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JP2014019535A - Self-traveling lifting apparatus - Google Patents

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JP2014019535A
JP2014019535A JP2012159630A JP2012159630A JP2014019535A JP 2014019535 A JP2014019535 A JP 2014019535A JP 2012159630 A JP2012159630 A JP 2012159630A JP 2012159630 A JP2012159630 A JP 2012159630A JP 2014019535 A JP2014019535 A JP 2014019535A
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Japan
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drive
self
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lifting device
driven
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Tadashi Egami
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Kanagawa University
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Abstract

【課題】自走式の昇降装置において、走行中にテザーと駆動ローラとの間の摩擦係数が変化する場合でも、少ない駆動トルクで滑りが少ない昇降動作を実現する。
【解決手段】昇降経路に沿って配置されたテザー100に沿って走行して昇降する自走式昇降装置において、駆動ローラ2と従動ローラ3との間の挟持力が経時的に減少するように制御するとともに、駆動ローラと従動ローラとの間で所定値以上の速度差が生じた場合には当該挟持力を増加させるように制御する。
【選択図】図1
In a self-propelled lifting device, even when the friction coefficient between a tether and a driving roller changes during traveling, a lifting operation with less driving torque and less slip is realized.
In a self-propelled lifting device that travels and moves up and down along a tether 100 disposed along a lifting path, the clamping force between a driving roller 2 and a driven roller 3 decreases with time. In addition to the control, when a speed difference of a predetermined value or more occurs between the driving roller and the driven roller, the clamping force is controlled to increase.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、昇降経路に沿って配置された経路部材に沿って走行して昇降する自走式昇降装置に関するものである。   The present invention relates to a self-propelled lifting device that travels along a path member disposed along a lifting path and moves up and down.

昇降装置としては、人や物を収容する籠体を鉛直方向に沿って又は鉛直方向に対して傾斜した方向に沿って昇降させるエレベータ(昇降装置)が知られている。昇降装置としては、籠体には昇降用の駆動装置を設けず、籠体を支持するロープ(ワイヤー)を駆動させることで籠体を昇降させるロープ式(トラクション式)のものが広く利用されている。しかしながら、ロープ式の昇降装置は、ロープを駆動させる関係で、例えば移動距離が長いケース(例えば、地球上から静止軌道以上まで延びる昇降経路を昇降する宇宙エレベータあるいは軌道エレベータとして使用するケース)においては、採用が困難である。一方、昇降経路に沿って配置された経路部材に沿って走行して昇降する自走式の昇降装置も知られている(特許文献1)。自走式の昇降装置であれば、籠体に設けられる昇降用の駆動装置によって経路部材に沿って走行するので、経路部材を固定的に配置することが可能であり、上述したロープ式の昇降装置が不得手とする昇降距離の長いケースでも、採用が比較的容易である。   As an elevating device, an elevator (elevating device) that raises and lowers a housing that accommodates a person or an object along a vertical direction or along a direction inclined with respect to the vertical direction is known. As a lifting device, a rope-type (traction type) that raises and lowers the housing by driving a rope (wire) that supports the housing without providing a lifting drive device is widely used. Yes. However, the rope type lifting device is driven by a rope, for example, in a case where the moving distance is long (for example, a case where it is used as a space elevator or an orbital elevator that moves up and down a lifting path extending from the earth to a geostationary orbit). , Difficult to adopt. On the other hand, a self-propelled lifting device that travels along a path member arranged along a lifting path and moves up and down is also known (Patent Document 1). If it is a self-propelled lifting device, it travels along the route member by a lifting drive device provided in the housing, so the route member can be fixedly arranged, and the rope-type lifting described above Even in cases where the device is not good at long lifting distances, it is relatively easy to adopt.

特許文献1に開示された自走式の昇降装置は、経路部材として、断面円形状のワイヤーではなく、扁平なベルト状部材が用いられている。この昇降装置は、駆動ローラとこれを昇降方向に沿って挟み込むように配置された2つの従動ローラとを備え、駆動ローラに対してベルトを約半周分巻き付くように、2つの従動ローラと駆動ローラとの間にベルトを挟持する。各従動ローラと駆動ローラとの挟持により駆動ローラとベルトとの間の摩擦力が確保されているので、駆動ローラが回転駆動すると、駆動ローラはベルト上を転がり移動する。これにより、駆動ローラが取り付けられている昇降装置は、ベルトに沿って昇降することができる。   In the self-propelled lifting device disclosed in Patent Document 1, a flat belt-like member is used as a path member instead of a wire having a circular cross section. The lifting device includes a driving roller and two driven rollers arranged so as to sandwich the driving roller in the lifting direction, and drives the two driven rollers and the belt so as to wind the belt around the driving roller by about a half circumference. Hold the belt between the rollers. Since the frictional force between the driving roller and the belt is ensured by sandwiching each driven roller and the driving roller, when the driving roller is driven to rotate, the driving roller rolls on the belt. Thereby, the raising / lowering apparatus to which the drive roller is attached can be raised / lowered along the belt.

ベルトの厚みが昇降方向において均一でない場合、厚みの大きなベルト部位が駆動ローラと従動ローラとの間に挟持されたときに過剰な挟持力が発生して、ベルトやローラが損耗しやすくなる。これを考慮して、前記特許文献1に開示された昇降装置では、駆動ローラに対して従動ローラを付勢する付勢手段として電動シリンダを用い、この電動シリンダを制御してその付勢力を変更できる構成となっている。この昇降装置において、駆動ローラに接続された駆動源に対してトルク指令を伝送する制御部は、駆動ローラを回転駆動させるとともに、その回転駆動に伴う負荷トルク値を検出する。そして、この負荷トルク値が所定の閾値よりも大きくなったとき、駆動ローラと従動ローラとの間に厚みの大きなベルト部位を挟み込んだものと判断し、電動シリンダを制御して、駆動ローラに対する従動ローラの付勢力を弱める。   When the thickness of the belt is not uniform in the up-and-down direction, an excessive clamping force is generated when a thick belt portion is sandwiched between the driving roller and the driven roller, and the belt and the roller are easily worn. In view of this, the lifting device disclosed in Patent Document 1 uses an electric cylinder as an urging means for urging the driven roller with respect to the driving roller, and controls the electric cylinder to change its urging force. It can be configured. In this lifting device, a control unit that transmits a torque command to a drive source connected to the drive roller rotates the drive roller and detects a load torque value associated with the rotation drive. When the load torque value exceeds a predetermined threshold value, it is determined that a thick belt portion is sandwiched between the driving roller and the driven roller, and the electric cylinder is controlled to drive the driven roller with respect to the driving roller. Reduce the roller's urging force.

一方、検出した負荷トルク値が所定の閾値よりも小さくなったら、駆動ローラと従動ローラとの間に厚みの小さなベルト部位を挟み込んだものと判断し、電動シリンダを制御して、駆動ローラに対する従動ローラの付勢力を強める。前記特許文献1によれば、このような制御を行うことで、駆動ローラの回転駆動に伴う負荷に応じて駆動ローラに対する従動ローラの付勢力が動的に適切な値に調節されるとしている。その結果、ベルト及びローラの損耗を抑えることができるとともに、ベルトとローラとの間の滑りを抑制した昇降駆動が可能となる。   On the other hand, when the detected load torque value becomes smaller than a predetermined threshold value, it is determined that a belt portion having a small thickness is sandwiched between the driving roller and the driven roller, and the electric cylinder is controlled to follow the driving roller. Increase the energizing force of Laura. According to Patent Document 1, by performing such control, the urging force of the driven roller with respect to the driving roller is dynamically adjusted to an appropriate value according to the load accompanying the rotational driving of the driving roller. As a result, it is possible to suppress the wear of the belt and the roller, and it is possible to drive up and down while suppressing the slip between the belt and the roller.

