JP2015218024A - Balance mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は釣合機構に関し、特に、機器の全体重量を減少させ、昇降動作開始時の慣性力を小さくするのに好適な釣合機構に関するものである。 The present invention relates to a balancing mechanism, and more particularly to a balancing mechanism that is suitable for reducing the overall weight of the device and reducing the inertial force at the start of the lifting operation.
従来の釣合機構の代表例としてエレベータの釣合機構の例を図4を参照して説明する。図4において、101は昇降路を上下に移動する例えばかごであり、当該かご101は昇降部として機能する。かご101の中に人が乗る。かご101は例えばワイヤーロープ102に結合されている。ワイヤーロープ102は、環状の形態を有し、上端のプーリ103と下端のプーリ104の間に架け渡されている。上端のプーリ103の軸部は駆動装置105の駆動軸105aに連結されている。ワイヤーロープ102では、かご101が取り付けられた部分に対して、プーリ103,104を境にして反対側の部分に釣合錘106が取り付けられている。釣合錘106は、かご101と同じ重量を有し、釣合のバランスを取る機能を有し、カウンタウェイトとも呼ばれている。駆動装置105からプーリ103に対して回転駆動力が与えられないときには、かご101と釣合錘106は釣り合った状態にあり、ワイヤーロープ102は動かず、かご101および釣合錘106は静止した状態にある。駆動装置105からプーリ103に対してかご101を下降させる回転駆動力が与えられると、図4に示すごとく上端の位置にあるかご101は釣合錘106との間でバランスを保持されつつ下降する。反対に、駆動装置105からプーリ103に対してかご101を上昇させる回転駆動力が与えられると、下方の位置にあるかご101は釣合錘106との間でバランスを保持されつつ上昇する。
An example of an elevator balancing mechanism will be described with reference to FIG. 4 as a representative example of a conventional balancing mechanism. In FIG. 4, reference numeral 101 denotes, for example, a car that moves up and down the hoistway, and the car 101 functions as an elevating unit. A person gets in the basket 101. The car 101 is coupled to a wire rope 102, for example. The wire rope 102 has an annular shape and is bridged between a
上記の釣合機構はエレベータにおけるかご101と釣合錘106の釣合機構であったが、従来では、かご101以外の一般的な昇降部に対しても同様な釣合機構が用いられている。 The above-described balancing mechanism is a balancing mechanism between the car 101 and the balancing weight 106 in the elevator. Conventionally, a similar balancing mechanism is also used for a general lifting unit other than the car 101. .
従来の釣合機構の公知文献としては、特許文献1に開示されたエレベータや特許文献2に開示されたエレベータ装置が知られている。いずれも、ロープの両端にかごと釣合錘を備えた構造である。
As known literatures on conventional balancing mechanisms, an elevator disclosed in
釣合錘を用いた釣合機構を備えた従来の昇降駆動システムでは、釣合錘の重量分が増加し、可動対象となる機器の重量が増加し、機器全体として大きな重量となるという問題があった。また駆動装置の側からみると、昇降駆動を開始する時に必要とされる駆動力は、昇降部の重量と釣合錘の重量を合計した重量に対応する慣性力を配慮することが必要となる。このため、駆動装置は、昇降駆動の開始時に大きな駆動力を発生させることが必要になり、大きな出力を有するモータが必要となるという問題があった。さらに、釣合錘を用いた構成の場合には、昇降部の昇降動作に応じて釣合錘も同じ距離を昇降するので、釣合錘が移動するための昇降路のスペースが必要となる。そのため、昇降駆動システムの装置サイズが大きくなるという問題があった。 In the conventional lifting drive system equipped with a balancing mechanism using a balancing weight, there is a problem that the weight of the balancing weight increases, the weight of the device to be moved increases, and the weight of the entire device becomes large. there were. Further, when viewed from the drive device side, it is necessary to consider the inertial force corresponding to the total weight of the lifting part and the counterweight as the driving force required when starting the lifting drive. . For this reason, there has been a problem that the drive device needs to generate a large driving force at the start of the elevation drive, and a motor having a large output is required. Furthermore, in the case of a configuration using a counterweight, the counterweight moves up and down the same distance in accordance with the elevating operation of the elevating unit, so that a hoistway space for moving the counterweight is required. Therefore, there has been a problem that the device size of the lifting drive system becomes large.
