JP5575439B2

JP5575439B2 - エレベータ

Info

Publication number: JP5575439B2
Application number: JP2009218068A
Authority: JP
Inventors: 寛晃松岡
Original assignee: Toshiba Elevator Co Ltd
Current assignee: Toshiba Elevator and Building Systems Corp
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2029-09-18
Also published as: JP2011063427A

Description

本発明は、乗りかごの縦振動を抑制する機能を有するエレベータに関する。

つるべ式のエレベータは、乗りかごとつり合いおもりとをメインロープを介してバランスさせる構造を有しているが、乗りかごとつり合いおもりとをマス（質量）系、メインロープを一定の剛性を有するバネ系として扱うことで、エレベータをバネ系とマス系の振動系として扱うことができる。

例えば特許文献１や特許文献２に開示されるように、対象となるエレベータの振動系に印加される外乱等の周波数が振動系の固有振動数の近傍に近づくと、振動系全体は共振状態となり不安定な状態となる。つまり、エレベータの振動系に対して、当該振動系の固有振動数の近傍の周波数の外乱が運転中に定常的に印加されると、共振現象による乗りかごの定常的な縦振動が発生し、乗り心地に大きく影響する。

この問題を解決するための第１の手法として、システムの構造を見直し、補強することで振動系の固有振動数を高い周波数域に移動させることで、走行中に受ける加振周波数からずらす手法がある。これにより乗り心地を改善して剛なシステムを提供する。

また第２の手法として、予め振動系の固有振動数が分かっている場合、つり合いおもりを分割して動吸振器を構成し、この分割したつり合いおもりの質量、ばね定数、及び減衰係数を、系の固有振動数近傍で最も吸振性が高くなるように設計することで、乗りかごの縦振動を効果的に制振して高い乗り心地性能を提供する手法がある。

特開２００７−８６６８号公報特開２００８−１６８９８０号公報

エレベータにおいて、乗りかごの乗り心地は基本性能のひとつであり、縦振動はその乗り心地を左右する重要な指標である。一般に２，３Ｈｚ〜１０Ｈｚ前後の振動が体感上、問題として取り扱われている。従って、高い乗り心地性能を得るためにはこの数Ｈｚ台の縦振動を効果的に抑制することが望ましい。

ところが、エレベータは乗りかごの積載容量や昇降行程などにより振動系の固有値が物件毎に異なる。また、近年の機械室エレベータ普及により、エレベータの構造物は小型化、軽量化、低コスト化が進んでおり、系全体の剛性確保が従来のタイプに比べて困難となりつつある。

これらの背景より、エレベータの振動系の固有振動数が数Ｈｚ台に存在し、走行中に定常的に受ける外乱周波数により、系全体が不安定となり乗り心地を損なうケースが従来よりも増加している。

前述したような、システムの構造の補強を行なって固有振動数を高い周波数域に移動させることによる剛性の確保は前記の如く市場要求から困難となりつつあり、仮に実現可能でも通常はコストアップに繋がる場合が多い。

また、前述したように、つり合いおもりに動吸振器を備える場合は、大幅なコストアップをすることなく、目標とする周波数の振動を効果的に抑制できる。しかしエレベータでは物件毎に容量や昇降行程が異なるため、都度設計が必要であり、この設計をするためには目標周波数が既知である必要がある。また、目標周波数から外れた外乱が印加されると効果がないと言う欠点があった。

そこで、本発明の目的は、機器の設置条件に関わらず、乗りかごの縦振動を抑制して高い乗り心地を実現することが可能になるエレベータを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係わるエレベータは、巻上機の回転軸に取り付けられたシーブに巻き掛けられたメインロープの各端部側に個別に乗りかごとつり合いおもりが吊下され、前記巻上機を回転駆動することにより前記乗りかごを昇降するエレベータにおいて、前記乗りかごの積載荷重値を検出する荷重検出手段と、前記巻上機の軸回転から前記乗りかごの位置を検出するかご位置検出手段と、前記荷重検出手段により検出した積載荷重値及び前記かご位置検出手段により検出したかご位置をもとにエレベータ振動系の固有振動数を演算する振動数演算手段と、前記乗りかごの定常走行時、前記巻上機の回転速度をもとに前記シーブの偏心に起因して前記エレベータ振動系に定常的に印加される外乱の周波数を演算する周波数演算手段と、前記周波数演算手段の演算により得られた外乱の周波数が前記振動数演算手段の演算により得られたエレベータ振動系の固有振動数に接近することによる共振現象を回避するために前記巻上機の回転速度を制御することで前記外乱の周波数を前記固有振動数から離すように制御する速度制御手段とを備えた構成である。

