JP2011162291A - ロープ式エレベータ - Google Patents

Abstract

【課題】
昇降路断面への制約に配慮しつつ、制御性能に優れたロープ式エレベータを実現する。
【解決手段】
乗りかごを懸垂する第1ロープ３を２：１ローピングとし、乗りかごを駆動する第2ロープ４を１：１ローピングとし、第2ロープはベルトなど屈曲性能の高いものを用い、その両端部を乗りかご１とつり合い重り２に結合してシーブ５で駆動することにより、短いロープ長で乗りかご１を高精度に制御可能にすると共に、昇降路断面の制約を軽減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗りかごとつり合い重りとをロープを用いて昇降するロープ式エレベータに関するものである。

エレベータの乗りかごは、ロープによって懸架されており、巻上機でロープを巻上げることによって乗りかごが上下に昇降する。

近年では、巻上機を昇降路内に設置した機械室レスエレベータが、中低層建物において主流となっている。このタイプのエレベータの課題の一つに、昇降路断面積の縮小があり、巻上機の薄型化やガバナなどの装置の小型化が図られている。

また、一般的にエレベータでは、巻上モータの電磁加振力がロープを介して乗りかごに振動伝搬する。このため、電磁加振力を低減するモータ磁場構造や乗りかごへの防振構造を適用している。

これらの課題に対して、巻上機の小型化を図るとともに、巻上機からかごに伝搬する振動を低減する発明として、例えば、特許文献１に記載の発明がある。ロープには乗りかごとつり合い重りを懸垂する機能と、乗りかごを駆動する機能があるが、これらの機能を分離して2種のロープを設け、駆動用のロープでつり合い重りを駆動する構成である。巻上機は、乗りかごから遠いつり合い重り側を駆動するため、乗りかごにモータの電磁加振力が伝搬しにくいとされている。

また、特許文献１のロープ掛け方式に類似する構成であって、駆動力が小さく輸送効率を高める従来技術として、特許文献2に記載の発明がある。ここでは、つり合い重りの代わりに乗りかごを設け、2つの乗りかごをロープで懸垂するとともに、乗りかごに連結したロープを駆動して2つの乗りかごを同時に駆動する構成としている。

国際公開番号ＷＯ２００６／０２１９９６ 特開２００６−３６４１６号公報

特許文献１の構成では、つり合い重りの中央部に循環する駆動ロープを設けて、つり合い重り中央の下方に設けた空隙に薄型の巻上機を設置している。この構成では、駆動ロープの両端をつり合い重りに接続して循環式としているので、駆動ロープが昇降路内を上下方向に循環移動することになり、ロープ長が長くなる。このため、駆動ロープの初期伸びや経年伸びが大きくなり、位置及び速度の制御性能が低下する要因となる。加えて、上下方向に移動するロープによって、昇降路内に設置される機器の設置スペースが制約され、これらの機器との干渉も避けるために、昇降路断面が大きくなる等の課題がある。

一方、特許文献２に記載の構成では、乗りかごの制御に制約が多いだけでなく、乗りかごの重心近くをロープで駆動するため、乗りかごに偏荷重が発生しやすい等の課題がある。

本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、昇降路断面への制約に配慮しつつ、制御性能に優れたロープ式エレベータを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の特徴とするところは、乗りかごとつり合い重りとをロープを用いて昇降するロープ式エレベータにおいて、前記乗りかご及びつり合い重りを懸垂する第１ロープに加えて、乗りかごを駆動する第２ロープを設け、この第２ロープは、その一端を前記乗りかごに固定し、他端を巻上機に連結されたシーブとの係合を通して前記つり合い重りに固定することにより、第２ロープの循環をなくしたところにある。

本発明によれば、第１ロープで乗りかごを懸垂しつつ、第２ロープは昇降路内を循環することなくシーブと係合して乗りかご及びつり合い重りを駆動するので、第２ロープを短縮することができる。したがって、第２ロープが循環移動することによる昇降路内の制約を軽減すると共に、初期伸びや経年伸び等による位置及び速度制御等への影響も軽減し、ロープ式エレベータの制御性能を向上することが出来る。

本発明の第１の実施例を示すロープ式エレベータ全体の模式図 本発明の第２の実施例を示すロープ式エレベータ全体の模式図 本発明の第３の実施例を示すロープ式エレベータの昇降路断面図 本発明の第４の実施例を示すロープ式エレベータの昇降路断面図

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。尚、以下の実施例では、図１及び図２を用いて本発明によるロープ式エレベータの全体構成例を説明し、次に図３及び図４を用いて本発明を適用した場合の昇降路断面の構成例を説明する。