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、釣合錘を用いない構造とし、機器全体の軽量化を図り、駆動対象となる重量を軽減し、低出力のモータを用いて安価に構成することができ、さらに省スペース化を実現できる釣合機構を提供することにある。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to use a structure that does not use a counterweight, to reduce the weight of the entire device, to reduce the weight to be driven, and to be configured at low cost using a low-output motor. It is another object of the present invention to provide a balancing mechanism that can achieve further space saving.
本発明に係る釣合機構は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。 The balancing mechanism according to the present invention is configured as follows to achieve the above object.
第1の釣合機構(請求項1に対応)は、昇降するように設けられた対象物に対して対象物の重量と釣り合うように釣合部材を設けた釣合機構において、釣合関係を作る機構部を有し、釣合部材は機構部に一部が結合された伸縮部材であることを特徴とする。 The first balancing mechanism (corresponding to claim 1) is a balancing mechanism in which a balancing member is provided so as to balance the weight of the object with respect to the object provided to move up and down. It has a mechanism part to make, and a balance member is an elastic member in which a part was combined with the mechanism part.
上記の釣合機構では、昇降する対象物に対して、これと釣合関係を作る機構部を有し、かつ対象物と釣り合う釣合部材を、機構部に一部が結合された伸縮部材としたため、機器全体を軽量化することができ、駆動対象となる部分の重量を軽減し、低出力の駆動モータを用いることが可能となる。 In the above balancing mechanism, a balance member that has a mechanism portion that balances the object to be lifted and that balances the object, and a telescopic member that is partially coupled to the mechanism portion; Therefore, the entire device can be reduced in weight, the weight of the portion to be driven can be reduced, and a low-output drive motor can be used.
第2の釣合機構(請求項2に対応)は、上記の構成において、好ましくは、対象物は上下の位置関係にて配置された2つのプーリの間に架け渡された環状部材に結合され、伸縮部材は一端が固定されかつ他端が環状部材に結合され、対象物が最上位置にあるとき伸縮部材は最収縮状態にあるように釣合の均衡が保たれることを特徴とする。 In the above configuration, the second balance mechanism (corresponding to claim 2) is preferably coupled to an annular member spanned between two pulleys arranged in a vertical positional relationship. The telescopic member is characterized in that one end is fixed and the other end is coupled to the annular member, and the balance of balance is maintained so that the telescopic member is in the most contracted state when the object is in the uppermost position.
第3の釣合機構(請求項3に対応)は、上記の構成において、好ましくは、伸縮部材は、一端が動かないように固定されかつ他端が環状部材に結合されたバネであり、このバネの引張力と対象物の重量が釣り合うように設定され、対象物を昇降させる駆動装置の動作は、対象物の重量のみを昇降駆動開始時の慣性負荷であるとして制御されることを特徴とする。 In the above configuration, the third balancing mechanism (corresponding to claim 3) is preferably configured such that the elastic member is a spring fixed at one end so as not to move and coupled at the other end to an annular member. It is set so that the tensile force of the spring and the weight of the object are balanced, and the operation of the drive device that raises and lowers the object is controlled by assuming that only the weight of the object is an inertial load at the start of raising and lowering drive. To do.
第4の釣合機構(請求項4に対応)は、上記の構成において、好ましくは、バネは、ゼンマイバネであり、ゼンマイバネの他端が、回転軸部を介して、環状部材に結合されたワイヤーにつながるように設けられていることを特徴とする。 In the above configuration, the fourth balancing mechanism (corresponding to claim 4) is preferably a spring in which the spring is a spring, and the other end of the spring is coupled to the annular member via the rotating shaft portion. It is provided so that it may lead to.
第5の釣合機構(請求項5に対応)は、上記の構成において、好ましくは、対象物が最下位置にあるときに対象物の位置を固定するロック機構を備えることを特徴とする。 In the above configuration, the fifth balancing mechanism (corresponding to claim 5) is preferably provided with a lock mechanism that fixes the position of the object when the object is in the lowest position.
第6の釣合機構(請求項6に対応)は、上記の構成において、好ましくは、対象物は昇降式ホーム柵の可動柵であることを特徴とする。 In the above configuration, the sixth balancing mechanism (corresponding to claim 6) is preferably characterized in that the object is a movable fence of a liftable platform fence.
