エレベータ装置
【課題】本発明は、ガイドレールを用いない構成であっても、かごの水平方向の位置を保持することができるエレベータ装置を提供する。
【解決手段】第１の変位量及び第２の変位量は、加算器１００ｅによって互いに加算されて、水平位置制御演算部１００ｆに送られる。水平位置制御演算部１００ｆは、加算器１００ｅからの第１の変位量及び第２の変位量に基づいて、水平面における所定の基準位置からのかごの変位量である絶対変位量を算出する。水平位置制御演算部１００ｆは、かごの振り子運動を打ち消すように、アクティブマスダンパのアクチュエータ２２ｄを駆動する。そして、かごの水平位置が所定の基準位置に追従するように、水平位置制御演算部１００ｆによって水平位置制御される。
【解決手段】第１の変位量及び第２の変位量は、加算器１００ｅによって互いに加算されて、水平位置制御演算部１００ｆに送られる。水平位置制御演算部１００ｆは、加算器１００ｅからの第１の変位量及び第２の変位量に基づいて、水平面における所定の基準位置からのかごの変位量である絶対変位量を算出する。水平位置制御演算部１００ｆは、かごの振り子運動を打ち消すように、アクティブマスダンパのアクチュエータ２２ｄを駆動する。そして、かごの水平位置が所定の基準位置に追従するように、水平位置制御演算部１００ｆによって水平位置制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、昇降路内に鉛直方向に沿って張り渡された案内索条によってかごの昇降が案内されるガイドレールレスのエレベータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエレベータ装置では、かごの昇降が昇降路内に立てて設けられたガイドレールによって案内される。また、このような従来のエレベータ装置では、制御装置が、事前に学習走行を実行し、かごの水平方向加速度、及びガイドレールとかごとの間の相対変位量を検出し、これらの検出値に基づいて、かごの高さ位置に応じたガイドレールの凹凸の情報を取得する。そして、制御装置は、かごの通常運転時に、ガイドレールの凹凸によるかごの揺動を相殺するように、学習走行の際に取得した情報を用いて、ガイドローラに接続されたアクチュエータを駆動する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３３８０８３号公報
【特許文献２】特開２００４−１８２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、ガイドレールは、かごの水平振動を防止するために、比較的高精度な加工や据付が必要であり、比較的高コストとなっている。このガイドレールに代えて、コスト的にも据付性にも優れたロープ等の案内索条でかごを案内することができれば大きなメリットとなる。
【０００５】
ここで、例えば、特許文献２には、免震目的ではあるが、レールレスタイプのエレベータ装置が提案されている。しかしながら、特許文献２に示すような従来のレールレスタイプのエレベータ装置においては、かごの水平方向（かごの横方向及び前後方向）への変位がガイドレールによって規制されていない。このため、かごの昇降に伴って、かごに振り子運動が生じ、かごが水平方向へ変位してしまうという問題がある。
【０００６】
これに対して、特許文献１に示すような従来のエレベータ装置のかご位置制御方式では、ガイドレールの凹凸によるかごの水平方向変位を抑制するものであり、かごに振り子運動が生じないため、案内索条を用いたレールレスタイプのエレベータ装置にそのまま適用することはできなかった。
【０００７】
また、特許文献２に示すような従来のエレベータ装置は、かごの水平位置制御を行うものではなく、かごに生じる振り子運動を抑えることはできず、かごの水平方向の位置を保持することはできなかった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ガイドレールを用いない構成であっても、かごの水平方向の位置を保持することができるエレベータ装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るエレベータ装置は、昇降路内を昇降されるかごと、前記かごを前記昇降路内に吊り下げる主索と、前記主索が巻き掛けられたシーブを有し、前記かごの昇降を駆動する巻上機と、前記昇降路内に鉛直方向に沿って設けられ、前記かごの昇降を案内するための案内索条と、前記かごと前記案内索条との相対変位量に応じた信号を生成する相対変位量検出手段と、前記かごの水平方向加速度に応じた信号を生成する加速度検出手段と、前記かごを水平方向へ変位させるための駆動力を発する水平変位駆動部と、前記相対変位量検出手段及び前記加速度検出手段を介して、前記相対変位量及び前記水平方向加速度を監視し、前記かごの水平方向の位置制御を行う水平位置制御部とを備え、前記水平位置制御部は、監視している前記相対変位量及び前記水平方向加速度に基づいて、水平面における所定の基準位置からの前記かごの変位量を絶対変位量として算出し、その算出した前記かごの絶対変位量を用いて、前記かごの昇降に伴う振り子運動を打ち消すように前記水平変位駆動部を駆動して、前記かごの水平方向の位置制御を行うものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のエレベータ装置によれば、水平位置制御部が、水平面における所定の基準位置からのかごの変位量を測定し、かごの昇降に伴う振り子運動を打ち消すように水平変位駆動部を駆動して、かごの水平方向の位置制御を行うので、ガイドレールを用いない構成であっても、かごの水平方向の位置を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図である。
【図２】図１のアクチュエータの制御系を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態２によるエレベータ装置を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３によるエレベータ装置を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態４によるエレベータ装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図である。
図１において、昇降路１の天井部（頂部）１ａの上側には、機械室１ｂが設けられている。昇降路１の底部には、ピット部１ｃが設けられている。機械室１ｂには、巻上機２及び反らせ車３が設けられている。巻上機２は、モータ及びシーブを有している。
【００１３】
天井部１ａとピット部１ｃとの間には、案内索条としての一対のガイドロープ４Ａ，４Ｂが鉛直方向に沿って張り渡されている。ガイドロープ４Ａ，４Ｂは、ワイヤロープである。一対のガイドロープ４Ａ，４Ｂのそれぞれの上端部及び下端部は、終端支持装置５Ａ〜５Ｄによって、それぞれ機械室１ｂの床（天井部１ａ）、及びピット部１ｃの床に固定されている。
【００１４】
終端支持装置５Ａ，５Ｃと機械室１ｂの床との間には、それぞれ張力付与部材６Ａ，６Ｃが設けられている。また、終端支持装置５Ｂ，５Ｄとピット部１ｃの床との間には、それぞれ張力付与部材６Ｂ，６Ｄが設けられている。張力付与部材（張力付与機構）６Ａ〜６Ｄは、例えば、防振ゴムとベアリングとにより構成されている。また、張力付与部材６Ａ〜６Ｄは、ガイドロープ４Ａ，４Ｂにその破断荷重の２０％程度の張力を加える。
【００１５】
ガイドロープ４Ａ，４Ｂへの張力付加による圧縮荷重は、張力付与部材６Ａ〜６Ｄのベアリングによって保持される。また、地震等によって昇降路１が設けられた建物に揺れが生じた場合に、建物からの水平方向の振動に関しては、張力付与部材６Ａ〜６Ｄの防振ゴムの免震効果により、ガイドロープ４Ａ，４Ｂへの揺れの伝達を軽減する。
【００１６】
巻上機２のシーブと反らせ車３とには、主索としての主ロープ１０が巻き掛けられている。また、昇降路１内には、かご１１及び釣合おもり（図示せず）が設けられている。かご１１及び釣合おもりは、主ロープ１０によって、昇降路１内に吊り下げられている。なお、かご１１とガイドロープ４Ａ，４Ｂとは、互いに非接触状態となっている。
【００１７】
