JPH0735230B2

JPH0735230B2 - エレベ−タの巻上装置

Info

Publication number: JPH0735230B2
Application number: JP61257613A
Authority: JP
Inventors: 真治山崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-10-29
Filing date: 1986-10-29
Publication date: 1995-04-19
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: JPS63112383A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明はエレベータの巻上機における歯車噛合振動及
び騒音防止に関するものである。

〔従来の技術〕

つり合おもりを有するエレベータでは，かご内の荷重に
よつてかご側が重くなつたり，つり合おもり側が重くな
つたり，また，丁度平衡したりする。

このようなエレベータを歯車で構成された減速機構を有
するエレベータの巻上装置で駆動する場合，上記平衡荷
重で一定速度で昇降しているときは，動力の伝達がなく
なり，駆動歯車と被駆動歯車とはバツクラツシユのため
に相対変位する。次に減速させるとき，双方の歯が衝突
して騒音及び振動を発生させる。かごへは主に主索を介
してこの振動が伝達され，乗心地が悪くなる。

従来，歯車のバツクラツシユに起因する振動・騒音対策
としては，実開昭49−53174号公報に示されたものがあ
る。すなわち，マグネツトやテーパーコーン等でいずれ
かの歯車に負荷を与えて双方の歯車を常時接触させるよ
うにして，相対変位が生じないようにしたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし，マグネツトやテーパーコーンで歯車に負荷を与
える方法は，その構造が複雑で高価となる。また巻上電
動機はマグネツト等によつて歯車に与えられている負荷
に打ち勝つためのトルクが必要となり，消費エネルギー
が増大するという問題点があつた。

この発明は上記問題点を解消するためになされたもの
で，電動機を制御することにより，バツクラツシユによ
る歯車の衝突振動を極小にして，騒音及び振動を減少さ
せること目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は，入力軸と出力軸とを中間歯車を介して係合
させる巻上機において，上記軸のトルクを検出し，この
検出結果によつて歯車の噛合状態を検出して上記巻上機
を駆動する電動機を制御するようにしたものである。

〔作用〕

この発明によれば，軸トルクが実質零値になつたことを
検出して歯車の噛合が離れたものとして電動機トルクを
減少させ，次に軸の若干のトルクが検出されたときは噛
合が完結したものとして電動機トルクを増大させるよう
にして，歯車のバツクラツシユ時の衝撃を減少させるも
のである。

〔発明の実施例〕

第１図ないし第９図はこの発明の一実施例を示す。

第１図は，この発明の実施例の全体構成を示し，（17
H）は巻上機の入力軸（11a）に生ずるトルク（T₁）を検
知する入力軸トルクセンサ，（17L）は入力軸（11a）か
ら中間歯車（11d）（11e）を介して動力が伝達される出
力軸（11f）のトルク（T₂）を検知する出力軸トルクセ
ンサ，（31H）はトルクセンサ（17H）からの信号によつ
てトルク（T₁）の大きさを検出するトルク検出装置，
（31L）はトルクセンサ（17L）からトルク（T₂）の大き
さを検出するトルク検出装置，（33H）はトルク検出装
置（31H）からの信号により歯車（11b）と歯車（11d）
とが互いに接触したことを検出する接触検出装置，（33
L）はトルク検出装置（31L）からの信号により歯車（11
g）と歯車（11e）との噛み合いが離れたことを検出する
離脱検出装置，（34）は入力軸（11a）と出力軸（11f）
の係合が歯車（11b），（11d），（11e）及び（11g）の
バツクラツシユ域にあることを検出するバツクラツシユ
域検出装置，（40）はこのバツクラツシユ域検出装置
（34）の信号によつて入力軸（11a）に動力を伝える電
動機を制御する電動機制御装置である。

