JP4986400B2 - エレベータ - Google Patents

Description

本発明は、乗りかごをガイドレールに対して非接触状態で案内するようにしたエレベータの改良に関する。

一般にエレベータは、図１３に示すごとく、ロープ１０５に吊された乗りかご１０２が昇降路１０４内に上下方向に敷設された一対のガイドレール１０３に沿って昇降する。乗りかご１０２は負荷荷重の不均衡や、乗客の移動により揺動するが、ガイドレール１０３によって案内することでこれら揺動を抑制する。

乗りかご１０２の案内装置１０１としては、従来ではガイドレール１０３に接して転動する車輪とサスペンションとで構成されたローラガイド、もしくはガイドレールに対して摺動するガイドシューなどが用いられていたが、このような接触方式の案内では、ガイドレールの歪みや継目に起因する振動や騒音が車輪もしくは摺動部を介して乗りかご１０２内に伝達したり、ローラガイドが回転する際に発生する転動音により、エレベータの快適性を損うことがあった。

こうした問題点を解決するために、例えば下記特許文献１に示されるように、電磁石により構成された案内装置を乗りかごに搭載し、鉄製のガイドレールに対して磁気力を作用させ、非接触で乗りかごを案内する方法が提案されている。

これは乗りかごの四隅に配置された電磁石がガイドレールを３方向から囲んだ状態で磁石を励磁することで、ガイドレールと案内装置との間の磁気力を制御し、乗りかごをガイドレールに対して非接触に案内することを可能としたものである。

また、特許文献２の提案では、上記方式によるエレベータの案内装置において問題となる制御性の低下及び消費電力増大を解決する手段として、案内装置に永久磁石を備える構造が提案されている。

このように永久磁石と電磁石とを併用することにより、消費電力を抑えつつ、低剛性・長ストロークで乗りかごを案内するエレベータを提供することができる。
特開平５−１７８５６３号公報 特開２００１−１９２８６号公報

このような従来の磁気力を応用した案内装置を備えたエレベータにおいては、通常乗りかごが停止した際に、例えば乗りかごの呼びがない場合、もしくはドアが開き乗客が乗降している最中も、乗りかごはガイドレールに対して非接触で案内されている。

一般に乗りかごが走行する際には案内装置の支持剛性を低くし、ガードレールの不整や継目などの影響を乗りかごに伝達しにくい構成とした方が乗り心地が良い。磁気力を用いた案内装置を備えたエレベータについても同様で、走行中は低剛性で乗りかごを支持する方が乗り心地を良くすることができる。

しかし、乗りかごが停止しているときにも低剛性で支持していると、乗客の乗降動作に伴って水平方向に比較的大きな荷重が加わると、乗りかごが揺れたり、案内装置がガイドレールに衝突するという問題がある。

この点において、特許文献１においては、乗りかごの停止中の支持剛性を走行中と停止中途で切替える手法が提案されている。

しかし、この場合でも、乗客の乗降の際に発生する可能性のある過大な荷重に対して乗りかごの揺動を止めることは困難である。また、一般に案内制御においては、支持剛性を上げると応答感度を高く設定する必要があり、電磁石のコイルを励磁する電流が増加する。その場合、消費電力が増加するという問題のほか、制御系の安定性が低下したり、構造物との共振が発生する問題を生ずる。

本発明は、以上の課題を解決するものであり、その目的は、乗りかごが停止した際に乗りかごを高剛性で支持することができるエレベータを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、乗りかごを高剛性で支持した状態での消費電力を低減するとともに、制御系の安定性の低下と共振の発生の防止を図ったエレベータを提供することにある。

