电梯的制作方法与工艺

本发明涉及一种沿着导轨升降的电梯，尤其适用于通过抑制电梯轿厢的振动来实现良好的乘坐舒适性的电梯。

背景技术：
在电梯中，电梯轿厢由吊索悬吊，利用电动机对吊索进行卷扬，由此使电梯轿厢在上下方向上升降。电梯轿厢经设置在电梯轿厢上下侧的使用引导靴或导辊的引导装置而沿着设置在升降通道左右侧的导轨进行升降。例如在专利文献1中公开了一种技术，其为了减少电梯轿厢的振动和倾斜，利用一个致动器来控制隔着导轨而设置在导轨两侧的两个导辊的对导轨的按压力。另外，例如在专利文献2中公开了一种技术，其为了通过强制性地使外力在消除导轨等的振动的方向上作用在电梯轿厢上，以积极地衰减振动，在电梯的电梯轿厢的上部和下部中的至少一方设置检测电梯轿厢的加速度的加速度传感器和减振装置。另外，例如在专利文献3中公开了一种技术，其在电梯轿厢的上下左右共计四个部位设置致动器以进行协调控制，具体来说是通过H∞法，直到发现最小值为止不断使多变量调节器的参数变化，由此来实现最优化。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006-131385号公报专利文献2：日本特开平6-72667号公报专利文献3：日本特开2005-219929号公报发明要解决的问题作为电梯轿厢行驶过程中的振动，除了平移振动模式外，还存在俯仰振动模式等多种振动模式。因此，专利文献1和专利文献2所公开的技术 难以抑制多种振动模式。另外，在专利文献3所公开的技术中，由于必须实现具有多个变量的函数的最优化，因此操纵控制器复杂化，需要增多致动器的数量，不太现实。

技术实现要素：
本发明的目的在于解决上述现有技术中所存在的问题，简化操纵控制器，利用少量的致动器来提高振动抑制效果，并且使安装作业和调整作业变得容易。另外，除了上述目的外，本发明的其他目的还在于缩小电梯轿厢的高度。解决方案为了实现上述目的，本发明提供一种电梯，其具备：沿着铅直方向设置在升降通道内的导轨；沿着该导轨升降的电梯轿厢；检测该电梯轿厢的加速度的加速度传感器；及根据由该加速度传感器检测到的信号以消除所述电梯轿厢的振动的方式被驱动的致动器，其中，所述电梯还具有引导装置，该引导装置设置在所述电梯轿厢的上部和下部，利用按压弹簧将导辊向所述导轨按压，所述电梯轿厢的上部和下部的至少一方的所述引导装置的刚性设定为另一方的所述引导装置的刚性的2倍～5倍。发明效果根据本发明，由于将电梯轿厢的上部和下部的至少一方的引导装置的刚性设定为另一方的引导装置的刚性的2倍～5倍，因此当因导轨的强迫位移振荡而引起电梯轿厢的平移和俯仰(纵摇)这两种振动模式的振动时，由于评价面的地板位置的响应加速度是各个振动模式的时间响应的重叠，因此能够缩小各个振动模式的响应加速度的相位差(时间迟延)。通过缩小相对于平移振动模式和俯仰振动模式的响应的相位差，能够简化操纵控制器，并能够利用少量的致动器来提高振动抑制效果。附图说明图1是表示本发明的一实施方式的立体图。图2是一实施方式中的引导装置的侧视图。图3是一实施方式中的引导装置的侧向剖视图。图4是表示一实施方式中的电梯轿厢的振动模式的示意图。图5是表示一实施方式中的电梯轿厢的振动相位差的曲线图。图6是表示一实施方式中的控制系统的框图。图7是表示一实施方式中的减振效果的框图。