JP2008120524A - Electromagnetic brake device of hoisting machine for elevator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、エレベータ用巻上機の電磁ブレーキ装置、特に、電磁マグネットと可動鉄心との間に緩衝部材を設けたエレベータ用巻上機の電磁ブレーキ装置に関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic brake device for an elevator hoisting machine, and more particularly to an electromagnetic brake device for an elevator hoisting machine in which a buffer member is provided between an electromagnetic magnet and a movable iron core.
エレベータ用巻上機のブレーキとして、電磁ブレーキ装置が用いられている。この電磁ブレーキ装置においては、制動時に、コイルバネから発生するコイルバネ反力を制動力としてアーマチュアに負荷し、アーマチュアに連結されたブレーキシューをドラムに押し付けてドラムの動作を抑制している。また、開放時には、電磁コイルに通電して電磁コイルから発生する電磁力によってアーマチュアを固定鉄心側に吸引し、ブレーキシューをドラムから引き離す構造となっている。 An electromagnetic brake device is used as a brake for an elevator hoist. In this electromagnetic brake device, during braking, a coil spring reaction force generated from a coil spring is applied to the armature as a braking force, and a brake shoe connected to the armature is pressed against the drum to suppress the operation of the drum. Further, when opened, the electromagnetic coil is energized to attract the armature to the fixed iron core by the electromagnetic force generated from the electromagnetic coil, and the brake shoe is pulled away from the drum.
しかし、このような電磁ブレーキ装置においては、電磁力によってアーマチュアが固定鉄心側に吸引される開放時においてアーマチュアと固定鉄心との接触による衝撃音が発生する場合があり、更に電磁力を減少させてコイルバネの反力によってアーマチュアがドラムに圧接される制動時にはブレーキシューとドラムとの接触による衝撃音が発生する。 However, in such an electromagnetic brake device, when the armature is attracted to the fixed iron core by electromagnetic force, an impact sound may be generated due to contact between the armature and the fixed iron core, and the electromagnetic force is further reduced. During braking in which the armature is pressed against the drum by the reaction force of the coil spring, an impact sound is generated due to contact between the brake shoe and the drum.
上記衝撃を緩和する手段として、アーマチュアと固定鉄心との間にゴム製の弾性体を挿入する構造が提案されている。弾性体としてはゴムの他にも金属バネがあるが、ゴムは射出成形によって容易に製造することが可能で金属に比べて形状の自由度が大きいことに加え、材料内部における内部摩擦が大きいために衝撃に対しての吸収効果が期待出来ることから、一般的にはゴム製部品が用いられている。 As means for alleviating the impact, there has been proposed a structure in which a rubber elastic body is inserted between the armature and the fixed iron core. In addition to rubber, there is a metal spring as an elastic body, but rubber can be easily manufactured by injection molding, and in addition to having a large degree of freedom in shape compared to metal, internal friction inside the material is large. In general, rubber parts are used because an impact absorbing effect on impact can be expected.
更にブレーキの制動及び開放時に発生する衝撃音を抑えるためには、アーマチュアの速度つまりアーマチュアの運動エネルギーを吸収する最適なゴム反力及びゴム反力曲線を得ることが重要である。上記の最適なゴム反力及びゴム反力曲線を得るためには、ゴムの弾性係数、ゴムの形状に加えて、ゴムを挿入しゴムを拘束するためのゴム挿入穴の形状が重要な因子となり、従来技術としては以下に説明するものが提案されている。 Furthermore, in order to suppress the impact sound generated when braking and releasing the brake, it is important to obtain an optimal rubber reaction force and rubber reaction force curve that absorbs the armature speed, that is, the kinetic energy of the armature. In order to obtain the above optimal rubber reaction force and rubber reaction force curve, in addition to the elastic modulus of rubber and the shape of the rubber, the shape of the rubber insertion hole for inserting and restraining the rubber is an important factor. As the prior art, what is described below has been proposed.
(1)エレベータ用巻上機の電磁ブレーキが電磁マグネット、固定鉄心、可動鉄心であるアーマチュア、緩衝材であるゴムから構成され、ゴムを固定鉄心と一体になった電磁マグネットと可動鉄心であるアーマチュアとの間に設けると共に、ゴムの加熱制御装置を内蔵させてゴムを過熱することにより、低温時でもゴムの弾性係数を常に一定領域に保ちゴムの反力を一定に維持するようにしていた。(例えば特許文献1参照)。 (1) The electromagnetic brake of an elevator hoisting machine is composed of an electromagnetic magnet, a fixed iron core, an armature that is a movable iron core, and rubber that is a shock absorber, and an electromagnetic magnet in which the rubber is integrated with the fixed iron core and an armature that is a movable iron core. In addition, a rubber heating control device is built in and the rubber is overheated, so that the elastic modulus of the rubber is always kept in a constant region even at low temperatures to keep the reaction force of the rubber constant. (For example, refer to Patent Document 1).