本発明のエレベータは、昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、前記ガイドレールに沿って昇降する乗りかごと、前記乗りかごに設けられ、電磁石を構成する鉄心及びコイルを含む磁石ユニットを有し、前記ガイドレールに対して空隙を介して磁気力を発生させることにより前記乗りかごを案内する案内装置と、前記電磁石を励磁する電流を操作することにより前記磁気力を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記乗りかごが走行状態にあるときには前記案内装置を前記ガイドレールに対して非接触状態とし、前記乗りかごが停止したときには前記案内装置を前記ガイドレールに対して接触状態とするように前記磁気力を制御し、前記乗りかごが停止中に前記案内装置が前記ガイドレールを吸着固定するようにし、前記乗りかごが減速して停止位置に接近している際には、前記案内装置と前記ガイドレールとの間の空隙を減少させるように前記乗りかごを徐々に変位させ、前記乗りかごが停止した後に、前記案内装置と前記ガイドレールとを接触状態にすることを特徴としている。

本発明のエレベータによれば、乗りかごが停止したときには乗りかごがガイドレールに固定された状態で乗客が乗降動作を行うため、乗りかごが揺れたり、案内装置がガイドレールに衝突したりすることがない。

図１は本発明の第１実施形態のエレベータの斜視図を示す。

同図において昇降路１の内部には、鉄製で強磁性体からなる断面Ｔ字形の一対のガイドレール２が上下方向に敷設されている。

乗りかご３は、その両側を矩形状に枠組みされたフレーム部４の内側に固定され、前面ドア３ａをエレベータホール側に対面させたものであり、フレーム部４の上部に一端が連結されたロープ５によって昇降路１内に吊下げられ、ロープ巻上機などの駆動手段によって昇降路１内を昇降する。

フレーム部４の上下四隅には各ガイドレール２に対向して案内装置６が固定され、これら案内装置６を介して乗りかご３がガイドレール２に沿って昇降可能に案内される。

各案内装置６は、図２に示すように、磁石ユニット７と、この磁石ユニット７とガイドレール２とのｘ，ｙ軸方向距離を検出する縦横一対のギャップセンサ８と、これらを支持する台座９とにより構成されている。

磁石ユニット７は、図３に示すように、ガイドレール２を挟んでその両側に位置する一対の永久磁石１０ａ，１０ｂと、これら永久磁石１０ａ、１０ｂと一体化されて略Ｅ形に組立てられ、ガイドレール２の両側面及び端面を３方向から包囲する形で磁極を対向させた継鉄１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、これら継鉄１１ａ，１１ｂ，１１ｃを鉄心としてその外周に巻回され、磁極部分の磁束を操作することのできる電磁石を構成するコイル１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、各磁極のガイドレール２に対向する面に設けた固体潤滑部材１３とからなっている。

なお、固体潤滑部材１３は、磁石ユニット７がガイドレール２に接触した場合であっても摺動支持を可能とするためのものであり、例えばテフロン（登録商標）、黒鉛若しくは二硫化モリブデンを含有する材料を用いて構成される。

この構造において、各ギャップセンサ８等によって検出された磁気回路中の状態量を元に各コイル１２に励磁する電流量を演算することにより、ガイドレール２と磁石ユニット７とを接触させることなく安定して浮上案内できるようになっている。

図４にこの非接触案内を行う制御装置の概要図を示す。制御装置２１は、磁石ユニット７及びガイドレール２によって形成される磁気回路中の物理量を検出するセンサ部２２と、センサ部２２からの信号に基づき乗りかご３を非接触状態に案内すべく、各コイル１２に印加する電圧を演算する演算回路２５と、演算回路２５の出力に基づいて各コイル１２に電力を供給するパワーアンプ２４とにより構成されており、これらで各案内装置６の吸引力を制御している。

センサ部２２は、磁石ユニット７とガイドレール２の間の空隙の大きさを検出する前述のギャップセンサ８と、各コイル１２に流れる電流値を検出する電流検出器２３とで構成されている。

演算回路２５は、定常状態においてコイル１２の励磁電流を零に収束させることによって非接触案内制御を行っており、乗りかご３の重量及び不平衡力の大きさの如何にかかわらず永久磁石１０の吸引力で乗りかご３を安定に支持する、いわゆるゼロパワー制御を行う。

