JP2011246262A - エレベーターの安全装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乗客数の増減によりかご全体の積載荷重が変動しても、常に所望の減速度の範囲内で減速されてかごが停止し、緩衝器の設計条件を満足するとともに、停止までの距離が従来の油圧緩衝器と同等な短いエレベーターの安全装置を得る。
【解決手段】エレベーターの安全装置は、塑性変形により衝突エネルギーを吸収するエレベーターの安全装置において、乗客無しから乗客満員までの積載荷重を複数の積載荷重帯に区分し、積載荷重帯毎のかごが衝突したとき該かごを所定の範囲内の減速度で減速する塑性変形を利用する複数の緩衝器と、上記かごの積載荷重が含まれる積載荷重帯に対応する上記緩衝器を特定する制御装置と、上記特定された緩衝器に上記かごが衝突するように選択する機構と、を備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、エレベーターのかごまたは釣合おもりが行き過ぎることにより昇降路ピットと衝突することを防止するために設けるエレベーターの安全装置に関するものである。

従来のエレベーターにおいては、かごまたは釣合おもりが昇降路ピットに衝突することを防止する安全装置として、バネ緩衝器または油圧緩衝器が用いられている。バネ緩衝器は低速運転のエレベーターに、油圧緩衝器は高速運転のエレベーターに用いられる。
バネ緩衝器は，安価に製造することができ、設置後の保守も不要であるが、衝突エネルギーをバネの弾性エネルギーとして蓄積するものであり、かごが緩衝器と衝突して停止した後、かごは上方向に跳ねあげられるため、高速のエレベーターに用いることができないという問題がある。

一方、油圧緩衝器は、衝突エネルギーを油の抵抗で消散するものであり、衝突後のかごの跳ね上がりを抑えることができるものの、所望の減速性能を得るために緩衝器の設計が複雑となり、またオリフィス部の加工精度が要求され、加工に手間がかかる問題がある。さらに、油の管理が必要といった問題もある。
この問題を解決する従来技術として、軸圧縮荷重を受けて塑性変形する中空円筒体の緩衝器が知られている（例えば、特許文献１または２参照）。

特許第３９２４１６３号公報 特開２００２−３１７８４５号公報

従来のエレベーター用の塑性変形を利用する緩衝器では、ピットに設けた緩衝器がかご枠と衝突することにより塑性変形して、衝突エネルギーを吸収する構成となっている。
しかし、塑性変形を利用する緩衝器からかごが受ける反力は、かご全体の積載荷重に係わらずに常に一定である。そのため、乗客が乗っていない軽いかごの状態では、かごは早く停止し、かご停止までの平均減速度は１Ｇを超えてしまい、緩衝器の設計仕様を満足しないという問題がある。また、満員の乗客の場合は、かごの減速度は１Ｇ以下となるものの、停止距離が長くなり、停止までに従来の油圧緩衝器よりも長い距離が必要になるという問題も発生する。

この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、乗客数の増減によりかご全体の積載荷重が変動しても、常に所望の減速度の範囲内で減速されてかごが停止し、緩衝器の設計条件を満足するとともに、停止までの距離が従来の油圧緩衝器と同等な短いエレベーターの安全装置を得ることを目的とする。

この発明に係るエレベーターの安全装置は、塑性変形により衝突エネルギーを吸収するエレベーターの安全装置において、乗客無しから乗客満員までの積載荷重を複数の積載荷重帯に区分し、積載荷重帯毎のかごが衝突したとき該かごを所定の範囲内の減速度で減速する塑性変形を利用する複数の緩衝器と、上記かごの積載荷重が含まれる積載荷重帯に対応する上記緩衝器を特定する制御装置と、上記特定された緩衝器に上記かごが衝突するように選択する機構と、を備える。

この発明に係るエレベーターの安全装置は、乗客数の増減によるかご全体の積載荷重の変動に対して、常に所望の減速度の範囲内でかごを減速させることができ、エレベーターの安全装置に求められる仕様を満足することができる。また、かごがエレベーターの安全装置に衝突してから停止するまでの停止距離が従来の油圧緩衝器と同等とすることができるので、ピット寸法を変えることなく、従来の油圧緩衝器との置き換えが可能となる。