(2)アーマチュアと固定鉄心との間に緩衝材となるゴムが設けられ、このゴムはアーマチュアに設けられたゴム挿入穴に装着されている。ゴムは円柱形状もしくは断面が凸型に形成され、ゴム挿入穴は、ザグリ穴形状もしくはテーパーの付いた形状とされていた。(例えば特許文献2参照)。 (2) A rubber serving as a cushioning material is provided between the armature and the fixed iron core, and this rubber is mounted in a rubber insertion hole provided in the armature. The rubber had a cylindrical shape or a convex cross section, and the rubber insertion hole had a counterbore shape or a tapered shape. (For example, refer to Patent Document 2).
(3)固定鉄心とアーマチュアとの間にゴムが設けられ、ゴムの断面は半円形状とされ、ゴム挿入穴は凹状の単純なザグリ穴とされていた。(例えば特許文献3参照)。
(4)断面が凹型のゴム挿入穴を形成し、このゴム挿入穴にOリング型ゴムを挿入していた。(例えば特許文献4参照)。
(3) Rubber was provided between the fixed iron core and the armature, the rubber had a semicircular cross section, and the rubber insertion hole was a simple counterbore hole having a concave shape. (For example, refer to Patent Document 3).
(4) A rubber insertion hole having a concave section was formed, and an O-ring type rubber was inserted into the rubber insertion hole. (For example, refer to Patent Document 4).
(5)固定鉄心と可動鉄心との間に2種類のゴムを設けて最適なゴム反力を得るようにすると共に、ゴムを軸方向に突出した小面域部分と、その周囲に配設された大面域部分とから構成していた。(例えば特許文献5参照)。
(6)電磁ブレーキに用いられるものではないが、凹型状のザグリ穴に挿入したゴムによって衝撃を緩衝する構成としたものがある。(例えば特許文献6、7、8参照)。
(5) Two types of rubber are provided between the fixed iron core and the movable iron core so as to obtain an optimum rubber reaction force, and the rubber is disposed around the small face area portion protruding in the axial direction. It consisted of a large area part. (For example, refer to Patent Document 5).
(6) Although not used for an electromagnetic brake, there is a configuration in which an impact is buffered by rubber inserted into a concave counterbore hole. (See, for example,
(7)ゴムの代わりに金属性コイルバネを用いて非線形の反力曲線を得るようにし、最適なゴム反力を得る構成としていた。(例えば特許文献9参照)。 (7) A metallic coil spring is used instead of rubber so as to obtain a non-linear reaction force curve, thereby obtaining an optimum rubber reaction force. (For example, refer to Patent Document 9).
上述した従来技術(1)〜(6)のようにゴムを使用する例は、ゴムの材料内部における内部摩擦が大きいことによる衝撃吸収特性の有利性を活用したものである。しかし、金属製コイルバネを含む上述の従来技術(1)〜(7)にはそれぞれ以下に述べる問題点及び課題を有している。即ち、(1)の電磁ブレーキはゴムの弾性係数を一定に保つために加熱装置を追加したものであるが、そのためにコストアップ及び巻上機の構成が複雑化するという問題点がある。 Examples of using rubber as in the prior arts (1) to (6) described above make use of the advantage of shock absorption characteristics due to the large internal friction inside the rubber material. However, the above-described conventional techniques (1) to (7) including the metal coil spring have the following problems and problems. That is, although the electromagnetic brake of (1) is provided with a heating device in order to keep the elastic modulus of rubber constant, there is a problem that the cost increases and the configuration of the hoisting machine becomes complicated.
(2)の電磁ブレーキは円柱形状のゴムを、側面にテーパーが備わったゴム挿入穴に挿入するものであるが、テーパーの角度、深さなどの加工寸法の管理が困難である。また、凹状の単純なザグリ形状のゴム挿入穴に、凸型のゴムを挿入した場合には、凸部のうち、突出した小面域部のみが局所的弾性変形を起こし、結果として下部の大面域部との境界に応力が集中するために耐久性に課題が残る。 The electromagnetic brake (2) inserts a cylindrical rubber into a rubber insertion hole having a taper on the side surface, but it is difficult to manage the processing dimensions such as the taper angle and depth. In addition, when a convex rubber is inserted into a concave, simple counterbore-shaped rubber insertion hole, only the protruding small face area portion of the convex portion undergoes local elastic deformation, resulting in a large lower portion. Since stress concentrates on the boundary with the surface area, there remains a problem in durability.
(3)の電磁ブレーキは、断面が半円形のゴムを凹状の単純なザグリ穴のゴム挿入穴に挿入したものであるが、ゴムの底面の径がゴム挿入穴の径よりも小さいために、ゴム挿入穴に対してゴムの位置が安定しないという問題点がある。また、半円箇所の曲率半径寸法の精度、管理が困難となる問題点がある。 The electromagnetic brake of (3) is made by inserting rubber with a semicircular cross section into a rubber insertion hole of a simple counterbore hole, but since the diameter of the bottom surface of the rubber is smaller than the diameter of the rubber insertion hole, There is a problem that the position of the rubber is not stable with respect to the rubber insertion hole. In addition, there is a problem that the accuracy and management of the radius of curvature of the semicircular portion becomes difficult.