また、これらの実施例では、本発明の前記特徴をより効果的に実現するため、例えば、乗りかごを2：1ローピングで懸垂する第1ロープと、乗りかごを1：1ローピングで駆動する第2ロープを設け、この第2ロープの端部を乗りかご頂部とつり合い重り結合すること、更には第2ロープは屈曲性能の高いものを用いて小径のシーブで駆動すること等、様々な工夫を施しているが、それらの特徴及び効果等については実施例の中で詳述する。

本発明の第1の実施例について、図１のロープ式エレベータの模式図を用いて説明する。本図は、乗りかごをせり上げ式で昇降させるエレベータ構成である。この構成は、特に昇降路頂部の隙間寸法を削減するニーズが高い機械室レスエレベータに用いられている。

第1ロープ３は、乗りかご１とつり合い重り２の自重を支えており、その両端を建屋側に設置する。第1ロープ３は、乗りかご１の底部のプーリ１０a、１０ｂを通過し、つり合い重り２のプーリ１１を通過する２：１ローピングの構成である。

第2ロープ４は、乗りかご１を上下に昇降させる駆動用に設けており、第2ロープ４とシーブ５のトラクションによって乗りかご１を巻き上げる。第2ロープ４は乗りかご１の頂部とつり合い重り２を連結した１：１ローピング構成である。

第1ロープ３は、乗りかご１とつり合い重り２を懸垂するに十分な破断強度があればよく2本以上で構成する。第1ロープは、鋼線に限定されず、アラミド繊維のロープや平型のベルトであってもよい。屈曲性能の高いロープを用いれば、プーリ９、１０a、１０ｂ、１１を小型化することが可能である。これらのプーリ溝は、トラクション確保をしやすいＶ溝やアンダーカット溝で構成する必要はない。むしろ、丸溝であれば、ロープの損傷を軽減することができる。

次に、乗りかご１の駆動方法について詳細に説明する。乗りかご１を駆動するのは、乗りかご１とつり合い重り２を連結する第2ロープ４である。第2ロープ４は、シーブ５の直径を小さくするため、平型のベルトや柔軟性に優れたアラミド樹脂で構成する。例えば、シーブ５の直径を100mm以下で構成すれば、従来の直径を400mmとした場合に比べて、必要な駆動トルクが1/4となりモータを大幅に小型化できる。

シーブ５に巻き掛けられた第2ロープ４は、伝達効率を高めるため、その巻き付け角が180度となるように頂部プーリ１３ｂ、１３ｃで一旦上方に引き上げる。そして、乗りかご１のほぼ中央の天井に配置した頂部プーリ１３aによって、乗りかご側に連結する。また、乗りかご１の頂部隙間を縮小するため、天井に頂部プーリ（図示せず）を設けて、ロープ端部のばねを鉛直方向に対して90度傾けて設置してもよい。

一方、第2ロープ４のつり合い重り側への固定方法は、つり合い重り２の側面に設けた連結ブラケット１２を介して固定する。他の方法として、つり合い重り２のプーリ１１とその投影断面が重ならない位置でつり合い重り２の上面に固定してもよい。これらの具体的な方法については、後述する昇降路断面図を用いて詳細に説明する。

駆動構成は、乗りかご１の移動量が１に対して、巻上機６の巻き取り量が１となる１：１ローピングの構成であるため、ロープの総長は２：１ローピングに比べて約半分である。この場合、ロープの弾性の影響は２：１ローピングに比べて小さいので、乗りかごの着床精度を高めることができる。これは、長行程のエレベータに対して、メリットが大きい。

また、１：１ローピングでは、第2ロープ４を循環式に構成した場合に比べて、ロープ総長を短くすることができる。また、ループを形成する必要がないので、プーリ１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを用いて、巻上機６を昇降路内に自由にレイアウトしやすい。

次に、全体構成に係る本発明の第2の実施例について、図２を用いて説明する。本実施例では、第1ロープ３の張力調整部を巻上機６の上方に位置するプーリ１３ｂ、１３ｃに設けている。

すなわち、プーリ１３ｂ、１３ｃの建屋固定部との間にばね２７a、２７ｂを設け、このばねを伸縮させることによって、巻上機６に巻きかけた第2ロープ４の張力を調整する。ばねの一端は、建屋の梁に、他端はプーリの固定ベースなどに設ける。一方、第2ロープ４のロープ端は、乗りかご１の頂部側およびつり合い重り側に、それぞれ、ばねを介さずに直接固定する。

第１ロープ３の調整には、第2ロープ４の構成と同様に、頂部プーリ９に張力調整部、すなわち、ばね２７ｄを設けてこのばねを伸縮させる。第１ロープ３はトラクションを必要とせず、プーリ溝を滑らせることができるので、張力調整部は1か所でよい。この構成によれば、乗りかご１とつり合い重り２の、それぞれの端部２５a、２５ｂにばねを設ける必要はない。

