JP2016060604A - 巻上機、エレベータ及び電磁ブレーキ装置の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可動部材の寸法の調整を行うことなく吸引力が異なる電磁ブレーキ装置の制御部の共通化を図ることができる巻上機、エレベータ及び電磁ブレーキ装置の調整方法を提供する。【解決手段】巻上機１２０は、綱車と、ドラムと、電磁石を有する電磁ブレーキ装置１０と、を備えている。電磁石を構成する電磁コイル１２は、可動部材１４を吸引する吸引力に基づいて、電磁コイル１２の巻数、電磁コイル１２の平均径、電磁コイル１２を形成する銅線の径、及び銅線の抵抗値のうち少なくとも一つが調整可能である。【選択図】図２

Description

本発明は、乗りかごを乗降動作させる巻上機及び、この巻上機を備えたエレベータ、並びに電磁ブレーキ装置の調整方法に関するものである。

従来、エレベータは、乗りかごと、釣合錘と、乗りかごと釣合錘とを連結するロープと、このロープが巻回される巻上機とを備えている。巻上機は、主軸と、主軸に回転可能に支持され、ロープが巻回される綱車と、綱車に接続されるドラムとを有している。また、安全のために、巻上機には、ドラムの駆動を制動する電磁ブレーキ装置が設けられている。

電磁ブレーキ装置は、通電により電磁石を構成する電磁コイルと、電磁コアと、この電磁コイル及び電磁コアにより可動する可動部材と、可動部材に設けられたブレーキシューとを有している。そして、電磁ブレーキ装置は、電磁コイルに通電又は電磁コイルへの通電を停止させることで、可動部材を可動させて、ドラムの駆動を制動する。

また、エレベータは、設置される物件ごとに応じてドラムを駆動する制動力が異なっている。そして、制動力が変化することで、電磁コイルと電磁コアで構成される電磁石の吸引力も変化する。

特許文献１に記載された技術には、ドラムに摩擦接触するブレーキシューと、ブレーキシューを支持するアームと、吸引力によりアームを吸引するプランジャと、通電によりプランジャに吸引力を発生させるコイルとを有している。この特許文献１に記載された技術では、吸引力を調整するために、コイル内へ挿入されるプランジャの長手方向の寸法を調整することで、吸引力を調整している。

特開２０１２−４１１６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、エレベータが設置される物件ごとに可動部材であるプランジャの長手方向の寸法を調整する必要があったため、長さを調整するための部品が必要となり、部品点数が増加する、という問題を有していた。

また、従来の電磁ブレーキ装置では、電磁コイルに生じる吸引力を調整するために、電磁コイルに通電させる電流値や電圧値を変化させていた。そのため、吸引力が異なる電磁ブレーキ装置に応じて、電磁コイルへ通電させる電流値及び電圧値が異なる制御部を用意する必要があった。

本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、可動部材の寸法の調整を行うことなく吸引力が異なる電磁ブレーキ装置の制御部の共通化を図ることができる巻上機、エレベータ及び電磁ブレーキ装置の調整方法を提供することにある。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の巻上機は、乗りかごに連結されたロープが巻回される巻上機において、綱車と、ドラムと、電磁ブレーキ装置と、を備えている。綱車には、ロープが巻き掛けられる。ドラムは、綱車に接続され、綱車と共に回転駆動する。電磁ブレーキ装置は、ドラムの駆動を制動する。また、電磁ブレーキ装置は、ブレーキシューと、可動部材と、付勢ばねと、電磁石と、を有している。ブレーキシューは、ドラムに摩擦接触する摩擦材を有する。可動部材は、ブレーキシューを支持する。付勢ばねは、可動部材を付勢し、ブレーキシューをドラムに押し付ける。電磁石は、付勢ばねの付勢力に抗して可動部材を吸引し、ブレーキシューをドラムから離間させる。さらに、電磁石を構成する電磁コイルは、可動部材を吸引する吸引力に基づいて、電磁コイルの巻数、電磁コイルの平均径、電磁コイルを形成する銅線の径、及び銅線の抵抗値のうち少なくとも一つが調整可能である。