(4)の電磁ブレーキは緩衝材としてOリングを用いるものであるが、Oリングの断面円の径のバラツキによって弾性変形量が変動する。また、挿入されるゴム挿入穴の断面形状は凹状であるが、凹状断面が円環状に形成されるために円環の径または真円度といった機械加工側での寸法管理が必要となり、円環状に加工するための加工時間もかさむという課題がある。 The electromagnetic brake (4) uses an O-ring as a cushioning material, but the amount of elastic deformation varies depending on the variation in the diameter of the cross-sectional circle of the O-ring. In addition, although the cross-sectional shape of the rubber insertion hole to be inserted is concave, since the concave cross-section is formed in an annular shape, it is necessary to manage the dimensions on the machining side, such as the diameter or roundness of the annular shape. However, there is a problem that the processing time for processing is increased.
(5)の電磁ブレーキは最適なゴム反力及びゴム反力曲線を得るために弾性係数の異なる2種類のゴムを用いて、非線形なゴム反力曲線を得るものであるが、数種類のゴムの使用はコストアップと共に品質管理項目が増加するという問題点がある。また、(5)の電磁ブレーキに用いられるゴムは大面域部とその上面に突出した小面域部との組合せにより構成されたものであるが、小面域部が局所的弾性変形を起こし、大面域部と小面域部との境界部に応力集中を起こすという問題点がある。 The electromagnetic brake (5) uses two types of rubbers having different elastic coefficients to obtain an optimal rubber reaction force and rubber reaction force curve, and obtains a non-linear rubber reaction force curve. Use has the problem that quality control items increase as costs increase. Further, the rubber used in the electromagnetic brake of (5) is composed of a combination of a large surface area portion and a small surface area portion protruding on the upper surface, but the small surface area portion causes local elastic deformation. There is a problem that stress concentration occurs at the boundary between the large area and the small area.
(6)の消音機構はスプロケットに用いられ、緩衝材が無理なく変形するために、逃げとなる空間を設けたものであるが、弾性変形を拘束する箇所が無いために反力が得られ難いまたは非線形な反力曲線が得られ難いといった問題点を有する。
(7)の電磁ブレーキは金属コイルバネによって非線形な反力曲線を得るものであるが、ゴムに比べて金属は材料内部における内部摩擦が小さいために衝撃吸収性の面で問題がある。つまり、アーマチュアの運動エネルギーを吸収した後に、コイルバネがアーマチュアを押し返すといった問題点がある。
The silencer mechanism of (6) is used for sprockets and is provided with a space to escape because the cushioning material deforms without difficulty, but there is no place to restrain elastic deformation, so it is difficult to obtain a reaction force Or it has the problem that it is difficult to obtain a nonlinear reaction force curve.
The electromagnetic brake of (7) obtains a non-linear reaction force curve by a metal coil spring, but metal has a problem in terms of shock absorption because metal has less internal friction than rubber. That is, there is a problem that the coil spring pushes back the armature after absorbing the kinetic energy of the armature.
次に、一般的なエレベータ用巻上機の電磁ブレーキ装置の動作について説明する。図8及び図9は、エレベータ用巻上機の電磁ブレーキの構成を示す概略図で、図8は、電磁ブレーキの開放状態、図9は、電磁ブレーキの動作状態を示す。 Next, the operation of a general electromagnetic brake device for an elevator hoisting machine will be described. 8 and 9 are schematic views showing the configuration of the electromagnetic brake of the elevator hoisting machine, in which FIG. 8 shows an open state of the electromagnetic brake, and FIG. 9 shows an operating state of the electromagnetic brake.