図1は、この発明に係るエレベーターの構成図である。 この発明の実施の形態１に係るエレベーターの安全装置の外観図である。 この発明の実施の形態１に係る緩衝器の斜視図である。 図３の緩衝器の緩衝器ストロークに対する緩衝器反力の関係を示すグラフである。 この発明の実施の形態１に係る緩衝器にかごが衝突した後からの減速度、速度、距離の時間的変化を示すグラフである。 積載荷重が異なるかごが衝突した後からの減速度、速度、距離の時間的変化を示すグラフである。 かごの積載荷重に対応する緩衝器にかごが衝突したときの反力、減速度、停止距離を示すグラフである。 この発明の実施の形態１に係る他のエレベーターの安全装置の外観図である。 この発明の実施の形態２に係るエレベーターの安全装置の外観図である。 積載荷重に応じて緩衝器を選択する選択表を示す図である。 この発明の実施の形態３に係るエレベーターの安全装置の外観図である。 この発明の実施の形態４に係るエレベーターの安全装置の外観図である。 図１２の緩衝器の緩衝器ストロークに対する緩衝器反力の関係を示すグラフである。 この発明の実施の形態４に係るエレベーターの安全装置の一方の緩衝器が塑性変形する様子を示す図である。 この発明の実施の形態４に係るエレベーターの安全装置の他方の緩衝器が塑性変形する様子を示す図である。 この発明の実施の形態５に係るエレベーターの安全装置の外観図である。 この発明の実施の形態５に係るエレベーターの安全装置の一方の緩衝器が塑性変形する様子を示す図である。 この発明の実施の形態５に係るエレベーターの安全装置の他方の緩衝器が塑性変形する様子を示す図である。 この発明の実施の形態６に係るエレベーターの安全装置の外観図である。 この発明の実施の形態６に係るダンパーの形状を示す図である。 最小積載荷重のかごが最大衝突速度でこの発明の実施の形態６に係るエレベーターの安全装置に衝突したときのかごの変位、速度、減速度を示すグラフである。 最大積載荷重のかごが最大衝突速度でこの発明の実施の形態６に係るエレベーターの安全装置に衝突したときのかごの変位、速度、減速度を示すグラフである。

以下、本発明のエレベーターの安全装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明に係るエレベーターの構成を示す図である。
この発明に係るエレベーターは、建物２に設けられた昇降路１、エレベーターのかご３、エレベーター機械室に設けられた巻上機４、巻上機４に巻き掛けられたロープ５、かご３とロープ５で連結される釣合おもり６、昇降路１の下部に設けられるかご側のエレベーターの安全装置１００ａ、および、昇降路１の下部に設けられる釣合おもり側のエレベーターの安全装置１００ｂを備える。

この発明に係るエレベーターでは、何らかの異常でかご３が最下階で停止せずに更に下降し続ける場合、かご３がかご側のエレベーターの安全装置１００ａに衝突することにより、かご３の速度を減速し所定の距離だけ下降した後で停止させる。
一方、かご３が最上階で停止せずに更に上昇し続ける場合は、釣合おもり６が釣合おもり側のエレベーターの安全装置１００ｂに衝突することにより、かご３の上昇を抑える。なお、以下の説明では、かご側のエレベーターの安全装置１００ａと釣合おもり側のエレベーターの安全装置１００ｂは緩衝動作は同様であるので、かご側のエレベーターの安全装置１００ａだけに付いて説明する。

図２は、この発明の実施の形態１に係るエレベーターの安全装置の構成図である。
この発明の実施の形態１に係るかご側のエレベーターの安全装置は、図２に示すように、ピット７に直列に並べられて設置される６本の緩衝器８Ａ〜８Ｆ、かご３の下部に取り付けられる断面がコの字状の２個の枠１０Ａ、１０Ｂ、緩衝器８Ａ〜８Ｆの上方を緩衝器８Ａ〜８Ｆの配列の方向に枠１０Ａ、１０Ｂのリブをスライドするプレート１１、プレート１１を緩衝器８Ａ〜８Ｆの配列の方向に移動させる駆動ワイヤ１２、駆動ワイヤ１２を走行させる駆動装置１３、および、駆動装置１３を制御する制御装置９を備える。