本発明によれば、乗りかごの縦振動をエレベータの機器の設置条件に関わらず抑制して高い乗り心地を実現することができる。

本発明の第１の実施形態におけるエレベータの構成例を示す図。本発明の第１の実施形態におけるエレベータの巻上機の回転によりエレベータ振動系に定常的に印加される外乱の一例を示す図。本発明の第１の実施形態におけるエレベータのメインロープ長さに対するエレベータ振動系の固有振動数との関係の一例を示す図。本発明の第１の実施形態におけるエレベータの運転時の速度パターンの一例を示す図。本発明の第１の実施形態におけるエレベータの運転時の速度フィードバックの一例を示す図。本発明の第１の実施形態におけるエレベータのエレベータ制御装置の構成例を示すブロック図。本発明の第１の実施形態におけるエレベータの乗りかごの縦振動の抑制のための処理動作の一例を示すフローチャート。本発明の第１の実施形態におけるエレベータの速度制御による加振周波数と乗りかごの縦振動との関係の一例を示す図。本発明の第１の実施形態におけるエレベータの乗りかご積載量と乗りかご位置にもとづいた固有振動数の演算例を表形式で示す図。本発明の第２の実施形態におけるエレベータの構成例を示す図。本発明の第２の実施形態におけるエレベータのエレベータ制御装置の構成例を示すブロック図。本発明の第２の実施形態におけるエレベータの乗りかごの縦振動の抑制のための処理動作の一例を示すフローチャート。

以下図面により本発明の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
本実施形態では、乗りかごの積載状態や乗りかごの位置とから振動系の固有振動数を演算し、振動系へ印加される外乱の周波数が固有振動数に接近した場合に、乗りかごの速度目標値を微調整して振動系への加振源の周波数を微小に変化させることで共振現象を回避して乗りかごの縦振動を抑制する事を特徴とする。

図１は、本発明の第１の実施形態におけるエレベータの構成例を示す図である。
このエレベータは、２：１シングルラップによるローピングを用い、乗りかご３は、メインロープ９に巻き掛けられたかご上シーブ６，６ａに吊り下げられる。メインロープ９は、かご上シーブ６，６ａ、メインシーブ２を介して、つり合いおもりシーブ８に巻き掛けられる。つり合いおもり７はつり合いおもりシーブ８に吊り下げられる。

乗りかご３は巻上機１のモータ軸に設けられたメインシーブ２に巻き掛けられたメインロープ９を介してつり合いおもり７と連結される。乗りかご３は、エレベータ制御装置１３による制御にしたがった巻上機１の駆動によるメインシーブ２の回転に伴い、つり合いおもり７とともに互いに上下反対方向に昇降する。

このエレベータの振動系は、メインロープ９の乗りかご上部ヒッチ側の等価剛性１０、メインロープ９の乗りかご上部巻上機側の等価剛性１０ａ、メインロープ９のつり合いおもり上部巻上機側の等価剛性１０ｂ、メインロープ９のつり合いおもり上部ヒッチ側の等価剛性１０ｃ、かご側ヒッチ剛性１１、および、つり合いおもり側ヒッチ剛性１２を有する。
また、このエレベータは、巻上機１の軸回転を検出して、その回転角度に比例した数のパルス信号を発生するパルス発生器１４を備える。

このエレベータの乗りかご３は、内部にかご室４を有すると共に、かご室４の床面下部には、かご室４内の乗客や荷物の積載荷重を検出する荷重検出手段である荷重検出装置１５およびかご室防振装置５を有する。荷重検出装置１５は、かご室４の床面に設けられる。また、かご室防振装置５は、乗りかご３の底面と荷重検出装置１５との間に設けられ、ばね要素および減衰要素を有し、これらの要素によってかご室４の振動を減衰させる。

また、メインシーブ２には巻上機防振装置１ａが吊り下げられる。この巻上機防振装置１ａは、ばね要素および減衰要素を有しており、これらの要素により、メインシーブ２に伝わる振動である巻上機１の振動を減衰させる。

本実施形態では、巻上機１の回転により、メインシーブ２を介して振動系全体に定常的に印加される外乱の周波数がエレベータにおけるバネ−マス系の固有振動数の近傍となる場合の乗りかご３の縦振動の抑制について説明する。