また、本発明のエレベータは、昇降路内を昇降する乗りかごと、乗りかごとロープを介して連結される釣合錘と、ロープを巻き掛けることにより乗りかごを昇降させる巻上機と、を備えている。また、巻上機は、上述した巻上機が用いられる。

さらに、本発明の電磁ブレーキ装置の調整方法は、以下（１）及び（２）に示す工程を含んでいる。
（１）電磁ブレーキ装置における電磁石の吸引力を設定する工程。
（２）設定された吸引力に基づいて、電磁石を構成する電磁コイルの巻数、電磁コイルの平均径、電磁コイルを形成する銅線の径、及び銅線の抵抗値のうち少なくとも一つを調整する工程。
そして、電磁コイルの抵抗値が、吸引力が異なる他の電磁ブレーキ装置を構成する電磁コイルの抵抗値と同じ値となるように、電磁コイルの巻数、電磁コイルの平均径、電磁コイルを形成する銅線の径、及び銅線の抵抗値を調整する。

本発明の巻上機、エレベータ及び電磁ブレーキ装置の調整方法によれば、可動部材の寸法の調整を行うことなく吸引力が異なる電磁ブレーキ装置の制御部の共通化を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態例にかかるエレベータを模式的に示す概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態例にかかる電磁ブレーキ装置を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態例にかかる電磁ブレーキ装置における電磁コアを示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態例にかかる電磁ブレーキ装置におけるドラムを制動する状態を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態例にかかる電磁ブレーキ装置における電磁コイルの寸法を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態例にかかる電磁ブレーキ装置を示す断面図である。

以下、本発明の巻上機及びエレベータの実施の形態例について、図１〜図６を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。

１．第１の実施の形態例
１−１．エレベータの構成
まず、本発明の第１の実施の形態例（以下、「本例」という。）にかかるエレベータの構成について、図１を参照して説明する。
図１は、本例のエレベータの構成例を示す概略構成図である。

［エレベータ］
本例のエレベータ１は、建物構造物内に形成された昇降路１００の上方に機械室を有しない、いわゆる機械室レスエレベータである。図１に示すように、エレベータ１は、昇降路１００内を昇降する乗りかご１１０と、巻上機１２０と、釣合錘１３０と、２つの従動プーリ１４０，１５０と、ロープ１７０とを備えている。

乗りかご１１０の下部には、せり上げ用プーリ１１１が設けられている。また、乗りかご１１０の上部には、手摺り１０が設けられている（図２参照）。なお、乗りかご１１０及び手摺り１０の詳細な構成については、後述する。

巻上機１２０は、昇降路１００の最下部に配置されており、ロープ１７０を介して乗りかご１１０及び釣合錘１３０をつるべ式に昇降させるものである。２つの従動プーリ１４０，１５０は、昇降路１００の上部に固定されている。

ロープ１７０の一端と他端は、昇降路１００の最上部に固定されている。このロープ１７０は、釣合錘１３０に設けられた錘側プーリ１３１から第１の従動プーリ１４０に装架され、そして巻上機１２０、第２の従動プーリ１５０、乗りかご１１０のせり上げ用プーリ１１１の順に巻き掛けられている。

巻上機１２０は、昇降路１００内に配置され、フレーム１２１と、駆動シーブ（綱車）１２２と、ドラム１２３と、２つの電磁ブレーキ装置１０，１０と、モータ（図示省略）と、を有している。フレーム１２１は、昇降路１００内に立設され、駆動シーブ１２２、ドラム１２３、２つの電磁ブレーキ装置１０，１０及びモータを支持している。

駆動シーブ１２２は、略円板状に形成され、外周面には、ロープ１７０が巻き掛けられている。ドラム１２３は、駆動シーブ１２２よりも大径の略円板状に形成され、且つ、駆動シーブ１２２と一体的に形成されている。モータは、駆動シーブ１２２及びドラム１２３を回転駆動させる。