特開2011−219267号公報JP 2011-219267 A

一般に、ベルト等の経路部材に沿って走行して昇降する自走式の昇降装置において、エネルギー効率のよい昇降駆動を実現するためには、なるべく少ない駆動トルクで、かつ、経路部材と駆動回転体との間でなるべく滑りを発生させないことが求められる。滑りを発生させないようにするためには、経路部材と駆動回転体との間の摩擦力を十分に大きくとることが必要である。   In general, in a self-propelled lifting device that travels along a path member such as a belt and moves up and down, in order to achieve energy efficient lifting drive, the path member and the drive rotor are as small as possible. It is required to prevent slippage between the two as much as possible. In order to prevent slippage, the frictional force between the path member and the drive rotor needs to be sufficiently large.

駆動回転体と経路部材との間に作用し得る摩擦力F0は、μ=F0/Nで表されるように、駆動回転体と経路部材との間の摩擦係数μと、経路部材と駆動回転体との間に働く垂直抗力Nとの関係で決まる。駆動回転体及び経路部材は、これらの部材が他の目的(摩耗耐性など)によって選択されるものであることから、これらの間の摩擦係数μを高めることには制限がある。一方、経路部材を挟持する駆動回転体と従動回転体との挟持力を大きくすれば、高い垂直抗力Nを得ることが可能である。そのため、滑りを少なくするために経路部材と駆動回転体との間の摩擦力を高める場合には、経路部材を挟持する駆動回転体と従動回転体との挟持力を大きくして高い垂直抗力Nを得る必要がある。しかしながら、駆動回転体と従動回転体との挟持力を大きくすると、駆動回転体を回転駆動するための駆動トルクが増大する。したがって、なるべく少ない駆動トルクで滑りの少ない昇降動作を実現するためには、経路部材と駆動回転体との間に常に必要最小限の垂直抗力Nを作用させることが重要となる。 The frictional force F 0 that can act between the drive rotator and the path member is expressed by μ = F 0 / N, and the friction coefficient μ between the drive rotator and the path member, It is determined by the relationship with the vertical drag N acting between the driving rotating body. Since the drive rotator and the path member are selected for other purposes (such as wear resistance), there is a limit to increasing the coefficient of friction μ between them. On the other hand, if the clamping force between the driving rotating body and the driven rotating body that clamps the path member is increased, a high vertical drag N can be obtained. Therefore, when the frictional force between the path member and the drive rotator is increased in order to reduce slippage, the clamping force between the drive rotator and the driven rotator that sandwich the path member is increased to increase the high vertical drag N. Need to get. However, when the clamping force between the drive rotator and the driven rotator is increased, the drive torque for rotationally driving the drive rotator increases. Therefore, in order to realize an ascending / descending operation with less driving torque as much as possible, it is important to always apply the minimum necessary vertical drag N between the path member and the driving rotating body.

ところが、必要最小限の垂直抗力Nの値は、駆動回転体と経路部材との間の摩擦係数μによって異なってくる。摩擦係数μは、温度や湿度等の環境条件、駆動回転体と経路部材との間に介在する付着物の種類や量などによって刻々と変化するため、必要最小限の垂直抗力Nの値も、刻々と変化することになる。このとき、摩擦係数μが直接的に観測できるようなパラメータであるならば、摩擦係数μの観測結果に応じて駆動回転体と従動回転体との挟持力を制御し、経路部材と駆動回転体との間に常に必要最小限の垂直抗力Nを安定して作用させることが可能である。しかしながら、摩擦係数μは直接的に観測できるようなパラメータではないので、このような制御を実現することは困難である。   However, the necessary minimum value of the vertical drag N varies depending on the friction coefficient μ between the drive rotor and the path member. The coefficient of friction μ changes every moment depending on environmental conditions such as temperature and humidity, and the type and amount of deposits interposed between the drive rotor and the path member. It will change every moment. At this time, if the friction coefficient μ is a parameter that can be directly observed, the clamping force between the driving rotator and the driven rotator is controlled according to the observation result of the friction coefficient μ, and the path member and the driving rotator are controlled. It is possible to stably operate the minimum necessary vertical drag N between the two. However, since the friction coefficient μ is not a parameter that can be directly observed, it is difficult to realize such control.

一方、前記特許文献1に開示の昇降装置では、上述したように、負荷トルク値が所定の閾値よりも小さいことを検出したとき、厚みの小さなベルト部位を挟み込んだと判断する。そして、厚みの小さなベルト部位を挟み込んだことによって不足することになる駆動ローラとベルトとの間の垂直抗力Nの不足分を、従動ローラの付勢力を強めることで補うという制御を行い、摩擦力不足による滑りの発生を抑制する。そのため、厚みの小さなベルト部位を挟み込んだときに設定される従動ローラの付勢力、すなわち、駆動ローラと従動ローラとの挟持力は、滑りを十分に抑制できる十分に大きな垂直抗力Nが得られるような値に設定される。そして、そのように設定された従動ローラの付勢力は、厚みの大きなベルト部位が挟み込まれて負荷トルク値が所定の閾値よりも大きくなるまで、維持される。したがって、前記特許文献1に開示の昇降装置は、滑りの少ない昇降動作は実現可能であるが、経時的に大きな駆動トルクが必要であり、エネルギー効率のよい昇降動作を実現することはできない。   On the other hand, in the lifting device disclosed in Patent Document 1, as described above, when it is detected that the load torque value is smaller than a predetermined threshold value, it is determined that a belt portion having a small thickness is sandwiched. Then, a control is made to compensate for the shortage of the vertical drag N between the driving roller and the belt, which is insufficient when the belt portion having a small thickness is sandwiched, by increasing the urging force of the driven roller. Suppress the occurrence of slipping due to lack. Therefore, the urging force of the driven roller that is set when the belt portion having a small thickness is sandwiched, that is, the clamping force between the driving roller and the driven roller is such that a sufficiently large vertical drag N that can sufficiently suppress the slip is obtained. Set to the correct value. The biasing force of the driven roller set in this way is maintained until the thick belt portion is sandwiched and the load torque value becomes larger than a predetermined threshold value. Therefore, although the raising / lowering device disclosed in Patent Document 1 can realize a raising / lowering operation with less slipping, a large driving torque is required over time, and an energy-efficient raising / lowering operation cannot be realized.

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、自走式の昇降装置において、走行中に経路部材と駆動回転体との間の摩擦係数が変化する場合でも、少ない駆動トルクで滑りが少ない上昇動作又は下降動作を実現することが可能な昇降装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above background, and the object of the present invention is a self-propelled lifting device, even when the friction coefficient between the path member and the drive rotor changes during traveling. Another object of the present invention is to provide an elevating device capable of realizing an ascending operation or a descending operation with little driving torque and less slip.

