의 설계 목표 중 하나가 된다.

마찬가지로 해서, 바스켓 실(6)의 가속도 검출 부분에 있어서의 모델화 오차 Δ_s1에 대한 안정 충분한 조건으로서 다음 식이 유도된다. 단, W_s1은 모델화 오차 Δ_s1을 덮는 것과 같은 특성을 갖는 가중치 함수, G_z4w4는 도 9과 같이 정의되는 바스 켓 실 가속도단부에서 정의되는 전달 함수, δ_s1은 │δ_s1│< 1을 만족시키는 섭동 요소이다.

또한, 설계 목표식 (4)는 식 (6)(8)(10)(11)과 마찬가지로 취급하므로, 가상적인 섭동 요소 δ_v(│δ_v│< 1)을 도입하여, 다음 식과 같이 바꿔 놓는다.

이상을 정리하면, 제어기(13)에 요구되는 수단은, 변수 변동이나 모델화 오차 등에 기인하는 섭동 δ_m1, δ_k1, δ_s2, δ_v에 대하여 설계 목표식 (6)(8)(1 O)(11)(12)를 충족시키는 것이 된다. 이들의 섭동에 대하여 구조화 특이값(μ)이 다음 식과 같이 정의된다.

단, Δ는 섭동 요소 δ_m1, δ_k1, δ_s2, δ_v를 대각 성분에 갖는 행렬, M은 설계 목표식 (6)(8)(10)(11)(12)의 좌변에 있어서 섭동 요소를 제외한 만큼의 입력 및 출력[예컨대 식(1O)에서는 W_s2G_z3w3의 입력 및 출력]을 모두 갖는 행렬이다. 또한, det은 행렬식을 나타낸다. 식(13)을 이용하면, 설계 목표식 (6)(8)(10)(11)(12)를 모두 충족시키기 위한 충분한 조건은 다음 식으로 나타낼 수 있다.

μ_Δ(M) < 1…(14)

즉, 식 (14)를 충족시키도록 제어기(13)를 결정하는 것으로, 바스켓 실 질량 변동, 방진 부재(7)의 강성 변동, 및 고주파 영역의 모델화 오차가 있더라도, 안정적으로 횡 진동이 작은 엘리베이터를 제공할 수 있다.

또, 실제 제어기(13)의 설계에 있어서는, 수학적인 가해 조건을 충족시키기 위해서 등의 이유로, 설계 목표식 (6)(8)(10)(11)(12)에다가 별도의 목표식을 조건으로 하여 덧붙여도 좋다. 또한, 변수 변동의 조건으로서, 바스켓 실(6)의 질량 변동이나 방진 부재(7)의 강성 변동 외에, 예컨대 바스켓 프레임(5)의 질량 변동, 스프링(20)의 강성 변동, 방진 부재(7)나 스프링(20)의 감쇠 변동 등을 고려해도 좋다. 그 경우의 사고 방식도 상기와 마찬가지이며, 구조화 특이값의 프레임 세트 안에서 취급할 수 있다.

이하, 도 3및 도 4에서 나타낸 모델에 대하여 본 기술을 채용한 경우의 효과에 대해 실제 계산 결과를 이용하여 나타낸다. 또, 여기서는 고속 주행하는 엘리베이터의 변수 예로서, m1 = 2000 내지 4000[kg], m2 = 4000[kg], k1 = 1.0 e6 내지 2.0 e6[N/m], k2 = 4.0 e5[N/m], c1 = c2 = 2.0 e4[Ns/m]로 하고 있다. 또한, 감도 함수 W_s는 도 1O의 실선, 가중치 함수 W_s1W_s2는 도 1O의 파선과 같이 부여하고 있다. 가중치 함수 W_s1W_s2를 보면 알 수 있는 바와 같이, 예컨대 50 내지 60 Hz 부 근에서는 약 10배의 모델화 오차를 허용하고 있다.