本発明によれば、昇降させる対象物との間の重量バランスをとるための手段として釣合錘を用いず、その代わりにバネ等の伸縮部材を用いてバランスをとるようにしたため、装置等の機器全体の軽量化を達成することができ、昇降駆動の対象となる重量を軽減することができ、その結果、低出力のモータを用いて対象物を昇降駆動することができ、釣合機構を安価な費用で構成することができ、さらに昇降する釣合錘を使用しないことから省スペース化を実現できるという効果を発揮する。 According to the present invention, the counterweight is not used as a means for balancing the weight between the object to be lifted and lowered, but instead the balance is achieved by using an elastic member such as a spring. It is possible to reduce the weight of the entire device, reduce the weight to be lifted and lowered, and as a result, the object can be lifted and lowered using a low output motor. It can be configured at a low cost, and further exhibits the effect that space saving can be realized because it does not use a lifting and lowering counterweight.
以下に、本発明の好適な実施形態(実施例)を添付図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Preferred embodiments (examples) of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1と図2を参照して本発明に係る釣合機構の代表的な実施形態を説明する。図1において、(A)は昇降する対象物が最上位の位置(最上位置)にある状態を示し、(B)は当該対象物が最下位の位置(最下位置)にある状態を示している。図2は本発明に係る釣合機構の原理を概念的に説明するための図である。 A representative embodiment of a balancing mechanism according to the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, (A) shows a state in which an object to be moved up and down is at the highest position (uppermost position), and (B) shows a state in which the object is at the lowest position (lowermost position). Yes. FIG. 2 is a view for conceptually explaining the principle of the balancing mechanism according to the present invention.
図1の(A)と(B)において、鉛直方向での上下の位置関係にて2つのプーリ11,12が設置されており、例えば上側にプーリ11は駆動用プーリであり、下側のプーリ12は受け用のプーリである。上側のプーリ11と下側のプーリ12の間には環状の形状を有したベルト(またはチェーン、ワイヤーロープ等)13が架け渡されている。駆動用のプーリ11の回転中心軸11aはモータ14の駆動軸14aに連結されている。従って、プーリ11の回転中心軸11aが、モータ14の駆動軸14aから時計回りまたは反時計回りの回転駆動力を受けると、プーリ11は時計回りまたは反時計回りに回転する。モータ14の回転動作は、コントローラ15から与えられる制御信号に基づいて制御される。モータ14の回転動作に関する制御の内容は、例えば、回転の方向、および昇降駆動開始時に生じる慣性負荷に対抗し、これを超える駆動力の大きさである。図1に示された例では、後述するごとく、プーリ11が時計方向に回転駆動されるときには下降動作に対応し(図1の(A)から(B)への変化の動作)、プーリ11が反時計方向に回転駆動されるときには上昇動作に対応する(図1の(B)から(A)への変化の動作)。
In FIGS. 1A and 1B, two
ベルト13には、昇降させるための対象物16が結合部17を介して取り付けられている。対象物16の具体例は、任意であり、例えば駅ホームに設置された昇降式ホーム柵の可動柵、あるいはビル等に設置されたエレベータの昇降かごである。対象物16は、上下の位置にある2つのプーリ11,12を結ぶ鉛直線を中心軸線として一方の側(例えば図1(A)中右側)に位置するベルト13の部分に取り付けられている。図1の(A)では、対象物16は最上位の位置に存在している。また2つのプーリ11,12を結ぶ鉛直線を中心軸線として他方の側(例えば図1(A)中左側)に位置するベルト13の部分には、伸縮部材として例えばコイルバネ18が結合部19を介して取り付けられている。コイルバネ18は、図中下端部18aが例えば床面20等の固定部に連結されて固定され、さらにその上端部18bが結合部19を介してベルト13に連結されている。図1の(A)の図示例では、コイルバネ18は相対的に短くなり、収縮した状態にある。
An object 16 for moving up and down is attached to the belt 13 via a
図1の(B)では、図1の(A)に示された状態から、プーリ11が時計回りに所定の角度だけ回転駆動され、その結果、ベルト13が矢印Aのごとく所定の距離だけ時計回りに移動し、対象物16を下降させ、対象物16を最下位の位置に移動させている。このとき、コイルバネ18は、結合部19がベルト13の移動に従って最上位の位置に移動するため、図示のごとく相対的に長くなり、伸長された状態になる。