駆動シーブ１２２がモータによって回転すると、ロープ１７０が駆動し、乗りかご１１０及び釣合錘１３０が昇降路内を昇降する。

２つの電磁ブレーキ装置１０，１０は、ドラム１２３を挟んで上下方向に対向するように、フレーム１２１に支持されている。２つの電磁ブレーキ装置１０，１０は、ドラム１２３の外周面に当接して、ドラム１２３及び駆動シーブ１２２を制動する。

なお、本例では、２つの電磁ブレーキ装置１０，１０を上下方向に対向するように配置した例を説明したが、これに限定されるものではない。２つの電磁ブレーキ装置１０，１０は、ドラム１２３を挟んで水平方向と平行をなす方向に対向するように配置してもよく、あるいはドラム１２３の上下方向の上側において所定の角度を開けて配置してもよい。

次に、図２〜図４を参照して本例の電磁ブレーキ装置１０について説明する。
図２は、本例の電磁ブレーキ装置１０を示す断面図、図３は、本例の電磁ブレーキ装置１０における電磁コアを示す平面図、図４は、本例での電磁ブレーキ装置１０がドラム１２３を制動する状態を示す断面図である。

図２に示すように、電磁ブレーキ装置１０は、電磁コア１１と、電磁コイル１２と、付勢ばね１３と、可動部材１４と、ブレーキシュー１５と、ドラム１２３に摩擦接触する摩擦材１６と、ガイドピン１７とを有している。

電磁コア１１は、円柱状に形成されている。図２及び図３に示すように、電磁コア１１における軸方向の一側の端面１１ｃには、円環状の取付溝部１１ａと、複数の凹部１１ｂが形成されている。図３に示すように、複数の凹部１１ｂは、取付溝部１１ａの半径方向の外側に略等角度間隔に設けられている。取付溝部１１ａには、電磁コイル１２が配置され、複数の凹部１１ｂには、付勢ばね１３が配置されている。付勢ばね１３は、凹部１１ｂに配置されて、電磁コア１１と後述する可動部材１４の間に介在される。電磁コア１１の端面１１ｃは、ドラム１２３と対向する。

なお、本例では、電磁コア１１を円柱状に形成した例を説明したが、これに限定されるものではなく、角柱状や楕円柱状等その他各種の形状で電磁コア１１を形成してもよい。

電磁コイル１２は、所定の巻数で巻回されて、固定樹脂等の固定手段により取付溝部１１ａに固定されている。電磁コア１１及び電磁コイル１２は、不図示の制御部により制御されて、通電により電磁石を構成している。そして、電磁コア１１の端面１１ｃが、可動部材１４を吸着する吸着面となる。なお、電磁コイル１２の巻数、図５に示す平均径及び電磁コイルを形成する銅線の径の詳細については、後述する。

また、電磁コア１１の端面１１ｃには、ガイドピン１７が設けられている。ガイドピン１７は、電磁コア１１の端面１１ｃからドラム１２３に向けて略垂直に突出している。ガイドピン１７には、可動部材１４が摺動可能に支持されている。

可動部材１４は、略平板状に形成されている。可動部材１４には、ガイドピン１７が挿通する支持孔１４ａが設けられている。可動部材１４における電磁コア１１と反対側の一面には、ブレーキシュー１５が固定されている。そして、ブレーキシュー１５における可動部材１４と反対側の一面には、ドラム１２３に押し付けられる摩擦材１６が設けられている。摩擦材１６をドラム１２３に押し付けることで、ドラム１２３及び駆動シーブ１２２を制動する。

可動部材１４は、電磁コア１１に取り付けた付勢ばね１３により電磁コア１１から離間する方向に付勢されている。なお、巻上機１２０（図１参照）の運転時には、電磁コイル１２が通電されており、可動部材１４は、付勢ばね１３の付勢力に抗して電磁コア１１の端面１１ｃ側に吸引される。これにより、摩擦材１６及びブレーキシュー１５は、ドラム１２３から離間する。

これに対し、図４に示すように、巻上機１２０（図１参照）の停止時には、電磁コイル１２への通電が停止し、電磁コア１１及び電磁コイル１２の磁性が消去される。そのため、可動部材１４は、付勢ばね１３により付勢されて電磁コア１１の端面１１ｃから離間する方向に移動する。これにより、摩擦材１６がドラム１２３に押圧され、巻上機１２０のドラム１２３が制動される。