第２図及び第３図は，エレベータの巻上機を示す。

図中，（１）は昇降路，（２）は昇降路（１）の真上に
設けられた機械室，（2a）は機械室（２）の床，（2b）
はこの床（2a）を貫通する穴，（３）は床（2a）に立設
されて昇降路（１）の周壁対応位置に配置された受梁，
（４）は両端がそれぞれ受梁（３）に支持された機械
台，（５）はこの機械台（４）に防振ゴム（６）を介し
て在置された基台，（７）はこの基台（５）の幅方向に
回転軸が配置され，基台（５）のほゞ中心に配置された
駆動綱車，（８）は基台（５）から下垂したそらせ梁
（９）に枢持されたそらせ車で，駆動綱車（７）に対応
して配置されている。（10）は基台（５）に固定され駆
動綱車（７）の軸の一端を支持した軸受台，（11）は平
行軸歯車を主体として構成されて基台（５）に固定され
駆動綱車（７）を駆動する巻上機，（12）はこの巻上機
（11）を駆動する電動機，（13）は床（2a）上に敷設さ
れたシンダーコンクリート，（14）は駆動綱車（７）及
びそらせ車（８）に巻き掛けられて穴（2b）から昇降路
（１）へ垂下された主索，（15）は主索（14）の一端に
連結されたかご，（16）はつり合おもりである。

第４図は巻上機（11）の平面図で，一部を破断開放して
示す。

図中，第１図及び第３図と同符号は同一部分を示し，
（11a）は電動機（12）軸の延長からなる入力軸，（11
b）はこの入力軸（11a）に固着された第１歯車，（11
c）は第２軸，（11d）はこの第２軸（11c）に軸支され
て第１歯車（11a）と係合する第２歯車，（11e）は同じ
く第２軸（11c）に軸支された第３歯車，（11f）は出力
軸で，駆動綱車（７）が固着されている。（11g）は出
力軸（11f）に固着されていて第３歯車（11e）と係合す
る第４歯車，（11h）は歯車箱で，破断開放して示す。
（12a）は入力軸（11a）を制止させる制動機である。

第５図はトルクセンサ（17L）の詳細を示し，図中，（1
7a）は第１磁性層で，出力軸（11f）の中心線に対して
傾斜角が45度となるように表面に沿つて螺旋状に添着さ
れた複数の磁わい材（例えばパーマロイ）からなり，こ
の磁わい材が所定の間隔で軸（11f）の周方向に配列さ
れている。（17b）は第２磁性層で，第１磁性層（17a）
と逆方向に傾斜して傾斜角が45度となり，第１磁性層
（17a）と対象となるよう配設されている。（17c）は第
１磁性層（17a）対応部位に設けられた円筒形の第１検
出コイル，（17d）は同じく第２磁性層（17b）対応部位
に設けられた第２検出コイル，（17e）は入力軸（11f）
が貫通する円筒形の非磁性体からなり，外周に第１及び
第２検出コイル（17c）（17d）が取り付けられた円筒状
体，（17f）はこの円筒状体（17e）が収納され歯車箱
（11h）に固着された支持材，（17g）は円筒状体（17
e）の開端に取り付けられた端部材である。

第６図において，（30）は交流電源，（R₁）および
（R₂）は抵抗器で，第１磁性層（17a），第２磁性層（1
7b），第１検出コイル（17c）及び第２検出コイル（17
d）と共にトルクセンサ（17L）を構成するものである。
トルクセンサ（17H）も同様に構成されている。

（31a）及び（31b）はそれぞれ抵抗器（R₁）および
（R₂）の両端に発生する電圧を整流して出力（α）及び
（β）を出す整流回路である。（31c）は出力（β）か
ら出力（α）を減じて出力（β−α）を出す減算回路，
（31d）は軸（11f）にトルクが生じていないときに出力
が零となり，トルクの方向に無関係に正のトルク信号
（T₂）を発生する補正回路である。上記整流回路（31
a）（31b），減算回路（31c）及び補正回路（31d）はト
ルク検出装置（31L）を構成するものである。トルク検
出装置（31H）も同様に構成されており，トルク信号（T
₁）を発生する。

（33L）はトルクT₂が零になつたことを検出する検出装
置で，第１図に示す離脱検出装置として機能するもので
ある。すなわち，歯車（11e）と（11g）の噛み合いが離
れると軸（11f）のトルクは零となるからこれを検出す
るとハイレベル信号（以下,H信号という。）を出力す
る。