In FIG. 1B, the
反対に、図1の(B)に示された状態から、プーリ11が反時計回りに所定の角度だけ回転駆動され、その結果、ベルト13が矢印Bのごとく所定の距離だけ反時計回りに移動し、対象物16を上昇させ、対象物16を最上位の位置に移動させ、図1の(A)の状態になる。このとき、コイルバネ18は、結合部19がベルト13の移動に従って最下位の位置に移動するため、図示のごとく相対的に短くなり、短縮された状態になる。
On the other hand, from the state shown in FIG. 1B, the
図1に示された構成では、鉛直方向の上下位置に配置されたプーリ11,12と、プーリ11,12の間に架け渡された環状のベルト13であってかつ対象物16とコイルバネ18を線対称的な位置関係で取り付けられたベルト13は、対象物16と釣合部材との間の釣合関係を作る機構部として構成され、さらに、当該釣合部材として前述したコイルバネ18に基づく反力(引張力)を利用して対象物16の重量と釣り合うように構成している。次に図2を参照して、対象物16とコイルバネ18の釣合関係について説明する。
In the configuration shown in FIG. 1, pulleys 11, 12 arranged at vertical positions in the vertical direction, and an annular belt 13 spanned between the
図2は、対象物16とコイルバネ18の釣合関係を概念的に示している。図2では、軸21aの回りに回転自在に設置されたプーリ21に架けられたワイヤーロープ22において、一方の端部に対象物16が結合されており、他方の端部に、下端18aが床面20に固定されたコイルバネ18が結合されている。図2は、釣合関係を説明するための概念的なイメージ図である。この釣合関係では、対象物16の質量Wに基づく重量Wg(g:重力加速度)と、対象物16の位置に応じて必要な長さに伸びたコイルバネ18による反力(引張力)Fとが釣り合った状態にある。このように、本実施形態に係る釣合機構によれば、昇降する対象物16に対してその重力と釣合を行うための部材としてコイルバネ18(一般的には伸縮部材)を利用し、対象物16の重量に釣り合う反力をコイルバネ18によって発生させるように構成している。対象物16は、図1を参照して説明した通り、モータ14による駆動に基づきC方向にて昇降するように移動する。このため、コイルバネ18の長さは、対象物16の移動位置に応じて決まり、その時のコイルバネ18によって生じる反力Fは、コイルバネ18の長さに応じて生じる。基本的には、対象物16の重量Wgに釣り合う近似的な反力(力F)は、コイルバネ18の長さで決まる引張力によって生成される。
FIG. 2 conceptually shows the balanced relationship between the object 16 and the coil spring 18. In FIG. 2, in a
図1で示したモータ14による起動のための駆動力が与えられていない状態では、対象物16の重量Wgとコイルバネ18の反力Fは釣り合っている。その釣合状態において、モータ14によって矢印Cに示されるごとく対象物16を昇降させるときには、モータ14は駆動用のプーリ21(図1ではプーリ11に相当)に対して対象物16を移動させるために要する昇降駆動開始用の回転駆動力を与える。昇降駆動開始用の回転駆動力は、主に対象物16の重量Wgのみによって決まる慣性負荷に対応し、これを超える回転駆動力である。換言すれば、本実施形態に係る釣合機構の場合には、対象物16を昇降させるときのモータ14から出力される回転駆動力の制御では、対象物16の重量のみを考慮すればよく、釣合部材であるコイルバネ18の重量はほとんど無視することができる。すなわち、本実施形態に係る釣合機構によれば、対象物16の重量Wgとバランスをとるための反力をコイルバネ18の伸縮機能に基づき生じる力で生じさせ、さらに、この構成によってモータ14による昇降駆動開始時の駆動力を、対象物16の重量のみを対象として、駆動対象の重量を軽量化することができるため軽減することができる。
In the state where the driving force for activation by the motor 14 shown in FIG. 1 is not applied, the weight Wg of the object 16 and the reaction force F of the coil spring 18 are balanced. In the balanced state, when the object 16 is moved up and down by the motor 14 as indicated by the arrow C, the motor 14 moves the object 16 relative to the driving pulley 21 (corresponding to the
さらに本実施形態に係る釣合機構によれば、従来の錘を利用した釣合機構に比較して、コイルバネ18自体は移動せず、伸縮するだけなので、移動のスペースを必要としないという利点を有している。このため、釣合機構の構造をコンパクトに作ることができる。 Furthermore, according to the balance mechanism according to the present embodiment, the coil spring 18 itself does not move but expands and contracts as compared with a conventional balance mechanism using a weight, so that it does not require a space for movement. Have. For this reason, the structure of the balance mechanism can be made compact.
