JP2002128426A

JP2002128426A - スクリュー式エレベータ用錘

Info

Publication number: JP2002128426A
Application number: JP2000329429A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Saka; 達雄坂; Masahito Nakamura; 雅人中村
Original assignee: NIPPON ELEVATOR Manufacturing CO Ltd; Itochu Corp; East Japan Railway Co
Current assignee: NIPPON ELEVATOR Manufacturing CO Ltd; Itochu Corp; East Japan Railway Co
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2002-05-09
Anticipated expiration: 2020-10-27
Also published as: JP4912526B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スクリューネジ及びナットのネジ部にケージか
ら作用する負荷を軽減してスクリューネジ及びナットの
ネジ部の発熱量を低くし、駆動機構におけるベルトの寿
命の短縮化及び速度検出センサの誤作動を未然に防止す
るとともに、ケージを昇降させるために必要な駆動力を
軽減してモータ容量の小型化を実現する。【解決手段】昇降路７の側面にスクリューネジ４を配置
し、ケージ２の上面にスクリューネジ４に螺合するナッ
ト５及びナット５に回転を供給するモータ６を備えた。
モータ６から供給される回転によってナット５がスクリ
ューネジ４を上下方向に移動し、ケージ２がガイドレー
ル３ａ，３ｂに沿って昇降する。ナット５はケージ２か
ら作用する荷重によって回転を生じることがなく、ケー
ジ２の下降速度が上昇することがない。ケージ２には滑
車１４ａ，１４ｂに掛けられたロープ１５ａ，１５ｂを
介して錘１６の重量が上向きに作用し、スクリューネジ
４及びナット５のネジ部にケージから作用する負荷が軽
減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、スクリューネジ
とナットとの相対的な回転により、ナットを支持したケ
ージを昇降させるスクリュー式エレベータに関する。

【０００２】

【従来の技術】人や貨物を搭載したケージを昇降させる
エレベータとして、従来より、主としてロープ式エレベ
ータ又は油圧式エレベータが用いられている。ロープ式
エレベータは、滑車に掛けられたロープの両端のそれぞ
れにケージ及び錘を吊り下げ、モータの駆動によって滑
車を正転又は逆転させることにより、滑車とロープとの
間の摩擦力によってケージを昇降させる。また、油圧式
エレベータは、ポンプから供給される圧油によって伸縮
するダンパの動作をリンク機構を介してケージに伝達す
ることにより、ケージを昇降させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロープ
式エレベータでは、滑車とロープとの間に生じる摩擦力
によって滑車の回転をロープに伝達してケージを昇降さ
せるようにしているため、滑車とロープとの間に滑りを
生じた際にケージの昇降速度が所定の速度を越え、ケー
ジが最下階の停止位置よりも下方まで下降する場合があ
り、このような場合にはケージに過大な衝撃を作用させ
ることなくケージの下降を停止させなければならない。
このため、ロープ式エレベータでは、最下階の床面より
も下方に、緩衝機構を設置するためのピットと呼ばれる
スペースを設ける必要があり、ピットを形成するための
穴堀作業によってエレベータの設置工事が長期化すると
ともに、工事費用が高騰する問題がある。一方、油圧式
エレベータでは、最下階の床面よりも下方に、油圧機構
及びリンク機構からなる昇降機構を緩衝機構とともに設
置するためのスペースが必要で、ロープ式エレベータと
同様に設置工事の長期化、及び、工事費用の高騰を招く
問題がある。

【０００４】そこで、台形ネジによりネジ部を構成した
スクリューネジとナットとの相対的な螺合回転のみによ
るナットの上下移動によってケージを昇降させることが
考えられる。この構成によれば、互いに螺合したスクリ
ューネジとナットとのネジ部に生じる摩擦力がナットの
回転に対する制動力として働くためにスクリューネジ又
はナットに回転力が作用しない限りナットに作用するネ
ジの軸方向の荷重のみによってはナットが移動すること
がないというセルフロック機能により、ケージから作用
する荷重による下降速度の増加を確実に防止することが
でる。また、ケージを昇降させるための機構をケージの
側面のみに配置することができ、最下階の床面の下方に
緩衝機構や昇降機構を配置するためのピットを形成する
必要がなく、設置工事を短期化できるとともに、工事費
用の低廉化を実現できる。

【０００５】一方、台形ネジによって構成されたネジ部
において互いに螺合するスクリューネジとナットとの相
対的な回転のみによるナットの上下移動によってケージ
を昇降させる構成では、ナットに作用するケージの荷重
をスクリューネジのネジ部とナットとのネジ部との接触
面における摩擦力によって支えることになるため、ケー
ジに対する負荷が大きくなるにしたがってスクリューネ
ジとナットとを相対的に螺合回転させるために必要な駆
動力も大きくなり、ケージを昇降させるための駆動源と
して十分に大きな容量のモータが必要とされ、コストの
上昇を招く問題がある。

【０００６】また、比較的大きな負荷が作用している状
態でケージの昇降が繰り返されるとネジ部の接触面に摩
擦熱による過大な発熱を生じ、モータからナットに回転
を伝達する駆動機構の周辺温度が上昇し、駆動機構を構
成するベルトの寿命が短縮するとともに、駆動機構に設
けられる速度検出センサ等の電子部品が誤作動を生じる
問題がある。

【０００７】この発明の目的は、セルフロック機構によ
ってケージから作用する荷重による下降速度の増加を確
実に防止し、ケージを昇降させるための機構をケージの
側面のみに配置することによって最下階の床面の下方に
緩衝機構や昇降機構を配置するためのピットを形成する
必要をなくして設置工事の短期間化、及び、工事費用の
低廉化を実現すべく、スクリューネジ及びナットを介し
てケージを昇降させる場合に、スクリューネジ及びナッ
トのネジ部にケージから作用する荷重を軽減することに
より、ケージの昇降時におけるスクリューネジ及びナッ
トのネジ部の発熱量が過大になることを防止し、駆動機
構におけるベルトの寿命の短縮化、及び速度検出センサ
等の電子部品の誤作動を未然に防止することができると
ともに、ケージを昇降させるために必要な駆動力を軽減
してモータ容量の小型化を実現することができるスクリ
ュー式エレベータを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するための手段として、以下の構成を備えてい
る。

【０００９】(1) 台形ネジでネジ部を構成したスクリュ
ーネジ及びガイドレールをケージの昇降方向に設置する
とともに、スクリューネジに螺合するナット、ガイドレ
ールに摺動する摺動体、ナットに回転力を供給するモー
タ、及び、ナットの回転速度が所定速度に一致するよう
にモータの駆動を制御する駆動制御部をケージに設ける
とともに、ガイドレールの上端に軸支した滑車に掛けら
れたロープの一端にケージを吊り下げ、他端にケージの
重量よりも軽い重量の錘を吊り下げ、スクリューネジ及
びナットのネジ部に生じる摩擦力をケージからナットに
作用する荷重のナットの回転方向への分力よりも大きく
し、駆動制御部によって駆動制御されるモータからナッ
トに正逆両方向の回転を選択的に供給してケージをガイ
ドレールに沿って昇降させることを特徴とする。

【００１０】この構成においては、ナットを正転又は逆
転させた際に、ケージがガイドレールに沿って昇降す
る。したがって、ケージの下降速度はナットの回転速度
とスクリューネジ及びナットのネジ部のピッチによって
定まり、ケージから作用する荷重によって下降速度が増
加することがなく、また、ケージを昇降させるための機
構がケージの昇降方向に沿って形成されるため、最下階
の床面の下方に緩衝機構や昇降機構を配置するためのピ
ットを形成する必要がない。

【００１１】また、ケージに搭載されたモータによって
ケージに支持されたナットが回転し、モータから供給さ
れる回転力の回転方向に応じてスクリューネジを上下動
するナットとともにケージがガイドレールに沿って昇降
する。したがって、ケージを昇降させるための回転部が
全てケージに搭載され、ケージの昇降範囲以外に回転部
を配置する必要がなく、エレベータの設置スペースが小
型化される。

【００１２】さらに、ナットの回転速度が予め設定され
た所定速度に一致するようにモータの駆動が制御され
る。したがって、ナットは予め設定された所定速度とス
クリューネジ及びナットのネジ部のピッチとによって定
まる一定速度でスクリューネジを上下動し、このナット
の上下動にともなってケージが一定速度でガイドレール
を昇降する。

【００１３】加えて、ケージには滑車に掛けられたロー
プを介してケージよりも軽い錘の重量が上向きに作用す
る。したがって、ケージの重量から錘の重量を差し引い
た荷重をスクリューネジのネジ部とナットとのネジ部の
接触面における摩擦力によって支えることになり、錘の
重量分だけ摩擦力が低下して摩擦熱による発熱が低く抑
えられる。また、ケージを昇降させる際のモータの負荷
も錘の重量分だけ減少し、ケージの昇降に必要とされる
モータの容量が小さくなる。