また，噛合検出装置（33H）は歯車（11b）と（11d）及
び歯車（11e）と（11g）とが互いに接触して軸（11a）
と軸（11f）が係合したことを検出する噛合検出装置
で，トルク信号T₁が零になつたことを検出する検出回路
（33a）と，常時はＨ信号を出力し歯車のバツクラツシ
ユ領域の近くになると低レベル信号（以下,L信号とい
う。）を出力するNOT素子（33b）と，バツクラツシユ領
域で検出回路（33a）が零を検出したとき，この検出状
態を記憶するメモリ（33c）と，トルク信号T₁が微少値
τ以上になつたことを検出するとＨ信号を出力する検出
回路（33d）とからなるものである。

（35）はウインド・コンパレータで，第９図（ａ）に示
すとおり，電流指令値I₀が領域（I₀₁−I₀₂）内にあると
きにＨ信号を出力するものである。つまり，歯車のバツ
クラツシユの発生する領域の近くにおいてＨ信号を出力
するものである。

次に，バツクラツシユ域検出装置（34）は歯車が実際に
離脱して次に噛合するまでの領域を検出するもので，ウ
インド・コンパレータ（35）の出力がＨ信号で，検出回
路（33L）もＨ信号のときＨ信号を出力するAND素子（34
L）と，このAND素子（34L）のＨ信号状態を記憶してＨ
信号を出力するメモリ（34a）と，トルク信号T₁が零に
なつた後に微少値τ以上になつたこと，つまり噛合検出
装置（33H）の出力がいずれもＨ信号となつたときＨ信
号を出力するAND素子（34H）と，このAND素子（34H）と
NOT素子（33b）の出力信号の論理ORによつてメモリ（34
a）をリセツトするOR素子（34b）とからなり，上記メモ
リ（34a）のＨ信号により接点（41b）を閉成するもので
ある。

次に第７図において，▲Ｉ^′ _０▼は電流指令値で，指令
信号（図示しない。）とかご（15）の速度に対応する速
度信号（図示しない。）の偏差信号に相当するものであ
る。（41）は一次遅れ回路で，抵抗器（41a），接点（4
1b），フイルタを構成するコンデンサ（41c），同じく
抵抗器（41d），接点（41b）と直列に接続された抵抗器
（41e），及び増幅器（41f）からなり，電流指令値I₀を
出力するものである。

（42）は電流指令値I₀と電機子電流Iaを検出する検出器
（46）からの信号とを比較し，その差値を出力する比較
器である。（43）は逆並列接続されたサイリスタ変換器
（45）の切換えと，上記差値に基づいて上記サイリスタ
変換器（45）の点弧角を制御する位相制御回路である。
（44）は検出回路（33L）がＨ信号を発するとサイリス
タ変換器（45）の切換えを行う変換器選択回路である。

次に動作について述べる。

（イ）まずトルクセンサ（17L）及びトルク検出装置
（31L）について述べる。

かご（15）とつり合おもり（16）との荷重の不平衡によ
り出力軸（11f）にねじれが生ずる。例えば第５図の矢
印Ｃ方向にねじれが生じた場合は第１磁性層（17a）に
は張力が，また，第２磁性層（17b）には圧縮力がそれ
ぞれ働く。

ところで，第１および第２磁性層（17a）（17b）は第８
図に示す特性を有している。すなわち，ねじれが生じて
いないときのＢ−Ｈ曲線は符号d₀で示すとおりとなり，
張力が働くと符号duで示すとおりその張力の大きさに応
じて傾斜が大きくなり，圧縮力の場合は符号ddで示すと
おりその圧縮力の大きさに応じて傾きが小さくなる。