上記の釣合機構において、好ましくは、対象物16が最下位の位置にあるときに、対象物16の位置を固定するためのロック機構を備えることも可能である。このようなロック機構は、例えばコイルバネ18に不具合が生じたときに、釣合機構の安全性を保証するための手段である。またロック機構によるロック動作は、対象物16が最下位の位置以外の他の位置にあるときにも、目的に応じて任意に設定することもできる。ロック機構としては、具体的に機械的装置として装備することもできるが、それ以外にも、モータ14の駆動の状態として、コントローラ15に基づくモータの駆動制御に基づいて制御的な観点でロック機能を実現することも可能である。
In the above balancing mechanism, it is preferable that a locking mechanism for fixing the position of the object 16 when the object 16 is at the lowest position can be provided. Such a lock mechanism is a means for ensuring the safety of the balance mechanism when, for example, a problem occurs in the coil spring 18. Further, the lock operation by the lock mechanism can be arbitrarily set according to the purpose even when the object 16 is at a position other than the lowest position. The lock mechanism can be specifically equipped as a mechanical device, but in addition to that, as a drive state of the motor 14, a lock function is provided from a control point of view based on motor drive control based on the
前述した実施形態では、説明の便宜上、伸縮部材としてコイルバネ18の例を説明したが、バネ部材としては図3に示すようにゼンマイバネのバネユニットを用いることもできる。このバネユニット31は、円筒形の容器32の中にゼンマイバネ33を収容しており、ゼンマイバネ33の回転軸部に結合されたワイヤー34がケース枠体35から引き出された構造を有している。ワイヤー34の先端部34aは前述した結合部19に結合される。バネユニット31において、ワイヤー34がケース枠体35からさらに引き出されるときにはゼンマイバネ33は伸び、ワイヤー34がケース枠体35の中に引き込まれるときにはゼンマイバネ33は縮むように構成されている。
In the embodiment described above, for the sake of convenience of explanation, the example of the coil spring 18 has been described as the elastic member. However, as the spring member, a spring unit of a spring spring can be used as shown in FIG. The spring unit 31 houses a spring spring 33 in a cylindrical container 32, and has a structure in which a wire 34 coupled to a rotating shaft portion of the spring spring 33 is drawn from a case frame body 35. The
本実施形態の釣合機構における伸縮部材としては、その他に、ゴムや、同等の伸縮機能
を有する力発生器を用いることも可能である。
In addition, rubber or a force generator having an equivalent expansion / contraction function can be used as the expansion / contraction member in the balance mechanism of the present embodiment.
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成(材質)等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。 The configurations, shapes, sizes, and arrangement relationships described in the above embodiments are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood and implemented, and the numerical values and the compositions (materials) of the respective components Is just an example. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, and can be variously modified without departing from the scope of the technical idea shown in the claims.
本発明に係る釣合機構は、エレベータや昇降式ホーム柵等のごとく昇降する機器を有する装置において、当該昇降機器の重量との間で釣り合いを生じる手段として利用される。 The balancing mechanism according to the present invention is used as a means for creating a balance with the weight of the lifting device in an apparatus having a device that lifts and lowers such as an elevator or a lifting platform fence.
11,12 プーリ
13 ベルト
14 モータ
15 コントローラ
16 対象物
17 結合部
18 コイルバネ
19 結合部
20 床面
21 プーリ
22 ワイヤーロープ
31 バネユニット
32 容器
33 ゼンマイバネ
34 ワイヤー
35 ケース枠体
101 かご
102 ワイヤーロープ
103 プーリ
104 プーリ
105 駆動装置
106 釣合錘
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CN108343298A (en) * | 2018-04-27 | 2018-07-31 | 金陵科技学院 | A kind of lifting machine and Multilayer parking position counterweight alternative mechanism using clockwork spring |
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