【００１４】(2) 前記錘は、無負荷状態のケージの略５
０〜８０％の重量であることを特徴とする。

【００１５】この構成においては、ケージには滑車に掛
けられたロープを介して無荷重状態のケージの略５０〜
８０％の重量が上向きに作用する。したがって、ケージ
の重量のうち略５０〜２０％の重量にケージの積載負荷
を加えた荷重をスクリューネジのネジ部とナットとのネ
ジ部との接触面における摩擦力によって支えることにな
り、ケージを繰り返し昇降させた場合の摩擦熱による発
熱を十分に低く抑える程度に摩擦力が低下する。また、
ケージを昇降させる際のモータの負荷も無負荷状態のケ
ージの略５０〜８０％減少し、ケージの昇降に必要とさ
れるモータの容量が十分に小さくなる。

【００１６】(3) 前記駆動制御部が、ナットの回転速度
が予め設定された基準速度を越えた際にモータの駆動を
停止する駆動停止手段を含むことを特徴とする。

【００１７】この構成においては、ナットが予め設定さ
れた基準速度より速い速度で回転した場合にはモータの
駆動が停止される。したがって、駆動系の異常等によっ
てモータが過回転を生じた場合には、ナットに対する回
転の供給が断たれ、ナット及びケージが基準速度とネジ
部のピッチとによって定まる速度より速い速度で昇降す
ることがない。

【００１８】(4) 前記ケージが、スクリューネジをナッ
トの下方において検出する検出手段、及び、検出手段が
スクリューネジを検出しなくなった時にガイドレールに
摩擦係合する制動手段を備えたことを特徴とする。

【００１９】この構成においては、ナットの下方におい
てスクリューネジが存在しなくなった時に、制動手段が
ガイドレールに摩擦係合する。したがって、スクリュー
ネジが破損してナットの下方にナットが螺合すべきスク
リューネジが存在しなくなった場合には、制動手段とガ
イドレールとの摩擦力が制動力としてケージに作用し、
ケージの自由落下が防止される。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施形態に係
るスクリュー式エレベータの構成を示す図である。ま
た、図２は、同スクリュー式エレベータの平面図であ
る。この発明の実施形態に係るスクリュー式エレベータ
１は、垂直方向に昇降するケージ２の昇降路７内の一側
面にガイドレール３ａ，３ｂ、ガイドレール１７ａ，１
７ｂ及びスクリューネジ４を配置するとともに、ケージ
２の上面にナット５及びモータ６を搭載している。ナッ
ト５は、スクリューネジ４に螺合し、ケージ２の上面に
おいて回転自在に支持されている。モータ６は、ナット
５に対して正逆両方向の回転を選択的に供給する。ナッ
ト５は、モータ６から供給される回転により、その回転
方向に応じてスクリューネジ４を上下方向に移動し、こ
れにともなってケージ２が昇降路７内を昇降する。

【００２１】ガイドレール３ａ，３ｂ、ガイドレール１
７ａ，１７ｂ及びスクリューネジ４は、長手方向を垂直
方向にして設置されている。ガイドレール３ａ及び３ｂ
のそれぞれは、長手方向に一様なコの字型断面を呈し、
それぞれの開放面が互いに対向している。ケージ２のガ
イドレール３ａ，３ｂ及びスクリューネジ４に対向する
側面には、複数の支持体２１が突出している。各支持体
２１は、ローラ２２を軸支している。複数のローラ２２
のそれぞれは、ガイドレール３ａ，３ｂの開放面から内
部に嵌入しており、ガイドレール３ａ，３ｂの内周面に
当接しつつ回転する。このようにローラ２２がガイドレ
ール３ａ，３ｂに嵌入することにより、昇降時における
ケージ２の水平方向の位置が規定されており、ケージ２
はガイドレール３ａ，３ｂの長手方向に沿って昇降す
る。

【００２２】ガイドレール３ａ，３ｂの上端には滑車１
４ａ，１４ｂが回転自在に支持されており、この滑車１
４ａ，１４ｂのそれぞれにロープ１５ａ，１５ｂが掛け
られている。ロープ１５ａ，１５ｂの一端は、ケージ２
の上面に固定されている。ロープ１５ａ，１５ｂの他端
は、錘１６の上面に固定されている。この錘１６は、両
端をガイドレール１７ａ，１７ｂによって案内されて上
下方向に移動自在にされている。錘１６の重量は、ケー
ジ２よりも軽量にされており、一例として無負荷状態の
ケージ２の重量の略６０％にされている。したがって、
ケージ２には、滑車１４ａ，１４ｂに掛けられたロープ
１５ａ，１５ｂを介して錘１６の重量が常に上向きに作
用する。これによって、ケージ２からモータ６に作用す
る負荷、及び、スクリューネジ４のネジ部とナット５の
ネジ部とに生じる摩擦力は、錘１６の重量分だけ低減さ
れる。

【００２３】図３は、上記スクリュー式エレベータのケ
ージ上面におけるナット及びモータの支持部を示す側面
図及び平面図である。ケージ２の上面には、フレーム１
１を介してナット５及び２基のモータ６ａ，６ｂが支持
されている。正逆両方向に回転可能な２基のモータ６
ａ，６ｂのそれぞれの回転軸には上下２段のプーリ６１
ａ，６１ｂが固定されている。一方、ナット５には同軸
状に上下４段のプーリ５１が一体にされている。プーリ
６１ａ，６１ｂとプーリ５１との間には、図２に示した
ベルト８ａ，８ｂが張架される。したがって、モータ６
ａ，６ｂの回転軸の回転は、プーリ６１ａ，６１ｂから
ベルト８ａ，８ｂを介してプーリ５１に伝達され、ナッ
ト５がプーリ５１と一体的に回転する。

【００２４】なお、モータ６ａ，６ｂは常に同方向に回
転する。２基のモータ６ａ，６ｂを備えているのは、ナ
ット５に十分な回転トルクを供給するためであり、単一
又は３基以上のモータを備えることもできる。

【００２５】図４は、上記スクリュー式エレベータのケ
ージ上面におけるナットの支持状態の詳細を示す側面断
面図である。フレーム１１の中央部に形成された円筒形
状のケース１２内においてケージ２の上面に支持された
ナット５は、駆動ナット５ａと安全ナット５ｂとによっ
て構成されている。駆動ナット５ａは外周面において上
側が円柱形状、下側が截頭円錐形状を呈し、プーリ５１
に下方から嵌入している。プーリ５１の外周面とケース
１２の内周面との間にはベアリング５２〜５４が配置さ
れており、プーリ５１はベアリング５２〜５４を介して
ケース１２に回転自在に支持されている。

【００２６】駆動ナット５ａには、截頭円錐形状を呈す
る下側の外周面においてプーリ５１を介してフレーム１
１を含むケージ２の荷重が作用する。この荷重によって
截頭円錐形状の外周面において駆動ナット５ａとプーリ
５１との間に生じる摩擦力により、プーリ５１の回転が
駆動ナット５ａに伝達される。駆動ナット５ａには、結
合ネジ５ｃを介して安全ナット５ｂが一体的に固定され
ている。したがって、前述のモータ６ａ，６ｂからベル
トを介してプーリ５１に回転力が伝達されることによ
り、駆動ナット５ａと安全ナット５ｂとが一体的に回転
する。

【００２７】なお、結合ネジ５ｃは、駆動ナット５ａに
形成された上下方向の長孔を貫通して安全ナット５ｂの
ネジ穴に締結される。また、駆動ナット５ａと安全ナッ
ト５ｂとの間には上下方向に所定の間隙が設けられてい
る。したがって、プーリ５１を介して駆動ナット５ａに
作用するケージ２の荷重は安全ナット５ｂには作用する
ことがなく、スクリューネジ４との螺合によって安全ナ
ット５ｂのネジ部に生じる磨耗は駆動ナット５ａのネジ
部に磨耗を生じる磨耗に比較して極めて少ない。このた
め、スクリュー式エレベータ１が長期間にわたって使用
された際に駆動ナット５ａのネジ部における磨耗が進行
し、駆動ナット５ａのネジ部のピッチに生じた誤差によ
って駆動ナット５ａが下方に移動した場合にも、駆動ナ
ット５ａと安全ナット５ｂとが上下方向に当接すること
により、駆動ナット５ａがケージ２とともに過剰に下方
に移動することを防止できる。

【００２８】駆動ナット５ａ、安全ナット５ｂ及びスク
リューネジ４のネジ部は台形ネジによって構成されてお
り、その傾斜角は、プーリ５１を介してケージ２から駆
動ナット５ａに作用する荷重の回転方向の分力が、駆動
ナット５ａのネジ部とスクリューネジ４のネジ部との間
に生じる摩擦力よりも小さくなるように決定されてい
る。したがって、駆動ナット５ａは、荷重の作用のみに
よって回転を生じることがなく、荷重の作用によってケ
ージ２の下降速度が上昇することもない。