緩衝器８Ａ〜８Ｆは、緩衝器反力が異なり、かご３の積載荷重を乗客なしから乗客満員のときの積載荷重を６分割し、積載荷重がＡ以上〜Ｂ未満、Ｂ以上〜Ｃ未満、Ｃ以上〜Ｄ未満、Ｄ以上〜Ｅ未満、Ｅ以上〜Ｆ未満、Ｆ以上のとき緩衝器８Ａ〜８Ｆがそれぞれ選択される。
枠１０Ａ、１０Ｂは、緩衝器８Ａ〜８Ｆの上面と重ならないように、隙間を空けて並列に配置されている。
プレート１１は、緩衝器８Ａ〜８Ｆの上面の直上の６つの位置に停止される。
駆動装置１３は、制御装置９から送られてくる位置情報に従って、所望の緩衝器８Ａ〜８Ｆの上面の直上の位置にプレート１１を移動させる。
制御装置９は、図示しない秤装置から送られてくるかご３の積載荷重に対応する緩衝器反力を有する緩衝器８Ａ〜８Ｆを選択し、選択した緩衝器８Ａ〜８Ｆに対応する位置情報を駆動装置１３に指令する。

図３は、この発明の実施の形態１に係る緩衝器の形状を示す外観図である。図４は、図３の緩衝器にかごが衝突したときのかごの減速度、速度、変位を示すグラフである。
緩衝器８Ａ〜８Ｆは、図３に示すように、中空の角パイプで構成される。また、隣接する側面が交わる角部分には、切り欠きまたは窪みで構成されるクラッシュビード１８が設けられている。
プレート１１がいずれかの緩衝器８Ａ〜８Ｆに衝突すると、緩衝器８Ａ〜８Ｆは、クラッシュビード１８を起点として、座屈変形が生じ、続いて折り畳み変形が生じる。この時生じる座屈変形および折り畳み変形（以下、合わせて塑性変形と称す。）によって消費されるエネルギーが、衝突エネルギーを吸収し、かご３を停止させる。

緩衝器８Ａ〜８Ｆに設けられるクラッシュビード１８の種類には特に限りがあるわけではないが、ここでは３種類の緩衝器を例示する。図４は、緩衝器にかごが衝突したときのかごが受ける緩衝器反力を縦軸にし、緩衝器ストロークを横軸にして表したグラフである。
図３（ａ）に示す第１の緩衝器８では、大きさが同じクラッシュビード１８が角パイプの軸方向に等間隔に設けられている。この場合、図４（ａ）に示すように、クラッシュビード１８が座屈変形する際に高い緩衝器反力が発生し、その後の折り畳み変形では緩衝器反力が低下する。この座屈変形と折り畳み変形とが交互に、かご３が停止するまで繰り返される。そのため、第１の緩衝器８で発生する緩衝器反力は、かご３の積載荷重や衝突時の速度によらず、破線で示すようにほぼ一定の値Ｆを示す。

図３（ｂ）に示す第２の緩衝器８では、大きさが同じクラッシュビード１８が角パイプの軸方向の上部と下部で異なった間隔で設けられている。すなわち、上部の間隔Ｐ１は、下部の間隔Ｐ２よりも狭くなっている。そのため、間隔の狭い上部から座屈変形が進行し、このときの緩衝器反力はＦ１となる。さらに座屈変形と折り畳み変形が進行し間隔Ｐ２の領域になると、変形するのに間隔Ｐ１の部分より大きな力が必要となるため、緩衝器反力は増加してＦ２となる。これにより、第２の緩衝器８の緩衝器反力は、図４（ｂ）に示すように、２段の構成となる。

図３（ｃ）に示す第３の緩衝器８では、角パイプの軸方向の最も上部に設けられるクラッシュビード１８の大きさが大きく、角パイプの下端に近づくほど次第に小さくなっている。これにより、図４（ｃ）に示すように、緩衝器反力は衝突直後は小さく、変形の進行とともに緩衝器反力が増加していく。
このように、クラッシュビード１８の設け方を変えることにより、反力曲線を自在に設計することが可能である。

次に、塑性変形を利用する緩衝器８を単独に１個用いてかご３を減速させる場合のかご３の動きについて説明する。簡単のために、緩衝器反力は図４（ａ）の破線で示すように、一定値Ｆとする。
この場合、かご３の運動方程式は式（１）で与えられる。ここで、ｍはかご３の積載荷重を含むかごの質量、ｘは上向きを正とするかご３の変位、ｇは重力加速度である。式（１）より，緩衝器８に衝突後のかご減速度ａは式（２）で与えられる。式（２）より、かご減速度ａは一定値で、かご積載荷重を含むかごの質量ｍの関数となることが分かる。