附图标记说明如下：1电梯轿厢2a、2b导轨3吊索5a、5b、5c、7a、7b、7c、9a、9b、9c、11a、11b、11c导辊6a、6b、6c、8a、8b、8c、10a、10b、10c、12a、12b、12c按压弹簧20a、20b加速度传感器21a、21b、21c致动器33a、33b基座36a、36b杆件40可动件41电动机42滚珠丝杠44基座45a、45b棒件62a、62b低通滤波器63a、63b、63c、63d控制器具体实施方式以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。作为电梯行驶过程中的振动有上下方向的振动和横向的振动。上下方向的振动因卷扬机的电动机的转矩脉动(torqueripple)、绳轮和滑轮的偏心等造成的强迫振荡传播到吊索上而产生。因此，需要降低电动机的脉动 和缩小旋转体的偏心量。横向的振动主要因导轨的弯曲和阶梯差的强迫位移传递到电梯轿厢上而产生。在高速电梯中，缘于弯曲的振荡频率上升。为了减小横向振动，需要对施工进行管理以使导轨的安装误差变小、或在引导装置和电梯轿厢的下部设置防振橡胶或减振器来对振动进行衰减。另外，作为电梯轿厢行驶过程中的振动(电梯轿厢的晃动)，主要有平移运动和俯仰运动，为了有效地抑制这两种振动模式，优选缩小被激发的两种振动模式的在作为评价位置的地板面的响应与上述输入(强迫位移波形)之间的相位差。该相位差的缩小，可以通过改变对电梯轿厢的动态特性产生很大影响的重心位置和引导装置等的刚性来实现。然而，为了改变重心位置，例如可以在电梯轿厢的上部或者下部放置重物，但这样做会导致电梯轿厢的质量增大及吊索的根数增多。另外，也可以通过改变大质量的设备的配置来改变重心位置，但由于受到尺寸等的限制，因此难以实现。进而，即使临时确定引导装置的刚性的设计值，但安装现场的实际情况也并不总是与设计值一致，因此能够在现场简单地改变引导装置的刚性即可。图1是电梯的电梯轿厢1的立体图。在以下的说明中，将相对于电梯轿厢1正面的进深方向设定为X方向，将水平方向设定为Y方向，将上下方向设定为Z方向。在电梯中，电梯轿厢1和平衡重由吊索3连结，并且由卷扬机(未图示)驱动。吊索3在电梯轿厢1的上方设置在大致中央的位置。在电梯的升降通道内，沿铅直方向设置有具有T字型截面的左右一对的导轨2a、2b，电梯轿厢1沿着导轨2a、2b上下升降。在电梯轿厢1的上部以及下部设置有未图示的门驱动装置、吊索端部、引导装置和紧急制动装置等各种装置。导轨2a、2b的长度在4～5m之间，由于将上述导轨2a、2b以在纵向上连结的方式安装，因此在各个连接点会产生阶梯差和弯曲。该阶梯差和弯曲作为强迫位移而作用在电梯轿厢1上。为了防止由该强迫位移引起的振动传播到电梯轿厢1上，在电梯轿厢1的上下4个部位设置隔着T字型 的导轨2a、2b而引导电梯轿厢1升降的引导装置。引导装置具备杆件和按压弹簧，该杆件在导辊的中心枢轴支承导辊，并且能够绕固定的支点转动，该按压弹簧按压导辊，引导装置的刚性是指与导轨相接的导辊的中心位置处的电梯轿厢与导轨之间的接触刚性。因此，为了提高引导装置的刚性，可以提高导辊橡胶的刚性，提高按压弹簧的弹簧常数，或者增大杆件的从支点到按压弹簧位置的距离与从支点到导辊中心的距离之间之比也就是杠杆比。不过，由于导辊橡胶的刚性与按压弹簧相比高出很多(10倍以上)，因此引导装置的刚性(＝等效弹簧常数：换算为在导辊的中心位置处的弹簧常数)由按压弹簧的弹簧常数和杆件的杠杆比决定。为了抑制振动传播，导辊采用橡胶制成，该导辊隔着弹簧而与电梯轿厢1连结。在枢轴支承导辊的杆件上设置减振器。为了减小电梯轿厢1的振动，能够通过降低引导装置的刚性来减小振动的传递率，但另一方面，降低引导装置的刚性会导致乘客乘入电梯轿厢1时的电梯轿厢1的晃动变大，因此需要将引导装置的刚性设定在一定值以上。