このような状態に対して第１検出コイル（17c）を交流
電源（30）で付勢すると，そのインダクタンスL₁はとなるから，次のことが成立する。

張力が働くとL₁→大 …… 圧縮力が働くとL₁→小 …… 第２検出コイル（17d）についても，そのインダクタン
クL₂は上記〜の関係が成立する。したがつて，第５
図に矢印Ｃで示す方向にねじれが生じた場合は，第１検出コイル（17c）の電流＜第２検出コイル（17d）の電流 …… 抵抗器（R₁）の電圧＜抵抗器（R₂）の電圧 …… となる。逆に第５図に矢印Ｗで示す方向にねじれが生じ
た場合は，抵抗器（R₁）の電圧＞抵抗器（R₂）の電圧 …… となる。抵抗器（R₁）及び（R₂）に生ずる電圧はそれぞ
れ整流回路（31a）及び（31b）で整流され，更に減算回
路（31c）で減速される。この減算結果は出力軸（11f）
にトルクが生じていないときに零となるように補正回路
（31d）で補正されて出力T₂となる。

（ロ）トルクセンサ（17H）及びトルク検出装置（31
H）も同様に機能し，入力軸（11a）について出力T₁を発
生する。

（ハ）つぎに，全体の動作について述べる。

接点（41b）は開放しているものとする。電流指令値▲
Ｉ^′ _０▼は一次遅れ回路（41）を通して電流指令値I₀と
なる。そして，電流検出器（46）による帰還電流値と比
較され，その偏差信号が位相制御回路（43）へ与えられ
る。

さて，電機子電流Iaは第９図に示すとおり，電流指分値
I₀に若干遅れて追従する。時刻t₀₁で指令値I₀がI₀₁にな
ると，第６図に示すウインド・コンパレータ（35）がＨ
信号を出力する。この時点ではまだ出力軸（11f）には
トルクが生じているから検出回路（33L）の出力はＬ信
号である。このため,AND素子（34L）の出力もＬ信号で
ある。

また，時刻t₀₁よりも前ではウインド・コンパレータ（3
5）の出力はＬ信号であるからNOT素子（33b）の出力は
Ｈ信号，従つてメモリ（33c）及び（34a）はリセツトさ
れてＬ信号を保持している。このため接点（41b）は開
放のまゝである。

ところが，時刻t₀₁以後ではウインド・コンパレータ（3
5）の出力がＨ信号となるからNOT素子（33b）からはＬ
信号が出力される。

時刻（t₁）になると歯車（11g）と（11e）の噛合が外れ
る。このため第９図（ｃ）に示すとおりトルクT₂は零と
なる。軸（11c）の慣性により若干遅れ時刻t₂で電機子
電流Ia,したがつて入力軸（11a）のトルクT₁が零とな
る。

上記現象に伴つて時刻t₁で検出回路（33L）がＨ信号を
出力してAND素子（34L）からはＨ信号が出力される。こ
のためメモリ（34a）はセツトされてＨ信号を出力し，
接点（41b）を閉成する。この閉成により，第７図に示
すとおり，コンデンサ（41c）の電荷が抵抗器（41e）を
介して放電して電流指令値I₀は第９図（ａ）に示すとお
り△I₀となる。

時刻t₃で反対側の歯車と噛合して出力軸（11f）に小さ
いトルク△T₂が生ずる。このトルク△T₂はバツクラツシ
ユに伴う歯の衝突によるものであつてもよい。歯車（11
g），（11e），（11d），（11b）の慣性により若干遅れ
て時刻t₄で入力軸（11a）にトルク△T₁が生ずる。この
ため検出回路（33d）はＨ信号を出力する。またトルクT
₁が零になつたときにメモリ（33c）はＨ信号にセツトさ
れているから，上記検出回路（33d）のＨ信号によりAND
素子（34H）がＨ信号となり，メモリ（34a）はリセツト
され，時刻t₅で接点（41b）が開放する。時刻t₄と時刻t
₅は回路の遅れによるもので，実質同時刻と推定され
る。接点（41b）の開放によつて電流指令値I₀は上昇
し，電機子電流Iaも増加する。電機子電流Iaの増加に伴
つてトルクT₁及びT₂も増大するが，噛合は既に完了して
いるので，シヨツクが発生することはない。