緩衝器８に衝突直後（時刻ｔ＝０）のかご３の変位ｘ（０）と速度−Ｖ_０を式（３）、式（４）とすると、式（２）から時刻ｔにおける速度と距離（ストローク）は式（５）と式（６）から求められる。式（２）、（５）、（６）から求まる減速度ａ、速度ｖ、距離ｘを図５に示す。図５は、かご３の減速度が一定の場合のかご３が停止するまでのかご３の速度と距離を示すグラフである。

緩衝器８の仕様として、かご３の減速度は１Ｇ以下でなければならない。そこで、ある積載荷重を含むかごの質量Ｍにおいて式（７）で表すように減速度ａが重力加速度ｇと等しくなるように緩衝器反力Ｆを式（８）、（９）に基づいて設定する。

このときのかご３の応答を図６の実線で示す。図６は、かご３の積載荷重を含むかごの質量が異なる場合のかご３が停止するまでのかご３の速度と距離を示すグラフである。
もし、かご積載荷重ｍにおけるかごの積載荷重がＭより大きいと、式（１０）の関係から、図６の点線で示すように、かご減速度ａが１Ｇより小さくなり、かご３が停止するのに要する時間が長くなり、かご３が停止する距離が長くなる。

一方、かご質量ｍにおけるかごの積載荷重がＭより小さいと、式（１１）の関係から、図６の破線で示すように、かご減速度が１Ｇより大きくなり、かご３が停止するのに要する時間が短くなり、かご３が停止する距離が短くなる。

このように、塑性変形を利用した図３の緩衝器８を単独で使用すると、かご３の積載荷重に応じてかご３の減速特性が変化する。よって、乗客が乗っていない場合と満員の乗客が乗っている時では、かご３全体の積載荷重が大きく異なるので、緩衝器８を単独で使用するだけではかご３が停止するまでに移動するストロークは大きく変化する。

図７は、この発明の実施の形態１に係るエレベーターの安全装置にかごが衝突したときにかごが受ける緩衝器反力、かごの減速度、かごの停止距離をかごの積載荷重に対して示すグラフである。
この発明の実施の形態１に係るエレベーターの安全装置では、緩衝器反力が異なる６個の塑性変形を利用する緩衝器８Ａ〜８Ｆを使用し、かご３の積載荷重に対応させて緩衝器８Ａ〜８Ｆを選択している。
かご３の積載荷重に対応させて緩衝器８Ａ〜８Ｆを選択する様子を図示すると、図７（ａ）となる。緩衝器８Ａ〜８Ｆは、緩衝器８Ａ〜８Ｆにかご３が衝突したときかご３の減速度が所定の範囲内になるように、かご３の積載荷重Ａ〜Ｆに対応している。また、緩衝器８Ａ〜８Ｆにそれぞれ対応する積載荷重Ａ〜Ｆのかご３が衝突したとき、同じように衝突開始から距離Ｓだけ下降した地点でかご３が停止する。

積載荷重の変化に対するかご３の減速度は、式（２）を用いることにより、図７（ｂ）に示すように、積載荷重が大きくなるに従って減速度が小さくなる。そして、かご３が停止するまでに下降したストロークは、図７（ｃ）に示すように、積載荷重が大きくなるに従ってストロークが大きくなる。減速度が１Ｇで減速するとストロークＳで停止するので、減速度が１Ｇ未満で減速するとストロークｃＳで停止する。そしてｃＳはＳを超えているので、ｃは１を超えている。

積載荷重が増加するに従って減速度が減少しストロークが長くなるので、ストロークｃＳがピット７の寸法から許容される許容値に達したとき次に緩衝器反力の大きな緩衝器８にかご３が衝突するように緩衝器８を選択する。

このように緩衝器反力が異なる６個の緩衝器８Ａ〜８Ｆを積載荷重に対応して選択しかご３が衝突するようにするので、乗客が乗っていない場合から満員の乗客が乗っている場合でもかご３の減速度が１Ｇ以下で所定の下限値以上の間でかご３が停止するとともに、かご３がピット７の寸法から許容される許容値以下のストロークで停止する。

なお、この発明の実施の形態１に係るエレベーターの安全装置では、緩衝器８Ａ〜８Ｆに衝突するプレート１１を駆動ワイヤ１２を介して移動しているが、図８に示すように、プレート１１を駆動装置１３で直接回転させる構成としても良い。図８は、この発明の実施の形態１に係る他のエレベーターの安全装置の構成図である。