在图1中，在电梯轿厢1的左右侧的下方安装具备减振用致动器的引导装置。致动器21a与用于将导辊11a朝向导轨2b按压的按压弹簧12a连结。在左侧的X方向和右侧的Y方向上也设置有致动器，上述致动器分别与按压弹簧连结。在电梯轿厢1上设置检测振动的加速度传感器20a、20b，分别检测前后方向和横向这两个方向的加速度。致动器21a、21b、21c根据由加速度传感器20a、20b检测到的信号进行反馈控制，并且以消除电梯轿厢1的振动的方式进行驱动。加速度传感器20a、20b设置在电梯轿厢1的下方，但并不仅限于该位置，也可以只在上方设置，或者既在上方设置也在下方设置。为了检测电梯轿厢绕Y轴方向的旋转运动，在电梯轿厢的高度方向上不同的位置设置加速度传感器20a、20b。电梯轿厢1因导轨的弯曲等而产生振动，上述振动并不仅限于X方向上的平移振动，而是由平移运动和旋转运动等连成的多个振动模式构成。上述振动一般被称为侧倾(rolling)、俯仰(pitching)和摇摆(yawing)等，而在电梯的情况下，与自动车和船舶等不一样，其正面方向和行进方 向不一致，因此以下将上述振动模式分别称为X轴旋转模式、Y轴旋转模式和Z轴旋转模式。图2表示对图1的X方向的电梯轿厢振动进行控制的引导装置。引导装置为由两个导辊9a、9b从左右夹住导轨(未图示)的结构。导辊9a、9b利用螺栓71a、71b将中央部分与杆件36a、36b连结。杆件36a、36b由基座33a、33b和螺栓32a、32b固定，基座33a、33b固定在电梯轿厢1的下侧。将导辊9a、9b向导轨按压的弹簧12a、12b采用螺旋弹簧，其位于比导辊9a、9b中央靠下侧的位置。可动件40经棒件45a、45b而固定在杆件36a、36b上，且能够调整弹簧12a、12b的按压量。致动器21a具有电动机41和滚珠丝杠42，并与可动件40连结。可动件40具有约束上下方向的运动的线性引导件39，从而只能在水平方向上移动。为了缩小引导装置整体的高度h，将杆件36a、36b的支点32a、32b设置成靠近导辊9a、9b的中央，且使杆件36a、36b的支点的投影截面在纸面垂直方向与导辊9a、9b重叠。并且，在导辊9a、9b上呈圆周状地开设有孔34a、34b，在节距圆35a、35b上设置螺栓32a、32b。由此，导辊9a、导辊9b、杆件36a、杆件36b及基座33a、基座33b不在纸面垂直方向干涉而在高度方向上重叠，从而缩小高度h。图3是表示导辊9a、导辊9b、杆件36a、杆件36b及基座33a、基座33b在X方向上的配置的侧向剖视图。导辊9b、杆件36b及基座33b全部以不重叠的方式设置。若将固定螺栓32从左侧插入，并穿过开设在导辊9b上的孔34b，则能够将杆件36b和基座33b连结起来。将引导装置的刚性设置成：从导辊的中心到杆件支点的距离b越小，从导辊的中心到弹簧位置的距离a越大，则引导装置的刚性越大。通过将弹簧12a、12b的位置变更到虚线所示的位置38a、38b，能够改变引导装置的刚性(等效弹簧常数)。通过使杆件支点移动到靠近导辊中心的位置，能够增大支点到导辊中心与支点到弹簧位置的杠杆比，因此同样能够增大弹簧位置变更(a→a′)所引起的刚性的变化量。由此，当需要在安装现场改变引导装置的刚性时，没有必要准备弹簧常数不同的多种弹簧，能够简单地进行调整作业。为了改变弹簧12a、12b 的在高度方向上的位置，在杆件36a、36b的长度方向设有槽48(图3)，从而使弹簧12a、12b的位置滑动。