以上のようにして、ゼロパワー制御により磁気案内系が構成されることにより、乗りかご３がガイドレール２に対して非接触で安定に支持され、定常状態にあるときには、各コイル１２に流れる電流は零に収束し、安定支持に必要となる力は全て永久磁石１０による磁気力でまかなわれることになる。

これは、乗りかご３の重量やバランスが変化した場合でも同様であり、乗りかご３に何らかの外乱が加えられた場合、各案内装置６とガイドレール２との間の空隙の大きさを所定の大きさにするために過渡的にコイル１２に電流が流れることになるが、再度安定状態になった際には、上記制御手法を用いることにより、コイル１２に流れる電流は零に収束し、そのときの乗りかご３に加わる荷重と、永久磁石１０の磁気力によって発生する吸引力とが釣合う大きさの空隙が形成される。

なお、浮上案内における磁石ユニットの構成およびゼロパワー制御の更に詳細な内容については特願２００４−１４０７６３、特開２００１−１９２８６に示されている。

通常、乗りかご３が走行している場合には、図５に示すように、案内装置６とガイドレール２との隙間が維持され、各々を接触させることなく乗りかご３を案内している。このときの案内装置６とガイドレール２との関係を図６に拡大して示す。

乗りかご３が所定の位置で停止すると、この停止状態を受けて制御装置２１はコイル１２に対する励磁電流を調節し、案内装置６とガイドレール２との間の相対位置を徐々に変化させ、乗りかご３が、図７中矢印に示すごとく、乗客が乗降するドア３ａの方（ホール側）に変位して、最終的に図７に示すように、案内装置６の一部がガイドレール２に接触するまで変位させる。このときの案内装置６とガイドレール２との関係を図８に拡大して示す。このようにして、案内装置６が永久磁石１０の吸引力により、ガイドレール２に接触したところで、案内装置６のコイル１２への励磁電流を断とする。

これにより、電磁石による吸引力制御はなくなるため、磁石ユニット７の永久磁石１０による磁気力のみが案内装置６とガイドレール２との間に作用することになる。したがって、案内装置６はコイル１２に電流を励磁していない状態でもガイドレール２に吸着した状態を維持し、乗りかご３はガイドレール２に対して接触支持される。

乗りかご３が停止している間は案内制御を施す必要はなく、また案内装置６がガイドレール２に接触しているため、コイル１２を励磁しなくても乗りかご３を安定に支持することができる。

エレベータの乗りかご３は、一般に、走行時にはガイドレール２の不整や継目などの外乱を乗りかご３に伝達しにくくするために低剛性で支持している方が乗り心地は良い一方で、停止中は乗客の乗降の際に発生する過大な荷重変動や、積荷の積降ろしなどの外乱を支持するために剛性を高くした方がよい。停止時に案内装置６をガイドレール２に対して浮上させた状態で支持剛性を高めるためには、案内装置６の応答感度を高めることになるが、その場合、従来では外乱に対する応答性を高めるために、大きな電力を必要とするとともに、ガイドレール２や乗りかご３などの機械的剛性がある程度高くなければ、非接触案内状態を安定に維持できなくなる。

これに対し、本実施形態においては、走行中は乗りかご３をガイドレール２に対して非接触で案内することで、ガイドレール２からの外乱が大幅に軽減する。一方、停止時には、案内装置６とガイドレール２を接触させることによって、乗りかご３を強固に支持し、停止時の過大な外乱に対し、安定して乗りかご３を支持することができる。

また、磁石ユニット７が永久磁石１０を備えており、コイル１２への励磁がなくてもガイドレール２との間に吸引力が作用するため、吸着状態を維持するのに電力を必要とすることはない。また、制御系の安定性が低下したり、構造物との共振が発生することもない。