前記目的を達成するために、請求項1の発明は、昇降経路に沿って配置された経路部材に沿って走行して昇降する自走式昇降装置において、駆動源からの駆動力によって回転駆動する駆動回転体と、前記駆動回転体との間に前記経路部材を挟持する従動回転体と、前記駆動回転体と前記従動回転体との間の挟持力を変動させる挟持力変動手段と、前記駆動回転体及び前記従動回転体の回転速度を示す回転速度情報を検出する回転速度情報検出手段と、前記回転情報検出手段の検出結果に基づいて前記駆動回転体の回転速度と前記従動回転体の回転速度との間に所定値以上の速度差が生じたか否かを判断する判断手段と、前記挟持力が経時的に減少するように前記挟持力変動手段を動作させる制御を行うとともに、その制御中に前記判断手段が所定値以上の速度差が生じたと判断した場合には該挟持力を増加させるように該挟持力変動手段を制御する挟持力制御手段とを有することを特徴とするものである。
一般に、従動回転体と経路部材との間の摩擦係数が多少低くなっても、これらの間では実質的な滑りが生じることはないが、駆動回転体と経路部材との間では摩擦係数が低くなると、これらの間では滑りが生じやすい。駆動回転体と経路部材との間で滑りが発生すると、負荷トルクの減少によって駆動回転体の回転速度が急激に高まり、駆動回転体と従動回転体との間に回転速度差が生じる。したがって、この回転速度差を検出することで、駆動回転体と経路部材との間の摩擦係数が滑りを生じさせるほどに低下したことを把握することができる。本自走式昇降装置においては、所定値以上の回転速度差が生じた場合に駆動回転体と従動回転体との間の挟持力を増加させる制御を行う。これにより、当該所定値を適切に設定することで、滑り始めの早い段階で、駆動回転体と経路部材との間に働く垂直抗力Nを増大させ、滑りを迅速に無くすことができる。
一方、本自走式昇降装置においては、このように挟持力を増加させても、その後にその挟持力を経時的に減少させる制御が行われる。そのため、増加させた後の大きな挟持力がずっと維持されるわけではなく、挟持力は、上述のように増加させた後、徐々に弱まっていく。このように挟持力が徐々に弱まるので、いずれは再び滑りが生じ始めることになるが、その際には再び挟持力を増加させる制御が行われ、すぐに滑りが無くなる。このような制御を継続することで、駆動回転体と経路部材との間の摩擦係数が刻々と変動する状況であっても、駆動回転体と従動回転体との挟持力は、滑りを生じさせない必要最小限の範囲内で変動を繰り返すことになる。その結果、駆動源の駆動トルクを必要最小限の範囲内に安定して抑えることができる。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is a self-propelled lifting device that travels along a path member disposed along a lifting path and is driven to rotate by a driving force from a driving source. A driving rotator, a driven rotator that sandwiches the path member between the driving rotator, a clamping force variation unit that varies a clamping force between the driving rotator and the driven rotator, and the drive Rotational speed information detecting means for detecting rotational speed information indicating the rotational speed of the rotating body and the driven rotating body, and the rotational speed of the driving rotating body and the rotation of the driven rotating body based on the detection result of the rotating information detecting means A determination means for determining whether or not a speed difference of a predetermined value or more has occurred with respect to the speed, and a control for operating the clamping force fluctuation means so that the clamping force decreases with time. The determination means If it is determined that the speed difference of the above value has occurred it is characterized in that it has a clamping force control means for controlling the 該挟 lifting force variation means to increase the 該挟 lifting force.
In general, even if the friction coefficient between the driven rotor and the path member is somewhat low, no substantial slip occurs between them, but the friction coefficient is low between the drive rotor and the path member. As a result, slippage is likely to occur between them. When slippage occurs between the drive rotator and the path member, the rotation speed of the drive rotator rapidly increases due to a decrease in load torque, and a difference in rotation speed occurs between the drive rotator and the driven rotator. Therefore, by detecting this rotational speed difference, it can be grasped that the friction coefficient between the drive rotator and the path member has decreased so as to cause slippage. In this self-propelled lifting device, control is performed to increase the clamping force between the drive rotator and the driven rotator when a rotational speed difference of a predetermined value or more occurs. Accordingly, by appropriately setting the predetermined value, the normal force N acting between the drive rotating body and the path member can be increased at an early stage of slipping, and slipping can be quickly eliminated.
On the other hand, in the present self-propelled lifting device, even if the holding force is increased in this way, control is performed to decrease the holding force with time. Therefore, the large pinching force after the increase is not always maintained, and the pinching force gradually decreases after being increased as described above. Since the clamping force gradually weakens in this way, the slip will begin to occur again, but at that time, the control to increase the clamping force is performed again, and the slip immediately disappears. By continuing such control, even if the friction coefficient between the drive rotator and the path member changes every moment, the clamping force between the drive rotator and the driven rotator does not cause slippage. The fluctuation is repeated within the minimum necessary range. As a result, the driving torque of the driving source can be stably suppressed within the necessary minimum range.

また、請求項2の発明は、請求項1の自走式昇降装置において、前記駆動回転体及び前記従動回転体は、前記昇降経路に対して直交する方向から前記経路部材を挟持するように配置されていることを特徴とするものである。
昇降距離の長いケースにおいては、そのような長い昇降距離に沿って経路部材を配置する必要があり、この場合、経路部材を非常に強いテンションで張る必要が出てくる。この場合、前記特許文献1に開示の昇降装置のように駆動ローラ(駆動回転体)に対してベルト(経路部材)を約半周分も巻き付けるような構成は実現不可能である。本自走式昇降装置によれば、実質的に駆動回転体に対して経路部材を巻き付けることなく、経路部材を駆動回転体と従動回転体とで挟持して自走することができる。したがって、非常に強いテンションで張られる経路部材にも対応することができる。
The invention according to claim 2 is the self-propelled lifting device according to claim 1, wherein the drive rotating body and the driven rotating body are arranged so as to sandwich the path member from a direction orthogonal to the lifting path. It is characterized by being.
In a case where the ascending / descending distance is long, it is necessary to arrange the path member along such a long ascending / descending distance. In this case, it is necessary to stretch the path member with a very strong tension. In this case, it is impossible to realize a configuration in which the belt (path member) is wound about a half circumference around the drive roller (drive rotator) as in the lifting device disclosed in Patent Document 1. According to the present self-propelled lifting device, the path member can be sandwiched between the drive rotator and the driven rotator so as to be self-propelled without substantially winding the path member around the drive rotator. Therefore, it is possible to deal with a path member that is stretched with a very strong tension.

また、請求項3の発明は、請求項1又は2の自走式昇降装置において、前記判断手段が所定値以上の速度差が生じたと判断したときに、前記駆動回転体の回転トルクを減少させる駆動力制御手段を有することを特徴とするものである。
駆動回転体と経路部材との間に滑りが生じると、駆動回転体に加わっていた負荷トルクが減少する結果、駆動回転体の回転速度が上昇し、滑りを進行させる結果を招く。本自走式昇降装置においては、判断手段により所定値以上の速度差が生じたと判断したら、駆動回転体の回転トルクを減少させるので、滑りによる駆動回転体の回転速度の上昇が抑制される。これにより、駆動回転体と経路部材との速度差が広がるのを抑制して、迅速に滑りを無くすことができる。
According to a third aspect of the present invention, in the self-propelled lifting device according to the first or second aspect, when the determination means determines that a speed difference of a predetermined value or more has occurred, the rotational torque of the drive rotating body is reduced. It has a driving force control means.
When slip occurs between the drive rotator and the path member, the load torque applied to the drive rotator decreases, resulting in an increase in the rotational speed of the drive rotator and a further progress of the slip. In this self-propelled lifting device, if the determination means determines that a speed difference of a predetermined value or more has occurred, the rotational torque of the drive rotator is reduced, so that an increase in the rotation speed of the drive rotator due to slipping is suppressed. As a result, it is possible to quickly prevent slippage by suppressing an increase in the speed difference between the drive rotator and the path member.

また、請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の自走式昇降装置において、前記駆動回転体及び前記従動回転体の少なくとも一方の回転体に制動力を付与する制動力付与手段と、当該自走式昇降装置を下降させる際、前記駆動源をオフにして前記駆動回転体を前記経路部材に対して従動回転可能にし、かつ、前記回転情報検出手段の検出結果から得られる前記駆動回転体の回転速度又は前記従動回転体の回転速度が目標下降速度となるように、前記制動力付与手段を制御する下降制御手段とを有し、前記挟持力制御手段は、当該自走式昇降装置を上昇させる際には前記制御を行い、当該自走式昇降装置を下降させる際には、前記制動力が付与された前記少なくとも一方の回転体と前記経路部材との間に当該自走式昇降装置を減速させることが可能な摩擦力が作用するように前記挟持力変動手段を制御することを特徴とするものである。
本自走式昇降装置は、上昇時には、上述した挟持力の制御を行うことで、駆動源の駆動トルクを必要最小限の範囲内に抑えた上昇動作を実現する。一方、下降時には、駆動源をオフにして駆動回転体を経路部材に対して従動回転させながら自重により経路部材に沿って下降し、下降速度は制動力付与手段による制動力によって目標速度に追従させる。このような下降制御は、駆動源の駆動力をコントロールしながら下降速度を制御する場合と比較して、エネルギー効率のよい下降動作を実現できる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the self-propelled lifting device according to any one of the first to third aspects, a braking force is applied to at least one of the driving rotating body and the driven rotating body. When lowering the braking force applying means and the self-propelled lifting device, the drive source is turned off so that the drive rotator can be driven to rotate with respect to the path member, and the detection result of the rotation information detection means A lowering control means for controlling the braking force applying means so that the rotational speed of the driving rotary body or the rotational speed of the driven rotary body obtained from is a target lowering speed, and the clamping force control means, When the self-propelled lifting device is raised, the control is performed, and when the self-propelled lifting device is lowered, between the at least one rotating body to which the braking force is applied and the path member. The self-propelled lifting device It is characterized in that the frictional force that can cause fast to control the clamping force variation means to act.
When the self-propelled lifting device is lifted, the above-described clamping force control is performed to realize a lifting operation in which the driving torque of the driving source is suppressed within a necessary minimum range. On the other hand, at the time of lowering, the drive source is turned off and the drive rotator is driven to rotate with respect to the path member, and descends along the path member due to its own weight. . Such descending control can realize an energy efficient descending operation as compared with the case of controlling the descending speed while controlling the driving force of the driving source.