在图2中，设置了多个将棒件45a、45b固定在可动件40上的孔(未图示)，使得能够对尺寸a进行调整。此外，也可以在支柱31与基座44之间设置垫块46来调整弹簧位置。接着，参照图1的XZ平面上的振动模式的示意图进行说明。图4表示将致动器21a设置在电梯轿厢下部而发生振荡时电梯轿厢的运动。上方的图4(a)和图4(b)表示在地板位置53处平移振动模式和俯仰振动模式在相同方向上振动时的情况(最极端的状态为相对于输入位移波形，两个振动模式的响应位移波形的相位差为0°的状态)，图4(c)和图4(d)表示与图4(a)和图4(b)的方向相反的情况(最极端的状态为相对于输入位移波形，两个振动模式的响应位移波形的相位差为180°的状态)。上述图示均为最容易理解的条件的状态。上方的最右侧的图和下方的最右侧的图表示上述两种振动模式彼此重合时的振动状态。图中的虚线52表示电梯轿厢的初始状态，实线表示发生了振动时的状态。在上方的图4(a)的平移振动模式中，电梯朝向左侧移动，为了抑制该移动，需要利用致动器21a朝右侧向电梯轿厢施加控制力。该控制力同样还能够抑制图4(b)的俯仰振动模式。另一方面，在下方的图4(c)和图4(d)中，当抑制(c)的平移模式时，与图4(a)的情况相同地，利用致动器朝右侧向电梯轿厢施加控制力。该控制力不是作用在抑制图4(d)的俯仰振动模式的方向上，而是作用在增大电梯轿厢的旋转的一侧。由此，在只在下方设置致动器的情况下，通过进行能够针对上方的图4(a)和图4(b)所示的两个振动模式的响应缩小各自的相对于输入的相位差的(理想的是相位差为0且为上方的图4(a)和图4(b)的状态)结构设计，从而能够提高减振效果。图5表示电梯轿厢的XZ平面的平移(TX)和俯仰(RY)这两个振动模式中的各振动模式的相位差的计算结果。横轴表示上侧的引导装置的刚性除以下侧的引导装置的刚性得到的刚性比率。引导装置的刚性是换算为在导辊的中心位置处的等效弹簧常数(N/mm)，实质上由按压弹簧的弹簧常数和杆件的杠杆比来决定。另外，图5是根据上下的引导装置所承受的强迫位移到地板面加速度 的传递系数的相位算出两个振动模式的相位差的计算图。传递函数采用在图5右上方示出的一个质点的刚性体模式中具有平移和俯仰的两个自由度的力学模型。首先，将上下的引导装置分别设定为k0，并将上下相同而均为k0的情况(上下的刚性比处于1∶1的关系)定义为初始结构。与此相对地，将上下的引导装置的刚性分别设定为a倍和b倍，以进行a·k0和b·k0的结构变更。图5是设定为a＝1并且b＝2时的两个振动模式的相位差的计算结果。在此，若将刚性比率定义为a/b，则a/b越大、表示上侧的引导装置的刚性与另一方的引导装置的刚性相比越大；a/b越小、表示下侧的引导装置的刚性与另一方的引导装置的刚性相比越大。在电梯的情况下，由于上下的引导装置通过同一个导轨面，因此相同的强迫位移输入作用在电梯轿厢上。在上下的引导装置的输入会产生起因于速度、上下的引导装置的设置间隔和导轨长度的时间差。因此，如图5所示，上升运行和下降运行时的两个振动模式的相位差不一样，因此各自的趋势不同。如图5所示，在上升运行和下降运行过程中，当刚性比率(＝a/b)处在0.2～0.5的范围内时，相位差变小。需要说明的是，该曲线图中虽未图示出其他情况，但并不仅限于b＝2，除了a＝0.5且b＝1的条件以外，也可以变更为a＝1且b＝3等，此时，能够获得大致相同的曲线图。在实际的电梯中，根据振动性能，当设定为b＝5以上时，引导装置的刚性变得过硬，相对于导轨的不平整而变得敏感，因此在减小电梯轿厢1的振动方面不具有实用性。