【００２９】このように、駆動ナット５ａのネジ部とス
クリューネジ４のネジ部との間に生じる摩擦力によって
ケージ２の荷重を支えているため、ケージ２の昇降時に
おける駆動ナット５ａの回転により、駆動ナット５ａの
ネジ部及びスクリューネジ４のネジ部に互いの摩擦によ
る発熱を生じる。この発熱量は、駆動ナット５ａのネジ
部とスクリューネジ４のネジ部との間に生じるケージ２
の荷重に応じた摩擦力に応じて増加する。したがって、
ケージ２自体の重量が重い場合やケージ２の積載負荷が
増え、ケージ２から駆動ナット５ａ及びスクリューネジ
４のネジ部に作用する荷重が増加すると、このネジ部に
おける発熱量が過大になり、プーリ５１，６１ａ，６１
ｂとともに回転力の伝達機構を構成するベルト８ａ，８
ｂの寿命が短くなるとともに、これらの近傍に配置され
るセンタ等の部品に誤作動を生じる。

【００３０】そこで、この発明では、ケージ２の上面に
滑車１４ａ，１４ｂに掛けられたロープ１５ａ，１５ｂ
を介して錘１６の重量を上向きに作用させ、ケージ２か
ら駆動ナット５ａ及びスクリューネジ４のネジ部に作用
する荷重を軽減し、このネジ部に生じる発熱量を低く抑
えている。これによって、駆動ナット５ａ及びスクリュ
ーネジ４のネジ部における発熱量が過大になることがな
く、ベルト８ａ，８ｂの寿命の短縮化、及び、センタ等
の部品に誤作動を未然に防止することができる。これと
ともに、ケージ２の昇降時におけるモータ５ａ，５ｂの
負荷も軽減され、モータ５ａ，５ｂに要求される駆動力
も低下する。これによって、モータ５ａ，５ｂを容量の
より小さなモータによって構成することができ、コスト
ダウンを実現できる。

【００３１】なお、上述のように、錘１６の重量として
は、積載負荷のない無負荷状態のケージ２の重量の略６
０％程度が適当である。この値は、実験により決定した
ものである。この実験結果を図５に示す。図５は、６０
０ｋｇの負荷を積載した自重７１０ｋｇのケージ２を錘
１６の重量を変化させて繰り返し昇降させた場合におけ
るケース１２の温度（ナットケース温度）を測定した結
果を示している。錘１６の重量をケージ２の自重の約３
０％である２２０ｋｇとした場合には、図５（Ａ）に示
すように、４０回を越えてケージ２を昇降させるとナッ
トケース温度が９０°Ｃを越える。ナットケース温度が
９０°Ｃを越えると、伝達機構におけるベルト８ａ，８
ｂやセンサの周辺温度が８５°Ｃを越え、ベルト８ａ，
８ｂの寿命が極端に短くなるとともに、センサが誤作動
を生じ易くなる。これに対して、錘１６の重量をケージ
２の自重の約６０％である４４０ｋｇとした場合には、
図５（Ｂ）に示すように、ケージ２の繰り返し昇降回数
が４０回を越えてもナットケース温度が９０°Ｃを越え
ることがなく、ベルト８ａ，８ｂの寿命が著しく短縮し
たり、センサに誤作動を生じることがない。

【００３２】ここで、スクリューネジ４及び駆動ナット
５ａを用いたスクリュー式エレベータでは、スクリュー
ネジ４と駆動ナット５ａとに常に摩擦を生じていること
が必要であり、このためには錘１６の重量はケージ２の
自重よりも軽量であることが条件となる。一方、ケージ
２からスクリューネジ４及び駆動ナット５ａのネジ部に
作用する荷重を軽減し、このネジ部に生じる発熱量を低
く抑えるためには、錘１６の重量が重いほど効果的であ
る。したがって、錘１６の重量をケージ２の自重に略等
しくすることも考えられる。

【００３３】ところが、錘１６の重量とケージ２の自重
との差が小さくなるにしたがって、ケージ２の昇降動作
の変動時に駆動ナット５ａとプーリ５１との接触面に滑
りを生じ易くなり、ケージ２を確実に昇降させることが
できなくなる可能性が高くなる。このため、錘１６の重
量は、ケージ２の自重に極端に近づけるべきではない。

【００３４】その一方、駆動ナット５ａとプーリ５１と
の接触面における滑りの発生は、エレベータの駆動部を
除く部分における機械的な抵抗を低減させてケージ２の
昇降動作を円滑化することにより抑制することができ
る。実験によれば、機械的な抵抗が理想的な状態では、
錘１６の重量をケージ２の自重の８０％程度まで増加さ
せても駆動ナット５ａとプーリ５１との接触面に滑りを
発生しなかった。

【００３５】また、図５の実験結果は、現実の使用状況
を越える過大な繰り返し昇降回数において、駆動部の周
辺温度が９０°Ｃに近づくことを示しており、現実の使
用状況下では、錘１６の重量をケージ２の自重の５０％
程度まで軽減しても、駆動負荷の軽減化、及び、発熱量
の低減化に効果があると考えられる。

【００３６】これらのことから、錘１６の重量として
は、ケージ２の自重の略５０％〜８０％程度の範囲に設
定すべきであると考えられるが、各部の経時変化による
機械的な抵抗の増加や外部温度等の環境条件の変動を考
慮して、上記範囲の中間値であるケージ２の自重の６０
％程度がより好ましい。錘１６の重量をこの値に設定し
ておくことで、各部の経時変化による機械的な抵抗の増
加や外部温度等の環境条件の変動だけでなくケージ２の
形状の多少の変化等にも対応でき、ケージ２の形状が多
少変化しても錘１６の重量を変更する必要がなく、形状
の異なる複数種類のケージ２について単一の錘１６を用
いることができる。

【００３７】また、安全ナット５ｂの外周部には、ベア
リング５５を介してナットカバー５６が取り付けられて
いる。ナットカバー５６は、駆動ナット５ａ及び安全ナ
ット５ｂのネジ部に対する塵埃の付着を防止する。

【００３８】さらに、駆動ナット５ａの上面には、図外
の取付ネジを介してスリット円板５７が同軸状に取り付
けられている。したがって、スリット円板５７は駆動ナ
ット５ａと一体的に回転する。また、カバー１２の上面
に固定されたナットカバー１３には、スリット円板５７
の上面に対向するフォトセンサ５８ａ，５８ｂが固定さ
れている。スリット円板５７には複数のスリットが円周
方向において等間隔に形成されており、フォトセンサ５
８ａ，５８ｂはスリット円板５７に形成されたスリット
を介して駆動ナット５ａの回転を光学的に検出する。

【００３９】図６は、上記スクリュー式エレベータにお
けるモータの駆動部の構成を示すブロック図である。こ
の発明の実施形態に係るスクリュー式エレベータ１は、
モータ６ａ，６ｂの駆動回路９を備えている。駆動回路
９は、インバータ９ａ、ガバナ回路９ｂ、異常検出回路
９ｃ及び停止スイッチ９ｄを含む。インバータ９ａは、
フォトセンサ５８ａの検出信号におけるスリットの検出
パルスの周波数が予め設定された所定周波数ｆａとなる
ようにモータ６ａ，６ｂに供給する交流電源の周波数を
調整する。これによって、モータ６ａ，６ｂは、駆動ナ
ット５ａが所定速度で回転するように駆動され、駆動ナ
ット５ａは所定速度とネジ部のピッチとによって定まる
所定速度でスクリューネジ４を上下方向に移動する。

【００４０】ガバナ回路９ｂは、フォトセンサ５８ａの
検出信号におけるスリットの検出パルスの周期が予め設
定された基準周波数ｆｔを越えた際に、インバータ９ａ
又はモータ６ａ，６ｂに異常を生じたと判断し、インバ
ータ９ａとモータ６ａ，６ｂとの間に配置された停止ス
イッチ９ｄによりモータ６ａ，６ｂに対する電源ライン
を切断する。なお、基準周波数ｆｔの値としては、イン
バータ９ａによる周波数制御のオーバシュートを考慮し
て所定周波数ｆａより高い値が設定される。

【００４１】異常検出回路９ｃは、インバータ９ａから
モータ６ａ，６ｂに電源が供給されている状態で、フォ
トセンサ５８ｂの検出信号にスリットの検出パルスが出
現しない場合に、ベルト切れ又はモータ６ａ，６ｂにお
ける異常を発生したと判断し、停止スイッチ９ｄにより
モータ６ａ，６ｂに対する電源ラインを切断する。

【００４２】また、ガバナ回路９ｂ又は異常検出回路９
ｃは、異常の発生を検出した際に、昇降路７の外部に配
置されている制御盤の表示部１０ａ、及び、ケージ２の
内部に配置されている操作パネルの表示部１０ｂにその
旨を表示する。

