JP5365090B2 - エレベーター装置 - Google Patents

Description

この発明は、エレベーター装置に係り、特に、かごの荷重変化に基づくロープの伸び量の変化に起因して生じるかごの振動を抑制する振動抑制装置を備えたエレベーター装置に関するものである。

一般に、エレベーターには、着床状態のかごの床のレベルとホールフロアのレベルとの間の差をできる限り少なくするように、かごの停止レベルを制御する高度の床レベル制御が要求されている。この床レベル制御は、大きく分けて、走行しているかごが減速し、かごを目的階へ着床させるための制御と、着床状態において乗客等の乗降でかご内の負荷が変化することにより、主ロープの伸縮量が変化し、かごの床レベルとホールフロアのレベルとの間にずれが発生するため、レベルの補正を行う制御とがある。

後者の制御に関しては、従来、エレベーター着床階のかごと乗り場に着床レベル検出装置を取り付け、その装置から、例えば、着床状態のかごの床のレベルとホールフロアのレベルとの差が、所定値内にある場合にＯＮ信号を、所定値を超えた場合にＯＦＦ信号を出力するように構成し、レベルの差が所定値を超えた場合に巻上機のブレーキを開放し、巻上機を回転することによりレベル補正を行っている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−６４８５３号公報（要約の欄、図４）

前記特許文献に開示された技術は、ビルの高さが２００ｍ〜５００ｍの高層ビルに設置されたエレベーターの場合に、ロープが長くなってばね定数が小さくなり、単位荷重当たりのレベルの変化量が大きくなるため、これを防止することを目的とするものである。

しかし、前記特許文献に開示された技術においては、高層ビルに設置されたエレベーターのように、主ロープが長く、ロープ系のばね定数が小さくなる場合に、依然としてかごレベルがふわふわとする縦振動が物理的に発生しやすい課題がある。

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、かごと着床階との間において吸引力を発生するかご振動抑制装置を設け、このかご振動抑制装置を動作させることにより、かごレベルがふわふわとする縦振動を発生させることのないエレベーター装置を得ることを目的とするものである。

この発明に係るエレベーター装置は、かご内荷重の変動に基づくロープの伸び量変化によるかご停止レベルのずれを無くすため、巻上機を制御してレベル補正を行うエレベーター制御装置を備えたエレベーター装置において、前記かごが着床階に到着したことを検出し、前記かごの位置情報を前記エレベーター制御装置に伝送する着床レベル検出装置と、前記着床レベル検出装置からの信号に基づく前記エレベーター制御装置の指令により、前記かごと前記着床階との間で吸引力を発生するかご振動抑制装置と、を備え、前記かご振動抑制装置は、前記吸引力により駆動され、ガイドレールとの間で摩擦力を発生するレール摩擦発生手段を備えたものである。

この発明に係るエレベーター装置によれば、かごと着床階との間において発生する吸引力により、高層ビルに設置されたエレベーターの縦振動によるふわふわ感を抑制することができる。

以下、添付の図面を参照して、この発明に係るエレベーター装置について好適な実施の形態を説明する。なお、この発明はこれにより限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るエレベーター装置のシステム構成図であり、図２はその要部を示す図である。

図１において、交流電源１には、コンバータ２が接続されており、コンバータ２の出力は平滑コンデンサ３により平滑されてインバータ４に入力される。コンバータ２およびインバータ４は、それぞれエレベーター制御装置５により制御されるように構成されており、インバータ４からは所望電圧、所望周波数の電圧が出力される。インバータ４の出力電圧は、巻上機６の駆動電動機（図示せず）に印加され、駆動電動機が回転制御されることにより、巻上機６が回転制御される。巻上機６には、巻上機６の回転位置を検出するエンコーダ７が取り付けられており、その出力をエレベーター制御装置５に入力することによってフードバック制御を行っている。

また、巻上機６には、ロープ８が巻回され、ロープ８の一端部につり合い錘９が取り付けられており、他端部にかご１０が取り付けられている。更に、巻上機６には、巻上機６の回転を阻止する電磁ブレーキ装置１１が設けられている。