かご１１の両側面部には、それぞれ相対変位量検出手段としての変位センサ２０Ａ，２０Ｂが取り付けられている。変位センサ２０Ａ，２０Ｂは、例えば、検出波（検出ビーム、超音波等）をガイドロープ４Ａ，４Ｂへ向けて出射し、その反射波の強度に応じた電気信号を生成する光電センサ、又はガイドロープ４Ａ，４Ｂとの間の距離の変動による磁束変化に応じた電気信号を生成する近接センサ等である。また、変位センサ２０Ａ，２０Ｂは、かご１１とガイドロープ４Ａ，４Ｂとの相対変位量（基準寸法からの増減量）に応じた電気信号を生成する。なお、変位センサ２０Ａ，２０Ｂの形状は、図１（図３，４）に示された形状に限定されるものではない。
【００１８】
また、かご１１の下部には、加速度検出手段としての加速度センサ２１と、変位駆動部としてのアクティブマスダンパ２２とが設けられている。加速度センサ２１は、水平方向（水平面における３６０度のいずれかの方向）へのかご１１の加速度である水平方向加速度に応じた電気信号を生成する。アクティブマスダンパ２２は、おもり２２ａ、複数の車輪２２ｂ、ばね２２ｃ及びアクチュエータ２２ｄを有している。
【００１９】
おもり２２ａは、複数の車輪２２ｂによって、水平方向へ変位可能になっている。おもり２２ａの変位は、ばね２２ｃ及びアクチュエータ２２ｄによって駆動される。アクチュエータ２２ｄは、例えば電磁石やリニアモータである。ここで、おもり２２ａが変位することによって、慣性力が生じ、その慣性力がかご１１に加わる。なお、アクティブマスダンパ２２は、互いに異なる向きの慣性力を発生するために、おもり２２ａ、ばね２２ｃ及びアクチュエータ２２ｄを２つ以上有していてもよい。
【００２０】
図２は、図１のアクチュエータ２２ｄの制御系を示すブロック図である。図２において、アクチュエータ２２ｄの駆動は、水平位置制御部としての水平位置制御装置１００によって制御される。水平位置制御装置１００は、変位センサ２０Ａ，２０Ｂ及び加速度センサ２１のそれぞれから電気信号を受ける。また、水平位置制御装置１００は、ハイパスフィルタ１００ａ、２つの積分器１００ｂ，１００ｃ、ローパスフィルタ１００ｄ、加算器１００ｅ、及び水平位置制御演算部１００ｆを有している。
【００２１】
ハイパスフィルタ１００ａ及びローパスフィルタ１００ｄには、互いにほぼ同一の値のカットオフ周波数が設定されている。ハイパスフィルタ１００ａは、加速度センサ２１からの電気信号に基づく加速度のうち、カットオフ周波数以上の加速度の周波数成分を通過させる。即ち、ハイパスフィルタ１００ａは、カットオフ周波数未満の加速度の周波数成分を除去する。２つの積分器１００ｂ，１００ｃは、ハイパスフィルタ１００ａを通過したかご１１の加速度を二階積分する。この二階積分によって、かご１１の加速度が、水平方向のかご１１の変位量（水平方向の所定の基準位置からの移動距離）に変換される。そして、積分器１００ｃからの電気信号は、加算器１００ｅへ送られる。
【００２２】
ローパスフィルタ１００ｄは、変位センサ２０Ａからの電気信号に基づく相対変位量のうち、カットオフ周波数未満の相対変位量の周波数成分を通過させる。即ち、ローパスフィルタ１００ｄは、カットオフ周波数以上の加速度の周波数成分を除去する。そして、ローパスフィルタ１００ｄを通過した電気信号は、加算器１００ｅへ送られる。
【００２３】
加算器１００ｅは、積分器１００ｃからの電気信号に基づくかご１１の変位量と、ローパスフィルタ１００ｄからの電気信号に基づくかご１１の変位量とを加算する。その加算後のかご１１の変位量は、水平位置制御演算部１００ｆへ送られる。水平位置制御演算部１００ｆは、加算器１００ｅからの変位量を用いて、かご１１の水平位置制御（姿勢制御）を行う。
【００２４】
また、水平位置制御演算部１００ｆは、予めかご１１の水平面における所定の基準位置の情報を記憶している。ここで、所定の基準位置とは、例えば、主ロープ１０が静止状態（非振動状態）のときのかご１１の水平方向の位置（の座標値）である。さらに、水平位置制御演算部１００ｆは、基準位置からのかご１１の水平方向の変位量を絶対変位量として算出する。そして、水平位置制御演算部１００ｆは、算出したかご１１の絶対変位量を相殺するように、アクティブマスダンパ２２のアクチュエータ２２ｄを駆動する。このアクティブマスダンパ２２による慣性力によって、かご１１が所定の基準位置へ移動する。
【００２５】
なお、図２では、変位センサ２０Ｂ及びその信号処理ブロックを省略して示すが、変位センサ２０Ｂの電気信号に基づく変位量については、ローパスフィルタ１００ｄと同等のローパスフィルタを経て、変位センサ２０Ａの電気信号に基づく変位量（ローパスフィルタ１００ｄを通過した電気信号）とベクトル的に合成し、加算器１００ｅに送ればよい。
【００２６】
ここで、水平位置制御装置１００は、演算処理部（ＣＰＵ）、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ及びハードディスク等）及び信号入出力部を持ったコンピュータ（図示せず）により構成することができる。水平位置制御装置１００のコンピュータの記憶部には、水平位置制御演算部１００ｆの機能を実現するためのプログラムが格納されている。また、ハイパスフィルタ１００ａ、２つの積分器１００ｂ，１００ｃ、ローパスフィルタ１００ｄ及び加算器１００ｅは、コンピュータによる演算処理、及び回路構成のいずれでも実現可能となっている。
【００２７】
次に、水平位置制御装置１００によるかご１１の水平位置制御方式について具体的に説明する。まず、実施の形態１のエレベータ装置では、かご１１の水平方向への変位が規制されていない。これにより、かご１１には、水平面における３６０度で、比較的低い周波数の振り子運動が生じる。この振り子運動による固有振動数ｆ［Ｈｚ］は、主ロープ１０の長さ（シーブからかご１１の綱止位置までの長さ）をＬ［ｍ］とすると、次の（１）式で表される。
【００２８】
【数１】
但し、ｇは重力加速度であり、ｇ＝９．８１［ｍ／ｓ２］である。
【００２９】
また、例えば、主ロープ１０の長さ（シーブからかご１１の綱止位置までの長さ）を２５［ｍ］とした場合には、固有振動数ｆは、約０．１［Ｈｚ］となる。従って、水平位置制御装置１００は、この固有振動数ｆ［Ｈｚ］を考慮して水平位置制御を行う必要がある。
【００３０】
ここで、特許文献１に示すような従来のエレベータ装置では、変位センサを用いてある基準点に対するかごの変位を測定するか、又はかごに設置した加速度センサの加速度信号を二階積分してかごの変位を測定する。このような従来のエレベータ装置では、基準点に対する変位を測定する場合に、ガイドレールを基準点とすることができる。
【００３１】
これに対して、実施の形態１のエレベータ装置では、ガイドレールに代えてガイドロープ４Ａ，４Ｂが用いられる。このガイドロープ４Ａ，４Ｂは、水平方向へ弦振動可能であるため、十分な基準点とはならない。よって、実施の形態１のエレベータ装置の水平位置制御装置１００において、基準点に対するかご１１の変位量を測定する際には、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの弦振動の固有振動数ｆｒ［Ｈｚ］を考慮する必要がある。なお、突発的な外乱に対しても、かご１１の水平位置を制御する必要があるため、１０〜５０Ｈｚ程度の周波数をも、水平位置制御の対象とすることが好ましい。
【００３２】
このガイドロープ４Ａ，４Ｂの弦振動のｎ次固有振動数ｆｒ［Ｈｚ］は、ガイドロープ４Ａ，４Ｂに加えられた張力（例えば、破断強度２０％程度の張力）をＴ［Ｎ］とし、そのガイドロープ４Ａ，４Ｂの長さをＬ［ｍ］とし、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの単位長さ当たりの質量をρ［ｋｇ／ｍ２］とすると、次の（２）式に示すようになる。
【００３３】
【数２】
ここで、例えば、かご１１の昇降行程を２５［ｍ］程度とすると、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの弦振動の一次固有振動数ｆｒは、およそ３［Ｈｚ］程度となる。
【００３４】