【００４３】以上の構成により、上記の実施形態に係る
スクリュー式エレベータ１では、駆動回路９における周
波数制御によってモータ６ａ，６ｂが駆動され、モータ
６ａ，６ｂの回転がプーリ５１を介して伝達されること
により、ケージ２の上面に支持された駆動ナット５ａが
所定の回転速度で回転し、この回転速度とネジ部のピッ
チとによって定まる所定の移動速度で昇降路７の側面に
配置されたスクリューネジ４を上下方向に移動し、これ
にともなって、ケージ２がガイドレール３ａ，３ｂに沿
って所定速度で昇降する。したがって、ケージ２の昇降
動作に必要な部材の全てがケージ２の上面、及び、昇降
路７の側面に配置され、ケージ２の下方に昇降機構を配
置する必要がない。

【００４４】また、駆動ナット５ａは、ネジ部の傾斜角
を適当に選択することにより、ケージ２から作用する荷
重のみによって回転を生じることがないため、駆動回路
９又はモータ６ａ，６ｂに異常を生じない限りケージ２
の下降速度が増加することはない。また、駆動ナット５
ａのネジ部の磨耗が進行した場合にも駆動ナット５ａ及
びケージ２の落下が安全ナット５ｂによって防止され
る。さらに、駆動回路９又はモータ６ａ，６ｂの異常に
よって駆動ナット５ａの回転速度が上昇した場合には、
ガバナ回路９ｂによってモータ６ａ，６ｂに対する電源
ラインが切断され、モータ６ａ，６ｂの回転が停止す
る。このため、ケージ２の下降速度が過剰に上昇するこ
とはなく、ケージ２の最下階における停止位置の下方に
緩衝機構を配置する必要がない。

【００４５】これらのことから、上記の実施形態に係る
スクリュー式エレベータ１では、最下階の床面の下方に
昇降機構や緩衝機構を設置するために十分な深さのピッ
トを形成するための穴堀作業を行う必要がなく、設置工
事を簡略化して工事期間を短縮することができるととも
に、工事費用の低廉化を図ることができる。

【００４６】図７は、この発明の別の実施形態に係るス
クリュー式エレベータが備える検出手段及び制動手段の
構成を示す平面図及び側面図である。スクリュー式エレ
ベータ１のケージ２においてスクリューネジ４に対向す
る側面から延出した２本のアーム２１のそれぞれには、
シャフト２２の両端部が支持されている。２本のアーム
２１のそれぞれは２本のガイドレール３ａ，３ｂの間に
おいてガイドレール３ａ，３ｂに近接する位置に延出し
ている。シャフト２２の両端部においてアーム２１の外
側に突出した部分には、偏心カム２３が固定されてい
る。この偏心カム２３においてガイドレール３ａ，３ｂ
の背面に所定の間隙を設けて対向する周面は、ローレッ
ト加工等によって粗面化されている。さらに、２本のア
ーム２１のそれぞれには、コの字型断面形状を呈するガ
イドレール３ａ，３ｂ内に遊嵌するシュー２４が固定さ
れている。

【００４７】シャフト２２の周面において２本のアーム
２１の間に位置する部分には、レバー２５が固定されて
いる。したがって、シャフト２２、偏心カム２３及びレ
バー２５は、２本のアーム２１に支持されて一体的に回
転する。シャフト２２の両端近傍に固定された係止部材
２２ａには、下端をアーム２１の一部に係止したコイル
スプリング２６の上端が係止されている。係止部材２２
ａの一部には図外のストッパが当接しており、コイルス
プリング２６はストッパによって伸長した状態に保持さ
れている。レバー２５にはソレノイド２８のアクチュエ
ータ２８ａが係合している。図外のソレノイド駆動回路
から出力される駆動信号によってソレノイド２８を駆動
すると、アクチュエータ２８ａが矢印Ａ方向に移動し、
レバー２５をシャフト２２の回転軸を中心として矢印Ｂ
方向に回転させるとともに、係止部材２２ａに対するス
トッパの当接状態を解除する。これによって、コイルス
プリング２６の収縮方向の弾性力がレバー２５の矢印Ｂ
方向の付勢力として作用する。

【００４８】２本のアーム２１のそれぞれには、光電セ
ンサ２９を構成する投光素子２９ａ及び受光素子２９ｂ
が取り付けられている。光電センサ２９の投光素子２９
ａ及び受光素子２９ｂは、ナット５の下方においてスク
リューネジ４に対向する。したがって、スクリューネジ
４が適正な位置に存在する場合には、投光素子２９ａか
ら照射された光はスクリューネジ４に遮られて受光素子
２９ｂに受光されない。これに対して、スクリューネジ
４が適正な位置に存在しない場合には、投光素子２９ａ
から照射された光はスクリューネジ４に遮られることな
く受光素子２９ｂに受光される。したがって、受光素子
２９ｂの出力信号に基づいて、スクリューネジ４が適正
な位置に存在するか否かを検出できる。

【００４９】ソレノイド２８のソレノイド駆動回路は、
光電センサ２９の受光素子２９ｂが投光素子２９ａから
照射された光の受光信号を出力した際に、ソレノイド２
８に対して駆動信号を出力する。即ち、ナット５の下方
にスクリューネジ４が適正に存在しなくなった時にソレ
ノイド駆動回路からソレノイド２８に駆動信号が出力さ
れ、ソレノイド２８のアクチュエータ２８ａが矢印Ａ方
向に移動し、アクチュエータ２８ａの動作、及び、コイ
ルスプリング２６の収縮方向の弾性力によってレバー２
５がシャフト２２及び偏心カム２３と一体的に矢印Ｂ方
向に回転する。偏心カム２３は、ソレノイド２８が駆動
されていない状態では径が最も小さい部分の周面でガイ
ドレール３ａ，３ｂの背面に対向しており、ソレノイド
２８の駆動によって矢印Ｂ方向に回転することにより周
面においてガイドレール３ａ，３ｂの背面に対向する部
分の径が徐々に大きくなる。

【００５０】偏心カム２３が矢印Ｂ方向に所定の回転角
度まで回転した際に偏心カム２３の周面においてガイド
レール３ａ，３ｂの背面に対向する部分の半径とソレノ
イド２８が駆動されていない状態でガイドレール３ａ，
３ｂの背面に対向していた部分の半径との差が、小径部
の周面がガイドレール３ａ，３ｂの背面に対向している
状態（ソレノイド２８の非駆動時）における偏心カム２
３の周面とガイドレール３ａ，３ｂの背面との間隙、及
び、シュー２４の背面とガイドレール３ａ，３ｂの内面
との間隙の和よりも大きくなる。したがって、ソレノイ
ド２８が駆動されて偏心カム２３が矢印Ｂ方向に回転し
ていくと、偏心カム２３の周面がガイドレール３ａ，３
ｂの背面に当接した後、偏心カム２３の周面とシュー２
４の背面との間にガイドレール３ａ，３ｂが挟持され、
偏心カム２３の周面及びシュー２４の背面とガイドレー
ル３ａ，３ｂとの間に生じる摩擦抵抗が制動力としてケ
ージ２に作用する。

【００５１】以上の構成において、シャフト２２、偏心
カム２３、シュー２４、レバー２５、コイルスプリング
２６、ソレノイド２８及び図外のソレノイド駆動回路が
この発明の制動手段に相当し、光電センサ２９が同じく
検出手段に相当する。この構成により、スクリューネジ
４が破損等を生じ、ナット５が螺合すべきスクリューネ
ジ４がナット５の下方の適正な位置に存在しなくなった
場合には、検出手段が状態を検出して制動手段が動作
し、ケージ２に制動力が作用するため、ケージ２の自由
落下を防止して重大な事故の発生を未然に防止すること
ができる。

【００５２】なお、この発明の制動手段は、検出手段が
ナット５の下方の適正な位置にスクリューネジ４が存在
しない状態を検出した時にガイドレール３ａ，３ｂとの
摩擦係合によってケージ２に制動力を作用させるもので
あることを条件として種々の構成をとることができ、図
７に示した構成に限るものではない。

【００５３】

【発明の効果】この発明によれば、以下の効果を奏する
ことができる。

【００５４】(1) スクリューネジ又はナットを正転又は
逆転させた際に、ケージをガイドレールに沿って昇降さ
せることより、ケージの下降速度をスクリューネジ又は
ナットの回転速度とスクリューネジ及びナットのネジ部
のピッチとによって定め、ケージから作用する荷重によ
って下降速度が増加することがないようにするととも
に、ケージを昇降させるための機構をケージの昇降方向
に沿って形成することにより、最下階の床面の下方に緩
衝機構や昇降機構を配置するためのピットを形成する必
要をなくし、工事期間の短縮及び工事費用の低廉化を実
現できる。

【００５５】また、ケージに搭載されたモータによって
ケージに支持されたナットを回転し、モータから供給さ
れる回転力の回転方向に応じてスクリューネジを上下動
するナットとともにケージをガイドレールに沿って昇降
させることにより、ケージを昇降させるための回転部を
全てケージに搭載することができ、ケージの昇降範囲以
外に回転部を配置する必要がなく、エレベータの設置ス
ペースを小型化することができる。