かご１０には、かご側着床レベル検出装置１２が設けられ、各階床の乗り場１３には、かご側着床レベル検出装置１２と対向する乗り場側着床レベル検出装置１４が設けられている。かご側着床レベル検出装置１２と乗り場側着床レベル検出装置１４により、かご１０が階床の乗り場１３に到着したことを検出し、かご１０の位置情報を伝送路（図示せず）によってエレベーター制御装置５に伝送する。また、かご１０には、着床時の扉の開閉制御信号、あるいはかご１０の階床情報などをエレベーター制御装置５に伝送する伝送路１５が設けられている。

図２は、図１の要部を説明する構成図で、この図２に示すように、エレベーターの下層階の乗り場１３とかご１０には、両者間において吸引力を発生させるかご振動抑制装置１６が設けられている。かご振動抑制装置１６は、例えば、電磁石により構成し、この電磁石に通電することで磁力により吸引力を発生する装置であり、通電を切れば吸引力の発生がなくなる装置であって、かご１０の床に設けられたかご側電磁石１７と、乗り場１３の床に設けられた乗り場側電磁石１８により構成されている。そして、かご側電磁石１７と乗り場側電磁石１８の取り付け位置は、かご１０の床と乗り場１３の床のレベル差がなくなる位置が中心となるように取り付けられる。

かご側電磁石１７には、エレベーター制御装置５の指令に基づいて動作する制御盤（図示せず）からの指令を受けて、かご側電磁石１７への通電をＯＮ／ＯＦＦし、吸引力をＯＮ／ＯＦＦするかご側開閉器１９が備えられており、乗り場側電磁石１８にも同様に構成された乗り場側開閉器２０が備えられている。かご側開閉器１９と乗り場側開閉器２０により、かご振動抑制起動装置２１が構成されている。

また、下層階で複数の乗り場がある場合には、かご側電磁石１７と、各階の乗り場側に、各乗り場の床とその階のかご着床時のレベル差がなくなる位置に、乗り場側電磁石１８が取り付けられる。なお、かご１０側または乗り場１３側のどちらか一方を電磁石、他方を永久磁石で構成し、電磁石への通電をＯＮ，ＯＦＦ制御するようにしても同様の効果が得られる。図３は、かご１０側に永久磁石２２を設け、乗り場１３側に電磁石１８を設けた実施の形態を示している。

実施の形態１に係るエレベーター装置は前記のように構成されており、次にその制御について説明する。図４は実施の形態１に係るエレベーター装置の制御フローチャートである。

エレベーター装置は、かご１０を目的階へ走行させるための起動指令と、かご１０の着床時における扉の開閉制御のための戸開指令および戸閉指令と、かご１０がある階の乗り場１３に着床している階床情報と、を使用して制御を行っている。これらの指令を利用して、下層階にかご１０が着床する場合、その階床情報と戸開指令を持って、かご１０および着床している階の乗り場１３に備えられたかご振動抑制起動装置２１に指令を与え、かご振動抑制装置１６を起動し、吸引力を発生させる。また、戸閉指令かつエレベーター起動指令によりかご振動抑制起動装置２１に指令を与え吸引力を遮断し、かご１０は着床前と同様に走行することが可能である。

図４のフローチャートは、この一連の制御フローを示しており、まず、ステップ１においては、かご１０が乗り場１３に着床しているか否かを判断し、かご１０が乗り場１３に着床した場合にステップ２に進む。

ステップ２では、かご１０が停止中で、かつ戸開指令が出されているか否かを判断し、かご１０が停止中で、かつ戸開指令が出されている場合にステップ３に進む。

ステップ３では、かご振動抑制起動装置２１に対して起動指令を出力し、かご振動抑制装置１６を起動する。これにより、かご側電磁石１７と乗り場側電磁石１８が吸引し、かご１０が乗り場１３に対して固定状態に保持され、乗客の乗降が行われる。

ステップ４では、乗客の乗降が終了して戸閉指令が出され、かつエレベーター起動指令が出されているか否か判断し、戸閉指令が出され、かつエレベーター起動指令が出されている場合はステップ５に進む。

ステップ５では、かご振動抑制起動装置２１に対して停止指令を出力し、かご振動抑制装置１６を停止する。これにより、かご側電磁石１７と乗り場側電磁石１８の吸引が解除され、かご１０と乗り場１３の固定状態が解除され、かご１０の移動が開始される。