従って、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの張力、長さ、及び単位長さ当たりの質量で決まる弦振動の一次固有振動数ｆｒ［Ｈｚ］（この例では３［Ｈｚ］）近辺とそれ以上のかご１１の変位に対しては、ガイドロープ４Ａ，４Ｂは、基準点として機能しない。このため、実施の形態１のエレベータ装置では、これよりも十分低い周波数で、ガイドロープ４Ａ，４Ｂを基準点としての機能させている。
【００３５】
即ち、実施の形態１のエレベータ装置の水平位置制御装置１００では、ローパスフィルタ１００ｄのカットオフ周波数（所定の周波数）が、例えば、弦振動の一次固有振動数ｆｒ［Ｈｚ］の１／５の０．６［Ｈｚ］に予め設定され、その０．６［Ｈｚ］以下の周波数成分のかご１１の相対変位量がローパスフィルタ１００ｄによって取り出される。そして、その取り出されたかご１１の相対変位量が第１の変位量（低周波域絶対変位量）として、加算器１００ｅに送られる。
【００３６】
他方、一般的に、加速度センサの加速度信号を二階積分して、かごの変位を測定する場合には、積分によって加速度センサの低周波ノイズが拡大される。この低周波ノイズが制御精度低下の要因となり、低周波領域の信頼性が低くなる。このため、実施の形態１のエレベータ装置の水平位置制御装置１００では、加速度センサ２１の出力の低周波成分をハイパスフィルタ１００ａにより取り除く。
【００３７】
ここで、水平位置制御装置１００は、０．６Ｈｚ以下の周波数帯域のかご１１の変位量を、ローパスフィルタ１００ｄを介して、変位センサ２０Ａ，２０Ｂから取得する。このローパスフィルタ１００ｄのカットオフ周波数に対応するように、ハイパスフィルタ１００ａのカットオフ周波数（所定の周波数）は、例えば、０．６［Ｈｚ］に設定されている。そして、このハイパスフィルタ１００ａによって、カットオフ周波数未満の低周波成分が除去され、この除去された後の加速度が積分器１００ｂ，１００ｃによって二階積分され、かご１１の第２の変位量（高周波域絶対変位量）として加算器１００ｅへ送られる。
【００３８】
そして、第１の変位量及び第２の変位量は、加算器１００ｅによって互いに加算されて、水平位置制御演算部１００ｆに送られる。水平位置制御演算部１００ｆは、加算器１００ｅからの第１の変位量及び第２の変位量に基づいて、水平面における所定の基準位置からのかご１１の変位量である絶対変位量を算出する。
【００３９】
また、水平位置制御演算部１００ｆは、算出した絶対変位量を相殺するように、即ち、かご１１の振り子運動を打ち消すように、アクティブマスダンパ２２のアクチュエータ２２ｄを駆動する（駆動力信号をアクチュエータ２２ｄに送る）。これによって、かご１１の水平位置が所定の基準位置に追従するように、水平位置制御演算部１００ｆによって水平位置制御される。
【００４０】
上記のような実施の形態１のエレベータ装置によれば、水平位置制御演算部１００ｆは、水平面における所定の基準位置からのかご１１の変位量を測定する。そして、水平位置制御演算部１００ｆは、かご１１の昇降に伴う振り子運動を打ち消すように、アクティブマスダンパ２２のアクチュエータ２２ｄを駆動して、かご１１の水平方向の位置制御を行う。この構成により、ガイドレールを用いない構成であっても、かご１１の水平方向の位置を保持することができる。これに加えて、水平位置制御演算部１００ｆによるかご１１の水平位置制御によって、かご１１の揺動・振動も同時に抑えることができる。
【００４１】
また、水平位置制御装置１００のハイパスフィルタ１００ａ及びローパスフィルタ１００ｄのカットオフ周波数は、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの張力と、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの長さと、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの単位長さ当たりの質量とに基づくガイドロープ４Ａ，４Ｂの弦振動の一次固有振動数に対応する値に設定されている。そして、水平位置制御演算部１００ｆは、かご１１の絶対変位量を算出する際に、相対変位量におけるカットオフ周波数未満の周波数成分と、水平方向加速度におけるカットオフ周波数以上の周波数成分の二階積分値とを用いる。即ち、水平位置制御演算部１００ｆは、低い周波数成分のかご１１の水平方向の変位量を変位センサ２０Ａ，２０Ｂから取得し、高い周波数成分のかご１１の水平方向の変位量を、加速度センサ２１から取得する。この構成により、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの弦振動の一次固有振動数による影響を除去することができ、比較的広い周波数帯域に渡ってかご１１の水平位置の検出精度を向上させることができる。
【００４２】
ここで、特許文献１に示すような従来のエレベータ装置では、かご１１の水平保持用の駆動力をアクチュエータからガイドローラに与えることによって、ガイドレールに反作用を生じさせて、かごの水平位置を保持していた。これに対して、実施の形態１のエレベータ装置では、アクティブマスダンパ２２が変位駆動部として用いられている。この構成により、かご１１の水平保持用の駆動力としての慣性力をかご１１に直接加えることができ、かご１１の水平保持用の駆動力の反作用を生じさせるための部材、即ちガイドレールを用いることなく、かご１１の水平位置を保持することができる。
【００４３】
なお、実施の形態１において、ローパスフィルタ１００ｄのカットオフ周波数は、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの一次固有振動数に基づいて決定されるが、ガイドロープ４Ａ，４Ｂを信頼性高く基準点として機能させるためには、一次固有振動数よりもある程度低い値に設定することが好ましい。
【００４４】
また、実施の形態１において、このガイドロープ４Ａ，４Ｂの弦振動の一次固有振動数は、ガイドロープ４Ａ，４Ｂに加える張力によって変動する。このため、経年的なガイドロープ４Ａ，４Ｂの伸びや季節的な温度変動により張力が変化した場合には、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの弦振動の一次固有振動数の値が変動する。従って、このような経時的な張力変動を考慮してハイパスフィルタ１００ａ及びローパスフィルタ１００ｄのカットオフ周波数を設定することがより好ましい。
【００４５】
実施の形態２．
実施の形態１では、アクティブマスダンパ２２が変位駆動部として用いられた。これに対して、実施の形態２では、アクティブマスダンパ２２に代えて、コントロールモーメントジャイロ２００が変位駆動部として用いられる。
【００４６】
図３は、この発明の実施の形態２によるエレベータ装置を示す構成図である。図３において、コントロールモーメントジャイロ２００は、かご１１の下部に設けられている。また、コントロールモーメントジャイロ２００の駆動は、先の図２に示す水平位置制御装置１００によって制御される。
【００４７】
実施の形態２の水平位置制御演算部１００ｆは、所定の角速度で、コントロールモーメントジャイロ２００のジャイロモータ（図示せず）を回転させる。また、水平位置制御演算部１００ｆは、ジャイロモータの回転軸の傾斜角及び傾斜角速度を制御し、ジャイロモータの慣性モーメントによりかご１１の水平方向の位置を、所定の位置となるように制御する。他の構成は実施の形態１と同様である。
【００４８】
上記のような実施の形態２のエレベータ装置によれば、コントロールモーメントジャイロ２００を変位駆動部として用いた場合であっても、モーメントトルクをかご１１に直接加えることができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
実施の形態３．
実施の形態１では、アクティブマスダンパ２２が変位駆動部として用いられた。これに対して、実施の形態３では、アクティブマスダンパ２２に代えて、巻上機加振装置３０３が変位駆動部として用いられる。
【００５０】
図４は、この発明の実施の形態３によるエレベータ装置を示す構成図である。図４において、実施の形態３の機械室１ｂには、実施の形態１の巻上機２及び反らせ車３に代えて、巻上機ユニット３００が設けられている。巻上機ユニット３００は、巻上機３０１、反らせ車３０２及び巻上機加振装置３０３を有している。巻上機３０１及び反らせ車３０２は、巻上機加振装置３０３のハウジング（アクチュエータフレーム）３０３ａに組み込まれている。他の巻上機３０１及び反らせ車３０２の構成は、それぞれ実施の形態１の巻上機２及び反らせ車３と同様である。