도 11은 가이드 레일(2)의 가속도 외란 x0"로부터 바스켓 실의 가속도 x1"까지의 전달 특성을 나타내고, 실선은 식 (14)를 충족시키도록 설계한 제어기(13)를 적용한 경우의 특성[식(12)의 G_x1x0과 같음], 파선은 제어기(13)를 이용하지 않는 경우의 특성을 나타내고 있다. 또한, 도 11에서는 방진 부재(7)의 강성을 상정 내의 최소값으로부터 최대값까지 5단계로 변화시킨 경우에 대하여 나타내고 있다. 도 11에 도시한 바와 같이 제어기(13)를 적용함으로써, 방진 부재(7)의 강성이 변동하더라도, 안정적으로, 또한 높은 외란 억제 성능을 달성하고 있다.

도 12는 종래와 같이 바스켓 프레임(5)만의 가속도를 검출한 경우의 전달 특성을 나타내고 있다. 도 12에 있어서, 실선은 제어 없음, 파선은 제어 있음의 경우를 나타내고 있다. 2차의 진동 모드 부근에 불가 관측 주파수가 있으므로, 1차 진동은 잘 억제하고 있지만, 2차 진동은 거의 억제할 수 없다. 또, 바스켓 프레임(5)에만 가속도 센서(11)를 마련한 경우도, 상술한 구조화 특이값에 의한 설계를 할 수 있으면, 더 좋은 진동 억제 성능을 얻을 수 있다. 단, 그것은 방진 부재(7)의 강성 변동이나 바스켓 실(6)의 질량 변동이 없는 경우이며, 이들의 변수 변동을 고려한 경우에는, 바스켓 실(6)에 가속도 센서(12)를 마련하지 않으면, 진동 억제 성능은 극단적으로 떨어진다.

즉, 바스켓 실(6)에도 가속도 센서(12)를 마련하여, 구조화 특이값에 의한 설계를 행함으로써, 변수 변동에 대하여 안정적으로 또한 진동 억제 성능이 높은 엘리베이터의 진동 저감 장치를 얻을 수 있다.

도 13은 최고 속도 1000[m/분] 이상에서의 주행 중에 실제로 가이드 레일 외란을 부여한 경우의 바스켓 실(6)의 시각역 파형을 나타낸다. 도 13의 상단에는, 제어하지 않는 경우의 바스켓 실(6)의 가속도 파형을 나타내고 있다. 또한, 도 13의 중간단에는 바스켓 프레임(5)만의 가속도를 이용한 종래 제어를 행한 경우의 바스켓 실(6)의 가속도 파형을 나타내고 있다. 그리고, 도 13의 하단에는, 제 1 실시예에 의한 제어를 행한 경우의 바스켓 실(6)의 가속도 파형을 나타내고 있다.

주행 개시로부터 잠시 동안은, 식 (1)에서 결정되는 가이드 레일 외란의 가진 주파수가 낮기 때문에, 종래 제어라도 비교적 좋은 제진 성능을 얻을 수 있다. 그러나 주행 속도가 빨라지면, 가이드 레일 외란의 가진 주파수가 높아지므로, 종래 제어에서는 진동을 충분히 줄일 수 없다. 이것에 대하여, 제 1 실시예에 의한 제어에서는, 주행 개시로부터 정지까지 계속적으로 우수한 제진 성능을 달성할 수 있다.

[제 2 실시예]

다음에, 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, 실제 엘리베이터에서는 고주파 영역에서 모델화할 수 없는 진동 모드가 존재하므로, 10 Hz 이상의 고주파수 대역에서는 진동 억제 성능을 충분히 올리는 것은 어렵다. 이것에 대하여, 스프링(20)이나 방진 부재(7)가 진동의 중심이 되는 진동 모드는 확실히 줄이고자 한다.

그런데, 스프링(20)이나 방진 부재(7)의 강성은, 진동을 줄이고자 하는 관점 뿐만 아니라, 바스켓 프레임(5)이나 바스켓 실(6)을 지지하는 지지 기구의 관점으로부터도 결정할 수 있으므로, 그다지 유연하게는 할 수 없다. 특히 방진 부재(7)는, 승객의 타고 내림에 대하여 바스켓 실(6)을 상하 방향으로 지지해야 하기 때문에, 상하 방향의 강성이 어느 정도 필요해진다.