これらの図に示すように、エレベータ用巻上機の電磁ブレーキは、固定鉄心1と、固定鉄心1に対向配置され、可動鉄心となるアーマチュア4と、連結部材6を介してアーマチュア4に結合され、ドラム9の内面に摺接あるいは圧接し得るようにされたブレーキシュー7とを有する。また、固定鉄心1には、電磁コイル2が巻装されると共に、アーマチュア4と固定鉄心1との間には圧縮されたコイルバネ3と緩衝材としてのゴム5が設けられている。
As shown in these figures, the electromagnetic brake of the elevator hoisting machine is coupled to the
ゴム5はアーマチュア4に形成されたゴム挿入穴(図示せず)に挿入され、固定鉄心1のゴム5と対向する個所にもゴム5が入り込む凹所8Aが設けられている。なお、ゴム挿入穴を固定鉄心1に形成し、凹所8Aをアーマチュア4に形成してもよい。図9に示す電磁ブレーキの動作状態において、電磁コイル2に通電されると電磁力が発生し、アーマチュア4には固定鉄心1側に吸引される力が作用する。電流が序々に大きくなり電磁力がコイルバネ3の反力とゴム5の反力の和よりも大きくなった時点でブレーキシュー7はドラム9の内面から離れ始めブレーキシュー7とドラム9の内面との間にギャップが生じる。更にアーマチュア4が固定鉄心1側に吸引されると図8に示すように、ブレーキシュー7はドラム9から離れ、アーマチュア4は固定鉄心1に密着して電磁ブレーキが開放状態となる。この時、コイルバネ3とゴム5は最大に圧縮された状態となる。
The
逆に、図8に示す電磁ブレーキの開放状態から電磁コイル2に流れる電流を序々に小さくして行くと、電磁力がコイルバネ3の反力とゴム5の反力の和よりも小さくなった時点で、アーマチュア4は固定鉄心1から離れ始める。更に電流を小さくして行くと、固定鉄心1とアーマチュア4との間にギャップが生じ始め、その後、図9に示すようにブレーキシュー7がドラム9の内面に接触する。電磁コイル2に流れる電流がゼロになった場合は、コイルバネ3の反力とゴム5の反力の総和分の力でブレーキシュー7がドラム9の内面に押し付けられ、電磁ブレーキが作用した状態となる。
Conversely, when the current flowing through the
ブレーキシュー7がドラム9の内面を押圧する押圧力は主にコイルバネ3の反力が担っており、所定の押圧力を得るためにコイルバネ3は設定された圧縮量を保つようにされている。更にゴム5はブレーキシュー7とドラム9の内面との衝撃を緩和するために圧縮された状態つまり内部摩擦の高い状態を保ち、衝撃吸収の役割を担っている。
The pressing force with which the
上述した電磁ブレーキの開放及び制動動作において、開放時には固定鉄心1とアーマチュア4との衝突によって衝撃音が発生し、また制動動作時にはブレーキシュー7とドラム9の内面との衝突によって衝撃音が発生するという問題点がある。この衝撃音を緩和するために緩衝材として、ゴム5が固定鉄心1とアーマチュア4との間に設けられている。このゴム5はアーマチュア4に設けられたゴム挿入穴(図示せず)に挿入されて保持されており、電磁ブレーキの開放及び制動動作の過程でゴム5はコイルバネ3と同様に伸縮を行っている。
In the above-described release and braking operation of the electromagnetic brake, an impact sound is generated due to the collision between the fixed
図8に示す開放動作において、固定鉄心1とアーマチュア4との衝撃音を軽減するためには、固定鉄心1とアーマチュア4とが接触する直前におけるアーマチュア4及び連結部材6並びにブレーキシュー7の速度を抑えること、つまりアーマチュア4、連結部材6、ブレーキシュー7の運動エネルギーを小さくすることが必要である。同様に図9に示す制動動作においても、ドラム9の内面とブレーキシュー7の衝撃音を軽減するためには、両者が接触する直前におけるアーマチュア4、連結部材6、ブレーキシュー7の速度を抑えることが必要である。
In the opening operation shown in FIG. 8, in order to reduce the impact sound between the fixed
図10に電磁ブレーキの開放、制動動作の過程における電磁力とコイルバネの反力及びゴムの反力の関係を示す。この図において縦軸は電磁力あるいはコイルバネとゴムの反力による力を示し、横軸はアーマチュアと固定鉄心との間のギャップの大きさを示す。 FIG. 10 shows the relationship between the electromagnetic force, the reaction force of the coil spring, and the reaction force of the rubber in the process of releasing the electromagnetic brake and braking operation. In this figure, the vertical axis indicates the force due to electromagnetic force or the reaction force of the coil spring and rubber, and the horizontal axis indicates the size of the gap between the armature and the fixed iron core.