【００５６】さらに、ナットの回転速度が予め設定され
た所定速度に一致するようにモータの駆動を制御するこ
とにより、ナットを予め設定された所定速度とスクリュ
ーネジ及びナットのネジ部のピッチとによって定まる一
定速度で上下動させ、ケージを一定速度で昇降させるこ
とができる。

【００５７】加えて、ケージには滑車に掛けられたロー
プを介してケージよりも軽い錘の重量を上向きに作用さ
せることにより、ケージの重量から錘の重量を差し引い
た荷重をスクリューネジのネジ部とナットとのネジ部と
の接触面における摩擦力によって支えるようにし、錘の
重量分だけ摩擦力が低下して摩擦熱による発熱を低く抑
えることができる。また、ケージを昇降させる際のモー
タの負荷も錘の重量分だけ減少し、ケージの昇降に必要
とされるモータの容量が小さくなる。これによって、ケ
ージの昇降時におけるスクリューネジ及びナットのネジ
部の発熱量が過大になることを防止し、モータの回転を
ナットに伝達する伝達機構を構成するベルトの寿命の短
縮化、及び、伝達機構に設けられたセンサの誤作動の発
生を確実に防止できるとともに、ケージを昇降させるた
めに必要な駆動力を軽減してモータ容量の小型化を実現
することができる。

【００５８】(2) ケージには滑車に掛けられたロープを
介して無荷重状態のケージの略５０％〜８０％の重量を
上向きに作用させることにより、ケージの重量のうち略
５０％〜２０％の重量にケージの積載負荷を加えた荷重
をスクリューネジとナットとのネジ部の接触面における
摩擦力によって支えるようにし、摩擦熱による発熱を十
分に低く抑える程度に摩擦力を低下させることができ
る。また、ケージを昇降させる際のモータの負荷を無負
荷状態のケージの略５０％〜８０％減少させることがで
き、ケージの昇降に必要とされるモータの容量を十分に
小さくできる。

【００５９】(3) ナットが予め設定された基準速度より
速い速度で回転した場合にモータの駆動を停止すること
により、駆動系の異常等によってモータが過回転を生じ
た場合に、ナットに対する回転の供給を停止し、ナット
及びケージが基準速度とネジ部のピッチとによって定ま
る速度より速い速度で昇降することを確実に防止するこ
とができる。

【００６０】(4) ナットの下方においてスクリューネジ
が存在しなくなった時に制動手段がガイドレールに摩擦
係合することにより、スクリューネジが破損してナット
の下方にナットが螺合すべきスクリューネジが存在しな
くなった場合に制動手段とガイドレールとの摩擦力を制
動力としてケージに作用させることができ、ケージの自
由落下を防止して重大な事故の発生を未然に防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態に係るスクリュー式エレベ
ータの構成を示す図である。

【図２】同スクリュー式エレベータの平面図である。

【図３】同スクリュー式エレベータのケージ上面におけ
るナット及びモータの支持部を示す側面図及び平面図で
ある。

【図４】同スクリュー式エレベータのケージ上面におけ
るナットの支持状態の詳細を示す側面断面図である。

【図５】同スクリュー式エレベータにおける錘の重量を
決定するための実験結果を示す図である。

【図６】同スクリュー式エレベータにおけるモータの駆
動部の構成を示すブロック図である。

【図７】この発明の別の実施形態に係るスクリュー式エ
レベータの制動手段及び検出手段の構成を示す平面図及
び側面図である。

【符号の説明】

１−スクリュー式エレベータ２−ケージ３ａ，３ｂ−ガイドレール４−スクリューネジ５−ナット５ａ−駆動ナット５ｂ−安全ナット６ａ，６ｂ−モータ７−昇降路８ａ，８ｂ−ベルト９−駆動回路１４ａ，１４ｂ−滑車１５ａ，１５ｂ−ロープ１６−錘２２−シャフト（制動手段）２３−偏心カム（制動手段）２４−シュー（制動手段）２５−レバー（制動手段）２６−コイルスプリング（制動手段）２８−ソレノイド（制動手段）２９−光電センサ（検出手段）５８ａ，５８ｂ−フォトセンサ（回転検出手段）

【手続補正書】

【提出日】平成１３年２月１３日（２００１．２．１
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】スクリュー式エレベータ用錘

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、スクリューネジ
とナットとの相対的な回転により、ナットを支持したケ
ージを昇降させるスクリュー式エレベータに用いられる
スクリュー式エレベータ用錘に関する。

【０００２】

【０００３】

【０００５】一方、台形ネジによって構成されたネジ部
において互いに螺合するスクリューネジとナットとの相
対的な回転のみによるナットの上下移動によってケージ
を昇降させる構成では、ナットに作用するケージの荷重
をスクリューネジのネジ部とナットのネジ部との接触面
における摩擦力によって支えることになるため、ケージ
に対する負荷が大きくなるにしたがってスクリューネジ
とナットとを相対的に螺合回転させるために必要な駆動
力も大きくなり、ケージを昇降させるための駆動源とし
て十分に大きな容量のモータが必要とされ、コストの上
昇を招く問題がある。

【０００７】この発明の目的は、スクリューネジ及びナ
ットを介してケージを昇降させる場合に、スクリューネ
ジ及びナットのネジ部にケージから作用する荷重を軽減
することにより、ケージの昇降時におけるスクリューネ
ジ及びナットのネジ部の発熱量が過大になることを防止
し、駆動機構におけるベルトの寿命の短縮化、及び速度
検出センサ等の電子部品の誤作動を未然に防止すること
ができるとともに、ケージを昇降させるために必要な駆
動力を軽減してモータ容量の小型化を実現することがで
きるスクリュー式エレベータ用錘を提供することにあ
る。

【０００８】

【０００９】(1) 台形ネジでネジ部を構成したスクリュ
ーネジ及びガイドレールをケージの昇降方向に設置する
とともに、スクリューネジに螺合するナット、ガイドレ
ールに摺動する摺動体、ナットに回転力を供給するモー
タ、及び、ナットの回転速度が所定速度に一致するよう
にモータの駆動を制御する駆動制御部をケージに設け、
駆動制御部によって駆動制御されるモータからナットに
正逆両方向の回転を選択的に供給してケージをガイドレ
ールに沿って昇降させるスクリュー式エレベータにおい
て、ガイドレールの上端に軸支した滑車に掛けられると
ともに一端にケージを吊り下げたロープの他端に吊り下
げられる錘であって、ケージの昇降時におけるスクリュ
ーネジ及びナットの発熱状態に基づいて重量を決定した
ことを特徴とする。

【００１０】この構成においては、ケージには滑車に掛
けられたロープを介してケージよりも軽い錘の重量が上
向きに作用する。したがって、ケージの重量から錘の重
量を差し引いた荷重をスクリューネジのネジ部とナット
のネジ部との接触面における摩擦力によって支えること
になり、錘の重量分だけ摩擦力が低下して摩擦熱による
発熱が低く抑えられる。また、ケージを昇降させる際の
モータの負荷も錘の重量分だけ減少し、ケージの昇降に
必要とされるモータの容量が小さくなる。

【００１１】(2) 前記重量は、無負荷状態のケージの略
５０〜８０％の重量であることを特徴とする。

【００１２】この構成においては、ケージには滑車に掛
けられたロープを介して無荷重状態のケージの略５０〜
８０％の重量が上向きに作用する。したがって、ケージ
の重量のうち略５０〜２０％の重量にケージの積載負荷
を加えた荷重をスクリューネジのネジ部とナットのネジ
部との接触面における摩擦力によって支えることにな
り、ケージを繰り返し昇降させた場合の摩擦熱による発
熱を十分に低く抑える程度に摩擦力が低下する。また、
ケージを昇降させる際のモータの負荷も無負荷状態のケ
ージの略５０〜８０％減少し、ケージの昇降に必要とさ
れるモータの容量が十分に小さくなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施形態に係
る錘が適用されるスクリュー式エレベータの構成を示す
図である。また、図２は、同スクリュー式エレベータの
平面図である。この発明の実施形態に係るスクリュー式
エレベータ１は、垂直方向に昇降するケージ２の昇降路
７内の一側面にガイドレール３ａ，３ｂ、ガイドレール
１７ａ，１７ｂ及びスクリューネジ４を配置するととも
に、ケージ２の上面にナット５及びモータ６を搭載して
いる。ナット５は、スクリューネジ４に螺合し、ケージ
２の上面において回転自在に支持されている。モータ６
は、ナット５に対して正逆両方向の回転を選択的に供給
する。ナット５は、モータ６から供給される回転によ
り、その回転方向に応じてスクリューネジ４を上下方向
に移動し、これにともなってケージ２が昇降路７内を昇
降する。