因此，优选在设计上将刚性比率(＝a/b)设定为0.2～0.7，更优选将刚性比率(＝a/b)设定为0.2～0.5，优选将下侧的引导装置的刚性设定为上侧的引导装置的刚性的1.5倍～5倍，更优选设定为2倍～5倍。图6是反馈控制系统的框图，是用于对X方向的平移振动和绕Y轴旋转的振动及绕Z轴旋转的振动进行减振的两个致动器21a、21b的控制系统的框图。为了除去杂波，使安装在电梯轿厢下方的加速度传感器20a和加速度传感器20b的信号通过低通滤波器62a、62b。然后，将上述信号并列地输入到控制器63a、63b、63c、63d中，致动器(图1中的21a)的控制指令 65a是控制器63a、63c的合成和、致动器(图1中的21b)的控制指令65b是控制器63b、63d的合成和。需要说明的是，为了防止过电流流向致动器，分别设置限幅器64a、64b。控制器是鲁棒控制(robustcontrol)设计方法中的一种，可以设计成将控制对象中的不确定部分视为外部干扰信号而处理，使用抑制模式的不确定性的影响的H∞控制理论等，使用考虑过人体的乘坐舒适性等的加权函数来进行频率整形。根据该控制设计，除了可以构成控制器63a、63b、63c、63d，为了在现场进行调整，还可以由比例控制和相位补偿器来构成。图7表示初始结构和与初始结构相比缩小了两个振动模式的相位差的结构的减振效果比较的模拟结果。图中示出了将在电梯轿厢上模拟出阶梯差的台阶状的强迫位移以具有时间差的方式施加到上侧引导装置和下侧引导装置时的地板位置的加速度。与图7(a)的不进行控制的情况相比，图7(b)在初始机构中进行控制，由此确认大约减小了40％左右的振动。与此相对地，根据本实施方式，进一步提高了减振效果，与不进行控制的情况相比，大约减小了70％左右的振动。另外，在以上的说明中，对电梯轿厢1的重心位置54位于比高度方向的重心靠下方的位置且只在下侧设置了致动器21a的结构进行了说明，而当电梯轿厢1的重心位置54位于重心的上方时，若将致动器21a设置在上侧，并将上侧的引导装置的刚性设定成比下侧的引导装置的刚性高，则获得相同的减振效果。如上所述，根据本实施方式，使振荡时的电梯轿厢的多个振动模式相对于导轨的不平整朝相同的方向振动，并且将来自导轨的振动传递增益设定为来自下侧的引导装置的振动传递增益比来自上侧的引导装置的振动传递增益大，因此将致动器设置在电梯轿厢的下侧，由此使得相对于来自下侧的输入，电梯轿厢的平移和俯仰(纵摇)这两个振动模式的相位差在地板位置处(与致动器的设置侧等效)变小。具体而言，不将上下设置的引导装置的刚性分配成相同的刚性，而是将下侧的引导装置的刚性设定成比上侧的高，形成非对称的刚性。另外，缩小枢轴支承导辊的杆件的支点与导辊中心之间的距离，将杆件的弹簧固定部分设定在远离导辊中心的位置，使得即使使用相同的弹簧，也能够提 高引导装置的刚性。也就是说，能够等价于扩大从支点到导辊中心与从支点到弹簧位置的杠杆比。另外，为了使导辊和杆件的支点位置接近，将杆件的支点设置在导辊的投影截面内。将作为支点的固定螺栓设置在以等间隔且呈圆周状地开设在导辊上的节距圆孔上，利用上述孔，能够容易地由螺栓连结杆件和引导装置的基座。进而，在杆件上设置槽，使得能够在上下方向改变导辊的按压弹簧位置，由此能够在不需要更换弹簧的情况下，在现场容易地改变引导装置的刚性，能够节省安装作业和调整作业所需的时间。此外，由于能够缩短导辊的中心与引导装置的基座之间的距离，因此能够缩小电梯轿厢的高度。