更に、乗りかご３をドア３ａ側に変位して停止させることにより、乗りかご３と昇降口のホールとの間の隙間を狭くすることができ、昇降路１内に物を落下させたりする危険を減らすことができる。

加えて、乗りかご３が停止し、案内装置６の一部がガイドレール２と接触している際に、案内装置６の永久磁石１０により、案内装置６とガイドレール２の間に発生する吸引力よりも大きな外乱が作用し、案内装置６とガイドレール２とが離間しようとした場合には、案内装置６とガイドレール２の相対位置の変化をギャップセンサ７で検出し、案内装置６とガイドレール２の間の吸引力を大きくするように、各コイル１２に電流を励磁する。これにより、永久磁石１０による吸引力よりも大きな荷重が乗りかご３に加えられた場合でも、案内装置６がガイドレール２からほとんど離れることなく、乗りかご３を支持することが可能となる。

次に、乗りかご３の動きと案内装置６の動作について説明する。図９は、乗りかご３の走行に連動して案内装置６を操作する場合の乗りかご３の動作、ドア３ａの動作、案内装置６の動作について示したものの一例である。

上から乗りかご３の走行速度、ドア３ａの開閉状態、案内装置６の浮上・吸着状態の変化を示している。なお、案内装置６の状態変化のグラフにおいて、浮上案内とは案内装置６がガイドレール２から離れて安定に非接触案内状態となったことを示しており、吸着支持とは、案内装置６の一部がガイドレール２に接触し、永久磁石１０の作用で案内装置６がガイドレール２に吸着している状態を示している。

図９の初期状態では、乗りかご３は停止しており、ドア３ａは閉まっている。このとき、乗りかご３は停止中なので、案内装置６はガイドレール２に吸着した状態となっており、乗りかご３はガイドレール２に対して接触支持されている。したがって、ドア３ａの開閉及び乗客の乗降による外乱に対して、高剛性で乗りかご３を支持することができる。

時間Ａ１の時点、すなわちドア３ａが閉まったところで案内装置６の非接触案内制御を開始し、時間Ａ２からＡ３までの間で徐々に浮上させ、乗りかご３が安定浮上したところで乗りかご３を走行させる。

次に乗りかご３が目的階床に到着し、停止した時点をＡ５とすると、その後、Ａ６からＡ７までの間で徐々に案内装置６をガイドレール１に吸着させ、案内装置６の一部がガイドレール２に接触して吸着支持状態になったところで、乗りかご３のドア３ａを開く。

このような手順で非接触案内制御を操作することにより、乗りかご３が走行するときにはガイドレール２に接触せずに案内され、停止時に乗客が乗降するときにはガイドレール２に接触しつつ強固に支持されるエレベータを提供することができるのである。

次に、第２の実施の形態のエレベータの動作について図１０を参照して説明する。第１の実施の形態と同様、図１０の初期状態では乗りかご３は停止しているものとする。ここで、時間Ｂ１でドア３ａが閉じた後、接触案内制御を開始し、時間Ｂ２からＢ４までの間で徐々に案内装置６とガイドレール２との間の空隙を広げ、乗りかご３を浮上させる。その際、案内装置６が安定浮上位置に到達する前の時間Ｂ３の時点で乗りかご３の走行を開始し、走行中に案内装置６を安定浮上位置まで移動させる。

一方、乗りかご３が減速したところ、もしくは、目的階床に近づいたところで、まだ乗りかご３が走行している間に、案内装置６をガイドレール２に近づけ始める。そして、乗りかご３が停止した後、案内装置６をガイドレール２に吸着させ、その後ドア３ａを開く。

このような手順で走行することにより、ドア３ａが閉じてから乗りかご３が走行し始めるまでの時間、及び乗りかご３が停止してからドア３ａが開くまでの時間が短縮し、乗客が快適に乗降することができるようになる。