このように、簡単な構成の塑性変形によりかご３を停止する６個の緩衝器８Ａ〜８Ｆをピット７に設け、かご３の積載荷重に応じて緩衝器８Ａ〜８Ｆを選択する簡単な駆動装置１３を備えることにより、かご３の積載荷重の変化にも係わらず、一定範囲の減速度および一定範囲のストロークでかご３を停止させることができるとともに、油の使用をなくすことができる。
また、既存のかご構造からの変更を少なくして、緩衝器８を適用することができる。
また、かご床の沈み込みなど、かご重量の変化を容易に選択機構の駆動装置に伝達することができる。

実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２に係るエレベーターの安全装置の構成を示す図である。
この発明の実施の形態２に係るエレベーターの安全装置は、この発明の実施の形態１に係るエレベーターの安全装置と緩衝器８の個数が６個から４個と減らされたことと第２のプレート１４と第２の駆動装置１５を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明を省略する。
４つの緩衝器８Ａ〜８Ｄは、緩衝器反力がそれぞれ異なり、対応する緩衝器反力は積載荷重を最も小さいものＡから最も大きいＦに並べると、対応する緩衝器は緩衝器８Ｂ単独、緩衝器８Ｃ単独、緩衝器８Ｄ単独、緩衝器８Ａと緩衝器８Ｂ、緩衝器８Ａと緩衝器８Ｃ、緩衝器８Ａと緩衝器８Ｄとなる。

プレート１１は、駆動装置１３により直接回転されることにより緩衝器８Ｂ、緩衝器８Ｃ、緩衝器８Ｄの上面の真上の位置に位置設定される。
第２のプレート１４は、第２の駆動装置１５により往復されることにより緩衝器８Ａの上面の真上の位置と緩衝器８Ａ〜８Ｄのいずれの上面の真上を外した位置の間を駆動される。

図１０は、かごの積載荷重帯に対する緩衝器の選択表である。
制御装置９Ｂは、秤装置から入力される積載荷重に基づいて図１０に示す選択表から該当する緩衝器８Ａ〜８Ｄを抽出し、抽出した緩衝器８Ｂ〜８Ｄの位置情報を駆動装置１３に送り移動を指示するとともに緩衝器８Ａが抽出されたとき緩衝器８Ａの位置情報を第２の駆動装置１５に送り移動を指示する。

この発明の実施の形態２に係るエレベーターの安全装置は、この発明の実施の形態１に係るエレベーターの安全装置と同様に、乗客が乗っていない場合から満員の乗客が乗っている場合でもかご３の減速度が１Ｇ以下で所定の下限値以上の間でかご３が停止するとともに、かご３がピット７の寸法から許容される許容値以下のストロークで停止することができ、さらに積載荷重が大きいときには複数の緩衝器８にかご３が衝突して停止するので、緩衝器８の数を減らすことができる。

実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態３に係るエレベーターの安全装置の構成を示す図である。
この発明の実施の形態３に係るエレベーターの安全装置は、かご３の下部に回転自在に支持される回転テーブル１６、回転テーブル１６の下面に固定される４つの緩衝器８Ａ〜８Ｄ、回転テーブル１６を回転する駆動装置１３、ピット７に設けられるバッファ受け台１７、および、秤装置から得る積載荷重から該当する緩衝器８Ａ〜８Ｄを選択するとともに駆動装置１３に指示して選択した緩衝器８Ａ〜８Ｄをバッファ受け台１７の直上に位置させる制御装置９Ｃを備える。

この発明の実施の形態３に係るエレベーターの安全装置は、この発明の実施の形態１に係るエレベーターの安全装置と同様に、乗客が乗っていない場合から満員の乗客が乗っている場合でもかご３の減速度が１Ｇ以下で所定の下限値以上の間でかご３が停止するとともに、ピット７にバッファ受け台１７のみを設ければ良いので、ピット７での保守作業スペースを広く確保することができる。

なお、この発明の実施の形態３に係るエレベーターの安全装置では、駆動装置１３をかご３に設けているが、かご３の下部に緩衝器８Ａ〜８Ｄを固定し、ピット７に設けるバッファ受け台１７を回転テーブル１６の上に設置し、回転テーブル１６を回転する駆動装置１３をピット７に設けても、同様の効果が得られる。駆動装置１３を、かご側に設置しないため、かご重量の増加を抑えることができる。