【００５１】
巻上機加振装置３０３は、ハウジング３０３ａに加えて、複数の車輪３０３ｂ、ばね３０３ｃ及びアクチュエータ３０３ｄを有している。複数の車輪３０３ｂは、ハウジング３０３ａの下部に回転自在に取り付けられている。ばね３０３ｃ及びアクチュエータ３０３ｄは、ハウジング３０３ａの側面部と機械室１ｂの壁部１ｄとの間に接続されている。アクチュエータ３０３ｄは、例えば、電磁石又はリニアモータ等である。
【００５２】
ここで、ハウジング３０３ａは、複数の車輪３０３ｂによって、水平方向へ変位可能になっている。また、ハウジング３０３ａの変位は、ばね３０３ｃ及びアクチュエータ３０３ｄによって駆動される。アクチュエータ３０３ｄの駆動は、先の図２に示す水平位置制御装置１００によって制御される。ハウジング３０３ａが変位することによって、巻上機３０１及び反らせ車３０２が加振され、主ロープ１０を介して、かご１１の水平位置が変位される。なお、巻上機加振装置３０３は、互いに異なる向きに巻上機３０１及び反らせ車３０２を加振するために、ばね３０３ｃ及びアクチュエータ３０３ｄを２つ以上有していてもよい。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００５３】
上記のような実施の形態３のエレベータ装置によれば、水平位置制御装置１００の指令によって、巻上機加振装置３０３のアクチュエータ３０３ｄが巻上機２を加振し、主ロープ１０を介して、かご１１の水平位置が所定の位置となるように、かご１１を変位させる。この構成により、かご１１の水平方向変位用の駆動力を発生するための機構をかご１１に設ける必要がなく、かご１１の自重の増大を抑えつつ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
実施の形態４．
実施の形態１〜３においては、かご１１の昇降行程が２５ｍ程度のエレベータ装置について説明した。ここで、建物が比較的高く、かご１１の昇降行程が比較的長い場合には、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの弦振動の固有振動数が更に低くなる（３［Ｈｚ］以下となる）。このため、ローパスフィルタ１００ｄ及びハイパスフィルタ１００ａのカットオフ周波数を、更に低く設定する必要が生じる。この場合、加速度センサ２１の低周波ノイズの影響が大きくなり、かご１１の変位を正しく検知することができなくなる。
【００５５】
これに対して、実施の形態４では、図５に示すように、ガイドロープ４Ａが複数のロープ拘束部材（案内索条拘束部材）４００Ａ〜４００Ｃによって、昇降路１の内壁１ｅに接続されている。複数のロープ拘束部材４００Ａ〜４００Ｃは、高さ方向に、例えば、２５［ｍ］程度の間隔をおいて配置されている。また、複数のロープ拘束部材４００Ａ〜４００Ｃは、例えば、金属の棒状体であり、一端部が内壁１ｅに固定されており、他端部がガイドロープ４Ａに接続されている。
【００５６】
従って、ガイドロープ４Ａは、ロープ拘束部材４００Ａ〜４００Ｃによって、拘束されている。これにより、ガイドロープ４Ａの弦振動の固有振動数は、実施の形態１と同様に、例えば３［Ｈｚ］程度となっている。つまり、ロープ拘束部材４００Ａ〜４００Ｃによりガイドロープ４Ａが拘束されることによって、ガイドロープ４Ａの弦振動の固有振動数の低下が抑えられている。
【００５７】
他の構成は、実施の形態１〜３のいずれかと同様である。なお、図５においては、ガイドロープ４Ａの構成を示すが、ガイドロープ４Ｂの構成についても、ガイドロープ４Ａと同様である。さらに、ロープ拘束部材４００Ａ〜４００Ｃの数は、３つに限定するものではない。
【００５８】
上記のような実施の形態４のエレベータ装置によれば、ガイドロープ４Ａ，４Ｂと昇降路１の内壁１ｅとが複数のロープ拘束部材４００Ａ〜４００Ｃによって接続されており、ロープ拘束部材４００Ａ〜４００Ｃによりガイドロープ４Ａが拘束されることによって、ガイドロープ４Ａの弦振動の固有振動数の低下が抑えられている。この構成により、水平位置制御装置１００の水平位置制御に関する制御の精度を維持することができる。
【００５９】
なお、実施の形態１〜４における水平位置制御装置１００の各機能１００ａ〜１００ｆを、かご１１の運転を制御する運転制御装置に組み込むこともできる。
【００６０】
また、実施の形態１〜４におけるガイドロープ４Ａ，４Ｂの長さ及び張力や、各周波数の値は一例であり、これに限定されるものではない。
【００６１】
さらに、実施の形態１〜４では、ワイヤロープ（ガイドロープ４Ａ，４Ｂ）を案内索条として用いた。しかしながら、案内索条は、この例に限定するものではなく、その固有振動数を十分高く設定できるものであれば、ワイヤロープ以外のテープ、ベルト状の索条、及び単一線からなるものでもよい。さらに、昇降路内に鉛直方向に沿って張り渡され、かごの過速度を検出するためのガバナに接続されたガバナロープを、案内索条として用いることもできる。
【００６２】
また、実施の形態１〜４では、かご１１の水平位置を制御する例について説明したが、釣合おもりについても、かご１１と同様の方式で水平位置を制御することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 昇降路、１ｅ 内壁、２，３０１ 巻上機、４Ａ，４Ｂ ガイドロープ（案内索条）、１０ 主ロープ（主索）、２０Ａ，２０Ｂ 変位センサ（相対変位量検出手段）、２１ 加速度センサ（加速度検出手段）、２２ アクティブマスダンパ（変位駆動手段）、１００ 水平位置制御装置（水平位置制御部）、１００ａ ハイパスフィルタ、１００ｂ，１００ｃ 積分器、１００ｄ ローパスフィルタ、１００ｅ 加算器、１００ｆ 水平位置制御演算部、２００ コントロールモーメントジャイロ（変位駆動手段）、３０３ 巻上機加振装置（変位駆動手段）、４００Ａ〜４００Ｃ ロープ拘束部材（案内索条拘束部材）。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、昇降路内に鉛直方向に沿って張り渡された案内索条によってかごの昇降が案内されるガイドレールレスのエレベータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエレベータ装置では、かごの昇降が昇降路内に立てて設けられたガイドレールによって案内される。また、このような従来のエレベータ装置では、制御装置が、事前に学習走行を実行し、かごの水平方向加速度、及びガイドレールとかごとの間の相対変位量を検出し、これらの検出値に基づいて、かごの高さ位置に応じたガイドレールの凹凸の情報を取得する。そして、制御装置は、かごの通常運転時に、ガイドレールの凹凸によるかごの揺動を相殺するように、学習走行の際に取得した情報を用いて、ガイドローラに接続されたアクチュエータを駆動する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３３８０８３号公報
【特許文献２】特開２００４−１８２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、ガイドレールは、かごの水平振動を防止するために、比較的高精度な加工や据付が必要であり、比較的高コストとなっている。このガイドレールに代えて、コスト的にも据付性にも優れたロープ等の案内索条でかごを案内することができれば大きなメリットとなる。
【０００５】
ここで、例えば、特許文献２には、免震目的ではあるが、レールレスタイプのエレベータ装置が提案されている。しかしながら、特許文献２に示すような従来のレールレスタイプのエレベータ装置においては、かごの水平方向（かごの横方向及び前後方向）への変位がガイドレールによって規制されていない。このため、かごの昇降に伴って、かごに振り子運動が生じ、かごが水平方向へ変位してしまうという問題がある。
【０００６】
これに対して、特許文献１に示すような従来のエレベータ装置のかご位置制御方式では、ガイドレールの凹凸によるかごの水平方向変位を抑制するものであり、かごに振り子運動が生じないため、案内索条を用いたレールレスタイプのエレベータ装置にそのまま適用することはできなかった。
【０００７】