次に、第３の実施形態のエレベータの動作について図１１を参照して説明する。この実施形態では、乗りかご３が停止しており、ドア３ａが閉まり始めたところ（時間Ｃ１）で浮上を開始し、ドア３ａが閉まった後、乗りかご３が走行する前（時間Ｃ３）に案内装置６を安定浮上状態とし、その後乗りかご３を走行させる。一方、目的階床に到着したときには、乗りかご３が停止してから案内装置６をガイドレール２に徐々に吸着させていくと同時にドア３ａを開く動作をさせる。このようにしても、ドア３ａの開閉と乗りかご３の走行の間の時間を短縮することができる。

次に、第４の実施形態のエレベータの動作について図１２を参照して説明する。この実施形態では、第２、第３の実施形態の動作を複合して行い、乗りかご３が停止中、ドア３ａが閉り始めたところから浮上を開始し、且つ、浮上状態の安定を待たずに時間Ｄ３の時点で乗りかご３の走行を開始する。案内装置６は、走行中の時間Ｄ４で安定浮上状態となる。一方、停止する場合は、乗りかご３の減速が始まった後、もしくは、目的階床に近づいたところで案内装置６をガイドレール２に近づけていき、乗りかご３が停止し、ドア３ａが完全に開くまでの間に、案内装置６をガイドレール２に吸着させるような手順で走行する。この場合、ドア３ａの開閉と乗りかご３の走行の間の時間を短縮するとともに、案内装置６の位置は、時間Ｄ１〜Ｄ４，Ｄ５〜Ｄ８と長い時間を緩やかに推移するため、吸着・浮上動作時に乗客に与える乗り心地の影響を低減させることができる。

なお、ここでは案内の手順として４つの実施の形態を例に挙げて説明したが、それらを組合わせて運用しても差支えない。

なお、上記の各実施形態では、磁石ユニットが永久磁石を含んでおり、案内装置がガイドレールに接触した際に永久磁石の吸引力でガイドレールを吸着固定するようにした場合について説明したが、磁石ユニットを電磁石のみで構成し、電磁石の吸引力でガイドレールを吸着固定するようにしてもよい。

その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記の各実施形態に種々の改変を施すことができる。

本発明の第１の実施形態を示す斜視図。 第１の実施形態の案内装置を示す斜視図。 第１の実施形態の案内装置における磁石ユニットを示す斜視図。 第１の実施形態の制御装置を示すブロック図。 第１の実施形態の走行時における状態を示す上面図。 図５の案内装置付近の拡大図。 第１の実施形態の停止時における上面図。 図７の案内装置付近の拡大図。 第１の実施形態の動作を示すグラフ。 第２の実施形態の動作を示すグラフ。 第３の実施形態の動作を示すグラフ。 第４の実施形態の動作を示すグラフ。 従来のエレベータの説明図。

符号の説明

１ 昇降路
２ ガイドレール
３ 乗りかご
３ａ ドア
６ 案内装置
７ 磁石ユニット
８ ギャップセンサ
１０ａ，１０ｂ 永久磁石
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 継鉄（鉄心）
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ コイル
２１ 制御装置
２２ センサ部
２５ 演算回路

Claims (6)