実施の形態４．
図１２は、この発明の実施の形態４に係るエレベーターの安全装置の構成を示す図である。図１３は、この発明の実施の形態４における緩衝器の反力パターンを表す説明図である。図１４、図１５はこの発明の実施の形態４に係るエレベーターの安全装置の動作状態を示す説明図である。
この発明の実施の形態４に係るエレベーターの安全装置は、図３（ｂ）に示すような緩衝器反力が途中で変化する２個の緩衝器８ｃ、８ｄ、緩衝器８ｃが搭載されるとともにピット７の床に配置される緩衝器台３３、緩衝器台３３のブレース３４を連結する締結スイッチ３５、緩衝器８ｄが搭載されるガイド３１、ガイド３１を上方に付勢するバネ３２、ガイド３１を垂直に案内するレール３０、３６、レール３６をピット７の壁から引き離すバネ３８、および、レール３６の下端をピット７の壁に締結する締結スイッチ３７を備える。

緩衝器８ｃ、８ｄのそれぞれの２段目で減速する開始位置を、図１３に示すように、Ｐｃ、Ｐｄとし、緩衝器８ｃ、８ｄが発生する反力をＦ１ｃ、Ｆ２ｃ、Ｆ１ｄ、Ｆ２ｄとする。

次に、この発明の実施の形態４に係るエレベーターの安全装置の動作を説明する。
かご３の速度が緩衝器８ｃ、８ｄの切替速度Ｖよりも速いときには、緩衝器８ｃのみが反力を発生し、塑性変形によりかご３を減速させる。この時、緩衝器８ｄは、レール３０、３６とガイド３１で上下に移動可能で、緩衝器８ｄはガイド３１を介してバネ３２で垂直方向に移動自在に支持されている。そのため、図１４に示すように、緩衝器８ｄ自体は塑性変形しない。なお、バネ３２の縮みによってかご３が受ける反力は、緩衝器８ｃで発生する緩衝器反力よりも十分小さな値となっている。

緩衝器８ｃによりかご３が減速し、切替速度Ｖまで低下すると、緩衝器８ｃを支える緩衝器台３３のブレース３４を連結する締結スイッチ３５が外れ、図１５に示すように、緩衝器台３３が倒れ込む。これにより、緩衝器８ｃはかご３への反力を発生しなくなる。一方、緩衝器８ｄ側では、図１５に示すように、レール３６を拘束している締結スイッチ３７が外れることにより、レール３６がバネ３８の押し付け力でガイド３１を水平に押すことにより反対側のレール３０とガイド３１の隙間が狭まる。これにより、緩衝器８ｄのバネ３２による下降が止まり、かご３は緩衝器８ｄの塑性変形による緩衝器反力を受ける。

このように、切替速度Ｖによって、かご３が受ける反力は，緩衝器８ｃから緩衝器８ｄに切り替わる。ここで、切替速度ＶおよびＰｃ、Ｐｄ、Ｆ１ｃ〜Ｆ２ｄを適切に設定することにより、全ての荷重および衝突速度の変動範囲に対して、かご３の変位および減速度の条件を満たすことができる。
このように、２段減速する緩衝器８ｃ、８ｄを２台設置し、そのうち一方の緩衝器８ｃのみが最初に緩衝器として作用し、かご３の衝突速度が設定速度に低下すると、別の緩衝器８ｄに切り替わることで、かご３の積載荷重の変化によらず、一定範囲の減速度および一定範囲の変位で，かご３を停止させることができる。
なお、緩衝器８ｃ、８ｄを図３（ｃ）のような緩衝器反力を有する緩衝器としても、同様の効果が得られる。

実施の形態５．
図１６は、この発明の実施の形態５に係るエレベーターの安全装置の構成を示す図である。
この発明の実施の形態５に係るエレベーターの安全装置は、図３（ｂ）に示すような緩衝器反力が途中で変化する２個の緩衝器８ｃ、８ｄ、緩衝器８ｃ、８ｄがそれぞれ搭載される緩衝器台３９ｃ、３９ｄ、緩衝器台３９ｃ、３９ｄを支持するバネ４０ｃ、４０ｄ、
緩衝器台３９ｄの側面に当接して下方への動きを止めるストッパ４１、ストッパ４１を緩衝器３９ｃ側に付勢するバネ４３、ストッパ４１をピット７の壁に締結して緩衝器８ｄの下降をストッパ４１により止める締結スイッチ４２を備える。
緩衝器３９ｃ、３９ｄは切頭の円錐体であり、底面が上を向くように配置されている。
ストッパ４１では切頭の円錐体が円柱の上に配置され、円柱の底面にはコロ４４が設けられている。