保守員が複数の第2ロープ４の張力を調整する際には、乗りかご１の上部に乗り込み、ばね２７a、２７ｂを伸縮させる。これと同時に、第1ロープ３の張力調整を行えば、調整部位は、すべて昇降路頂部にあるため、乗りかご１を移動させる手順が減り、調整作業時間を大幅に短縮することができる。

複数の第2ロープ４の張力を均等に調整するためには、頂部プーリ１３ｂ、１３ｃを第2ロープ４の本数に応じて分割し、それぞれに張力が付加できるよう頂部プーリ１３ｂ、１３ｃの固定ベースと調整ばね２７a、２７ｂを独立に設けてもよい。同様に、第1ロープ３の頂部プーリ９についても、複数の張力付加ばね２７ｄを設ければ、個々のロープについて張力調整を行うことができる。

一般にロープが巻き掛けられたシーブにおけるロープの張力比と摩擦係数の関係は、以下の式で与えられる。
Ｔ２／Ｔ１＝Ｅｘｐ（μθ）
Ｔ２：つり合い重り側張力、Ｔ１：乗りかご側張力、μ：摩擦係数、θ：巻き付け角
この式により、例えば、μ＝０．２、θ＝１８０゜のとき、伝達可能な張力比は、Ｅｘｐ（μθ）＝１．８７となる。

乗りかご１を軽量部材で構成して全体を軽量にした場合、つり合い重り２も同様に軽量になるので、左辺のＴ２／Ｔ１は乗りかごの軽量化の効果によって大きくなる。このため、同一の積載量を揚重するには、摩擦係数が変わらない場合、巻き付け角を増やす必要がある。図示しないが、シーブ５と頂部プーリ１３ｂ、１３ｃの間にアイドラプーリ（図示せず）を設置すれば、さらに巻き付け角を増大させることができる。

巻上機６はダイレクトドライブ以外の方式として、モータに必要なトルクを小さくするため、大径のプーリ３０にベルト２８を巻き掛けた減速機構を用いる。特に、つり合い重り２の上方に余裕がある場合には、高さ方向に大径プーリ３０と駆動プーリとモータを並べれば、昇降路断面積を縮小することができる。なお、この巻上機６にも、プーリ１３ｃ、１３ｄと同様にベルト２８に張力を与える張力付加ばね２７ｃを設置し、ベルトが適正に張った状態とする。

一般に、エレベータは、積載率が０％から１００％の範囲において、駆動トルクを最小にするため、積載率が５０％で乗りかご１とつり合い重り２がバランスするように調整する。このため、アンバランス状態によって、乗りかご１が上昇もしくは下降しないように巻上機６にはブレーキを備える。減速機構を有する巻上機では、大径プーリ３０側に制動用のブレーキ３１a、３１ｂを設ければ、ベルト２８が万一破断しても信頼性を確保することができる。

以下、本発明を適用した場合の昇降路断面の実施例について詳細に説明する。図３は本発明による昇降路断面の第１の実施例であり、つり合い重り２を乗りかご１の後方に配置したレイアウトを示す。

第2ロープ４は、一端を乗りかご１天井の中央に連結し、他端をシーブ６を介してつり合い重り２に連結する。モータ２０は円筒形状で、乗りかご１と昇降路壁の間に配置している。第2ロープ４を平型のベルトで構成し、ベルトを捩らずに第2ロープ４の進行方向と、モータの軸方向を直交させるように巻上機２０を配置する。そして、モータ２０を乗りかご１と昇降路壁の間に設置すれば、シーブ５、ブレーキ２１の点検を乗りかご１の上に乗り、上向き作業することなく容易に行なうことができる。

つり合い重り２は、モータ２０の水平位置のほぼ真横位置に位置するため、第2ロープ４は、つり合い重り２の側面に設けた連結ブラケット１２を介してつり合い重り２と連結する。このブラケット１２は、つり合い重りレール７aとレールブラケット１４との干渉を回避する形状とする。また、つり合い重り２の倒れ方向のモーメントを低減するように、図中のL寸法を小さくする形状とする。

本実施例は、モータ２０とつり合い重り２が投影断面内において、重複しない構成である。しかし、頂部隙間に余裕がある場合には、レール７ａの上部を一部切り欠いて、モータ２０の一部をつり合い重り２にラップさせて配置してもよい。これによれば、つり合い重り２の幅方向の中心と、第2ロープ４の端部の水平距離Ｗを小さくすることができるので、ガイド装置のレールへの押付力を低減することができる。