図２は、本発明の第１の実施形態におけるエレベータの巻上機の回転によりエレベータ振動系に定常的に印加される外乱の一例を示す図である。
ここでは、微小な偏心をもつメインシーブ２ａ、理想的なメインシーブ２ｂ、メインシーブの中心２０、メインシーブの回転中心２１、偏心によって発生する加振振幅２２、偏心によって発生する加振の変位２３、偏心したメインシーブの回転により発生する加振周期２４の関係について説明する。

図２に示したメインシーブの中心２０とは、偏心をもつメインシーブ２ａの中央部分に相当し、メインシーブの回転中心２１とは、理想的なメインシーブ２ｂの中央部分に相当する。加振振幅２２とは、メインシーブの偏心によって発生する振動の振幅であり、加振の変位２３は、加振振幅２２の２倍の値を有する変位である。また、加振周期２４とは、メインシーブの偏心によって発生する振動の周期である。

メインシーブの中心２０とメインシーブの回転中心２１とは理想的には一致するが、実際の製造においては、図２に示すメインシーブの中心２０とメインシーブの回転中心２１の位置の差分に相当する誤差が生じる場合がある。
この製造における誤差により、偏心したメインシーブがエレベータに設置されたとすると、偏心によって発生する加振振幅２２が、巻上機１の回転に応じて当該偏心したメインシーブの回転により発生する加振周期２４を有する、振動系への加振源となる。つまり、図１に示したメインシーブ２が偏心していると、このメインシーブ２が巻上機１の回転周波数に同期した周波数による、エレベータ振動系に対する定常的な加振源となる。本実施形態では、メインシーブ２が上述したように偏心している事を前提として以下の説明を行なう。

ところで、エレベータの振動系の固有振動数は、当該振動系におけるバネ系とマス系との関係により決定される。エレベータの振動系の固有角振動数ω［ｒａｄ／ｓ］は以下の式（１）で示される。
ω＝√（ｋ／ｍ） …式（１）
式（１）のｋは、ばね定数であり、ｍは質量である。

図３は、本発明の第１の実施形態におけるエレベータのメインロープ長さに対するエレベータ振動系の固有振動数との関係の一例を示す図である。
図３に示すように、同じ乗りかご積載量のもとでは、メインロープの長さ、ここでは乗りかご上部ヒッチ側および乗りかご上部巻上機側のメインロープの長さが長くなるほど、振動系の固有振動数は小さくなる。
また、前述した乗りかご上部ヒッチ側のメインロープの長さ及び乗りかご上部巻上機側のメインロープの長さが同じ長さである条件では、乗りかご積載量が大きくなるほど振動系の固有振動数は小さくなる。

ここで、エレベータのマス系である質量に相当するのは、乗りかご３とかご室４とで構成されるかご部分の自重、つり合いおもり７の自重、及びかご室４内の積載量の総和となる。

ここで、かご室４内の積載量は乗客の人数や荷物の重量に応じた可変質量となる。一方で、メインロープ９は鋼製であり、単位長さあたりに一定のバネ定数と減衰特性とを有する。このことからメインロープ９は、乗りかご３の位置に応じて当該乗りかご３の上部のメインロープ長さに応じた可変剛性を有すると考えることが出来る。

乗りかご３が、ある位置に位置する場合、乗りかご３に対するメインロープ９の可変剛性は、乗りかご上部ヒッチ側のメインロープ等価剛性１０と、乗りかご上部巻上機側のメインロープ等価剛性１０ａとの和である。したがって、振動系の固有振動数は、かご室４内の積載状態と、乗りかご３に対するメインロープ９の可変剛性とにより変化することになる。

かご室４内の積載状態は、乗りかご３内の荷重検出装置１５により検出できる。また、乗りかご３の位置は、巻上機１の回転軸に取り付けられたパルス発生器１４により検出できる。なお、ここまで説明した、かご室４内の積載量や乗りかご３の位置の検出手段は一例であり、別の手段によって検出するようにしてもよい。

図４は、本発明の第１の実施形態におけるエレベータの運転時の速度パターンの一例を示す図である。図５は、本発明の第１の実施形態におけるエレベータの運転時の速度フィードバックの一例を示す図である。
ここでは、乗りかご３の運転開始から終了までの速度目標値の時間特性である速度パターン３０、当該速度パターン３０における乗りかご３の定常運転時の速度目標値である速度３１、当該速度３１を基準とする乗りかご３の速度の可変速の許容範囲３２、乗りかご３の速度検出値の時間特性である速度フィードバック３３、および縦振動波形３４の関係について説明する。