次に、乗り場１３とかご１０の両者間に吸引力を発生させるかご振動抑制装置１６を設けたことによる効果について物理的に説明する。

運動方程式の誘導方法にダランベールの動的な力のつりあい法があり、このダランベールの動的な力のつりあい法によれば、振動している系には、ある質量の物体がある加速度で動いているとき、その物体の加速度を減らす方向に働く力（慣性力）が作用し、ある質量の物体がある速度で動いているとき、その物体の速度を減らす方向に働く力（減衰力）が作用し、ある質量の物体が変形を受けているとき、その物体の変形を減らす方向に働く力（復元力）が作用しているとされている。そして、物体が振動しているとき、このとき時間を止めて、ある瞬時での動的な抵抗力の総和を零とおくと、慣性力＋減衰力＋復元力＝０が得られるとされている。

エレベーター装置の縦振動には、前記ダランベールの動的な力のつりあい法を適用することができ、そこで、この原理を適用してエレベーター装置の縦振動について考察すると、エレベーター装置の縦振動による運動方程式は、かごの質量ｍ、ばね定数ｋ（＞０）、減衰係数ｃ（＞０）を用いて下記１式のように示されるが、かご振動抑制装置１６で吸引力Ｆを発生させることにより、下記２式のように示すことができる。下記１式および２式の第１項は前記慣性力であり、第２項は減衰力であり、第３項は復元力である。

かご振動抑制装置１６による吸引力は、かご１０の床と乗り場１３の床とのレベル差がなくなる位置が中心となるように取り付けられているため、レベル差０の位置を中心に、縦方向への力は簡易的にＦ＝−ｋ１ｘのようにばね定数ｋ１（＞０）を用いて示すことができ、このＦ＝−ｋ１ｘを上記２式に代入すると下記３式が得られる。このように、吸引力Ｆの発生により、下記３式となってばね定教が増加する。つまり、系のばね定数を増すことができる。従って、かご振動抑剃装置１６を動作させることにより、ふわふわとした縦振動を抑制することが可能である。

実施の形態２．
次に、実施の形態２に係るエレベーター装置について説明する。図５は実施の形態２に係るエレベーター装置を説明する部分構成図で、実施の形態１の図２に相当する図である。

図５において、かご１０の床にガイド装置５０が設けられており、このガイド装置５０に対し、永久磁石５１が図において左右方向にスライド可能に取り付けられている。永久磁石５１には、取り付け部材５２を介してシュー５３が取り付けられている。シュー５３は、エレベーター装置のガイドレール５４と対向するように構成され、ガイドレール５４との間で摩擦を発生させる摩擦面を有している。また、ガイド装置５０には、引き込み装置として機能するばね部材５５の一端が取り付けられており、ばね部材５５の他端はかご１０の底部に固定されている。前記ガイド装置５０、取り付け部材５２、シュー５３、ばね部材５５により、レール摩擦発生手段５６が構成されている。なお、その他の構成については実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。

実施の形態２に係るエレベーター装置は前記のように構成されており、次にその動作を説明する。

今、図５（ａ）に示すように、かご１０がある階の階床に到着した場合、かご振動抑制起動装置２１に対して起動指令が出力され、乗り場側開閉器２０がＯＮして乗り場側電磁石１８を起動する。乗り場側電磁石１８の起動により、図５（ｂ）に示すように、永久磁石５１がばね部材５５のばね力に抗して乗り場側電磁石１８に吸引され、ガイド装置５０に沿ってスライドし、シュー５３の摩擦面がガイドレール５４に押し付けられる。その結果、シュー５３はガイドレール５４との間で摩擦力を発生し、かご１０が着床階に対し固定状態となる。

次に、乗客の乗降が完了して戸閉指令およびエレベーター起動指令が出され、かご振動抑制装置停止指令が出されると、乗り場側開閉器２０がＯＦＦして乗り場側電磁石１８の起動が絶たれる。これにより、乗り場側電磁石１８と永久磁石との吸引力が解除され、永久磁石５１はばね部材５５のばね力により、ガイド装置５０に沿ってもとの位置に引き込まれ、図５（ａ）に示す位置に戻る。これにより、シュー５３の摩擦面がガイドレール５４から離れて、かご１０は着床階に対し自由状態となる。