本発明によれば、自走式昇降装置において、走行中に経路部材と駆動回転体との間の摩擦係数が変化する場合でも、少ない駆動トルクで滑りが少ない上昇動作又は下降動作を実現することができるという優れた効果が得られる。   According to the present invention, in a self-propelled lifting device, even when the friction coefficient between the path member and the drive rotating body changes during traveling, an ascending operation or a descending operation with less slip can be realized with a small driving torque. An excellent effect is obtained.

実施形態に係る昇降装置の要部である駆動装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the drive device which is the principal part of the raising / lowering apparatus which concerns on embodiment. 同駆動装置における駆動ローラと従動ローラとの間でテザーを挟持するときの挟持力を変動させる加圧調整機構を含む部分を拡大した拡大斜視図である。It is the expansion perspective view which expanded the part containing the pressurization adjustment mechanism which fluctuates clamping force when clamping a tether between the driving roller and driven roller in the drive device. 同駆動装置の制御系に関わる制御ブロック図である。It is a control block diagram in connection with the control system of the drive device. 実施形態における挟持力調整制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the clamping force adjustment control in embodiment.

以下、本発明に係る自走式昇降装置を、経路部材であるベルト上を走行する昇降装置に適用した一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る昇降装置1の要部である駆動装置を示す斜視図である。
本昇降装置1は、所定の昇降経路に沿って配置される経路部材としてベルト状部材であるテザー100を用い、このテザー100に沿って走行して上昇及び下降が可能なものである。テザー100は、鉛直方向に沿って配置されたものでもよいが、本実施形態では、鉛直方向に対して斜め方向に配置されている。本昇降装置1は、昇降距離が長いケースを想定したものであり、そのため、テザー100は強いテンションで張られている。このようなケースとしては、昇降装置を用いて高層ビルやタワーなどの清掃、検査等を行うケースや、地球上から静止軌道以上まで延びる昇降経路を昇降する宇宙エレベータあるいは軌道エレベータとして昇降装置を使用するケースなど、様々なケースが挙げられる。昇降装置1は、その用途に応じて、図1に示す駆動装置に対して籠体(ゲージ)などの各種部品が取り付けられるが、それらの部品についての説明は省略する。
Hereinafter, an embodiment in which the self-propelled lifting device according to the present invention is applied to a lifting device that travels on a belt that is a path member will be described.
FIG. 1 is a perspective view showing a drive device that is a main part of a lifting device 1 according to the present embodiment.
This elevating device 1 uses a tether 100 that is a belt-like member as a path member disposed along a predetermined elevating path, and can travel up and down along the tether 100. Although the tether 100 may be arranged along the vertical direction, in the present embodiment, the tether 100 is arranged obliquely with respect to the vertical direction. The lifting device 1 assumes a case where the lifting distance is long, and therefore the tether 100 is stretched with a strong tension. Examples of such cases include the use of lifting devices to clean and inspect high-rise buildings and towers, and the use of lifting devices as space elevators or orbital elevators that move up and down the elevating path that extends from the earth to a geostationary orbit. There are various cases such as The lifting device 1 has various parts such as a housing (gauge) attached to the driving device shown in FIG. 1 according to the application, but the description of these parts is omitted.

昇降装置1は、図1に示すように、テザー100を挟持する駆動回転体としての駆動ローラ2と従動回転体としての従動ローラ3とを備えた駆動装置を備えている。駆動ローラ2は、駆動源である駆動モータ4からの駆動力によって回転駆動する。従動ローラ3は、テザー100に対して従動回転する。駆動ローラ2及び従動ローラ3は、テザー100の平坦面をこれに直交する方向から挟み込むように配置されている。したがって、駆動ローラ2及び従動ローラ3でテザー100を挟持する際、テザー100を駆動ローラ2に巻き付けることはないので、非常に強いテンションで張られたテザー100に対しても駆動ローラ2及び従動ローラ3で挟み込むことができる。もちろん、可能であれば、テザー100を駆動ローラ2に巻き付けるようにして駆動ローラ2及び従動ローラ3でテザー100を挟み込む構成としてもよい。   As shown in FIG. 1, the lifting device 1 includes a driving device including a driving roller 2 as a driving rotating body that sandwiches the tether 100 and a driven roller 3 as a driven rotating body. The driving roller 2 is rotationally driven by a driving force from a driving motor 4 that is a driving source. The driven roller 3 rotates following the tether 100. The driving roller 2 and the driven roller 3 are disposed so as to sandwich the flat surface of the tether 100 from a direction orthogonal thereto. Therefore, when the tether 100 is sandwiched between the driving roller 2 and the driven roller 3, the tether 100 is not wound around the driving roller 2, so that the driving roller 2 and the driven roller are also applied to the tether 100 stretched with a very strong tension. 3 can be sandwiched. Of course, if possible, the tether 100 may be sandwiched between the driving roller 2 and the driven roller 3 so that the tether 100 is wound around the driving roller 2.

昇降装置1には、テザー100が駆動ローラ2の回転軸方向へ変位する寄りを抑制するために、寄り防止ガイド5A,5Bが備わっている。各寄り防止ガイド5A,5Bは、案内ローラ6A,6Bとベースプレート7A,7Bとを有し、これらの間にテザー100を通すようになっている。本昇降装置1の駆動装置は、2つの寄り防止ガイド5A,5Bと、その間でテザー100を挟持する駆動ローラ2及び従動ローラ3の挟持箇所との3点で、テザー100に支持される。また、昇降装置1には、各種制御を行う電気回路基板や電源等を収容する収容ボックス8なども備わっている。   The lifting device 1 is provided with shift prevention guides 5A and 5B in order to suppress the shift of the tether 100 in the direction of the rotation axis of the drive roller 2. Each shift prevention guide 5A, 5B has guide rollers 6A, 6B and base plates 7A, 7B, and the tether 100 is passed between them. The driving device of the lifting / lowering device 1 is supported by the tether 100 at three points: two shift prevention guides 5A and 5B, and a driving roller 2 and a driven roller 3 that sandwich the tether 100 therebetween. The lifting device 1 also includes an electric circuit board for performing various controls, a storage box 8 for storing a power source, and the like.

図2は、駆動ローラ2と従動ローラ3との間でテザー100を挟持するときの挟持力を変動させる挟持力変動手段としての加圧調整機構を含む部分を拡大した拡大斜視図である。
駆動ローラ2は、固定フレーム10における2つの側部構造体11A,11Bの間に取り付けられている。2つの側部構造体11A,11Bは、ステー12等によって一体となっている。一方、従動ローラ3は、可動フレーム20における2つの側部構造体21A,21Bの間に回転自在に取り付けられている。2つの側部構造体21A,21Bは、背面板22等によって一体となっている。可動フレーム20は、その側部構造体21A,21Bの内部に、固定フレーム10の側部構造体11A,11Bに取り付けられたガイドフレーム13A,13Bが入り込むようにして、固定フレーム10に連結されている。可動フレーム20は、ガイドフレーム13A,13Bにより、従動ローラ3と駆動ローラ2との接離方向(テザー100の平坦面に対して直交する方向)に移動が規制された状態で、固定フレーム10に対して移動可能な構成となっている。
FIG. 2 is an enlarged perspective view in which a portion including a pressure adjusting mechanism serving as a clamping force changing means for changing a clamping force when the tether 100 is clamped between the driving roller 2 and the driven roller 3 is enlarged.
The driving roller 2 is attached between the two side structures 11A and 11B in the fixed frame 10. The two side structures 11A and 11B are integrated by a stay 12 or the like. On the other hand, the driven roller 3 is rotatably mounted between the two side structures 21A and 21B in the movable frame 20. The two side structures 21A and 21B are integrated by the back plate 22 and the like. The movable frame 20 is coupled to the fixed frame 10 so that the guide frames 13A and 13B attached to the side structures 11A and 11B of the fixed frame 10 enter the side structures 21A and 21B. Yes. The movable frame 20 is fixed to the fixed frame 10 in a state in which the movement of the movable frame 20 is restricted by the guide frames 13A and 13B in the contact / separation direction between the driven roller 3 and the driving roller 2 (direction perpendicular to the flat surface of the tether 100). On the other hand, it is configured to be movable.