この縦振動波形３４は、当該速度フィードバック３３における、メインシーブの偏心に起因する振動系への定常加振による乗りかご３の縦振動の波形である。
言い換えると、乗りかご３の定常運転時の速度フィードバック３３では、速度パターン３０における乗りかご３の定常運転時の速度３１と比較して、前述した定常加振による乗りかご３の縦振動波形３４が生じていることになる。

エレベータ制御装置１３は、乗りかご３の走行を開始させる際に、定常走行時に速度目標値が一定となるように速度パターン３０を生成して、この速度パターン３０にしたがって巻上機１を回転制御する。しかし、図２に示した、偏心を持つメインシーブ２ａによりエレベータ振動系に巻上機１の回転周期に一致した定常的な加振源の周波数が印加され、この周波数が、可変質量と可変剛性により成立する振動系の固有振動数に接近する条件が成立すると振動系が共振状態となる。

すると、図５、図６に示すように、乗りかご３の定格速度における走行時の速度フィードバック３３において、縦振動波形３４で示される定常的な振動が発生してしまい、乗り心地を損ねる。

そこで、本実施形態では、このような縦振動を抑制するために、エレベータ制御装置１３により、巻上機１の運転速度を定格運転速度に対する許容範囲３２内で変化させて、メインシーブ２の偏心に起因して振動系に印加される外乱の加振周波数を一定値だけ変化させることにより、振動系の共振による乗りかご３の縦振動を抑制することを可能とする。

図６は、本発明の第１の実施形態におけるエレベータのエレベータ制御装置の構成例を示すブロック図である。
図６に示すように、エレベータ制御装置１３は、かご位置情報取得部１３ａ、かご積載情報取得部１３ｂ、固有振動数演算部１３ｃ、回転数取得部１３ｄ、加振周波数演算部１３ｅ、判別処理部１３ｆ、速度制御部１３ｇ、記憶装置１３ｈを有する。
エレベータ制御装置１３のかご位置情報取得部１３ａは、パルス発生器１４からの信号をもとに乗りかご３の現在位置を取得するかご位置検出手段である。かご積載情報取得部１３ｂは、荷重検出装置１５からの信号をもとに乗りかご３のかご室４の積載量を取得する。

固有振動数演算部１３ｃは、かご位置情報取得部１３ａによる取得結果およびかご積載情報取得部１３ｂによる取得結果をもとに、エレベータの振動系の固有振動数を演算する振動数演算手段である。

回転数取得部１３ｄは、巻上機１の回転数を取得する。加振周波数演算部１３ｅは、回転数取得部１３ｄによる取得結果で示される、巻上機１の単位時間当たりの回転数を演算することで、メインシーブ２の偏心に起因して巻上機１の回転によりエレベータの振動系に定常的に印加される外乱の加振周波数を演算する周波数演算手段である。

判別処理部１３ｆは、エレベータの振動系に定常的に印加される外乱の加振周波数が、振動系の固有振動数およびその前後の範囲である、乗り心地に影響する範囲に属しているか否かを判別する。

速度制御部１３ｇは、前述した加振周波数が乗り心地に影響する範囲に属している場合に、この加振周波数が乗り心地に影響する範囲から離れるように、乗りかご３の速度制御を行なう速度制御手段である。

記憶装置１３ｈは、例えば不揮発性メモリなどの記憶媒体であり、かご位置情報取得部１３ａ、かご積載情報取得部１３ｂ、固有振動数演算部１３ｃ、回転数取得部１３ｄ、加振周波数演算部１３ｅ、判別処理部１３ｆ、速度制御部１３ｇによる処理動作のためのプログラムを記憶する。

次に、図１に示した構成のエレベータの動作について説明する。
図７は、本発明の第１の実施形態におけるエレベータの乗りかごの縦振動の抑制のための処理動作の一例を示すフローチャートである。
まず、エレベータ制御装置１３は、呼び登録にしたがって、定格速度時の速度が一定となるように運転時の速度パターンを生成して、この速度パターンにしたがって巻上機１を回転制御することで、乗りかご３の走行を開始させる（ステップＳ１）。乗りかご３の走行速度が走行行程に応じた定格速度に達して定常運転となった場合には（ステップＳ２のＹＥＳ）、エレベータ制御装置１３のかご位置情報取得部１３ａは、パルス発生器１４からの信号をもとに乗りかご３の現在位置を取得する（ステップＳ３）。

乗りかご３の現在位置の取得後、エレベータ制御装置１３のかご積載情報取得部１３ｂは、荷重検出装置１５からの信号をもとに乗りかご３のかご室４の積載量を取得する（ステップＳ４）。