また、特許文献２に示すような従来のエレベータ装置は、かごの水平位置制御を行うものではなく、かごに生じる振り子運動を抑えることはできず、かごの水平方向の位置を保持することはできなかった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ガイドレールを用いない構成であっても、かごの水平方向の位置を保持することができるエレベータ装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るエレベータ装置は、昇降路内を昇降されるかごと、前記かごを前記昇降路内に吊り下げる主索と、前記主索が巻き掛けられたシーブを有し、前記かごの昇降を駆動する巻上機と、前記昇降路内に鉛直方向に沿って設けられ、前記かごの昇降を案内するための案内索条と、前記かごと前記案内索条との相対変位量に応じた信号を生成する相対変位量検出手段と、前記かごの水平方向加速度に応じた信号を生成する加速度検出手段と、前記かごを水平方向へ変位させるための駆動力を発する水平変位駆動部と、前記相対変位量検出手段及び前記加速度検出手段を介して、前記相対変位量及び前記水平方向加速度を監視し、前記かごの水平方向の位置制御を行う水平位置制御部とを備え、前記水平位置制御部は、監視している前記相対変位量及び前記水平方向加速度に基づいて、水平面における所定の基準位置からの前記かごの変位量を絶対変位量として算出し、その算出した前記かごの絶対変位量を用いて、前記かごの昇降に伴う振り子運動を打ち消すように前記水平変位駆動部を駆動して、前記かごの水平方向の位置制御を行うものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のエレベータ装置によれば、水平位置制御部が、水平面における所定の基準位置からのかごの変位量を測定し、かごの昇降に伴う振り子運動を打ち消すように水平変位駆動部を駆動して、かごの水平方向の位置制御を行うので、ガイドレールを用いない構成であっても、かごの水平方向の位置を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図である。
【図２】図１のアクチュエータの制御系を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態２によるエレベータ装置を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３によるエレベータ装置を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態４によるエレベータ装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図である。
図１において、昇降路１の天井部（頂部）１ａの上側には、機械室１ｂが設けられている。昇降路１の底部には、ピット部１ｃが設けられている。機械室１ｂには、巻上機２及び反らせ車３が設けられている。巻上機２は、モータ及びシーブを有している。
【００１３】
天井部１ａとピット部１ｃとの間には、案内索条としての一対のガイドロープ４Ａ，４Ｂが鉛直方向に沿って張り渡されている。ガイドロープ４Ａ，４Ｂは、ワイヤロープである。一対のガイドロープ４Ａ，４Ｂのそれぞれの上端部及び下端部は、終端支持装置５Ａ〜５Ｄによって、それぞれ機械室１ｂの床（天井部１ａ）、及びピット部１ｃの床に固定されている。
【００１４】
終端支持装置５Ａ，５Ｃと機械室１ｂの床との間には、それぞれ張力付与部材６Ａ，６Ｃが設けられている。また、終端支持装置５Ｂ，５Ｄとピット部１ｃの床との間には、それぞれ張力付与部材６Ｂ，６Ｄが設けられている。張力付与部材（張力付与機構）６Ａ〜６Ｄは、例えば、防振ゴムとベアリングとにより構成されている。また、張力付与部材６Ａ〜６Ｄは、ガイドロープ４Ａ，４Ｂにその破断荷重の２０％程度の張力を加える。
【００１５】
ガイドロープ４Ａ，４Ｂへの張力付加による圧縮荷重は、張力付与部材６Ａ〜６Ｄのベアリングによって保持される。また、地震等によって昇降路１が設けられた建物に揺れが生じた場合に、建物からの水平方向の振動に関しては、張力付与部材６Ａ〜６Ｄの防振ゴムの免震効果により、ガイドロープ４Ａ，４Ｂへの揺れの伝達を軽減する。
【００１６】
巻上機２のシーブと反らせ車３とには、主索としての主ロープ１０が巻き掛けられている。また、昇降路１内には、かご１１及び釣合おもり（図示せず）が設けられている。かご１１及び釣合おもりは、主ロープ１０によって、昇降路１内に吊り下げられている。なお、かご１１とガイドロープ４Ａ，４Ｂとは、互いに非接触状態となっている。
【００１７】
かご１１の両側面部には、それぞれ相対変位量検出手段としての変位センサ２０Ａ，２０Ｂが取り付けられている。変位センサ２０Ａ，２０Ｂは、例えば、検出波（検出ビーム、超音波等）をガイドロープ４Ａ，４Ｂへ向けて出射し、その反射波の強度に応じた電気信号を生成する光電センサ、又はガイドロープ４Ａ，４Ｂとの間の距離の変動による磁束変化に応じた電気信号を生成する近接センサ等である。また、変位センサ２０Ａ，２０Ｂは、かご１１とガイドロープ４Ａ，４Ｂとの相対変位量（基準寸法からの増減量）に応じた電気信号を生成する。なお、変位センサ２０Ａ，２０Ｂの形状は、図１（図３，４）に示された形状に限定されるものではない。
【００１８】
また、かご１１の下部には、加速度検出手段としての加速度センサ２１と、変位駆動部としてのアクティブマスダンパ２２とが設けられている。加速度センサ２１は、水平方向（水平面における３６０度のいずれかの方向）へのかご１１の加速度である水平方向加速度に応じた電気信号を生成する。アクティブマスダンパ２２は、おもり２２ａ、複数の車輪２２ｂ、ばね２２ｃ及びアクチュエータ２２ｄを有している。
【００１９】
おもり２２ａは、複数の車輪２２ｂによって、水平方向へ変位可能になっている。おもり２２ａの変位は、ばね２２ｃ及びアクチュエータ２２ｄによって駆動される。アクチュエータ２２ｄは、例えば電磁石やリニアモータである。ここで、おもり２２ａが変位することによって、慣性力が生じ、その慣性力がかご１１に加わる。なお、アクティブマスダンパ２２は、互いに異なる向きの慣性力を発生するために、おもり２２ａ、ばね２２ｃ及びアクチュエータ２２ｄを２つ以上有していてもよい。
【００２０】
図２は、図１のアクチュエータ２２ｄの制御系を示すブロック図である。図２において、アクチュエータ２２ｄの駆動は、水平位置制御部としての水平位置制御装置１００によって制御される。水平位置制御装置１００は、変位センサ２０Ａ，２０Ｂ及び加速度センサ２１のそれぞれから電気信号を受ける。また、水平位置制御装置１００は、ハイパスフィルタ１００ａ、２つの積分器１００ｂ，１００ｃ、ローパスフィルタ１００ｄ、加算器１００ｅ、及び水平位置制御演算部１００ｆを有している。
【００２１】
ハイパスフィルタ１００ａ及びローパスフィルタ１００ｄには、互いにほぼ同一の値のカットオフ周波数が設定されている。ハイパスフィルタ１００ａは、加速度センサ２１からの電気信号に基づく加速度のうち、カットオフ周波数以上の加速度の周波数成分を通過させる。即ち、ハイパスフィルタ１００ａは、カットオフ周波数未満の加速度の周波数成分を除去する。２つの積分器１００ｂ，１００ｃは、ハイパスフィルタ１００ａを通過したかご１１の加速度を二階積分する。この二階積分によって、かご１１の加速度が、水平方向のかご１１の変位量（水平方向の所定の基準位置からの移動距離）に変換される。そして、積分器１００ｃからの電気信号は、加算器１００ｅへ送られる。
【００２２】
ローパスフィルタ１００ｄは、変位センサ２０Ａからの電気信号に基づく相対変位量のうち、カットオフ周波数未満の相対変位量の周波数成分を通過させる。即ち、ローパスフィルタ１００ｄは、カットオフ周波数以上の加速度の周波数成分を除去する。そして、ローパスフィルタ１００ｄを通過した電気信号は、加算器１００ｅへ送られる。
【００２３】
加算器１００ｅは、積分器１００ｃからの電気信号に基づくかご１１の変位量と、ローパスフィルタ１００ｄからの電気信号に基づくかご１１の変位量とを加算する。その加算後のかご１１の変位量は、水平位置制御演算部１００ｆへ送られる。水平位置制御演算部１００ｆは、加算器１００ｅからの変位量を用いて、かご１１の水平位置制御（姿勢制御）を行う。