固定フレーム10の各側部構造体11A,11Bの外側面には、それぞれ、挟持力を調整する挟持力変動手段としての挟持力調整モータ31A,31Bが取り付けられている。各挟持力調整モータ31A,31Bは、ステッピングモータで構成され、そのモータ軸は従動ローラ3と駆動ローラ2との接離方向(テザー100の平坦面に対して直交する方向)に沿って延びている。各モータ軸の端部には、ねじ軸32A,32Bが同軸となるように固定されている。ねじ軸32A,32Bは、固定フレーム10のガイドフレーム13A,13Bに固定されたガイド板14A,14B及びこれに固定された弾性ゴム15A,15Bに設けられた不図示のガイド孔と、可動フレーム20の側部構造体21A,21Bに固定されたガイド板24A,24Bに設けられた不図示のガイド孔を貫通して配置されている。   Holding force adjusting motors 31A and 31B as clamping force varying means for adjusting the clamping force are attached to the outer surfaces of the side structures 11A and 11B of the fixed frame 10, respectively. Each of the clamping force adjusting motors 31A and 31B is formed of a stepping motor, and the motor shaft extends along the contact / separation direction between the driven roller 3 and the driving roller 2 (a direction orthogonal to the flat surface of the tether 100). Yes. Screw shafts 32A and 32B are fixed to the end of each motor shaft so as to be coaxial. The screw shafts 32A and 32B include guide plates 14A and 14B fixed to the guide frames 13A and 13B of the fixed frame 10 and guide holes (not shown) provided in the elastic rubbers 15A and 15B fixed thereto, and the movable frame 20. The guide plates 24A and 24B fixed to the side structures 21A and 21B are disposed through guide holes (not shown) provided in the guide plates 24A and 24B.

ねじ軸32A,32Bの先端側には、ナット33A,33Bが取り付けられており、ナット33A,33Bにはばね台座34A,33Bが取り付けられている。ばね台座34A,33Bは、可動フレーム20のガイド板24A,24Bに固定された2本のガイドレール35A,35Bが貫通するガイド孔を有し、2本のガイドレール35A,35Bに沿って移動可能な構成となっている。ばね台座34A,33Bとガイド板24A,24Bとの間には、ねじ軸32A,32Bと同軸となるように、付勢手段としての圧縮ばね36A,36Bが配置されている。ばね台座34A,33Bは、ねじ軸32A,32Bを通じて挟持力調整モータ31A,31Bが固定された固定フレーム10に対して一体的に支持されている。よって、圧縮ばね36A,36Bによる付勢力は、ガイド板24A,24Bが固定された可動フレーム20を固定フレーム10に近付ける向きに付勢する付勢力となる。したがって、圧縮ばね36A,36Bの付勢力は、可動フレーム20に支持された従動ローラ3と固定フレーム10に支持された駆動ローラ2との間にテザー100を挟持する挟持力として作用する。   Nuts 33A and 33B are attached to the distal ends of the screw shafts 32A and 32B, and spring bases 34A and 33B are attached to the nuts 33A and 33B. The spring bases 34A and 33B have guide holes through which the two guide rails 35A and 35B fixed to the guide plates 24A and 24B of the movable frame 20 pass, and are movable along the two guide rails 35A and 35B. It has become a structure. Compression springs 36A and 36B as urging means are arranged between the spring bases 34A and 33B and the guide plates 24A and 24B so as to be coaxial with the screw shafts 32A and 32B. The spring pedestals 34A and 33B are integrally supported by the fixed frame 10 to which the clamping force adjusting motors 31A and 31B are fixed through the screw shafts 32A and 32B. Therefore, the urging force by the compression springs 36 </ b> A and 36 </ b> B becomes an urging force that urges the movable frame 20 to which the guide plates 24 </ b> A and 24 </ b> B are fixed toward the fixed frame 10. Therefore, the urging force of the compression springs 36 </ b> A and 36 </ b> B acts as a clamping force for clamping the tether 100 between the driven roller 3 supported by the movable frame 20 and the driving roller 2 supported by the fixed frame 10.

以上のような加圧調整機構において、挟持力調整モータ31A,31Bを駆動させてねじ軸32A,32Bを回転させると、ナット33A,33Bがねじ軸回りの回転を規制された状態でねじ軸方向へ移動する。したがって、ナット33A,33Bに固定されたばね台座34A,33Bが2本のガイドレール35A,35Bに沿って移動する。これにより、ばね台座34A,33Bとガイド板24A,24Bとの距離が変化し、これらの間に配置されている圧縮ばね36A,36Bの圧縮量(縮み量)が変化する。その結果、従動ローラ3と駆動ローラ2との間の挟持力を変化させることができる。   In the pressure adjusting mechanism as described above, when the clamping force adjusting motors 31A and 31B are driven to rotate the screw shafts 32A and 32B, the nuts 33A and 33B are rotated in the screw shaft direction in a state where the rotation around the screw shaft is restricted. Move to. Therefore, the spring pedestals 34A and 33B fixed to the nuts 33A and 33B move along the two guide rails 35A and 35B. As a result, the distance between the spring pedestals 34A and 33B and the guide plates 24A and 24B changes, and the amount of compression (the amount of contraction) of the compression springs 36A and 36B arranged therebetween changes. As a result, the clamping force between the driven roller 3 and the driving roller 2 can be changed.

また、本実施形態においては、弾性ゴム15A,15Bとガイド板24A,24Bとの間に圧力センサ41A,41Bが設けられている。弾性ゴム15A,15Bとガイド板24A,24Bとの間の加圧力は、圧縮ばね36A,36Bの付勢力によって生じるものであるため、圧力センサ41A,41Bの検出結果は、従動ローラ3と駆動ローラ2との間の挟持力を間接的に示すものである。   In the present embodiment, pressure sensors 41A and 41B are provided between the elastic rubbers 15A and 15B and the guide plates 24A and 24B. Since the pressing force between the elastic rubbers 15A and 15B and the guide plates 24A and 24B is generated by the urging force of the compression springs 36A and 36B, the detection results of the pressure sensors 41A and 41B are the driven roller 3 and the driving roller. 2 indirectly indicates the clamping force between the two.

また、本実施形態においては、駆動ローラ2の回転速度を検出するための回転速度情報検出手段としての駆動ローラ用エンコーダ42と、従動ローラ3の回転速度を検出するための回転速度情報検出手段としての従動ローラ用エンコーダ43とが設けられている。各エンコーダ42,43は、それぞれのローラ軸に設けられ、単位時間当たりに出力される出力パルスから、各ローラ2,3の回転速度情報を得ることができる。   In the present embodiment, the driving roller encoder 42 serving as a rotational speed information detecting unit for detecting the rotational speed of the driving roller 2 and the rotational speed information detecting unit for detecting the rotational speed of the driven roller 3 are used. The driven roller encoder 43 is provided. The encoders 42 and 43 are provided on the respective roller shafts, and can obtain rotational speed information of the rollers 2 and 3 from output pulses output per unit time.