次に、この発明の実施の形態５に係るエレベーターの安全装置の動作を説明する。
かご速度が緩衝器８ｃ、８ｄの切替速度Ｖよりも速いときには、図１７に示すように、かご３が緩衝器８ｄのみから緩衝器反力を受け、緩衝器８ｄの塑性変形によりかご３を減速させている。この時、緩衝器８ｃと緩衝器台３９ｃは上下に移動可能にバネ４０ｃにより支持されているので、緩衝器８ｃ自体は塑性変形しない。

一方、緩衝器８ｄも同様にバネ４０ｄにより支持されているが、緩衝器台３９ｄが下降する動きがストッパ４１で拘束されているため、かご３が緩衝器８ｃ、８ｄと衝突すると、緩衝器８ｄのみが塑性変形することにより、かご３を減速させる。なお、バネ４０ｃの縮みによりかご３が受ける反力は、緩衝器８ｄで発生する反力よりも十分小さな値となっている。

緩衝器８ｄによりかご３が減速し、切替速度Ｖまで低下すると、緩衝器台３９ｄの下降を拘束しているストッパ４１が締結スイッチ４２が外れることによりバネ４３から受ける水平力で緩衝器８ｃ側にコロ４４に乗って移動する。これにより、緩衝器台３９ｄは下降可能になり、緩衝器８ｄの塑性変形はこれ以上進行しない。

一方、図１８に示すように、ストッパ４１はバネ４３により緩衝器８ｃ側に移動し、ストッパ４１の切頭の円錐体の側面が緩衝器台３９ｃの切頭の円錐体の側面に係合することにより、緩衝器台３９ｃの下降の動きが封じられる。そこで、緩衝器８ｃが塑性変形してかご３に緩衝器反力を与えて減速させる。

このように、切替速度Ｖを下回った時点でかご３を減速する緩衝器反力を発する緩衝器が緩衝器８ｄから緩衝器８ｃに切り替るので、かご３の積載荷重の変化によらず、かご３を所定の範囲内の減速度で減速させることができるとともに、かご３を所定の範囲内の変位で停止させることができる。

実施の形態６．
図１９は、この発明の実施の形態６に係るエレベーターの安全装置の構成を示す図である。図２０は、この発明の実施の形態６に係るダンパーの形状を示す図である。
この発明の実施の形態６に係るエレベーターの安全装置は、ピット７に配置される塑性変形を利用する緩衝器８およびダンパー５０を備える。
ダンパー５０は、図２０に示すように、かご３が衝突すると下降するプランジャ５３、プランジャ５３が中で下降するシリンダ５２、および、減衰効果を与えるオリフィス５１を備える。オリフィス５１は、速度に比例する反力を発生するが、速度の２乗に比例する反力を発生するものでも良い。

式（１）の右辺を一般化力Ｗとして、ダンパー５０は速度比例の減衰力を発生するのでそれに従って設計する。一般化力Ｗは、緩衝器８とダンパー５０の組み合わせで式（１２）で表される。ここで、Ｑ、ｃはともに一定値である。式（１２）を式（１）に代入すると式（１３）となる。Ｑ／ｍをｆと置き換えて式（１３）を整理すると、式（１４）となる。

式（１４）の右辺を０としたときの一般解ｘ_１（ｔ）は、ｃｆをλとすると式（１５）となる。また、式（１４）の特解ｘ_２（ｔ）は式（１６）となる。式（１５）、式（１６）より、初期条件式（３）、式（４）を考慮した場合の解ｘ（ｔ）は式（１７）となる。

式（１７）の変位から得られる速度は式（１８）で表される。
式（１８）から、速度はｆ／λに漸近することが分かる。ここで、時刻ｔ０がＶ_０／Ｇの時に、速度が０になるようにｆを定めると、平均減速度１Ｇとなり条件を満たす。このとき、γをｃＶ_０とすると、ｆは式（１９）、Ｑは式（２０）となる。

式（２０）より、かご３の積載荷重を含むかご質量ｍ、衝突速度Ｖ_０が決まれば、緩衝器８の反力Ｑを設定することができる。しかし、式（２０）のままでは、図６と同様に、積載荷重の変動に対応することができない。そこで、緩衝器８として、緩衝器８の反力が途中で切り替わる、２段減速で構成される図３（ｂ）を用いる。
最小荷重で最大衝突速度のときに、１段目の減速区間内で停止するように、図４（ｂ）の反力Ｆ１を決めると、式（２０）は式（２１）となる。