【００２４】
また、水平位置制御演算部１００ｆは、予めかご１１の水平面における所定の基準位置の情報を記憶している。ここで、所定の基準位置とは、例えば、主ロープ１０が静止状態（非振動状態）のときのかご１１の水平方向の位置（の座標値）である。さらに、水平位置制御演算部１００ｆは、基準位置からのかご１１の水平方向の変位量を絶対変位量として算出する。そして、水平位置制御演算部１００ｆは、算出したかご１１の絶対変位量を相殺するように、アクティブマスダンパ２２のアクチュエータ２２ｄを駆動する。このアクティブマスダンパ２２による慣性力によって、かご１１が所定の基準位置へ移動する。
【００２５】
なお、図２では、変位センサ２０Ｂ及びその信号処理ブロックを省略して示すが、変位センサ２０Ｂの電気信号に基づく変位量については、ローパスフィルタ１００ｄと同等のローパスフィルタを経て、変位センサ２０Ａの電気信号に基づく変位量（ローパスフィルタ１００ｄを通過した電気信号）とベクトル的に合成し、加算器１００ｅに送ればよい。
【００２６】
ここで、水平位置制御装置１００は、演算処理部（ＣＰＵ）、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ及びハードディスク等）及び信号入出力部を持ったコンピュータ（図示せず）により構成することができる。水平位置制御装置１００のコンピュータの記憶部には、水平位置制御演算部１００ｆの機能を実現するためのプログラムが格納されている。また、ハイパスフィルタ１００ａ、２つの積分器１００ｂ，１００ｃ、ローパスフィルタ１００ｄ及び加算器１００ｅは、コンピュータによる演算処理、及び回路構成のいずれでも実現可能となっている。
【００２７】
次に、水平位置制御装置１００によるかご１１の水平位置制御方式について具体的に説明する。まず、実施の形態１のエレベータ装置では、かご１１の水平方向への変位が規制されていない。これにより、かご１１には、水平面における３６０度で、比較的低い周波数の振り子運動が生じる。この振り子運動による固有振動数ｆ［Ｈｚ］は、主ロープ１０の長さ（シーブからかご１１の綱止位置までの長さ）をＬ［ｍ］とすると、次の（１）式で表される。
【００２８】
【数１】
但し、ｇは重力加速度であり、ｇ＝９．８１［ｍ／ｓ２］である。
【００２９】
また、例えば、主ロープ１０の長さ（シーブからかご１１の綱止位置までの長さ）を２５［ｍ］とした場合には、固有振動数ｆは、約０．１［Ｈｚ］となる。従って、水平位置制御装置１００は、この固有振動数ｆ［Ｈｚ］を考慮して水平位置制御を行う必要がある。
【００３０】
ここで、特許文献１に示すような従来のエレベータ装置では、変位センサを用いてある基準点に対するかごの変位を測定するか、又はかごに設置した加速度センサの加速度信号を二階積分してかごの変位を測定する。このような従来のエレベータ装置では、基準点に対する変位を測定する場合に、ガイドレールを基準点とすることができる。
【００３１】
これに対して、実施の形態１のエレベータ装置では、ガイドレールに代えてガイドロープ４Ａ，４Ｂが用いられる。このガイドロープ４Ａ，４Ｂは、水平方向へ弦振動可能であるため、十分な基準点とはならない。よって、実施の形態１のエレベータ装置の水平位置制御装置１００において、基準点に対するかご１１の変位量を測定する際には、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの弦振動の固有振動数ｆｒ［Ｈｚ］を考慮する必要がある。なお、突発的な外乱に対しても、かご１１の水平位置を制御する必要があるため、１０〜５０Ｈｚ程度の周波数をも、水平位置制御の対象とすることが好ましい。
【００３２】
このガイドロープ４Ａ，４Ｂの弦振動のｎ次固有振動数ｆｒ［Ｈｚ］は、ガイドロープ４Ａ，４Ｂに加えられた張力（例えば、破断強度２０％程度の張力）をＴ［Ｎ］とし、そのガイドロープ４Ａ，４Ｂの長さをＬ［ｍ］とし、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの単位長さ当たりの質量をρ［ｋｇ／ｍ２］とすると、次の（２）式に示すようになる。
【００３３】
【数２】
ここで、例えば、かご１１の昇降行程を２５［ｍ］程度とすると、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの弦振動の一次固有振動数ｆｒは、およそ３［Ｈｚ］程度となる。
【００３４】
従って、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの張力、長さ、及び単位長さ当たりの質量で決まる弦振動の一次固有振動数ｆｒ［Ｈｚ］（この例では３［Ｈｚ］）近辺とそれ以上のかご１１の変位に対しては、ガイドロープ４Ａ，４Ｂは、基準点として機能しない。このため、実施の形態１のエレベータ装置では、これよりも十分低い周波数で、ガイドロープ４Ａ，４Ｂを基準点としての機能させている。
【００３５】
即ち、実施の形態１のエレベータ装置の水平位置制御装置１００では、ローパスフィルタ１００ｄのカットオフ周波数（所定の周波数）が、例えば、弦振動の一次固有振動数ｆｒ［Ｈｚ］の１／５の０．６［Ｈｚ］に予め設定され、その０．６［Ｈｚ］以下の周波数成分のかご１１の相対変位量がローパスフィルタ１００ｄによって取り出される。そして、その取り出されたかご１１の相対変位量が第１の変位量（低周波域絶対変位量）として、加算器１００ｅに送られる。
【００３６】
他方、一般的に、加速度センサの加速度信号を二階積分して、かごの変位を測定する場合には、積分によって加速度センサの低周波ノイズが拡大される。この低周波ノイズが制御精度低下の要因となり、低周波領域の信頼性が低くなる。このため、実施の形態１のエレベータ装置の水平位置制御装置１００では、加速度センサ２１の出力の低周波成分をハイパスフィルタ１００ａにより取り除く。
【００３７】
ここで、水平位置制御装置１００は、０．６Ｈｚ以下の周波数帯域のかご１１の変位量を、ローパスフィルタ１００ｄを介して、変位センサ２０Ａ，２０Ｂから取得する。このローパスフィルタ１００ｄのカットオフ周波数に対応するように、ハイパスフィルタ１００ａのカットオフ周波数（所定の周波数）は、例えば、０．６［Ｈｚ］に設定されている。そして、このハイパスフィルタ１００ａによって、カットオフ周波数未満の低周波成分が除去され、この除去された後の加速度が積分器１００ｂ，１００ｃによって二階積分され、かご１１の第２の変位量（高周波域絶対変位量）として加算器１００ｅへ送られる。
【００３８】
そして、第１の変位量及び第２の変位量は、加算器１００ｅによって互いに加算されて、水平位置制御演算部１００ｆに送られる。水平位置制御演算部１００ｆは、加算器１００ｅからの第１の変位量及び第２の変位量に基づいて、水平面における所定の基準位置からのかご１１の変位量である絶対変位量を算出する。
【００３９】
また、水平位置制御演算部１００ｆは、算出した絶対変位量を相殺するように、即ち、かご１１の振り子運動を打ち消すように、アクティブマスダンパ２２のアクチュエータ２２ｄを駆動する（駆動力信号をアクチュエータ２２ｄに送る）。これによって、かご１１の水平位置が所定の基準位置に追従するように、水平位置制御演算部１００ｆによって水平位置制御される。
【００４０】
上記のような実施の形態１のエレベータ装置によれば、水平位置制御演算部１００ｆは、水平面における所定の基準位置からのかご１１の変位量を測定する。そして、水平位置制御演算部１００ｆは、かご１１の昇降に伴う振り子運動を打ち消すように、アクティブマスダンパ２２のアクチュエータ２２ｄを駆動して、かご１１の水平方向の位置制御を行う。この構成により、ガイドレールを用いない構成であっても、かご１１の水平方向の位置を保持することができる。これに加えて、水平位置制御演算部１００ｆによるかご１１の水平位置制御によって、かご１１の揺動・振動も同時に抑えることができる。
【００４１】