また、本実施形態においては、昇降装置1の下降移動時の下降速度をコントロールするための制動力付与手段としてのディスク型の電磁ブレーキ44が設けられている。なお、制動力付与手段としては、公知のブレーキ機構等を広く利用することができる。この電磁ブレーキ44には、電磁石を備えた第1ディスク44Aと永久磁石を備えた第2ディスクとが対向するように設けられている。一方のディスク(本実施形態では第1ディスク44A)は、側部構造体11Bに取り付けられており、他方のディスク(本実施形態では第2ディスク44B)は、駆動ローラ2の回転軸に連動して回転する制動軸45に取り付けられている。第1ディスク44Aの電磁石に電流を流すと、電磁石が発生させる磁界の作用により永久磁石と反発して、両ディスク44A,44Bが離間し、制動軸45に制動力が作用しない。一方、第1ディスク44Aの電磁石への電流を切ると、永久磁石による磁界の作用により、両ディスク44A,44Bが吸着し、制動軸45に制動力が作用する。   In the present embodiment, a disc-type electromagnetic brake 44 is provided as a braking force applying means for controlling the descending speed when the elevating device 1 is lowered. In addition, as a braking force provision means, a well-known brake mechanism etc. can be utilized widely. The electromagnetic brake 44 is provided with a first disk 44A provided with an electromagnet and a second disk provided with a permanent magnet facing each other. One disk (in this embodiment, the first disk 44A) is attached to the side structure 11B, and the other disk (in this embodiment, the second disk 44B) is linked to the rotating shaft of the drive roller 2. It is attached to the brake shaft 45 that rotates. When an electric current is passed through the electromagnet of the first disk 44A, it is repelled from the permanent magnet by the action of the magnetic field generated by the electromagnet, the two disks 44A and 44B are separated, and the braking force does not act on the brake shaft 45. On the other hand, when the current to the electromagnet of the first disk 44A is cut off, both disks 44A and 44B are attracted by the action of the magnetic field by the permanent magnet, and the braking force acts on the brake shaft 45.

次に、滑りが少なくかつエネルギー効率のよい昇降装置1の上昇移動を実現するために行う本実施形態の制御内容について説明する。
本実施形態では、昇降装置1をテザー100に沿って目標上昇速度で一定に上昇させるために、駆動モータ4は、目標上昇速度に応じた一定の目標回転速度で駆動するように制御される。なお、上昇移動時には、第1ディスク44Aの電磁石に電流を流し、駆動ローラ2の回転軸と連動する制動軸45に制動力が作用しないようにしておく。昇降装置1が目標上昇速度で安定して上昇するには、駆動ローラ2がテザー100に対して滑り無く回転して、転がり移動することが必要となる。ただし、駆動ローラ2とテザー100との間の摩擦係数は、温度や湿度等の環境条件、駆動ローラ2とテザー100との間に介在する付着物の種類や量などによって刻々と変化するものである。そのため、この摩擦係数が低下した場合、テザー100に対する駆動ローラ2の滑りが発生し得る。このとき、摩擦係数が低下しても滑りが発生しないように駆動ローラ2と従動ローラ3との挟持力を予め十分に大きく設定しておくと、駆動ローラ2の回転負荷が大きくなって、駆動モータ4に必要な駆動トルクを増大させることとなり、エネルギー効率が悪くなってしまう。そこで、本実施形態では、以下のような制御を行うことによって、駆動ローラ2と従動ローラ3との挟持力を必要最小限の範囲内にコントロールすることにより、滑りが少なくかつエネルギー効率のよい上昇移動を実現する。
Next, the control content of this embodiment performed in order to implement | achieve the upward movement of the raising / lowering apparatus 1 with few slips and energy efficiency is demonstrated.
In the present embodiment, the drive motor 4 is controlled to be driven at a constant target rotational speed corresponding to the target ascent speed in order to raise the elevating device 1 along the tether 100 at a constant target ascent speed. During the upward movement, an electric current is passed through the electromagnet of the first disk 44A so that the braking force does not act on the braking shaft 45 interlocked with the rotating shaft of the drive roller 2. In order for the elevating device 1 to rise stably at the target ascending speed, it is necessary for the driving roller 2 to rotate with respect to the tether 100 without slipping and to roll. However, the coefficient of friction between the driving roller 2 and the tether 100 changes every moment depending on environmental conditions such as temperature and humidity, and the kind and amount of deposits interposed between the driving roller 2 and the tether 100. is there. Therefore, when the friction coefficient decreases, the drive roller 2 can slip with respect to the tether 100. At this time, if the clamping force between the driving roller 2 and the driven roller 3 is set sufficiently large in advance so that slip does not occur even if the friction coefficient decreases, the rotational load of the driving roller 2 increases and the driving force increases. The driving torque required for the motor 4 is increased, and the energy efficiency is deteriorated. Therefore, in the present embodiment, the following control is performed to control the clamping force between the driving roller 2 and the driven roller 3 within the minimum necessary range, thereby reducing slipping and increasing energy efficiency. Realize the move.

図3は、本実施形態における昇降装置1の駆動装置の制御系に関わる制御ブロック図である。
図4は、本実施形態における挟持力調整制御の流れを示すフローチャートである。
まず、制御部50の挟持力調整部53は、挟持力調整モータ31A,31Bを制御して、駆動ローラ2と従動ローラ3との間の挟持力を予め決められた初期値に設定する(S1)。この初期値は、想定される摩擦係数の低下が発生しても滑りが発生しない程度の挟持力に設定されている。その後、制御部50の駆動制御部51は、駆動モータ4の駆動を開始し(S2)、駆動ローラ用エンコーダ42から駆動ローラ2の回転速度情報の取得を開始する。そして、駆動ローラ2の回転速度が目標上昇速度に応じた目標回転速度に達するまで、所定の増速プロファイルに従って駆動モータ4へ入力する駆動電流を制御して、駆動モータ4の増速制御を行う(S3)。
FIG. 3 is a control block diagram related to the control system of the drive device of the lifting device 1 in the present embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the clamping force adjustment control in the present embodiment.
First, the clamping force adjusting unit 53 of the control unit 50 controls the clamping force adjusting motors 31A and 31B to set the clamping force between the driving roller 2 and the driven roller 3 to a predetermined initial value (S1). ). This initial value is set to a pinching force that does not cause slippage even when a possible decrease in the friction coefficient occurs. Thereafter, the drive control unit 51 of the control unit 50 starts driving the drive motor 4 (S2), and starts to acquire rotational speed information of the drive roller 2 from the drive roller encoder 42. Then, until the rotational speed of the drive roller 2 reaches a target rotational speed corresponding to the target ascent speed, the drive current input to the drive motor 4 is controlled according to a predetermined speed increase profile, and the speed increase control of the drive motor 4 is performed. (S3).

昇降装置1の上昇移動を開始させてから駆動ローラ目標回転速度に達するまでの加速期間における挟持力は、上述した初期で一定に維持されており、加速期間中はエネルギー効率よりも滑りを抑制することに比重を置いている。駆動モータ4の回転速度が目標回転速度に達した後(S4のYes)、駆動制御部51は、駆動ローラ用エンコーダ42の出力結果に基づいて、駆動ローラ2の回転速度が目標回転速度を維持するように駆動モータ4をフィードバック制御する。   The clamping force during the acceleration period from when the lifting device 1 starts to move up to when the drive roller reaches the target rotational speed is maintained constant at the initial stage described above, and during the acceleration period, slip is suppressed rather than energy efficiency. In particular, he places particular importance. After the rotation speed of the drive motor 4 reaches the target rotation speed (Yes in S4), the drive control unit 51 maintains the target rotation speed of the drive roller 2 based on the output result of the drive roller encoder 42. Thus, the drive motor 4 is feedback-controlled.

また、駆動モータ4の回転速度が目標回転速度に達したら(S4のYes)、制御部50では、駆動ローラ2と従動ローラ3との挟持力を必要最小限の範囲内にコントロールするための挟持力調整制御が開始される。具体的には、まず、挟持力制御手段としての挟持力調整部53は、駆動ローラ2と従動ローラ3との間の挟持力が所定の減少量だけ減少するように挟持力調整モータ31A,31Bを制御する(S5)。その後、制御部50の速度差判断部52は、駆動ローラ用エンコーダ42及び従動ローラ用エンコーダ43から、駆動ローラ2及び従動ローラ3の回転速度情報を取得し、両ローラ2,3間の回転速度の差を検出する(S6)。そして、速度差判断部52は、検出した速度差が予め決められた閾値を超えているか否かを判断する(S7)。   When the rotational speed of the drive motor 4 reaches the target rotational speed (Yes in S4), the control unit 50 performs clamping for controlling the clamping force between the driving roller 2 and the driven roller 3 within a necessary minimum range. Force adjustment control is started. Specifically, first, the clamping force adjusting unit 53 serving as a clamping force control unit holds the clamping force adjusting motors 31A and 31B so that the clamping force between the driving roller 2 and the driven roller 3 is reduced by a predetermined reduction amount. Is controlled (S5). Thereafter, the speed difference determination unit 52 of the control unit 50 acquires the rotational speed information of the driving roller 2 and the driven roller 3 from the driving roller encoder 42 and the driven roller encoder 43, and the rotational speed between the rollers 2 and 3. Is detected (S6). Then, the speed difference determination unit 52 determines whether or not the detected speed difference exceeds a predetermined threshold (S7).