次に、昇降路断面の他の実施例について、図４を用いて詳細に説明する。本実施例は、つり合い重り２が乗りかご１の側面に位置するレイアウトを示している。

第2ロープ４は、図３同様に乗りかご１天井の中央で乗りかご１に連結し、シーブ５を介してつり合い重り２に連結する。この構成では、乗りかご１の後方のスペースがないため、モータ２０の軸がかごの奥行き方向と並行になるように配置している。本実施例は、乗りかご１の投影断面に、モータ２０を設置した構成であるが、つり合い重り２を小型にして、昇降路上部に余裕スペースがある場合には、モータ２０をつり合い重り２の上方に設置してもよい。

昇降路の全幅を縮小するには、つり合い重り２を、奥行き方向において左側の乗りかごレール８ｂと左側のつり合い重りレール７ｂと間に設置すると良い。第2ロープ４は、シーブ５を介してそのロープ端をつり合い重り２に近づけるため、図の水平方向に通過するように配置している。この構成によれば、第2ロープ４の端部は、つり合い重り２の正面に位置するので、連結ブラケット１２を小型にできる他、つり合い重り２の重心に近い位置で固定することができる。

以上、ロープ式エレベータ全体及び昇降路断面の構成例について、夫々複数の実施例を用いて説明したが、これらの実施例によれば、屈曲性の高い第2ロープを小径シーブで駆動するので、巻上モータのトルクを低減し、モータ本体を小型化できる。また、第2ロープは、頂部に設けた小径のプーリを用いて乗りかごとつり合い重りを連結しており、巻上機をつり合い重りの上部や乗りかごと昇降路壁の間にコンパクトに設置することが可能となる。さらに、乗りかごと昇降路の間の空隙に、減速比の高い巻上機を用いれば、さらにモータの小型化が可能である。そして、第2ロープは、乗りかごを直接駆動しており、1：1ローピングで駆動すればロープ長も短いので、速度制御性能に優れ、長工程のエレベータでも着床精度等の位置制御性能にも優れたシステムを構成することができる。

１…乗りかご
２…つり合重り
３…第1ロープ
４…第2ロープ
５…シーブ
６…巻上機
７ａ、７ｂ…つり合重りレール
８ａ、８ｂ…乗りかごレール
９…頂部プーリ（第1ロープ側）
１０ａ、１０ｂ…かご下プーリ
１１…つり合重りプーリ
１２…連結ブラケット
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ…頂部プーリ（第2ロープ側）
２０…モータ
２１…ブレーキ
２５ａ、２５ｂ…第1ロープ端
２６ａ、２６ｂ…第2ロープ端
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ…張力付加ばね
２８…駆動ベルト
３０…大径プーリ
３１ａ、３１ｂ…ブレーキ

Claims (8)

1. 乗りかごとつり合い重り、乗りかごを駆動する巻上機、該巻上機に連結されたシーブを備え、前記乗りかごとつり合い重りとをロープを用いて昇降するロープ式エレベータにおいて、前記乗りかご及びつり合い重りを懸垂する第１ロープと、ロープの一端を前記乗りかご、他端を前記つり合い重りに固定し、前記シーブと係合して前記乗りかごを駆動する第２ロープとを備えることを特徴とするロープ式エレベータ。
2. 請求項１において、前記第1ロープは、前記乗りかごの底部及び前記つり合い重りに設けたプーリを介して懸垂し、その両端を昇降路上部側に固定してなる２：１ローピングとし、前記第２ロープを前記乗りかご頂部と前記つり合い重りとを固定してなる１：１ローピングとすることを特徴とするロープ式エレベータ。
3. 請求項１又は２において、前記第1ロープもしくは前記第２ロープを昇降路上部側で案内する頂部プーリを備え、前記頂部プーリは、前記第1ロープもしくは第２ロープの張力を調整する張力調整ばね介して建屋側の梁に固定することを特徴とするロープ式エレベータ。
4. 請求項１又は２において、前記第２ロープを昇降路上部側で案内する第１及び第２の頂部プーリを備え、前記第１及び第２の頂部プーリで挟まれ、かつ当該第１及び第２の頂部プーリより下部に前記シーブを配置して前記第２ロープと係合させることを特徴とするロープ式エレベータ。
5. 請求項１又は２において、前記シーブの径は、前記第1ロープを案内するプーリの中の最小のプーリ径よりも小さくすることを特徴とするロープ式エレベータ。
6. 請求項１又は２において、前記巻上機は、昇降路断面において前記乗りかごと昇降路壁との隙間に配置することを特徴とするロープ式エレベータ。
7. 請求項１又は２において、前記巻上機は、シーブ軸と駆動軸を並行に配置し、この2つの軸をベルトで連結するとともに、前記シーブに制動ブレーキを備えることを特徴とするロープ式エレベータ。
8. 請求項１又は２において、前記第１ロープに比べ、前記第２ロープの屈曲性が高い材質で構成することを特徴とするロープ式エレベータ。

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