また、水平位置制御装置１００のハイパスフィルタ１００ａ及びローパスフィルタ１００ｄのカットオフ周波数は、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの張力と、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの長さと、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの単位長さ当たりの質量とに基づくガイドロープ４Ａ，４Ｂの弦振動の一次固有振動数に対応する値に設定されている。そして、水平位置制御演算部１００ｆは、かご１１の絶対変位量を算出する際に、相対変位量におけるカットオフ周波数未満の周波数成分と、水平方向加速度におけるカットオフ周波数以上の周波数成分の二階積分値とを用いる。即ち、水平位置制御演算部１００ｆは、低い周波数成分のかご１１の水平方向の変位量を変位センサ２０Ａ，２０Ｂから取得し、高い周波数成分のかご１１の水平方向の変位量を、加速度センサ２１から取得する。この構成により、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの弦振動の一次固有振動数による影響を除去することができ、比較的広い周波数帯域に渡ってかご１１の水平位置の検出精度を向上させることができる。
【００４２】
ここで、特許文献１に示すような従来のエレベータ装置では、かご１１の水平保持用の駆動力をアクチュエータからガイドローラに与えることによって、ガイドレールに反作用を生じさせて、かごの水平位置を保持していた。これに対して、実施の形態１のエレベータ装置では、アクティブマスダンパ２２が変位駆動部として用いられている。この構成により、かご１１の水平保持用の駆動力としての慣性力をかご１１に直接加えることができ、かご１１の水平保持用の駆動力の反作用を生じさせるための部材、即ちガイドレールを用いることなく、かご１１の水平位置を保持することができる。
【００４３】
なお、実施の形態１において、ローパスフィルタ１００ｄのカットオフ周波数は、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの一次固有振動数に基づいて決定されるが、ガイドロープ４Ａ，４Ｂを信頼性高く基準点として機能させるためには、一次固有振動数よりもある程度低い値に設定することが好ましい。
【００４４】
また、実施の形態１において、このガイドロープ４Ａ，４Ｂの弦振動の一次固有振動数は、ガイドロープ４Ａ，４Ｂに加える張力によって変動する。このため、経年的なガイドロープ４Ａ，４Ｂの伸びや季節的な温度変動により張力が変化した場合には、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの弦振動の一次固有振動数の値が変動する。従って、このような経時的な張力変動を考慮してハイパスフィルタ１００ａ及びローパスフィルタ１００ｄのカットオフ周波数を設定することがより好ましい。
【００４５】
実施の形態２．
実施の形態１では、アクティブマスダンパ２２が変位駆動部として用いられた。これに対して、実施の形態２では、アクティブマスダンパ２２に代えて、コントロールモーメントジャイロ２００が変位駆動部として用いられる。
【００４６】
図３は、この発明の実施の形態２によるエレベータ装置を示す構成図である。図３において、コントロールモーメントジャイロ２００は、かご１１の下部に設けられている。また、コントロールモーメントジャイロ２００の駆動は、先の図２に示す水平位置制御装置１００によって制御される。
【００４７】
実施の形態２の水平位置制御演算部１００ｆは、所定の角速度で、コントロールモーメントジャイロ２００のジャイロモータ（図示せず）を回転させる。また、水平位置制御演算部１００ｆは、ジャイロモータの回転軸の傾斜角及び傾斜角速度を制御し、ジャイロモータの慣性モーメントによりかご１１の水平方向の位置を、所定の位置となるように制御する。他の構成は実施の形態１と同様である。
【００４８】
上記のような実施の形態２のエレベータ装置によれば、コントロールモーメントジャイロ２００を変位駆動部として用いた場合であっても、モーメントトルクをかご１１に直接加えることができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
実施の形態３．
実施の形態１では、アクティブマスダンパ２２が変位駆動部として用いられた。これに対して、実施の形態３では、アクティブマスダンパ２２に代えて、巻上機加振装置３０３が変位駆動部として用いられる。
【００５０】
図４は、この発明の実施の形態３によるエレベータ装置を示す構成図である。図４において、実施の形態３の機械室１ｂには、実施の形態１の巻上機２及び反らせ車３に代えて、巻上機ユニット３００が設けられている。巻上機ユニット３００は、巻上機３０１、反らせ車３０２及び巻上機加振装置３０３を有している。巻上機３０１及び反らせ車３０２は、巻上機加振装置３０３のハウジング（アクチュエータフレーム）３０３ａに組み込まれている。他の巻上機３０１及び反らせ車３０２の構成は、それぞれ実施の形態１の巻上機２及び反らせ車３と同様である。
【００５１】
巻上機加振装置３０３は、ハウジング３０３ａに加えて、複数の車輪３０３ｂ、ばね３０３ｃ及びアクチュエータ３０３ｄを有している。複数の車輪３０３ｂは、ハウジング３０３ａの下部に回転自在に取り付けられている。ばね３０３ｃ及びアクチュエータ３０３ｄは、ハウジング３０３ａの側面部と機械室１ｂの壁部１ｄとの間に接続されている。アクチュエータ３０３ｄは、例えば、電磁石又はリニアモータ等である。
【００５２】
ここで、ハウジング３０３ａは、複数の車輪３０３ｂによって、水平方向へ変位可能になっている。また、ハウジング３０３ａの変位は、ばね３０３ｃ及びアクチュエータ３０３ｄによって駆動される。アクチュエータ３０３ｄの駆動は、先の図２に示す水平位置制御装置１００によって制御される。ハウジング３０３ａが変位することによって、巻上機３０１及び反らせ車３０２が加振され、主ロープ１０を介して、かご１１の水平位置が変位される。なお、巻上機加振装置３０３は、互いに異なる向きに巻上機３０１及び反らせ車３０２を加振するために、ばね３０３ｃ及びアクチュエータ３０３ｄを２つ以上有していてもよい。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００５３】
上記のような実施の形態３のエレベータ装置によれば、水平位置制御装置１００の指令によって、巻上機加振装置３０３のアクチュエータ３０３ｄが巻上機２を加振し、主ロープ１０を介して、かご１１の水平位置が所定の位置となるように、かご１１を変位させる。この構成により、かご１１の水平方向変位用の駆動力を発生するための機構をかご１１に設ける必要がなく、かご１１の自重の増大を抑えつつ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
実施の形態４．
実施の形態１〜３においては、かご１１の昇降行程が２５ｍ程度のエレベータ装置について説明した。ここで、建物が比較的高く、かご１１の昇降行程が比較的長い場合には、ガイドロープ４Ａ，４Ｂの弦振動の固有振動数が更に低くなる（３［Ｈｚ］以下となる）。このため、ローパスフィルタ１００ｄ及びハイパスフィルタ１００ａのカットオフ周波数を、更に低く設定する必要が生じる。この場合、加速度センサ２１の低周波ノイズの影響が大きくなり、かご１１の変位を正しく検知することができなくなる。
【００５５】
これに対して、実施の形態４では、図５に示すように、ガイドロープ４Ａが複数のロープ拘束部材（案内索条拘束部材）４００Ａ〜４００Ｃによって、昇降路１の内壁１ｅに接続されている。複数のロープ拘束部材４００Ａ〜４００Ｃは、高さ方向に、例えば、２５［ｍ］程度の間隔をおいて配置されている。また、複数のロープ拘束部材４００Ａ〜４００Ｃは、例えば、金属の棒状体であり、一端部が内壁１ｅに固定されており、他端部がガイドロープ４Ａに接続されている。
【００５６】
従って、ガイドロープ４Ａは、ロープ拘束部材４００Ａ〜４００Ｃによって、拘束されている。これにより、ガイドロープ４Ａの弦振動の固有振動数は、実施の形態１と同様に、例えば３［Ｈｚ］程度となっている。つまり、ロープ拘束部材４００Ａ〜４００Ｃによりガイドロープ４Ａが拘束されることによって、ガイドロープ４Ａの弦振動の固有振動数の低下が抑えられている。
【００５７】
他の構成は、実施の形態１〜３のいずれかと同様である。なお、図５においては、ガイドロープ４Ａの構成を示すが、ガイドロープ４Ｂの構成についても、ガイドロープ４Ａと同様である。さらに、ロープ拘束部材４００Ａ〜４００Ｃの数は、３つに限定するものではない。