速度差判断部52が閾値を超えていると判断した場合(S7のYes)、速度差判断部52は、その判断結果を挟持力調整部53へ送る。これにより、挟持力調整部53は、駆動ローラ2と従動ローラ3との間の挟持力が所定の増加量だけ増加するように挟持力調整モータ31A,31Bを制御する(S8)。本実施形態における閾値は、駆動ローラ2とテザー100との間で僅かな滑りが発生した段階に生じる駆動ローラ2と従動ローラ3との回転速度差に相当する値に設定されている。したがって、本実施形態では、僅かな滑りが発生した段階(滑りが生じ始めた段階)で、直ぐに駆動ローラ2と従動ローラ3との間の挟持力が増加し、駆動ローラ2とテザー100との間に働く垂直抗力が増加する。その結果、駆動ローラ2とテザー100との間の摩擦力を増加させることができ、滑り状態が解消される。   When the speed difference determination unit 52 determines that the threshold value is exceeded (Yes in S7), the speed difference determination unit 52 sends the determination result to the clamping force adjustment unit 53. Accordingly, the clamping force adjusting unit 53 controls the clamping force adjusting motors 31A and 31B so that the clamping force between the driving roller 2 and the driven roller 3 is increased by a predetermined increase amount (S8). The threshold value in the present embodiment is set to a value corresponding to the rotational speed difference between the driving roller 2 and the driven roller 3 that occurs when a slight slip occurs between the driving roller 2 and the tether 100. Therefore, in the present embodiment, the clamping force between the driving roller 2 and the driven roller 3 immediately increases at the stage where a slight slip occurs (the stage at which the slip begins to occur), and the driving roller 2 and the tether 100 The normal drag acting between them increases. As a result, the frictional force between the drive roller 2 and the tether 100 can be increased, and the slip state is eliminated.

一方、速度差判断部52により駆動ローラ2と従動ローラ3との回転速度の差が閾値を超えていないと判断された場合(S7のNo)、駆動モータ4の駆動停止タイミングが到来するまでは(S9のNo)、前記ステップS5〜S8の処理を繰り返す。したがって、両ローラ2,3間の回転速度の差が閾値を超えるまで(僅かな滑りが発生するまで)は挟持力が段階的に減少し、両ローラ2,3間の回転速度の差が閾値を超えたら直ぐに挟持力を増加させて滑り状態を解消するという制御が繰り返される。このような制御により、本実施形態によれば、駆動ローラ2とテザー100との間の摩擦係数が刻々と変動する状況であっても、駆動モータ4を一定の回転速度で制御する速度一定期間中は、駆動ローラ2と従動ローラ3との挟持力を、実質的な滑りが生じない(僅かな滑りは生じる。)必要最小限の範囲内に安定して抑えることができる。   On the other hand, when the speed difference determining unit 52 determines that the difference in rotational speed between the driving roller 2 and the driven roller 3 does not exceed the threshold value (No in S7), until the driving stop timing of the driving motor 4 arrives. (No in S9), the processes in steps S5 to S8 are repeated. Therefore, until the difference in rotational speed between the rollers 2 and 3 exceeds the threshold (until slight slip occurs), the clamping force decreases stepwise, and the difference in rotational speed between the rollers 2 and 3 is the threshold. As soon as the value exceeds the value, the control of increasing the clamping force and eliminating the slipping state is repeated. With such control, according to the present embodiment, a constant speed period in which the drive motor 4 is controlled at a constant rotational speed even in a situation where the friction coefficient between the drive roller 2 and the tether 100 varies every moment. During this, the clamping force between the driving roller 2 and the driven roller 3 can be stably suppressed within a necessary minimum range in which substantial slip does not occur (slight slip occurs).

駆動モータ4の駆動停止タイミングが到来した場合(S9のYes)、挟持力調整部53は、挟持力調整モータ31A,31Bを制御して、駆動ローラ2と従動ローラ3との間の挟持力を上述した初期値に設定する(S10)。その後、駆動制御部51は、所定の減速プロファイルに従って駆動モータ4の減速制御を行い(S11)、狙いの駆動停止時期に駆動モータ4を停止させる。なお、本実施形態では、増速制御中と減速制御中の挟持力を同じ値(初期値)に設定しているが、それぞれの制御に適した挟持力が異なるような場合には、別々の値に設定してもよい。   When the drive stop timing of the drive motor 4 has arrived (Yes in S9), the clamping force adjusting unit 53 controls the clamping force adjusting motors 31A and 31B to generate the clamping force between the driving roller 2 and the driven roller 3. The initial value described above is set (S10). Thereafter, the drive control unit 51 performs deceleration control of the drive motor 4 according to a predetermined deceleration profile (S11), and stops the drive motor 4 at a target drive stop timing. In the present embodiment, the clamping force during the acceleration control and the deceleration control is set to the same value (initial value). However, when the clamping force suitable for each control is different, different clamping forces are used. It may be set to a value.

なお、本実施形態においては、両ローラ2,3間の回転速度差が閾値を超えるまで(僅かな滑りが発生するまで)は挟持力を段階的に減少させ、閾値を超えたら直ぐに挟持力を増加させて滑り状態を解消するという挟持力調整制御を、増速制御中や減速制御中には行っていないが、増速制御中や減速制御中にも行ってよい。   In the present embodiment, the clamping force is decreased stepwise until the difference in rotational speed between the rollers 2 and 3 exceeds the threshold value (until slight slip occurs). The clamping force adjustment control for increasing the slip state to be increased is not performed during the acceleration control or the deceleration control, but may be performed during the acceleration control or the deceleration control.

また、本実施形態において、速度差判断部52が閾値を超えていると判断した場合(S7のYes)、駆動制御部51は、駆動モータ4へ入力する駆動電流を減少させるなどして、駆動ローラ2の駆動トルクを減少させるように、駆動モータ4を制御してもよい。これにより、駆動ローラ2とテザー100との間で僅かな滑りが生じている状態をより迅速に回復させることができる。   In the present embodiment, when the speed difference determination unit 52 determines that the threshold value is exceeded (Yes in S7), the drive control unit 51 reduces the drive current input to the drive motor 4 to drive The drive motor 4 may be controlled so as to reduce the drive torque of the roller 2. Thereby, the state in which slight slip is generated between the drive roller 2 and the tether 100 can be recovered more quickly.

また、本実施形態では、速度差判断部52が閾値を超えていると判断した場合(僅かな滑りが発生した場合)における挟持力の増加量を予め決められた一定の増加量としてもよいが、可変としてもよい。例えば、僅かな滑りが発生した時点における挟持力の大きさに応じて、僅かな滑りが発生した時点における駆動ローラ2とテザー100との間の摩擦係数を推定し、その摩擦係数の推測値から挟持力の増加量を決定する。   In the present embodiment, the increase amount of the clamping force when the speed difference determination unit 52 determines that the threshold value is exceeded (when a slight slip occurs) may be a predetermined constant increase amount. It may be variable. For example, the friction coefficient between the driving roller 2 and the tether 100 at the time when the slight slip occurs is estimated according to the magnitude of the clamping force at the time when the slight slip occurs, and from the estimated value of the friction coefficient Determine the amount of increase in pinching force.