前記のように、実施の形態２に係るエレベーター装置においても、実施の形態１に係るエレベーター装置と同様に、下層階にかご１０が着床する場合、その階床情報と戸開指令に基づいて、かご振動抑制装置１６を起動し、吸引力を発生させる。また、戸閉指令およびエレベーター起動指令に基づき、かご振動抑制起動装置２１を遮断する。

かご振動抑制装置１６を起動した場合、シュー５３の摩擦面がかご１０をガイドするガイドレール５４に押し付けられるため、かご１０に対して摩擦力が発生、かご振動に対して振動を抑制するような力が働く。かご１０の縦振動系で見た場合、ばね定数ｋの値が増すことになり、縦振動の減衰を早く止めることができる。

この発明に係るエレベーター装置よれば、高層ビルに設置されたエレベーター装置のように、昇降行程の長いエレベーター装置に対して、かご振動抑制装置により、着床レベル補正制御時のふわふわとした縦振動を抑制することができ、かつ通常運転には影響しないエレベーター装置を構築することができる。

この発明の実施の形態１に係るエレベーター装置のシステム構成図である。 図１の要部を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係るエレベーター装置の他の例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係るエレベーター装置の制御フローチャートである。 この発明の実施の形態２に係るエレベーター装置の部分構成図である。

符号の説明

１ 交流電源
２ コンバータ
３ 平滑コンデンサ
４ インバータ
５ エレベーター制御装置
６ 巻上機
７ エンコーダ
８ ロープ
９ つり合い錘
１０ かご
１１ 電磁ブレーキ装置
１２ かご側着床レベル検出装置
１３ 乗り場
１４ 乗り場側着床レベル検出装置
１５ 伝送路
１６ かご振動抑制装置
１７ かご側電磁石
１８ 乗り場側電磁石
１９ かご側開閉器
２０ 乗り場側開閉器
２１ かご振動抑制起動装置
５０ ガイド装置
５１ 永久磁石
５２ 取り付け部材
５３ シュー
５４ ガイドレール
５５ ばね部材
５６ レール摩擦発生手段

Claims (4)

1. かご内荷重の変動に基づくロープの伸び量変化によるかご停止レベルのずれを無くすため、巻上機を制御してレベル補正を行うエレベーター制御装置を備えたエレベーター装置において、
   前記かごが着床階に到着したことを検出し、前記かごの位置情報を前記エレベーター制御装置に伝送する着床レベル検出装置と、
   前記着床レベル検出装置からの信号に基づく前記エレベーター制御装置の指令により、前記かごと前記着床階との間で吸引力を発生するかご振動抑制装置と、
   を備え、
   前記かご振動抑制装置は、前記吸引力により駆動され、ガイドレールとの間で摩擦力を発生するレール摩擦発生手段を備えたことを特徴とするエレベーター装置。
2. 巻上機の綱車に巻回されるロープの一端に取り付けられたかごと、
   前記巻上機を制御し、前記かごを着床階に着床させるエレベーター制御装置と、
   前記かごが着床階に到着したことを検出し、前記かごの位置情報を前記エレベーター制御装置に伝送する着床レベル検出装置と、
   前記着床レベル検出装置により検出された前記かごの位置情報が、前記かごの床レベルと着床階のホールフロアのレベル差が所定値内の位置情報である場合に、前記エレベーター制御装置の指令により、前記かごと前記着床階との間で吸引力を発生するかご振動抑制装置と、
   を備え、
   前記かご振動抑制装置は、前記吸引力により駆動され、ガイドレールとの間で摩擦力を発生するレール摩擦発生手段を備えたことを特徴とするエレベーター装置。
3. 前記かご振動抑制装置の吸引力をＯＮ／ＯＦＦさせるかご振動抑制起動装置を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエレベーター装置。
4. 前記かご振動抑制装置は、
   前記着床階に設けられた乗り場側磁石と、
   前記かごに設けられたガイド装置に、前記乗り場側磁石の方向へ移動可能に取り付けられたかご側磁石と、
   を備え、
   前記レール摩擦発生手段は、
   前記ガイド装置と、
   前記かご側磁石に取り付け部材を介して取り付けられ、前記ガイドレールと対向するように配置されたシューと、
   を備える請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のエレベーター装置。

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