図10において、矢印AB及びBCは電磁ブレーキの制動状態から開放状態の過程における電磁力を示し、線F−Gはコイルバネの反力とゴムの反力の和を示す。即ち、制動状態から開放状態の過程では、図9において、電磁コイル2に流れる電流がゼロの状態から次第に電流が大きくなり、電磁吸引力が矢印ABのように大きくなる。
In FIG. 10, arrows AB and BC indicate the electromagnetic force in the process from the braking state to the release state of the electromagnetic brake, and the line FG indicates the sum of the reaction force of the coil spring and the reaction force of the rubber. That is, in the process from the braking state to the release state, in FIG. 9, the current gradually increases from the state where the current flowing through the
この電磁力によってアーマチュア4、連結部材6、ブレーキシュー7が固定鉄心1側に吸引されるため、電磁力はコイルバネ3の反力とゴム5の反力の和である線F−Gよりも大きい状態を維持する。その際、F−G−C−Bで囲まれた領域面積がアーマチュア4、連結部材6、ブレーキシュー7の運動エネルギーとなる。
Since the
また、図10において矢印CD、DE、EAは開放状態から制動状態の過程における電磁力を示す。この過程では図8において電磁コイル2に流れる電流が矢印CDで示すように次第に小さくなり、コイルバネ3の反力とゴム5の反力によってアーマチュア4、連結部材6、ブレーキシュー7がドラム9の内面側に押し付けられるため、電磁力はコイルバネ3の反力とゴム5の反力の和である線F−Gよりも小さい状態を維持し、固定鉄心とアーマチュアとのギャップは矢印DEで示すように大きくなると共に、電磁力は矢印EAで示すように0に至る。その際、F−G−D−Eで囲まれた領域面積がアーマチュア4、連結部材6及びブレーキシュー7の運動エネルギーとなる。
In FIG. 10, arrows CD, DE, and EA indicate electromagnetic forces in the process from the open state to the braking state. In this process, the current flowing through the
図10から判るように、運動エネルギーを小さくするには電磁力とコイルバネの反力及びゴムの反力の和との差分を小さくすればよいが、アーマチュア4が可動するギャップの全ての領域において電磁力とコイルバネの反力及びゴムの反力の和との差分を小さくすれば、電磁ブレーキの開放及び制動までの時間が長くなるという弊害が生じる。よって、開放、制動時間に及ぼす影響を少なくし、且つ衝撃音を低減するには、アーマチュア4と固定鉄心1が接触する直前に運動エネルギーを急激に低減すること、更にブレーキシュー7とドラム9の内面が接触する直前に運動エネルギーを急激に低減することが必要である。
As can be seen from FIG. 10, the kinetic energy can be reduced by reducing the difference between the electromagnetic force and the sum of the reaction force of the coil spring and the reaction force of the rubber. However, the electromagnetic force is reduced in all regions of the gap in which the
図11は上述の状態を図に示したものである。即ち、アーマチュア4、連結部材6、ブレーキシュー7の動き出し時における速度を速くし、固定鉄心1もしくはドラム9の内面に接触する直前に減速することが必要である。なお、制動時においてブレーキシュー7とドラム9の内面が接触する直前のコイルバネ3の反力とゴム5の反力の和を小さくして電磁力との差を少なくすれば運動エネルギーを抑えることが出来る。
FIG. 11 shows the above-described state. That is, it is necessary to increase the speed at the start of movement of the
しかしコイルバネ3の反力はドラム9の内面を押し付けるために所定の値が設定されていて必要以上に小さくできないことから、ゴム5の反力を最小にする、つまりゴム5の反力をゼロにすることが考えられるが、ゴム5の反力ゼロの状態はゴム5が圧縮されていない状態であり、アーマチュア4とゴム5が離れている、もしくは接している状態を意味する。
However, since the reaction force of the
よってこの状態では、ゴム5の内部摩擦が乏しくブレーキシュー7とドラム9の内面との衝撃をゴム5が吸収することが出来なくなる。つまり、制動時においてもゴム5は常に圧縮されていることが必要である。コイルバネ3もしくはゴム5は材質及び形状に起因した特有のバネ定数もしくは弾性係数を有し、コイルバネ3は伸縮に応じて反力線を描くものの、その反力線は曲線ではなく線形を描くことが一般的であるため、図11に示す線F−Gのようなコイルバネ3の反力とゴム5の反力の和が非線形な特性を得ようとした場合、コイルバネ3の反力で得ることは形状の複雑化を招き困難である。
Therefore, in this state, the internal friction of the
更にコイルバネ3のみでは内部摩擦が乏しく衝撃吸収性に劣るという問題点がある。
また、ゴム5の伸縮によって図11に示す線F−Gのような非線形な特性を得ようとした場合、ゴム5単体を伸縮させた場合は、コイルバネ3と同様に線形に近い反力線を描くために、図11に示す線F−Gのような非線形な特性を得ることは困難である。
Further, the
In addition, when trying to obtain a non-linear characteristic such as the line FG shown in FIG. 11 by expansion / contraction of the
しかし、図12に示すような円筒状のゴム5を図13に示すような断面形状のゴム挿入穴8に挿入して用いた場合は、図14及び図15に示すようにゴム5が伸縮する過程において、ゴム5はゴム挿入穴8と接触することによってゴム5の変形が拘束される現象が生じる。そのためにゴム5をある歪みまで変形させる場合はゴム5を単体で変形させる以上の力が必要となり、見かけ上の弾性係数が変化する現象が生じる。
However, when the
ゴム5とゴム挿入穴8の組合せによっては、ゴムの反力線を曲線のような非線形にすることが可能となり、図11の線F−Gに示すような非線形な特性を得ることが出来、結果的にコイルバネの反力とゴムの反力の和も非線形な特性となる。例えば図12に示す円筒状のゴム5を図13に示す断面形状のゴム挿入穴8に挿入しゴム5が圧縮される過程において、ゴム挿入穴8の側壁に設けたゴム挿入穴テーパー部8Bにゴム5が接触することでゴム5はゴム挿入穴テーパー部8Bに拘束され、ゴム5を変形させるために大きな力が必要となる。その結果、図11に示す線F−Gのような非線形な反力曲線を得ることが可能となる。
Depending on the combination of the
上記のようにゴム形状とゴム挿入穴の形状の組合せによって所望の反力曲線を得ることは可能であるが、ゴム挿入穴の側面の一部にテーパーを設けたようなゴム挿入穴の形状はテーパー部の寸法を測定し検査及び管理することが困難である。一方、弾性係数や形状の異なる複数のゴムを用いることで所望の非線形な反力曲線を得ることが可能ではあるが、いずれにせよ上記のようにゴム挿入穴の形状の複雑化もしくは複数のゴムの組合せという手段が必要であり、寸法の管理が複雑化または管理項目が増加し生産性を妨げる要因となる。また、ゴムの形状によっては、局部的弾性変形が発生し応力集中を招くために耐久性が課題となる。 Although it is possible to obtain a desired reaction force curve by combining the rubber shape and the shape of the rubber insertion hole as described above, the shape of the rubber insertion hole in which a taper is provided on a part of the side surface of the rubber insertion hole is It is difficult to measure, inspect and manage the dimensions of the tapered portion. On the other hand, it is possible to obtain a desired non-linear reaction force curve by using a plurality of rubbers having different elastic coefficients and shapes, but in any case, the shape of the rubber insertion hole is complicated as described above or a plurality of rubbers are used. In other words, dimensional management becomes complicated or the number of management items increases, which is a factor that hinders productivity. Further, depending on the shape of the rubber, local elastic deformation occurs and stress concentration is caused, so that durability becomes a problem.