固有振動数演算部１３ｃは、かご位置情報取得部１３ａによる取得結果およびかご積載情報取得部１３ｂによる取得結果をもとに、エレベータの振動系の固有振動数を演算する（ステップＳ５）。
具体的には、固有振動数演算部１３ｃは、取得済みのかご位置をもとに前述した式（１）におけるばね定数ｋを演算し、取得済みのかご積載量を乗りかご３の自重およびつり合いおもり７の自重に加算することで前述した式（１）における質量ｍを演算する。乗りかご３の自重およびつり合いおもり７の自重の値はエレベータの設置段階で求めた上で記憶装置１３ｈに予め記憶される。さらに、固有振動数演算部１３ｃは、これら演算したばね定数ｋと質量ｍとを式（１）に代入することで固有角振動数を演算し、この固有角振動数を２πで除することで固有振動数を演算する。

次に、回転数取得部１３ｄは、巻上機１の回転数を取得する（ステップＳ６）。加振周波数演算部１３ｅは、回転数取得部１３ｄによる取得結果をもとに巻上機１の単位時間当たりの回転数を演算することで、メインシーブ２の偏心に起因して、巻上機１の回転によりエレベータの振動系に定常的に印加される外乱の加振周波数を演算する（ステップＳ７）。

そして、判別処理部１３ｆは、加振周波数演算部１３ｅにより演算した加振周波数が、固有振動数演算部１３ｃにより演算した固有振動数に接近しているか否か、つまり、加振周波数が固有振動数もしくはその前後の範囲である、共振現象により乗り心地に影響する範囲に属するか否かを判別する（ステップＳ８）。

ステップＳ８の処理の結果、「ＹＥＳ」と判別された場合には、速度制御部１３ｇは、演算済みの加振周波数が乗り心地に影響する範囲、つまり演算済みの固有振動数もしくはその前後の範囲から離れるように、巻上機１の回転速度を微調整することで乗りかご３の速度目標値の制御を行なう（ステップＳ９）。この速度の微調整の値は、定格速度を基準とした所定の許容範囲内であり、かつ、運転効率に影響しない値である。

図８は、本発明の第１の実施形態におけるエレベータの速度制御による加振周波数と乗りかごの縦振動との関係の一例を示す図である。
図８に示すように、エレベータの振動系への外乱の加振周波数ｆ_１が振動系の固有振動数ｆ_０の前後から当該固有振動数ｆ_０に近づく程、乗りかご３の縦振動の加速度は大きくなる。
共振現象は、振動系への外乱の加振周波数が対象となる振動系の固有振動数に一致、ないしはごく近傍に接近すると振動の振幅や加速度が急激に増大する急峻な特性を有する現象であることから、固有振動数から外乱の加振周波数をわずかにずらすだけで振動系の振動を顕著に抑制することが可能である。

本実施形態では、乗りかご３の運転速度は、エレベータ制御装置１３の速度制御部１３ｇにより、定格速度から高い速度ないし低い速度に微調整することが可能である。
本実施形態では、速度制御部１３ｇは、ステップＳ８の処理の結果、「ＹＥＳ」と判別された場合で、演算済みの加振周波数が振動系の固有振動数と一致するもしくは図８に示すように当該固有振動数より低い場合には、図８中の矢印Ａのように、定常加振による加振周波数を演算済みの加振周波数に対して低くして振動系の固有振動数から離れるように速度目標値の微調整を行なう。また、速度制御部１３ｇは、ステップＳ８の処理の結果、「ＹＥＳ」と判別された場合で、演算済みの加振周波数が振動系の固有振動数より高い場合には、図８中の矢印Ｂのように、定常加振による加振周波数を演算済みの加振周波数に対して高くして振動系の固有振動数から離れるように速度目標値の微調整を行なう。

この結果、メインシーブ２の偏心に起因して振動系に定常的に印加される外乱の加振周波数が微少に変化して振動系の固有振動数の前後から離れることになるので、共振現象による乗り心地に影響する縦振動は発生しなくなる（ステップＳ１０）。

また、ステップＳ８の処理で「ＮＯ」と判別された場合、もしくはステップＳ１０の後に定常運転が終了していないとエレベータ制御装置１３が判別した場合には（ステップＳ１１のＮＯ）、ステップＳ３の処理に戻る。また、ステップＳ１０の後に定常運転が終了したとエレベータ制御装置１３が判別した場合には（ステップＳ１１のＹＥＳ）、一連の処理を終了する。