また、昇降装置1を下降させる場合には、まず、下降制御手段として機能する駆動制御部51により駆動モータ4をオフにするとともに、挟持力調整部53により駆動ローラ2と従動ローラ3との挟持力を所定値まで緩める。この所定値は、電磁ブレーキ44によって制動力が付与される駆動ローラ2とテザー100との間に、下降中の昇降装置1を減速させることが可能な摩擦力を作用させることができる程度の垂直抗力が得られる値に設定される。駆動ローラ2は、駆動モータ4がオフになったことで、従動ローラ3と同様に、テザー100に対して従動回転可能な状態となるので、昇降装置1は自重によりテザー100に沿って下降する。下降制御手段として機能する制動力制御部54は、駆動ローラ用エンコーダ42及び従動ローラ用エンコーダ43の少なくとも一方の検出結果に基づき(本実施形態では従動ローラ用エンコーダ43の検出結果を用いる。)、昇降装置1の下降速度が目標速度に追従するように、電磁ブレーキ44の電磁石へ流す電流を制御する。電磁ブレーキ44により制動力が作用すると、駆動ローラ2の従動回転が妨げられ、駆動ローラ2とテザー100との間の摩擦力により昇降装置1の速度を落とすことができる。   When lowering the lifting device 1, first, the drive motor 4 is turned off by the drive control unit 51 functioning as a lowering control unit, and the driving roller 2 and the driven roller 3 are clamped by the clamping force adjusting unit 53. Loosen the force to the specified value. The predetermined value is vertical enough to apply a frictional force capable of decelerating the descending lifting device 1 between the driving roller 2 to which the braking force is applied by the electromagnetic brake 44 and the tether 100. It is set to a value that provides drag. The drive roller 2 is in a state in which it can be driven and rotated with respect to the tether 100 in the same manner as the driven roller 3 because the drive motor 4 is turned off. Therefore, the lifting device 1 is lowered along the tether 100 by its own weight. . The braking force control unit 54 functioning as a descent control means is based on the detection result of at least one of the drive roller encoder 42 and the driven roller encoder 43 (in this embodiment, the detection result of the driven roller encoder 43 is used). The current supplied to the electromagnet of the electromagnetic brake 44 is controlled so that the descending speed of the lifting device 1 follows the target speed. When a braking force is applied by the electromagnetic brake 44, the driven rotation of the driving roller 2 is hindered, and the speed of the elevating device 1 can be reduced by the frictional force between the driving roller 2 and the tether 100.

なお、本実施形態では、昇降装置1の上昇時における挟持力の制御と下降時の挟持力の制御が異なる例であったが、例えば、昇降装置1の下降時にも上昇時と同じ挟持力の制御を行ってもよい。   In the present embodiment, the control of the clamping force when the lifting device 1 is raised is different from the control of the clamping force when the lifting device 1 is lowered. For example, the same clamping force as that when the lifting device 1 is lowered is the same. Control may be performed.

1 昇降装置
2 駆動ローラ
3 従動ローラ
4 駆動モータ
10 固定フレーム
11 側部構造体
13 ガイドフレーム
14 ガイド板
15 弾性ゴム
20 可動フレーム
21 側部構造体
24 ガイド板
31 挟持力調整モータ
32 ねじ軸
34 ばね台座
35 ガイドレール
36 圧縮ばね
41 圧力センサ
42 駆動ローラ用エンコーダ
43 従動ローラ用エンコーダ
50 制御部
51 駆動制御部
52 速度差判断部
53 挟持力調整部
54 制動力制御部
100 テザー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lifting device 2 Drive roller 3 Driven roller 4 Drive motor 10 Fixed frame 11 Side structure 13 Guide frame 14 Guide plate 15 Elastic rubber 20 Movable frame 21 Side structure 24 Guide plate 31 Clamping force adjustment motor 32 Screw shaft 34 Spring Pedestal 35 Guide rail 36 Compression spring 41 Pressure sensor 42 Drive roller encoder 43 Driven roller encoder 50 Control unit 51 Drive control unit 52 Speed difference determination unit 53 Nipping force adjustment unit 54 Braking force control unit 100 Tether

Claims (4)

昇降経路に沿って配置された経路部材に沿って走行して昇降する自走式昇降装置において、
駆動源からの駆動力によって回転駆動する駆動回転体と、
前記駆動回転体との間に前記経路部材を挟持する従動回転体と、
前記駆動回転体と前記従動回転体との間の挟持力を変動させる挟持力変動手段と、
前記駆動回転体及び前記従動回転体の回転速度を示す回転速度情報を検出する回転速度情報検出手段と、
前記回転情報検出手段の検出結果に基づいて前記駆動回転体の回転速度と前記従動回転体の回転速度との間に所定値以上の速度差が生じたか否かを判断する判断手段と、
前記挟持力が経時的に減少するように前記挟持力変動手段を動作させる制御を行うとともに、その制御中に前記判断手段が所定値以上の速度差が生じたと判断した場合には該挟持力を増加させるように該挟持力変動手段を制御する挟持力制御手段とを有することを特徴とする自走式昇降装置。
In the self-propelled lifting device that travels along the path member arranged along the lifting path and moves up and down,
A drive rotator that is rotationally driven by a driving force from a drive source;
A driven rotator that sandwiches the path member with the drive rotator;
A clamping force varying means for varying a clamping force between the driving rotating body and the driven rotating body;
Rotational speed information detecting means for detecting rotational speed information indicating the rotational speeds of the drive rotator and the driven rotator;
Determination means for determining whether or not a speed difference of a predetermined value or more has occurred between the rotation speed of the driving rotating body and the rotation speed of the driven rotating body based on the detection result of the rotation information detecting means;
Control is performed to operate the clamping force variation means so that the clamping force decreases with time, and when the determination means determines that a speed difference of a predetermined value or more has occurred during the control, the clamping force is reduced. A self-propelled elevating device comprising: a clamping force control unit that controls the clamping force fluctuation unit so as to increase the clamping force variation unit.
請求項1の自走式昇降装置において、
前記駆動回転体及び前記従動回転体は、前記昇降経路に対して直交する方向から前記経路部材を挟持するように配置されていることを特徴とする自走式昇降装置。
The self-propelled lifting device according to claim 1,
The self-propelled elevating device, wherein the drive rotator and the driven rotator are arranged so as to sandwich the path member from a direction orthogonal to the elevating path.
請求項1又は2の自走式昇降装置において、
前記判断手段が所定値以上の速度差が生じたと判断したときに、前記駆動回転体の回転トルクを減少させる駆動力制御手段を有することを特徴とする自走式昇降装置。
In the self-propelled lifting device according to claim 1 or 2,
A self-propelled elevating device comprising drive force control means for reducing the rotational torque of the drive rotor when the judgment means judges that a speed difference of a predetermined value or more has occurred.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の自走式昇降装置において、
前記駆動回転体及び前記従動回転体の少なくとも一方の回転体に制動力を付与する制動力付与手段と、
当該自走式昇降装置を下降させる際、前記駆動源をオフにして前記駆動回転体を前記経路部材に対して従動回転可能にし、かつ、前記回転情報検出手段の検出結果から得られる前記駆動回転体の回転速度又は前記従動回転体の回転速度が目標下降速度となるように、前記制動力付与手段を制御する下降制御手段とを有し、
前記挟持力制御手段は、当該自走式昇降装置を上昇させる際には前記制御を行い、当該自走式昇降装置を下降させる際には、前記制動力が付与された前記少なくとも一方の回転体と前記経路部材との間に当該自走式昇降装置を減速させることが可能な摩擦力が作用するように前記挟持力変動手段を制御することを特徴とする自走式昇降装置。
In the self-propelled lifting device according to any one of claims 1 to 3,
Braking force applying means for applying a braking force to at least one of the driving rotating body and the driven rotating body;
When the self-propelled lifting device is lowered, the drive source is turned off so that the drive rotating body can be driven to rotate with respect to the path member, and the drive rotation obtained from the detection result of the rotation information detecting means A lowering control means for controlling the braking force applying means so that the rotational speed of the body or the rotational speed of the driven rotary body becomes a target lowering speed,
The clamping force control means performs the control when the self-propelled lifting device is raised, and the at least one rotating body to which the braking force is applied when the self-propelled lifting device is lowered. The self-propelled lifting device is controlled such that a frictional force capable of decelerating the self-propelled lifting device acts between the path member and the path member.
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