この発明は上記のような問題点に対処するためになされたもので、所望の反力曲線を得るためにゴム挿入穴の形状の複雑化あるいは複数のゴムの組合せによる寸法管理の複雑化などの生産性を阻害する要素がなく、単純な形状をしたゴム挿入穴と単純な形状をしたゴムを用いて所定のコイルバネ反力とゴム反力の和を非線形な特性として得ることができる他、局所的な弾性変形を抑えて応力集中を防ぎ、耐久性を阻害することなく電磁ブレーキの開放及び制動動作時における衝撃音を低減することが出来るエレベータ用巻上機の電磁ブレーキ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to cope with the above-described problems. To obtain a desired reaction force curve, the shape of the rubber insertion hole is complicated, or the dimensional management is complicated by a combination of a plurality of rubbers. There are no factors that impede productivity, and the sum of the predetermined coil spring reaction force and rubber reaction force can be obtained as a non-linear characteristic by using a simple shape rubber insertion hole and a simple shape rubber. The present invention provides an electromagnetic brake device for an elevator hoisting machine that can suppress the elastic deformation and prevent stress concentration, and can reduce the impact sound during opening and braking operation without impairing durability. Objective.
この発明に係るエレベータ用巻上機の電磁ブレーキ装置は、エレベータ用巻上機のドラム内に配設された固定鉄心に巻回され、上記固定鉄心と共に電磁石を形成する電磁コイル、上記固定鉄心に対向配置されたアーマチュア、上記固定鉄心とアーマチュア間に配設され、上記アーマチュアに上記ドラムの内面側への押圧力を作用させる圧縮コイルバネ、上記固定鉄心またはアーマチュアの対向面に形成された円形のゴム挿入穴に挿入され、上記電磁石による上記アーマチュアの吸引時における上記固定鉄心とアーマチュアとの当接時の緩衝材となるゴム及び上記アーマチュアの上記固定鉄心に対する背面側に装着され、上記電磁石の不動作時に上記圧縮コイルバネによって上記ドラムの内面に圧接されるブレーキシューを備え、上記ゴム挿入穴は上記固定鉄心またはアーマチュアの対向面から底面まで一様な径を有する円形穴に形成され、上記ゴムは底面が上記ゴム挿入穴の径と同寸法とされた円錐台状に形成されたものである。 An electromagnetic brake device for an elevator hoist according to the present invention is wound around a fixed iron core disposed in a drum of an elevator hoist, and forms an electromagnet together with the fixed iron core. Armatures arranged opposite to each other, compression coil springs disposed between the fixed iron core and the armature, and applying a pressing force to the inner surface side of the drum on the armature, circular rubber formed on the opposed surface of the fixed iron core or the armature Inserted in the insertion hole, mounted on the back side of the armature with the fixed iron core and the armature when the armature is attracted by the electromagnet and the armature, and mounted on the back side of the armature with the electromagnet inoperative A brake shoe that is sometimes pressed against the inner surface of the drum by the compression coil spring; Is formed in a circular hole having a uniform diameter from the opposite surface to the bottom surface of the fixed iron core or armature, and the rubber is formed in a truncated cone shape with the bottom surface being the same size as the diameter of the rubber insertion hole. is there.