以上のように、本発明の第１の実施形態におけるエレベータでは、定常走行時の乗りかごの現在位置と積載量とをもとに振動系の固有振動数を演算し、この固有振動数に対して、偏心したメインシーブに起因する外乱の加振周波数が一致もしくはその前後の範囲に属する場合に、乗りかごの定格速度を許容範囲内で微調整して加振源の周波数を微小に変化させるようにしたので、共振現象を回避して乗りかごの縦振動を抑制し、乗客に良好な乗り心地を提供することができる。

図９は、本発明の第１の実施形態におけるエレベータの乗りかご積載量と乗りかご位置にもとづいた固有振動数の演算例を表形式で示す図である。
本実施形態では、振動系の固有振動数を前述したような式（１）を用いて演算する代わりに、エレベータの乗りかごの最大積載量に対する所定の乗りかご積載量の割合、および、昇降路高さに対する所定の乗りかご位置と最下階の間の距離の割合の組み合わせにもとづいた、振動系の固有振動数を予め演算しておいてもよい。この場合、固有振動数の演算結果を図９に示すような表形式の情報としてエレベータ制御装置１３の記憶装置１３ｈに記憶しておき、固有振動数演算部１３ｃは、現在の乗りかご積載量と現在の乗りかご位置とに対応する固有振動数を前述した表形式の情報から特定すればよい。

また、本実施形態では、加振周波数演算部１３ｅにより演算した加振周波数が、固有振動数演算部１３ｃにより演算した固有振動数に接近しているか否か、つまり、加振周波数が固有振動数もしくはその前後の範囲である、共振現象により乗り心地に影響する範囲に属するか否かを判別すると説明したが、走行中における共振現象の発生自体を防止するために、速度制御部１３ｇによる速度目標値の微調整の開始にかかる、判別処理部１３ｆによる判別のための加振周波数の範囲をより広い範囲に設定してもてもよい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態におけるエレベータの構成のうち、図１に示したものと同一部分の説明は省略する。
本実施形態では、第１の実施形態で説明したような固有振動数の演算を行なう代わりに、乗りかごの縦振動を直接検出して、この縦振動が、メインシーブ２の偏心に起因して振動系へ印加される外乱の周波数が振動系の固有振動数に接近した場合に発生する縦振動であると判別した場合に、乗りかごの速度目標値を微調整して加振源の周波数を微小に変化させることで共振現象を回避して乗りかごの縦振動を抑制する事を特徴とする。

図１０は、本発明の第２の実施形態におけるエレベータの構成例を示す図である。
図１０に示すように、本発明の第２の実施形態におけるエレベータでは、第１の実施形態と比較して、乗りかご３内の荷重検出装置１５に代えて、乗りかご３の縦振動を検出するための振動検出装置１６を備える。

図１１は、本発明の第２の実施形態におけるエレベータのエレベータ制御装置の構成例を示すブロック図である。
図１１に示すように、本実施形態におけるエレベータ制御装置１３は、判別処理部１３ｆ、速度制御部１３ｇ、記憶装置１３ｈ、かご縦振動情報演算部１３ｉを有する。
かご縦振動情報演算部１３ｉは、振動検出装置１６からの信号をもとに乗りかご３の縦振動の加速度や単位時間当たりの縦振動数、つまり縦振動の振動周波数をそれぞれ演算する。

エレベータの振動系には、メインシーブ２の偏心以外に起因する外乱が印加される可能性がある。かご縦振動情報演算部１３ｉは、この偏心以外に起因する外乱が判別処理部１３ｆによる判別に影響することを防ぐために、メインシーブ２の偏心に起因する外乱で生じうる加振周波数以外の周波数の縦振動をフィルタリングするためのフィルタが振動検出装置１６に含まれる。これにより、エレベータ制御装置１３には偏心以外に起因する外乱の影響を除いた縦振動の信号が入力される。

判別処理部１３ｆは、かご縦振動情報演算部１３ｉにより演算した縦振動の加速度が所定の閾値以上であって、かご縦振動情報演算部１３ｉにより演算した縦振動の振動周波数が所定の危険周波数範囲に属するか否かを判別することで、乗り心地に影響する縦振動が乗りかご３に発生しているか否かを判別する。

前述した縦振動の加速度の閾値は、メインシーブ２の偏心に起因して振動系に定常的に印加される外乱による加振周波数が、振動系の可変質量および可変剛性により成立しうる固有振動数に一致もしくは前後に属する事による共振現象にて発生する、乗り心地に影響する縦振動の加速度の最低値を意味する。この閾値はエレベータの設置段階で予め演算されて記憶装置１３ｈに記憶される。

また、前述した縦振動の振動周波数の危険周波数範囲とは、振動系の可変質量および可変剛性により成立しうる固有振動数およびその前後の範囲である。この範囲の値は予め演算されて記憶装置１３ｈに記憶される。