【００１４】ガイドレール３ａ，３ｂ、ガイドレール１
７ａ，１７ｂ及びスクリューネジ４は、長手方向を垂直
方向にして設置されている。ガイドレール３ａ及び３ｂ
のそれぞれは、長手方向に一様なコの字型断面を呈し、
それぞれの開放面が互いに対向している。ケージ２のガ
イドレール３ａ，３ｂ及びスクリューネジ４に対向する
側面には、複数の支持体２１が突出している。各支持体
２１は、ローラ２２を軸支している。複数のローラ２２
のそれぞれは、ガイドレール３ａ，３ｂの開放面から内
部に嵌入しており、ガイドレール３ａ，３ｂの内周面に
当接しつつ回転する。このようにローラ２２がガイドレ
ール３ａ，３ｂに嵌入することにより、昇降時における
ケージ２の水平方向の位置が規定されており、ケージ２
はガイドレール３ａ，３ｂの長手方向に沿って昇降す
る。

【００１５】ガイドレール３ａ，３ｂの上端には滑車１
４ａ，１４ｂが回転自在に支持されており、この滑車１
４ａ，１４ｂのそれぞれにロープ１５ａ，１５ｂが掛け
られている。ロープ１５ａ，１５ｂの一端は、ケージ２
の上面に固定されている。ロープ１５ａ，１５ｂの他端
は、錘１６の上面に固定されている。この錘１６は、両
端をガイドレール１７ａ，１７ｂによって案内されて上
下方向に移動自在にされている。錘１６の重量は、ケー
ジ２よりも軽量にされており、一例として無負荷状態の
ケージ２の重量の略６０％にされている。したがって、
ケージ２には、滑車１４ａ，１４ｂに掛けられたロープ
１５ａ，１５ｂを介して錘１６の重量が常に上向きに作
用する。これによって、ケージ２からモータ６に作用す
る負荷、及び、スクリューネジ４のネジ部とナット５の
ネジ部とに生じる摩擦力は、錘１６の重量分だけ低減さ
れる。

【００１６】図３は、上記スクリュー式エレベータのケ
ージ上面におけるナット及びモータの支持部を示す側面
図及び平面図である。ケージ２の上面には、フレーム１
１を介してナット５及び２基のモータ６ａ，６ｂが支持
されている。正逆両方向に回転可能な２基のモータ６
ａ，６ｂのそれぞれの回転軸には上下２段のプーリ６１
ａ，６１ｂが固定されている。一方、ナット５には同軸
状に上下４段のプーリ５１が一体にされている。プーリ
６１ａ，６１ｂとプーリ５１との間には、図２に示した
ベルト８ａ，８ｂが張架される。したがって、モータ６
ａ，６ｂの回転軸の回転は、プーリ６１ａ，６１ｂから
ベルト８ａ，８ｂを介してプーリ５１に伝達され、ナッ
ト５がプーリ５１と一体的に回転する。

【００１７】なお、モータ６ａ，６ｂは常に同方向に回
転する。２基のモータ６ａ，６ｂを備えているのは、ナ
ット５に十分な回転トルクを供給するためであり、単一
又は３基以上のモータを備えることもできる。

【００１８】図４は、上記スクリュー式エレベータのケ
ージ上面におけるナットの支持状態の詳細を示す側面断
面図である。フレーム１１の中央部に形成された円筒形
状のケース１２内においてケージ２の上面に支持された
ナット５は、駆動ナット５ａと安全ナット５ｂとによっ
て構成されている。駆動ナット５ａは外周面において上
側が円柱形状、下側が截頭円錐形状を呈し、プーリ５１
に下方から嵌入している。プーリ５１の外周面とケース
１２の内周面との間にはベアリング５２〜５４が配置さ
れており、プーリ５１はベアリング５２〜５４を介して
ケース１２に回転自在に支持されている。

【００１９】駆動ナット５ａには、截頭円錐形状を呈す
る下側の外周面においてプーリ５１を介してフレーム１
１を含むケージ２の荷重が作用する。この荷重によって
截頭円錐形状の外周面において駆動ナット５ａとプーリ
５１との間に生じる摩擦力により、プーリ５１の回転が
駆動ナット５ａに伝達される。駆動ナット５ａには、結
合ネジ５ｃを介して安全ナット５ｂが一体的に固定され
ている。したがって、前述のモータ６ａ，６ｂからベル
トを介してプーリ５１に回転力が伝達されることによ
り、駆動ナット５ａと安全ナット５ｂとが一体的に回転
する。

【００２０】なお、結合ネジ５ｃは、駆動ナット５ａに
形成された上下方向の長孔を貫通して安全ナット５ｂの
ネジ穴に締結される。また、駆動ナット５ａと安全ナッ
ト５ｂとの間には上下方向に所定の間隙が設けられてい
る。したがって、プーリ５１を介して駆動ナット５ａに
作用するケージ２の荷重は安全ナット５ｂには作用する
ことがなく、スクリューネジ４との螺合によって安全ナ
ット５ｂのネジ部に生じる磨耗は駆動ナット５ａのネジ
部に磨耗を生じる磨耗に比較して極めて少ない。このた
め、スクリュー式エレベータ１が長期間にわたって使用
された際に駆動ナット５ａのネジ部における磨耗が進行
し、駆動ナット５ａのネジ部のピッチに生じた誤差によ
って駆動ナット５ａが下方に移動した場合にも、駆動ナ
ット５ａと安全ナット５ｂとが上下方向に当接すること
により、駆動ナット５ａがケージ２とともに過剰に下方
に移動することを防止できる。

【００２１】駆動ナット５ａ、安全ナット５ｂ及びスク
リューネジ４のネジ部は台形ネジによって構成されてお
り、その傾斜角は、プーリ５１を介してケージ２から駆
動ナット５ａに作用する荷重の回転方向の分力が、駆動
ナット５ａのネジ部とスクリューネジ４のネジ部との間
に生じる摩擦力よりも小さくなるように決定されてい
る。したがって、駆動ナット５ａは、荷重の作用のみに
よって回転を生じることがなく、荷重の作用によってケ
ージ２の下降速度が上昇することもない。

【００２２】このように、駆動ナット５ａのネジ部とス
クリューネジ４のネジ部との間に生じる摩擦力によって
ケージ２の荷重を支えているため、ケージ２の昇降時に
おける駆動ナット５ａの回転により、駆動ナット５ａの
ネジ部及びスクリューネジ４のネジ部に互いの摩擦によ
る発熱を生じる。この発熱量は、駆動ナット５ａのネジ
部とスクリューネジ４のネジ部との間に生じるケージ２
の荷重に応じた摩擦力に応じて増加する。したがって、
ケージ２自体の重量が重い場合やケージ２の積載負荷が
増え、ケージ２から駆動ナット５ａ及びスクリューネジ
４のネジ部に作用する荷重が増加すると、このネジ部に
おける発熱量が過大になり、プーリ５１，６１ａ，６１
ｂとともに回転力の伝達機構を構成するベルト８ａ，８
ｂの寿命が短くなるとともに、これらの近傍に配置され
るセンタ等の部品に誤作動を生じる。

【００２３】そこで、この発明では、ケージ２の上面に
滑車１４ａ，１４ｂに掛けられたロープ１５ａ，１５ｂ
を介して錘１６の重量を上向きに作用させ、ケージ２か
ら駆動ナット５ａ及びスクリューネジ４のネジ部に作用
する荷重を軽減し、このネジ部に生じる発熱量を低く抑
えている。これによって、駆動ナット５ａ及びスクリュ
ーネジ４のネジ部における発熱量が過大になることがな
く、ベルト８ａ，８ｂの寿命の短縮化、及び、センタ等
の部品に誤作動を未然に防止することができる。これと
ともに、ケージ２の昇降時におけるモータ５ａ，５ｂの
負荷も軽減され、モータ５ａ，５ｂに要求される駆動力
も低下する。これによって、モータ５ａ，５ｂを容量の
より小さなモータによって構成することができ、コスト
ダウンを実現できる。

【００２４】なお、上述のように、錘１６の重量として
は、積載負荷のない無負荷状態のケージ２の重量の略６
０％程度が適当である。この値は、実験により決定した
ものである。この実験結果を図５に示す。図５は、６０
０ｋｇの負荷を積載した自重７１０ｋｇのケージ２を錘
１６の重量を変化させて繰り返し昇降させた場合におけ
るケース１２の温度（ナットケース温度）を測定した結
果を示している。錘１６の重量をケージ２の自重の約３
０％である２２０ｋｇとした場合には、図５（Ａ）に示
すように、４０回を越えてケージ２を昇降させるとナッ
トケース温度が９０°Ｃを越える。ナットケース温度が
９０°Ｃを越えると、伝達機構におけるベルト８ａ，８
ｂやセンサの周辺温度が８５°Ｃを越え、ベルト８ａ，
８ｂの寿命が極端に短くなるとともに、センサが誤作動
を生じ易くなる。これに対して、錘１６の重量をケージ
２の自重の約６０％である４４０ｋｇとした場合には、
図５（Ｂ）に示すように、ケージ２の繰り返し昇降回数
が４０回を越えてもナットケース温度が９０°Ｃを越え
ることがなく、ベルト８ａ，８ｂの寿命が著しく短縮し
たり、センサに誤作動を生じることがない。