この発明に係るエレベータ用巻上機の電磁ブレーキ装置は上記のように構成されているため、上記ゴムを単体で圧縮した場合は線形な反力線を描くが、上記ゴム挿入穴に挿入して圧縮した場合は、ゴム側面の傾斜部がゴム挿入穴の側面に接触し、ゴムが拘束される形となる。従ってゴムを変形させるに要する力が増加するために、見かけ上の弾性係数が増加し、結果としてゴム反力線は非線形を描くことになり、コイルバネの反力とゴムの反力の和も非線形な反力線を描くことが可能となる。 Since the electromagnetic brake device for an elevator hoist according to the present invention is configured as described above, a linear reaction force line is drawn when the rubber is compressed alone, but it is inserted into the rubber insertion hole. When compressed, the inclined portion of the rubber side surface comes into contact with the side surface of the rubber insertion hole, and the rubber is restrained. Accordingly, since the force required to deform the rubber increases, the apparent elastic modulus increases, and as a result, the rubber reaction force line becomes non-linear, and the sum of the reaction force of the coil spring and the reaction force of the rubber is also non-linear. It is possible to draw a strong reaction force line.
ゴムの形状は底面と上面が平面で構成された円錐台状とされており、単純な形状で且つ一種類のゴムによって形成されている。また、ゴム挿入穴は深さ方向に一様な径を有する単純な円柱状のザグリ形状であるために寸法の維持、管理が容易であり生産性を阻害することはない。電磁ブレーキが制動状態から開放状態に移行する過程では、アーマチュア、連結部材及びブレーキシューがドラムの内面から離れる際、コイルバネの反力とゴムの反力の和は電磁力に対して十分小さいため、アーマチュア、連結部材、ブレーキシューの速度は速い状態であるが、アーマチュアが固定鉄心に接触する直前においてはゴムの反力が急激に大きくなるため、上記速度が急激に減速される。 The shape of the rubber is a truncated cone shape having a bottom surface and a top surface that are flat, and is formed of a simple shape and one kind of rubber. Further, since the rubber insertion hole has a simple cylindrical counterbore shape having a uniform diameter in the depth direction, the size can be easily maintained and managed, and productivity is not hindered. In the process where the electromagnetic brake moves from the braking state to the released state, when the armature, the connecting member, and the brake shoe are separated from the inner surface of the drum, the sum of the reaction force of the coil spring and the reaction force of the rubber is sufficiently small with respect to the electromagnetic force. The armature, the connecting member, and the brake shoe are in a high speed, but immediately before the armature contacts the fixed iron core, the reaction force of the rubber increases rapidly, so that the speed is rapidly reduced.
逆に、電磁ブレーキが開放状態から制動状態に移行する過程では、コイルバネの反力とゴムの反力は電磁力に対して十分大きいため、アーマチュア、連結部材、ブレーキシューの速度は速いものの、ブレーキシューがドラムの内面に接触する直前においては電磁力とコイルバネの反力及びゴムの反力の和の差分が少なくなることで、上記速度が急激に減速される。この結果、電磁ブレーキの開放及び制動時における衝撃音を低減することが可能となる。 On the other hand, in the process where the electromagnetic brake moves from the open state to the braking state, the reaction force of the coil spring and the reaction force of the rubber are sufficiently large with respect to the electromagnetic force. Immediately before the shoe comes into contact with the inner surface of the drum, the difference between the sum of the electromagnetic force, the reaction force of the coil spring, and the reaction force of the rubber is reduced, so that the speed is rapidly reduced. As a result, it is possible to reduce the impact sound when the electromagnetic brake is released and braked.
なお、従来のような上面と底面の面積が等しい円筒状のゴムを、単純なザグリ形状をしたゴム挿入穴に装着した場合、ゴムの径とゴム挿入穴の径が等しいことから、ゴムを圧縮する前に既にゴム側面とゴム挿入穴の側面が接した状況となっているため、結果としてゴムを変形させる力が大きくなるだけで、非線形のようなゴム反力線を描くことは困難である。 In addition, when a cylindrical rubber with the same top and bottom area is installed in a simple counterbore-shaped rubber insertion hole, the rubber diameter is the same as the rubber insertion hole. Since the rubber side surface and the side surface of the rubber insertion hole are already in contact with each other, it is difficult to draw a non-linear rubber reaction force line simply by increasing the force to deform the rubber. .