1. 昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、
   前記ガイドレールに沿って昇降する乗りかごと、
   前記乗りかごに設けられ、電磁石を構成する鉄心及びコイルを含む磁石ユニットを有し、前記ガイドレールに対して空隙を介して磁気力を発生させることにより前記乗りかごを案内する案内装置と、
   前記電磁石を励磁する電流を操作することにより前記磁気力を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記乗りかごが走行状態にあるときには前記案内装置を前記ガイドレールに対して非接触状態とし、前記乗りかごが停止したときには前記案内装置を前記ガイドレールに対して接触状態とするように前記磁気力を制御し、前記乗りかごが停止中に前記案内装置が前記ガイドレールを吸着固定するようにし、
   前記乗りかごが減速して停止位置に接近している際には、前記案内装置と前記ガイドレールとの間の空隙を減少させるように前記乗りかごを徐々に変位させ、前記乗りかごが停止した後に、前記案内装置と前記ガイドレールとを接触状態にすることを特徴とするエレベータ。
2. 昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、
   前記ガイドレールに沿って昇降する乗りかごと、
   前記乗りかごに設けられ、電磁石を構成する鉄心及びコイルを含む磁石ユニットを有し、前記ガイドレールに対して空隙を介して磁気力を発生させることにより前記乗りかごを案内する案内装置と、
   前記電磁石を励磁する電流を操作することにより前記磁気力を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記乗りかごが走行状態にあるときには前記案内装置を前記ガイドレールに対して非接触状態とし、前記乗りかごが停止したときには前記案内装置を前記ガイドレールに対して接触状態とするように前記磁気力を制御し、前記乗りかごが停止中に前記案内装置が前記ガイドレールを吸着固定するようにし、
   走行停止状態から走行状態に移行する際には、乗りかごドアの戸閉が確認された後、前記案内装置を前記ガイドレールに対する吸着固定状態から徐々に空隙を減少させて非接状態に移行させ、
   前記案内装置が安定浮上位置に到達する前の時点で乗りかごの走行を開始することを特徴とするエレベータ。
3. 昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、
   前記ガイドレールに沿って昇降する乗りかごと、
   前記乗りかごに設けられ、電磁石を構成する鉄心及びコイルを含む磁石ユニットを有し、前記ガイドレールに対して空隙を介して磁気力を発生させることにより前記乗りかごを案内する案内装置と、
   前記電磁石を励磁する電流を操作することにより前記磁気力を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記乗りかごが走行状態にあるときには前記案内装置を前記ガイドレールに対して非接触状態とし、前記乗りかごが停止したときには前記案内装置を前記ガイドレールに対して接触状態とするように前記磁気力を制御し、前記乗りかごが停止中に前記案内装置が前記ガイドレールを吸着固定するようにし、
   前記乗りかごの走行を開始する際には、走行停止中に乗りかごドアが閉まり始めた時点で前記案内装置の前記ガイドレールに対する吸着固定状態を解除して徐々に空隙を増加させて非接触状態に移行させ、前記案内装置の浮上安定状態を待たずに乗りかごの走行を開始することを特徴とするエレベータ。
4. 昇降路内に上下方向に敷設されたガイドレールと、
   前記ガイドレールに沿って昇降する乗りかごと、
   前記乗りかごに設けられ、電磁石を構成する鉄心及びコイルを含む磁石ユニットを有し、前記ガイドレールに対して空隙を介して磁気力を発生させることにより前記乗りかごを案内する案内装置と、
   前記電磁石を励磁する電流を操作することにより前記磁気力を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記乗りかごが走行状態にあるときには前記案内装置を前記ガイドレールに対して非接触状態とし、前記乗りかごが停止したときには前記案内装置を前記ガイドレールに対して接触状態とするように前記磁気力を制御し、前記乗りかごが停止中に前記案内装置が前記ガイドレールを吸着固定するようにし、
   前記乗りかごを停止させる際には、乗りかごの減速が開始された時点または目的階に近づいた時点で前記案内装置と前記ガイドレールとの間の空隙を減少させるように前記乗りかごを徐々に変位させ、前記乗りかごが停止した後であって戸開終了が確認される前に前記安全装置と前記ガイドレールとを接触状態にすることを特徴とするエレベータ。
5. 前記制御装置は、前記乗りかごが停止したときに、前記乗りかごを停止階のホール側に移動させて前記案内装置と前記ガイドレールとを接触させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエレベータ。
6. 前記乗りかごが停止しており、且つ前記案内装置とガイドレールとが接触しているときに、前記案内装置が前記ガイドレールから離間しようとする動作をした際に、前記制御装置は、前記案内装置と前記ガイドレールとの接触部の吸引力を増加させるように前記電磁石の励磁電流を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のエレベータ。

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