일반적으로, 방진 부재(7)의 재료로서 예컨대 고무를 이용한 경우, 방진 부재(7)의 상하 방향의 강성을 높게 하면 수평 방향의 강성도 높아져, 방진 부재(7)가 진동의 중심이 되는 모드의 주파수가 높아져, 모델화 오차가 존재하는 주파수 영역에 근접해 버린다. 그렇게 되면, 바스켓 실(6)에 가속도 센서(12)를 마련하여 제 1 실시예와 같은 제어를 실시해도, 높은 진동 억제 성능을 얻는 것은 어려워진다.

그래서, 이 제 2 실시예에서는, 도 14에 도시한 바와 같이 복수의 고무부(41)와 복수의 강판부(42)가 교대로 적층된 적층 고무가 방진 부재(7)로서 이용되고 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 방진 부재(7)의 강성은, 압축 방향으로는 높지만, 전단 방향으로는 비교적 낮아진다. 따라서, 방진 부재(7)는 상하 방향의 강성이 높고, 수평 방향의 강성이 낮아져, 방진 부재(7)가 진동의 중심이 되는 모드의 주파수가 모델화 오차 영역에까지 도달하지 않다. 이로써, 제 1 실시예에 나타낸 제어 방법으로, 높은 진동 억제 성능을 얻을 수 있다.

또, 상기한 예에서는 엘리베이터 바스켓(4)의 좌우 방향의 진동 저감에 대해서만 나타내었지만, 전후 방향의 진동에 대해서도 마찬가지로 줄일 수 있다.

또한, 상기한 예에서는 바스켓 프레임(5)의 하부에만 작동기(10)를 마련했지 만, 작동기는 바스켓 프레임의 상부 및 하부의 롤러 가이드 장치에 마련해도 좋고, 상부의 롤러 가이드 장치에만 마련해도 좋다.

또한, 제 2 실시예에서는 방진 부재(7)의 재료로서 고무부(41)와 강판부(42)를 조합했지만, 고무 및 강판에 한정되는 것은 아니며, 방진 부재의 수평 방향의 강성이 상하 방향의 강성보다도 작아지도록, 강성이 다른 두 가지 이상의 재료를 적절히 선택하여 적층해도 좋다.

Claims (4)

1. 엘리베이터의 진동 저감 장치에 있어서,

   엘리베이터 바스켓의 바스켓 프레임의 수평 방향 가속도를 검출하기 위한 바스켓 프레임 가속도 센서와,

   상기 엘리베이터 바스켓의 바스켓 실의 수평 방향 가속도를 검출하기 위한 바스켓 실 가속도 센서와,

   상기 바스켓 프레임에 탑재되어 가이드 롤러를 승강로에 설치된 가이드 레일에 압박하는 스프링과 병렬로 설치되어, 상기 엘리베이터 바스켓에 대한 제진력을 발생하는 작동기, 및

   상기 바스켓 프레임 가속도 센서 및 상기 바스켓 실 가속도 센서로부터의 정보에 의거하여, 상기 작동기에서 발생시키는 제진력을 구하여 상기 작동기를 제어하는 제어기를 구비하고 있는

   엘리베이터의 진동 저감 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 바스켓 실은 방진 부재를 거쳐서 상기 바스켓 프레임에 지지되어 있고,

   상기 바스켓 실의 질량 변동에 대한 섭동과 상기 방진 부재의 강성 변동에 대한 섭동의 적어도 어느 한쪽과, 상기 바스켓 실의 강성 부족에 기인하는 고주파수역 섭동과, 상기 바스켓 프레임의 강성 부족에 기인하는 고주파수역 섭동을 포함 하는 구조화 섭동에 대한 구조화 특이값이 모든 주파수역에서 1 미만이 되도록, 상기 바스켓 프레임 가속도 센서 및 상기 바스켓 실 가속도 센서의 출력으로부터 상기 작동기의 제진력까지의 전달 특성이 결정되어 있는

   엘리베이터의 진동 저감 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 방진 부재의 수평 방향의 강성은, 상기 방진 부재의 상하 방향의 강성보다도 작게 되어 있는

   엘리베이터의 진동 저감 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 방진 부재는 복수의 고무부와 복수의 강판부를 교대로 적층한 적층 고무에 의해 구성되어 있는

   엘리베이터의 진동 저감 장치.

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