上記実施例において，トルクの零値検出は，実質回転の
変化が伴わなくても可能であり，歯車の慣性による影響
は小さいから時刻t₁とt₂は実質等しい。

なお，上記実施例においては，歯車の離脱検出は出力軸
（11f）のトルクT₁を検出するものとしたが，入力軸（1
1a）のトルクT₂を検出するものとしてもよい。これは，
歯車の噛合が離脱した場合，そのタイミングを検出する
のにトルクT₁であつてもトルクT₂であつても，その時間
差は上記のとおり実質問題にはならないからである。

また，検出回路（33a）及び（33L）は歯車の噛合との関
係から定められるもので，実質上噛合関係が外れたとみ
なして支障のない状態ならば，トルクT₁及びT₂が零値に
なつていなくてもＨ信号を出力してよいものである。

さらにまた，上記は中間歯車（11d）（11e）及び中間軸
（11c）の慣性が大きく，時刻t₃とt₄に実質上の時間差
があるものとして述べたが，慣性が小さい場合はトルク
T₁及びT₂のうち，いずれか一方のみを検出する方式でも
実用上差し支えない。

さらにまた，上記実施例では噛合が外れた後，次に，最
初に噛合するのは出力軸（11f）であるとし，以後順次
中間歯車が噛合し，最後に入力軸（11a）が噛合するも
のとした。しかし，この噛合は必ずしも上記順番に限ら
れるわけではない。この出願の発明は，入力軸と出力軸
との間に設けられた全ての歯車の噛合が完結したことを
検出するように意図したものであるから，噛合検出回路
を入力軸及び出力軸の双方に設け，いずれか遅い方の噛
合信号によつて電動機トルクを増大させるようにしても
よいものである。

さらにまた，上記実施例では，直流電動機（12）を使用
するものとし，電流指令値I₀を検出してバツクラツシユ
の発生領域を検知したが，これに限られるものではな
く，軸トルクを直接検出するものであつてもよい。

〔発明の効果〕

この出願の発明は以上述べたとおり、巻上機の電動機軸
に結合された入力軸、又はこの入力軸と中間歯車を介し
て係合する出力軸の軸トルクを検出し、電動機の減速時
にこの軸トルクが実質零になったとき歯車の噛合が離脱
したものとして電動機の減速トルクを実質零にし、次に
微少所定値以上の軸トルクが検出されたときに噛合が完
結したものとして電動機の減速トルクを増大させるよう
にしたものである。

このため、減速に伴うバックラッシュ時の軸トルクは小
さいので、衝撃は小さいものとなり、エレベータの乗心
地を害することはないという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第９図はこの発明によるエレベータの巻上
装置の一実施例を示し，第１図は全体構成図，第２図は
巻上装置の側面を示す昇降路縦断面図，第３図は巻上装
置の正面を示す昇降路縦断面図，第４図は巻上装置の平
面図，第５図は要部詳細を示す横断面図，第６図は電気
回路接続図，第７図は電動機の制御回路，第８図及び第
９図はそれぞれ説明用図である。図中，（７）は綱車，（11a）は入力軸，（11b）は入力
軸歯車，（11d）及び（11e）は中間歯車，（11f）は出
力軸，（11g）は出力軸歯車，（12）は電動機，（14）
は主索，（31L）及び（31H）はトルク検出装置，（33
L）は離脱検出装置，（33H）は噛合検出装置，（40）は
電動機制御装置である。なお，図中同一符号は，同一部分又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機軸に結合された入力軸、この入力軸
に固着された入力軸歯車、この入力軸歯車と中間歯車を
介して係合する出力軸歯車、この出力軸歯車が固着され
て主索の巻き掛けられた鋼車を駆動する出力軸、上記入
力軸又は上記出力軸の軸トルクを検出するトルク検出装
置、このトルク検出装置の出力から上記入力軸歯車又は
上記出力軸歯車の噛合が離れたことを検出する離脱検出
装置、上記入力軸又は上記出力軸のトルクが所定値以上
になったことを検出して上記入力軸歯車又は上記出力軸
歯車の噛合を検出する噛合検出装置、上記電動機の減速
時に上記離脱検出装置が噛合離脱を検出すると上記電動
機の減速トルクを実質零にし上記噛合検出装置が噛合を
検出すると上記電動機の減速トルクを増大させる電動機
制御装置を備えたエレベータの巻上装置。