速度制御部１３ｇは、乗り心地に影響する縦振動が乗りかご３に発生していると認められる場合に、この縦振動が乗り心地に影響しなくなるまで低減されるように、つまり、かご縦振動情報演算部１３ｉにより演算した縦振動の加速度が前述した閾値未満となり、かご縦振動情報演算部１３ｉにより演算した縦振動の振動周波数が前述した危険周波数範囲から離れるように乗りかご３の速度制御を行なう。

記憶装置１３ｈは、例えば不揮発性メモリなどの記憶媒体であり、判別処理部１３ｆ、速度制御部１３ｇ、かご縦振動情報演算部１３ｉによる処理動作のためのプログラムを記憶する。

図１２は、本発明の第２の実施形態におけるエレベータの乗りかごの縦振動の抑制のための処理動作の一例を示すフローチャートである。
まず、エレベータ制御装置１３は、呼び登録にしたがって、定格速度時の速度が一定となるように運転時の速度パターンを生成して、この速度パターンにしたがって巻上機１を回転制御することで、乗りかご３の走行を開始させる（ステップＳ１１）。乗りかご３の走行速度が走行行程に応じた定格速度に達して定常運転となった場合には（ステップＳ２２のＹＥＳ）、エレベータ制御装置１３のかご縦振動情報演算部１３ｉは、乗りかご３の振動検出装置１６からの信号をもとに、乗りかご３の縦振動の加速度と縦振動の振動周波数とを演算する（ステップＳ２３）。

そして、判別処理部１３ｆは、かご縦振動情報演算部１３ｉにより演算した縦振動の加速度が、メインシーブ２の偏心に起因して発生しうる乗りかご３の縦振動数の所定の閾値以上であるか否かを判別する（ステップＳ２４）。

判別処理部１３ｆは、ステップＳ２４の処理で「ＹＥＳ」と判別した場合には、前述のように演算した縦振動の振動周波数が前述した危険周波数範囲に属するか否かを判別することで、乗り心地に影響する縦振動が乗りかご３に発生しているか否かを判別する（ステップＳ２５）。

つまり、ステップＳ２４，Ｓ２５の処理では、メインシーブ２の偏心に起因して振動系に定常的に印加される外乱の加振周波数が固有振動数もしくはその前後の範囲である、共振現象により乗り心地に影響する範囲に属するか否かを固有振動数の演算を行なうことなく判別する。

エレベータの振動系には、メインシーブ２の偏心以外に起因する突発的な外乱が印加される可能性がある。判別処理部１３ｆは、この突発的な外乱が判別に影響する事を防ぐために、前述したように演算した縦振動の加速度が所定時間以上にわたって前述した閾値以上であって、かつ、前述したように演算した縦振動の振動周波数が所定時間以上にわたって前述した危険周波数範囲に属する場合に、乗り心地に影響する縦振動が乗りかご３に発生していると判別するようにしている。

ステップＳ２５の処理の結果、「ＹＥＳ」と判別された場合には、速度制御部１３ｇは、メインシーブ２の偏心に起因して振動系に定常的に印加される外乱の加振周波数が乗り心地に影響する範囲、つまり振動系の固有振動数もしくはその前後の範囲から離れるように巻上機１の回転速度を微調整することで乗りかご３の速度目標値の制御を行なう（ステップＳ２６）。この速度制御による速度目標値の調整の値は、定格速度を基準とした所定の許容範囲内であり、かつ、運転効率に影響しない値である。

この結果、メインシーブ２の偏心に起因して振動系に定常的に印加される外乱の加振周波数が微少に変化し、振動系の固有振動数の前後から離れることになるので、共振現象を回避し、乗り心地に影響する縦振動は発生しなくなる（ステップＳ２７）。

また、ステップＳ２４，Ｓ２５の処理で「ＮＯ」と判別された場合、もしくはステップＳ２７の後に定常運転が終了していないとエレベータ制御装置１３が判別した場合には（ステップＳ２８のＮＯ）、ステップＳ２３の処理に戻る。また、ステップＳ２７の後に定常運転が終了したとエレベータ制御装置１３が判別した場合には（ステップＳ２８のＹＥＳ）、一連の処理を終了する。