【００２５】ここで、スクリューネジ４及び駆動ナット
５ａを用いたスクリュー式エレベータでは、スクリュー
ネジ４と駆動ナット５ａとに常に摩擦を生じていること
が必要であり、このためには錘１６の重量はケージ２の
自重よりも軽量であることが条件となる。一方、ケージ
２からスクリューネジ４及び駆動ナット５ａのネジ部に
作用する荷重を軽減し、このネジ部に生じる発熱量を低
く抑えるためには、錘１６の重量が重いほど効果的であ
る。したがって、錘１６の重量をケージ２の自重に略等
しくすることも考えられる。

【００２６】ところが、錘１６の重量とケージ２の自重
との差が小さくなるにしたがって、ケージ２の昇降動作
の変動時に駆動ナット５ａとプーリ５１との接触面に滑
りを生じ易くなり、ケージ２を確実に昇降させることが
できなくなる可能性が高くなる。このため、錘１６の重
量は、ケージ２の自重に極端に近づけるべきではない。

【００２７】その一方、駆動ナット５ａとプーリ５１と
の接触面における滑りの発生は、エレベータの駆動部を
除く部分における機械的な抵抗を低減させてケージ２の
昇降動作を円滑化することにより抑制することができ
る。実験によれば、機械的な抵抗が理想的な状態では、
錘１６の重量をケージ２の自重の８０％程度まで増加さ
せても駆動ナット５ａとプーリ５１との接触面に滑りを
発生しなかった。

【００２８】また、図５の実験結果は、現実の使用状況
を越える過大な繰り返し昇降回数において、駆動部の周
辺温度が９０°Ｃに近づくことを示しており、現実の使
用状況下では、錘１６の重量をケージ２の自重の５０％
程度まで軽減しても、駆動負荷の軽減化、及び、発熱量
の低減化に効果があると考えられる。

【００２９】これらのことから、錘１６の重量として
は、ケージ２の自重の略５０％〜８０％程度の範囲に設
定すべきであると考えられるが、各部の経時変化による
機械的な抵抗の増加や外部温度等の環境条件の変動を考
慮して、上記範囲の中間値であるケージ２の自重の６０
％程度がより好ましい。錘１６の重量をこの値に設定し
ておくことで、各部の経時変化による機械的な抵抗の増
加や外部温度等の環境条件の変動だけでなくケージ２の
形状の多少の変化等にも対応でき、ケージ２の形状が多
少変化しても錘１６の重量を変更する必要がなく、形状
の異なる複数種類のケージ２について単一の錘１６を用
いることができる。

【００３０】また、安全ナット５ｂの外周部には、ベア
リング５５を介してナットカバー５６が取り付けられて
いる。ナットカバー５６は、駆動ナット５ａ及び安全ナ
ット５ｂのネジ部に対する塵埃の付着を防止する。

【００３１】さらに、駆動ナット５ａの上面には、図外
の取付ネジを介してスリット円板５７が同軸状に取り付
けられている。したがって、スリット円板５７は駆動ナ
ット５ａと一体的に回転する。また、カバー１２の上面
に固定されたナットカバー１３には、スリット円板５７
の上面に対向するフォトセンサ５８ａ，５８ｂが固定さ
れている。スリット円板５７には複数のスリットが円周
方向において等間隔に形成されており、フォトセンサ５
８ａ，５８ｂはスリット円板５７に形成されたスリット
を介して駆動ナット５ａの回転を光学的に検出する。

【００３２】図６は、上記スクリュー式エレベータにお
けるモータの駆動部の構成を示すブロック図である。こ
の発明の実施形態に係るスクリュー式エレベータ１は、
モータ６ａ，６ｂの駆動回路９を備えている。駆動回路
９は、インバータ９ａ、ガバナ回路９ｂ、異常検出回路
９ｃ及び停止スイッチ９ｄを含む。インバータ９ａは、
フォトセンサ５８ａの検出信号におけるスリットの検出
パルスの周波数が予め設定された所定周波数ｆａとなる
ようにモータ６ａ，６ｂに供給する交流電源の周波数を
調整する。これによって、モータ６ａ，６ｂは、駆動ナ
ット５ａが所定速度で回転するように駆動され、駆動ナ
ット５ａは所定速度とネジ部のピッチとによって定まる
所定速度でスクリューネジ４を上下方向に移動する。

【００３３】ガバナ回路９ｂは、フォトセンサ５８ａの
検出信号におけるスリットの検出パルスの周期が予め設
定された基準周波数ｆｔを越えた際に、インバータ９ａ
又はモータ６ａ，６ｂに異常を生じたと判断し、インバ
ータ９ａとモータ６ａ，６ｂとの間に配置された停止ス
イッチ９ｄによりモータ６ａ，６ｂに対する電源ライン
を切断する。なお、基準周波数ｆｔの値としては、イン
バータ９ａによる周波数制御のオーバシュートを考慮し
て所定周波数ｆａより高い値が設定される。

【００３４】異常検出回路９ｃは、インバータ９ａから
モータ６ａ，６ｂに電源が供給されている状態で、フォ
トセンサ５８ｂの検出信号にスリットの検出パルスが出
現しない場合に、ベルト切れ又はモータ６ａ，６ｂにお
ける異常を発生したと判断し、停止スイッチ９ｄにより
モータ６ａ，６ｂに対する電源ラインを切断する。

【００３５】また、ガバナ回路９ｂ又は異常検出回路９
ｃは、異常の発生を検出した際に、昇降路７の外部に配
置されている制御盤の表示部１０ａ、及び、ケージ２の
内部に配置されている操作パネルの表示部１０ｂにその
旨を表示する。

【００３６】以上の構成により、上記の実施形態に係る
スクリュー式エレベータ１では、駆動回路９における周
波数制御によってモータ６ａ，６ｂが駆動され、モータ
６ａ，６ｂの回転がプーリ５１を介して伝達されること
により、ケージ２の上面に支持された駆動ナット５ａが
所定の回転速度で回転し、この回転速度とネジ部のピッ
チとによって定まる所定の移動速度で昇降路７の側面に
配置されたスクリューネジ４を上下方向に移動し、これ
にともなって、ケージ２がガイドレール３ａ，３ｂに沿
って所定速度で昇降する。したがって、ケージ２の昇降
動作に必要な部材の全てがケージ２の上面、及び、昇降
路７の側面に配置され、ケージ２の下方に昇降機構を配
置する必要がない。

【００３７】また、駆動ナット５ａは、ネジ部の傾斜角
を適当に選択することにより、ケージ２から作用する荷
重のみによって回転を生じることがないため、駆動回路
９又はモータ６ａ，６ｂに異常を生じない限りケージ２
の下降速度が増加することはない。また、駆動ナット５
ａのネジ部の磨耗が進行した場合にも駆動ナット５ａ及
びケージ２の落下が安全ナット５ｂによって防止され
る。さらに、駆動回路９又はモータ６ａ，６ｂの異常に
よって駆動ナット５ａの回転速度が上昇した場合には、
ガバナ回路９ｂによってモータ６ａ，６ｂに対する電源
ラインが切断され、モータ６ａ，６ｂの回転が停止す
る。このため、ケージ２の下降速度が過剰に上昇するこ
とはなく、ケージ２の最下階における停止位置の下方に
緩衝機構を配置する必要がない。

【００３８】これらのことから、上記の実施形態に係る
スクリュー式エレベータ１では、最下階の床面の下方に
昇降機構や緩衝機構を設置するために十分な深さのピッ
トを形成するための穴堀作業を行う必要がなく、設置工
事を簡略化して工事期間を短縮することができるととも
に、工事費用の低廉化を図ることができる。

【００３９】図７は、上記スクリュー式エレベータに備
えることができる検出手段及び制動手段の構成を示す平
面図及び側面図である。スクリュー式エレベータ１のケ
ージ２においてスクリューネジ４に対向する側面から延
出した２本のアーム２１のそれぞれには、シャフト２２
の両端部が支持されている。２本のアーム２１のそれぞ
れは２本のガイドレール３ａ，３ｂの間においてガイド
レール３ａ，３ｂに近接する位置に延出している。シャ
フト２２の両端部においてアーム２１の外側に突出した
部分には、偏心カム２３が固定されている。この偏心カ
ム２３においてガイドレール３ａ，３ｂの背面に所定の
間隙を設けて対向する周面は、ローレット加工等によっ
て粗面化されている。さらに、２本のアーム２１のそれ
ぞれには、コの字型断面形状を呈するガイドレール３
ａ，３ｂ内に遊嵌するシュー２４が固定されている。