【００５８】
上記のような実施の形態４のエレベータ装置によれば、ガイドロープ４Ａ，４Ｂと昇降路１の内壁１ｅとが複数のロープ拘束部材４００Ａ〜４００Ｃによって接続されており、ロープ拘束部材４００Ａ〜４００Ｃによりガイドロープ４Ａが拘束されることによって、ガイドロープ４Ａの弦振動の固有振動数の低下が抑えられている。この構成により、水平位置制御装置１００の水平位置制御に関する制御の精度を維持することができる。
【００５９】
なお、実施の形態１〜４における水平位置制御装置１００の各機能１００ａ〜１００ｆを、かご１１の運転を制御する運転制御装置に組み込むこともできる。
【００６０】
また、実施の形態１〜４におけるガイドロープ４Ａ，４Ｂの長さ及び張力や、各周波数の値は一例であり、これに限定されるものではない。
【００６１】
さらに、実施の形態１〜４では、ワイヤロープ（ガイドロープ４Ａ，４Ｂ）を案内索条として用いた。しかしながら、案内索条は、この例に限定するものではなく、その固有振動数を十分高く設定できるものであれば、ワイヤロープ以外のテープ、ベルト状の索条、及び単一線からなるものでもよい。さらに、昇降路内に鉛直方向に沿って張り渡され、かごの過速度を検出するためのガバナに接続されたガバナロープを、案内索条として用いることもできる。
【００６２】
また、実施の形態１〜４では、かご１１の水平位置を制御する例について説明したが、釣合おもりについても、かご１１と同様の方式で水平位置を制御することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 昇降路、１ｅ 内壁、２，３０１ 巻上機、４Ａ，４Ｂ ガイドロープ（案内索条）、１０ 主ロープ（主索）、２０Ａ，２０Ｂ 変位センサ（相対変位量検出手段）、２１ 加速度センサ（加速度検出手段）、２２ アクティブマスダンパ（変位駆動手段）、１００ 水平位置制御装置（水平位置制御部）、１００ａ ハイパスフィルタ、１００ｂ，１００ｃ 積分器、１００ｄ ローパスフィルタ、１００ｅ 加算器、１００ｆ 水平位置制御演算部、２００ コントロールモーメントジャイロ（変位駆動手段）、３０３ 巻上機加振装置（変位駆動手段）、４００Ａ〜４００Ｃ ロープ拘束部材（案内索条拘束部材）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降路内を昇降されるかごと、
前記かごを前記昇降路内に吊り下げる主索と、
前記主索が巻き掛けられたシーブを有し、前記かごの昇降を駆動する巻上機と、
前記昇降路内に鉛直方向に沿って設けられ、前記かごの昇降を案内するための案内索条と、
前記かごと前記案内索条との相対変位量に応じた信号を生成する相対変位量検出手段と、
前記かごの水平方向加速度に応じた信号を生成する加速度検出手段と、
前記かごを水平方向へ変位させるための駆動力を発する水平変位駆動部と、
前記相対変位量検出手段及び前記加速度検出手段を介して、前記相対変位量及び前記水平方向加速度を監視し、前記かごの水平方向の位置制御を行う水平位置制御部と
を備え、
前記水平位置制御部は、監視している前記相対変位量及び前記水平方向加速度に基づいて、水平面における所定の基準位置からの前記かごの変位量を絶対変位量として算出し、その算出した前記かごの絶対変位量を用いて、前記かごの昇降に伴う振り子運動を打ち消すように前記水平変位駆動部を駆動して、前記かごの水平方向の位置制御を行う
ことを特徴とするエレベータ装置。
【請求項２】
前記水平位置制御部には、前記案内索条の張力と、前記案内索条の長さと、前記案内索条の単位長さ当たりの質量とに基づく前記案内索条の弦振動の一次固有振動数に対応する所定の周波数が予め設定されており、
前記水平位置制御部は、前記かごの絶対変位量を算出する際に、前記相対変位量における前記所定の周波数未満の周波数成分と、前記水平方向加速度における前記所定の周波数以上の周波数成分の二階積分値とを用いる
ことを特徴とする請求項１のエレベータ装置。
【請求項３】
前記水平変位駆動部は、前記かごに設けられたアクティブマスダンパである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエレベータ装置。
【請求項４】
前記水平変位駆動部は、前記かごに設けられたコントロールモーメントジャイロである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエレベータ装置。
【請求項５】
前記水平変位駆動部は、前記巻上機に接続され、前記巻上機を水平方向に加振する巻上機加振装置である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエレベータ装置。
【請求項６】
前記案内索条と前記昇降路の内壁とを接続し、前記案内索条を拘束して、前記案内索条の弦振動の固有振動数の低下を抑える案内索条拘束部材
をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のエレベータ装置。
【請求項１】
昇降路内を昇降されるかごと、
前記かごを前記昇降路内に吊り下げる主索と、
前記主索が巻き掛けられたシーブを有し、前記かごの昇降を駆動する巻上機と、
前記昇降路内に鉛直方向に沿って設けられ、前記かごの昇降を案内するための案内索条と、
前記かごと前記案内索条との相対変位量に応じた信号を生成する相対変位量検出手段と、
前記かごの水平方向加速度に応じた信号を生成する加速度検出手段と、
前記かごを水平方向へ変位させるための駆動力を発する水平変位駆動部と、
前記相対変位量検出手段及び前記加速度検出手段を介して、前記相対変位量及び前記水平方向加速度を監視し、前記かごの水平方向の位置制御を行う水平位置制御部と
を備え、
前記水平位置制御部は、監視している前記相対変位量及び前記水平方向加速度に基づいて、水平面における所定の基準位置からの前記かごの変位量を絶対変位量として算出し、その算出した前記かごの絶対変位量を用いて、前記かごの昇降に伴う振り子運動を打ち消すように前記水平変位駆動部を駆動して、前記かごの水平方向の位置制御を行う
ことを特徴とするエレベータ装置。
【請求項２】
前記水平位置制御部には、前記案内索条の張力と、前記案内索条の長さと、前記案内索条の単位長さ当たりの質量とに基づく前記案内索条の弦振動の一次固有振動数に対応する所定の周波数が予め設定されており、
前記水平位置制御部は、前記かごの絶対変位量を算出する際に、前記相対変位量における前記所定の周波数未満の周波数成分と、前記水平方向加速度における前記所定の周波数以上の周波数成分の二階積分値とを用いる
ことを特徴とする請求項１のエレベータ装置。
【請求項３】
前記水平変位駆動部は、前記かごに設けられたアクティブマスダンパである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエレベータ装置。
【請求項４】
前記水平変位駆動部は、前記かごに設けられたコントロールモーメントジャイロである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエレベータ装置。
【請求項５】
前記水平変位駆動部は、前記巻上機に接続され、前記巻上機を水平方向に加振する巻上機加振装置である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエレベータ装置。
【請求項６】
前記案内索条と前記昇降路の内壁とを接続し、前記案内索条を拘束して、前記案内索条の弦振動の固有振動数の低下を抑える案内索条拘束部材
をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のエレベータ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２１５３９１（Ｐ２０１０−２１５３９１Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６６４６４（Ｐ２００９−６６４６４）
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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