また、ゴムの上端部がゴム挿入穴から突出している場合には、突出した部分のみが変形を起こすために局所的弾性変形によって応力集中の度合いが高くなるという問題点がある。更に、従来形のゴムの径をゴム挿入穴の径よりも小さくした場合、ゴム反力線は非線形を描くことが可能であるが、挿入時の位置ずれを抑制することが困難で、ゴム反力線のバラツキが大きくなり生産性を損ねる結果となる。 Further, when the upper end portion of the rubber protrudes from the rubber insertion hole, only the protruding portion is deformed, and therefore there is a problem that the degree of stress concentration is increased by local elastic deformation. Furthermore, when the diameter of the conventional rubber is made smaller than the diameter of the rubber insertion hole, the rubber reaction force line can be drawn in a non-linear manner, but it is difficult to suppress the displacement during insertion, and the rubber reaction As a result, the variation of the line of force increases and the productivity is impaired.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図にもとづいて説明する。図1は、実施の形態1におけるエレベータ用巻上機の電磁ブレーキ装置で緩衝材として用いられるゴムの斜視図、図2は、図1に示すゴムの断面構造を示す側面図、図3は、アーマチュア4に形成するゴム挿入穴の構造を示す断面側面図である。
実施の形態1のゴム5は図1、図2に示すように、上面と底面の面積が異なっており、上面5aの面積よりも底面5bの面積の方が大きい円錐台形状とされている。また、中心には上下方向に貫通孔5dが形成され、上面5aの中心と底面5bの中心は同心となっているため、ゴム5の側面5cは周方向に沿って上面5aから底面5bにかけて軸対称で一様な傾斜のついた円錐形状となっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、アーマチュア4に形成されるゴム挿入穴8は図3に示すように、アーマチュア4の端面から穴の底面に向けて一様な径とされた単純なザグリ穴形状とされており、更に、ゴム挿入穴8の径はゴム5の底面5bの径と同寸法とされている。なお、ゴム挿入穴8は固定鉄心1側に形成してもよい。
Further, as shown in FIG. 3, the
図1、図2に示すゴム5を図3に示すゴム挿入穴8に挿入した状態を図4に示す。ゴム5の底面5bの径とゴム挿入穴8の径が同寸法であるため、挿入時の位置ずれを低減することが出来る。ゴム5の上面が固定鉄心1に当接され、ゴム5が圧縮されていく過程での変形を図5に示す。ゴム5は圧縮される過程において側面5cがゴム5の径方向に膨らむように変形する。変形が進行するに伴い、ゴム5の側面5cはゴム挿入穴8の側面8Cに接触し、側面8Cによって拘束されるため、ゴム5の変形に要する力がそれ以降急激に増加する。その結果、ゴムの反力は線形ではなく非線形を描くようになり図11に示すような線F−Gを得ることが確認出来た。
FIG. 4 shows a state where the
実施の形態1においては、円錐台形状をしたゴム5の弾性係数が従来のゴムに対して8%程高い素材を選択し、且つ上面5aの面積を底面5bの面積に対して90〜95%に設定した所、図11に示すような非線形F−Gの形状で且つ的確な特性を発揮することが確認された。
In the first embodiment, a material is selected in which the elastic coefficient of the truncated cone-shaped
ゴム5の製造方法は、図12に示す従来形状と同様に、図1、図2に示す実施の形態1の形状も金型を用いた射出成形で対応可能であり従来の製造方法で製造することが出来る。更に実施の形態1のゴム挿入穴8は図13に示す従来のゴム挿入穴に比して単純なザグリ穴であるために寸法管理が容易であることに加えて、加工時間も短縮出来ることが確認された。
As with the conventional shape shown in FIG. 12, the
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2を図にもとづいて説明する。図6は、実施の形態2におけるゴムがアーマチュアのゴム挿入穴に挿入された状態を示す側断面図、図7は、ゴムの上面が固定鉄心1に押圧された状態を示す側断面図である。実施の形態1と異なる点は、ゴムが変形に対して体積が一定に保たれる性質を利用して、ゴム5の体積をゴム挿入穴8の容積よりも大きくなるように設定した点である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 6 is a side sectional view showing a state in which the rubber in the second embodiment is inserted into the rubber insertion hole of the armature, and FIG. 7 is a side sectional view showing a state in which the upper surface of the rubber is pressed against the fixed
その結果、ゴム5の上面が固定鉄心1に押圧された場合、図7に示すように、ゴム5が必ずゴム挿入穴8からはみ出ることになり、はみ出し部5eによってアーマチュア4と固定鉄心1とが直接接触した時の衝撃音を更に低減することができる。
As a result, when the upper surface of the
実施の形態2においては、実施の形態1と同様に、ゴム5の弾性係数が従来のゴムに対して8%程高めの素材を選択し、且つ上面5aの面積を底面5bの面積に対して90〜95%に設定すると共に、ゴム5の高さを実施の形態1に対して5%程高くし、ゴム5の体積を増加させている。この結果、図11に示すような非線形F−Gの形状で且つ的確な特性を発揮することが確認されたのに加えて、はみ出し部5eによってアーマチュア4と固定鉄心1とが直接接触しなくなるため、衝撃音も更に低減されるものである。
In the second embodiment, as in the first embodiment, a material whose elastic coefficient of the
1 固定鉄心、 2 電磁コイル、 3 コイルバネ、 4 アーマチュア、
5 ゴム、 5a ゴムの上面、 5b ゴムの底面、 5c ゴムの側面、
5d ゴムの貫通孔、 5e はみ出し部、 6 連結部材、 7 ブレーキシュー、 8 ゴム挿入穴、 8B ゴム挿入穴のテーパー部、 8C ゴム挿入穴の側面、
9 ドラムの内面。
1 fixed iron core, 2 electromagnetic coil, 3 coil spring, 4 armature,
5 rubber, 5a rubber top surface, 5b rubber bottom surface, 5c rubber side surface,
5d rubber through-hole, 5e protruding part, 6 connecting member, 7 brake shoe, 8 rubber insertion hole, 8B taper part of rubber insertion hole, 8C side surface of rubber insertion hole,
9 Inner surface of the drum.
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