２段目の減速区間に切り替わる位置をＰとすると、Ｐ、γ、Ｆ２を適切に設定することにより、全ての積載荷重および衝突速度の変動範囲内で、緩衝器８のストロークおよび減速度の条件を満たすことができる。

図２１は、最小積載荷重のかご３が最大衝突速度でこの発明の実施の形態６に係るエレベーターの安全装置に衝突したときのかご３の変位、速度、減速度を示す。図２２は、最大積載荷重のかご３が最大衝突速度でこの発明の実施の形態６に係るエレベーターの安全装置に衝突したときのかご３の変位、速度、減速度を示す。なお、図２１、図２２では、一定減速度１Ｇで減速したときの衝突速度Ｖ_０、停止する距離ｘ０、停止時間ｔ０に対する比率で表す。これより、停止時間の比は１以上、停止距離の比は１以下となっており、エレベーターの安全装置の減速度および停止距離の条件を満足していることが分かる。

このように、２段減速の塑性変形を利用する緩衝器８と速度比例の減衰力を発生するダンパー５０を並列に設置することで、かご３の積載荷重の変化によらず、かご３を所定の範囲内の減速度で減速するとともにかご３を所定の範囲内のストロークで停止することができる。
なお、塑性変形を利用する緩衝器８を図３（ｂ）の２段減速の緩衝器８の代わりに、図３（ｃ）のように緩衝器ストロークに従って反力が増加していく緩衝器８を用いても良い。

１ 昇降路、２ 建物、３ かご、４ 巻上機、５ ロープ、６ 釣合おもり、７ ピット、８ 緩衝器、９、９Ｂ、９Ｃ 制御装置、１０Ａ、１０Ｂ 枠、１１ プレート、１２ 駆動ワイヤ、１３ 駆動装置、１４ プレート、１５ 駆動装置、１６ 回転テーブル、１７ バッファ受け台、１８ クラッシュビード、３０、３６ レール、３１ ガイド、３２、３８、４０ｃ、４０ｄ、４３ バネ、３３、３９ｃ、３９ｄ 緩衝器台、３４ ブレース、３５、３７、４２ 締結スイッチ、４１ ストッパ、４４ コロ、５０ ダンパー、５１ オリフィス、５２ シリンダ、５３ プランジャ、１００ エレベーターの安全装置。

Claims (10)

1. 塑性変形により衝突エネルギーを吸収するエレベーターの安全装置において、
   乗客無しから乗客満員までの積載荷重を複数の積載荷重帯に区分し、
   積載荷重帯毎のかごが衝突したとき該かごを所定の範囲内の減速度で減速する塑性変形を利用する複数の緩衝器と、
   上記かごの積載荷重が含まれる積載荷重帯に対応する上記緩衝器を特定する制御装置と、
   上記特定された緩衝器に上記かごが衝突するように選択する機構と、
   を備えることを特徴とするエレベーターの安全装置。
2. 上記複数の緩衝器は、ピットに配置されることを特徴とする請求項１に記載のエレベーターの安全装置。
3. 上記複数の緩衝器は、かご下に配置されることを特徴とする請求項１に記載のエレベーターの安全装置。
4. 上記選択する機構は、上記かご下に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のエレベーターの安全装置。
5. 上記選択する機構は、ピットに配置されることを特徴とする請求項１または３に記載のエレベーターの安全装置。
6. 塑性変形により衝突エネルギーを吸収するエレベーターの安全装置において、
   塑性変形によりかごに対して反力を発生する複数の緩衝器と、
   上記かごの減速途中の速度に応じて上記緩衝器を切り替える機構と、
   を備えることを特徴とするエレベーターの安全装置。
7. 上記緩衝器は、上記かごを減速させる反力が少なくとも２段階で変化することを特徴とする請求項６に記載のエレベーターの安全装置。
8. 塑性変形により衝突エネルギーを吸収するエレベーターの安全装置において、
   塑性変形によりかごに対して反力を発生する緩衝器と、
   上記かごの速度に応じて反力が変化するダンパーと、
   を備えることを特徴とするエレベーターの安全装置。
9. 上記緩衝器は、上記かごを減速させる反力が少なくとも２段階で変化することを特徴とする請求項８に記載のエレベーターの安全装置。
10. 上記ダンパーは、上記かごの速度または速度の２乗に比例した反力を発生することを特徴とする請求項８または９に記載のエレベーターの安全装置。

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