【００４０】シャフト２２の周面において２本のアーム
２１の間に位置する部分には、レバー２５が固定されて
いる。したがって、シャフト２２、偏心カム２３及びレ
バー２５は、２本のアーム２１に支持されて一体的に回
転する。シャフト２２の両端近傍に固定された係止部材
２２ａには、下端をアーム２１の一部に係止したコイル
スプリング２６の上端が係止されている。係止部材２２
ａの一部には図外のストッパが当接しており、コイルス
プリング２６はストッパによって伸長した状態に保持さ
れている。レバー２５にはソレノイド２８のアクチュエ
ータ２８ａが係合している。図外のソレノイド駆動回路
から出力される駆動信号によってソレノイド２８を駆動
すると、アクチュエータ２８ａが矢印Ａ方向に移動し、
レバー２５をシャフト２２の回転軸を中心として矢印Ｂ
方向に回転させるとともに、係止部材２２ａに対するス
トッパの当接状態を解除する。これによって、コイルス
プリング２６の収縮方向の弾性力がレバー２５の矢印Ｂ
方向の付勢力として作用する。

【００４１】２本のアーム２１のそれぞれには、光電セ
ンサ２９を構成する投光素子２９ａ及び受光素子２９ｂ
が取り付けられている。光電センサ２９の投光素子２９
ａ及び受光素子２９ｂは、ナット５の下方においてスク
リューネジ４に対向する。したがって、スクリューネジ
４が適正な位置に存在する場合には、投光素子２９ａか
ら照射された光はスクリューネジ４に遮られて受光素子
２９ｂに受光されない。これに対して、スクリューネジ
４が適正な位置に存在しない場合には、投光素子２９ａ
から照射された光はスクリューネジ４に遮られることな
く受光素子２９ｂに受光される。したがって、受光素子
２９ｂの出力信号に基づいて、スクリューネジ４が適正
な位置に存在するか否かを検出できる。

【００４２】ソレノイド２８のソレノイド駆動回路は、
光電センサ２９の受光素子２９ｂが投光素子２９ａから
照射された光の受光信号を出力した際に、ソレノイド２
８に対して駆動信号を出力する。即ち、ナット５の下方
にスクリューネジ４が適正に存在しなくなった時にソレ
ノイド駆動回路からソレノイド２８に駆動信号が出力さ
れ、ソレノイド２８のアクチュエータ２８ａが矢印Ａ方
向に移動し、アクチュエータ２８ａの動作、及び、コイ
ルスプリング２６の収縮方向の弾性力によってレバー２
５がシャフト２２及び偏心カム２３と一体的に矢印Ｂ方
向に回転する。偏心カム２３は、ソレノイド２８が駆動
されていない状態では径が最も小さい部分の周面でガイ
ドレール３ａ，３ｂの背面に対向しており、ソレノイド
２８の駆動によって矢印Ｂ方向に回転することにより周
面においてガイドレール３ａ，３ｂの背面に対向する部
分の径が徐々に大きくなる。

【００４３】偏心カム２３が矢印Ｂ方向に所定の回転角
度まで回転した際に偏心カム２３の周面においてガイド
レール３ａ，３ｂの背面に対向する部分の半径とソレノ
イド２８が駆動されていない状態でガイドレール３ａ，
３ｂの背面に対向していた部分の半径との差が、小径部
の周面がガイドレール３ａ，３ｂの背面に対向している
状態（ソレノイド２８の非駆動時）における偏心カム２
３の周面とガイドレール３ａ，３ｂの背面との間隙、及
び、シュー２４の背面とガイドレール３ａ，３ｂの内面
との間隙の和よりも大きくなる。したがって、ソレノイ
ド２８が駆動されて偏心カム２３が矢印Ｂ方向に回転し
ていくと、偏心カム２３の周面がガイドレール３ａ，３
ｂの背面に当接した後、偏心カム２３の周面とシュー２
４の背面との間にガイドレール３ａ，３ｂが挟持され、
偏心カム２３の周面及びシュー２４の背面とガイドレー
ル３ａ，３ｂとの間に生じる摩擦抵抗が制動力としてケ
ージ２に作用する。

【００４４】以上の構成において、シャフト２２、偏心
カム２３、シュー２４、レバー２５、コイルスプリング
２６、ソレノイド２８及び図外のソレノイド駆動回路が
この発明の制動手段に相当し、光電センサ２９が同じく
検出手段に相当する。この構成により、スクリューネジ
４が破損等を生じ、ナット５が螺合すべきスクリューネ
ジ４がナット５の下方の適正な位置に存在しなくなった
場合には、検出手段が状態を検出して制動手段が動作
し、ケージ２に制動力が作用するため、ケージ２の自由
落下を防止して重大な事故の発生を未然に防止すること
ができる。

【００４５】なお、この発明の制動手段は、検出手段が
ナット５の下方の適正な位置にスクリューネジ４が存在
しない状態を検出した時にガイドレール３ａ，３ｂとの
摩擦係合によってケージ２に制動力を作用させるもので
あることを条件として種々の構成をとることができ、図
７に示した構成に限るものではない。

【００４６】

【００４７】(1) ケージには滑車に掛けられたロープを
介してケージよりも軽い錘の重量を上向きに作用させる
ことにより、ケージの重量から錘の重量を差し引いた荷
重をスクリューネジのネジ部とナットとのネジ部との接
触面における摩擦力によって支えるようにし、錘の重量
分だけ摩擦力が低下して摩擦熱による発熱を低く抑える
ことができる。また、ケージを昇降させる際のモータの
負荷も錘の重量分だけ減少し、ケージの昇降に必要とさ
れるモータの容量が小さくなる。これによって、ケージ
の昇降時におけるスクリューネジ及びナットのネジ部の
発熱量が過大になることを防止し、モータの回転をナッ
トに伝達する伝達機構を構成するベルトの寿命の短縮
化、及び、伝達機構に設けられたセンサの誤作動の発生
を確実に防止できるとともに、ケージを昇降させるため
に必要な駆動力を軽減してモータ容量の小型化を実現す
ることができる。

【００４８】(2) ケージには滑車に掛けられたロープを
介して無荷重状態のケージの略５０％〜８０％の重量を
上向きに作用させることにより、ケージの重量のうち略
５０％〜２０％の重量にケージの積載負荷を加えた荷重
をスクリューネジとナットのネジ部との接触面における
摩擦力によって支えるようにし、摩擦熱による発熱を十
分に低く抑える程度に摩擦力を低下させることができ
る。また、ケージを昇降させる際のモータの負荷を無負
荷状態のケージの略５０％〜８０％減少させることがで
き、ケージの昇降に必要とされるモータの容量を十分に
小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態に係る錘を適用したスクリ
ュー式エレベータの構成を示す図である。

【図２】同スクリュー式エレベータの平面図である。

【図７】同スクリュー式エレベータに備えることができ
る制動手段及び検出手段の構成を示す平面図及び側面図
である。

【符号の説明】１−スクリュー式エレベータ２−ケージ３ａ，３ｂ−ガイドレール４−スクリューネジ５−ナット５ａ−駆動ナット５ｂ−安全ナット６ａ，６ｂ−モータ７−昇降路８ａ，８ｂ−ベルト９−駆動回路１４ａ，１４ｂ−滑車１５ａ，１５ｂ−ロープ１６−錘２２−シャフト（制動手段）２３−偏心カム（制動手段）２４−シュー（制動手段）２５−レバー（制動手段）２６−コイルスプリング（制動手段）２８−ソレノイド（制動手段）２９−光電センサ（検出手段）５８ａ，５８ｂ−フォトセンサ（回転検出手段）

フロントページの続き (72)発明者坂達雄東京都千代田区東神田１丁目９番９号日本エレベーター製造株式会社内 (72)発明者中村雅人大阪市中央区久太郎町４丁目１番３号伊藤忠商事株式会社内Ｆターム(参考） 3F301 BA07 CA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】台形ネジでネジ部を構成したスクリューネ
ジ及びガイドレールをケージの昇降方向に設置するとと
もに、スクリューネジに螺合するナット、ガイドレール
に摺動する摺動体、ナットに回転力を供給するモータ、
及び、ナットの回転速度が所定速度に一致するようにモ
ータの駆動を制御する駆動制御部をケージに設けるとと
もに、ガイドレールの上端に軸支した滑車に掛けられた
ロープの一端にケージを吊り下げ、他端にケージの昇降
時におけるスクリューネジ及びナットの発熱状態に基づ
いて重量が決定された錘を吊り下げ、スクリューネジ及
びナットのネジ部に生じる摩擦力をケージからナットに
作用する荷重のナットの回転方向への分力よりも大きく
し、駆動制御部によって駆動制御されるモータからナッ
トに正逆両方向の回転を選択的に供給してケージをガイ
ドレールに沿って昇降させることを特徴とするスクリュ
ー式エレベータ。
【請求項２】前記錘は、無負荷状態のケージの略５０〜
８０％の重量である請求項１に記載のスクリュー式エレ
ベータ。
【請求項３】前記駆動制御部が、ナットの回転速度が予
め設定された基準速度を越えた際にモータの駆動を停止
する駆動停止手段を含む請求項１又は２に記載のスクリ
ュー式エレベータ。
【請求項４】前記ケージが、スクリューネジをナットの
下方において検出する検出手段、及び、検出手段がスク
リューネジを検出しなくなった時にガイドレールに摩擦
係合する制動手段を備えた請求項１乃至３のいずれかに
記載のスクリュー式エレベータ。