以上のように、本発明の第２の実施形態におけるエレベータでは、定常走行時の乗りかごの縦振動を直接検出し、この縦振動の加速度や振動周波数が、メインシーブ２の偏心に起因して振動系に定常的に印加される外乱の加振周波数が振動系の固有振動数に接近したと認められる縦振動の条件を満たした場合に、乗りかごの定格速度を許容範囲内で微調整して加振源の周波数を微小に変化させるようにしたので、共振現象を回避して、乗りかごの縦振動を抑制して、乗客に良好な乗り心地を提供することができる。

ここで、乗りかご３の縦振動の検出手段としては、前述した振動検出装置１６に限らず、例えば第１の実施形態で説明した荷重検出装置１５を用い、出力信号をもとに乗りかごの縦振動の加速度や振動周波数を検出するようにいても良い。

また、本実施形態では、かご縦振動情報演算部１３ｉにより演算した縦振動の加速度が所定の閾値以上であって、かご縦振動情報演算部１３ｉにより演算した縦振動の振動周波数が危険周波数範囲に属するか否かを判別することで、乗り心地に影響する縦振動が乗りかご３に発生しているか否かを判別すると説明したが、走行中における共振現象の発生自体を防止するために、速度制御部１３ｇによる速度目標値の微調整の開始にかかる、判別処理部１３ｆによる判別のための縦振動の加速度の前述した閾値を低く設定して、縦振動の振動周波数の危険周波数範囲を広げてもよい。

なお、この発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…巻上機、１ａ…巻上機防振動装置、２…メインシーブ、２ａ…偏心をもつメインシーブ、２ｂ…理想的なメインシーブ、３…乗りかご、４…かご室、５…かご室防振装置、６，６ａ…かご上シーブ、７…つり合いおもり、８…つり合いおもりシーブ、９…メインロープ、１０…メインロープの乗りかご上部ヒッチ側の等価剛性、１０ａ…メインロープ９の乗りかご上部巻上機側の等価剛性、１０ｂ…メインロープ９のつり合いおもり上部巻上機側の等価剛性、１０ｃ…メインロープ９のつり合いおもり上部ヒッチ側の等価剛性、１１…乗りかご側ヒッチ剛性、１２…つり合いおもり側ヒッチ剛性、１３…エレベータ制御装置、１４…パルス発生器、１５…荷重検出装置、１６…乗りかご振動検出装置、２０…メインシーブの中心、２１…メインシーブの回転中心、２２…偏心によって発生する加振振幅、２３…偏心によって発生する加振の変位、２４…偏心したメインシーブの回転により発生する加振周期、３０…運転時の速度パターン、３１…定常運転時の速度、３２…可変速の許容範囲、３３…乗りかごの速度フィードバック、３４…定常加振による乗りかごの縦振動波形。

Claims

巻上機の回転軸に取り付けられたシーブに巻き掛けられたメインロープの各端部側に個別に乗りかごとつり合いおもりが吊下され、前記巻上機を回転駆動することにより前記乗りかごを昇降するエレベータにおいて、
前記乗りかごの積載荷重値を検出する荷重検出手段と、前記巻上機の軸回転から前記乗りかごの位置を検出するかご位置検出手段と、前記荷重検出手段により検出した積載荷重値及び前記かご位置検出手段により検出したかご位置をもとにエレベータ振動系の固有振動数を演算する振動数演算手段と、前記乗りかごの定常走行時、前記巻上機の回転速度をもとに前記シーブの偏心に起因して前記エレベータ振動系に定常的に印加される外乱の周波数を演算する周波数演算手段と、前記周波数演算手段の演算により得られた外乱の周波数が前記振動数演算手段の演算により得られた前記エレベータ振動系の固有振動数に接近することによる共振現象を回避するために前記巻上機の回転速度を制御することで前記外乱の周波数を前記固有振動数から離すように制御する速度制御手段とを備えたことを特徴とするエレベータ。
前記乗りかごの縦振動を検出する振動検出手段をさらに備え、
前記速度制御手段は、前記振動検出手段により検出した縦振動が前記エレベータ振動系の共振現象で発生する縦振動に相当する所定の条件を満たす場合に、前記検出した縦振動が前記条件を満たさなくなるように前記巻上機の回転速度を制御することを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
前記振動検出手段は、前記シーブの偏心に起因する外乱で生じうる加振周波数以外の周波数の振動をフィルタリングして前記縦振動を検出することを特徴とする請求項２に記載のエレベータ。
前記速度制御手段は、前記振動検出手段により検出した縦振動が前記エレベータ振動系の共振現象で発生する縦振動に相当する所定の条件を所定時間にわたって満たす場合に、前記振動検出手段により検出した縦振動が前記条件を満たさなくなるように前記巻上機の回転速度を制御することを特徴とする請求項２に記載のエレベータ。