次に、図２〜図５を参照して、本例の電磁ブレーキ装置１０の調整方法について説明する。
図５は、電磁コイル１２の寸法を示す説明図である。

まず、電磁ブレーキ装置１０における電磁吸引力Ｆ（Ｎ）を設定する。電磁吸引力Ｆは、吸引面の磁束密度（Ｔ）をＢｇ、吸引面の面積（ｍ^２）をＳ、真空中の透磁率をμ０とすると、次の式１により算出される。なお、図３に示すように、吸引面の面積Ｓは、電磁コア１１の端面１１ｃから取付溝部１１ａ及び複数の凹部１１ｂと、ガイドピン１７を除いた面積である。
［式１］
Ｆ＝１／（２×μ０）×Ｂｇ^２×Ｓ

また、吸引面の磁束密度Ｂｇは、電磁コア１１の損失を考慮した係数をＫ、起磁力（Ａ）をＮ・Ｉ、電磁コイル１２の空隙（ｍ）をＧとした場合、次の式２より算出される。なお、Ｎは、電磁コイル１２の巻数であり、Ｉは、電磁コイル１２に流れる電流値である。
［式２］
Ｂｇ＝Ｋ×μ０×（Ｎ・Ｉ）／Ｇ

また、電磁コイル１２に流れる電流値Ｉは、電磁コイル１２の全起磁力（Ａ）をΣＡＴとした場合、下記式３より算出される。
［式３］
Ｉ＝（ΣＡＴ）／Ｎ

さらに、電磁コイル１２の抵抗値Ｒは、図５に示すように、電磁コイル１２を形成する銅線１２ａの抵抗をρ、電磁コイル１２の平均径（ｍ）をＤｍ、銅線１２ａの径（ｍ）をｄとすると、次の式４より算出される。
［式４］
Ｒ＝（ρπＤｍＮ）／（π／４）／ｄ^２

なお、電磁コイル１２に通電される電流値Ｉと電圧値を一定にするために、電磁コイル１２の抵抗値Ｒは、一定となる。そして、設定された電磁吸引力Ｆに基づいて、上述する式３で算出される電流値Ｉ及び式４で算出される抵抗値Ｒを一定の値となるように、電磁コイル１２の巻数Ｎ、電磁コイル１２の平均径Ｄｍ、銅線１２ａの抵抗ρ及び銅線１２ａの径ｄを調整する。なお、電磁コイル１２の巻数Ｎ、電磁コイル１２の平均径Ｄｍ、銅線１２ａの抵抗ρ及び銅線１２ａの径ｄの調整は、電磁コイル１２の巻数Ｎ、電磁コイル１２の平均径Ｄｍ、銅線１２ａの抵抗ρ及び銅線１２ａの径ｄのうち少なくとも一つを調整すればよい。

そして、図５に示すように、銅線１２ａの径ｄ、平均径がＤｍに設定されるように、外径がＤ、内径がＤｎになるように電磁コイル１２を調整する。次に、調整した電磁コイル１２を電磁コア１１の取付溝部１１ａに取り付け、固定用の樹脂や接着剤により電磁コイル１２を電磁コア１１に固定する。次に、図１に示すように、電磁コア１１に付勢ばね１３取り付けると共に、ガイドピン１７に可動部材１４を摺動可能に取り付ける。なお、可動部材１４の一面には、ブレーキシュー１５及び摩擦材１６が固定されている。これにより、電磁ブレーキ装置１０の調整の工程が完了する。

電磁コア１１に形成される取付溝部１１ａの外径は、電磁コイル１２の外径Ｄと等しく、あるいは大きく形成される。また、取付溝部１１ａの内径は、電磁コイル１２の内径Ｄｎと略等しく、あるいは小さく形成される。また、取付溝部１１ａにおける端面１１ｃからの深さは、電磁コイル１２の幅Ｗよりも長く形成されることが好ましい。

これにより、電磁吸引力Ｆに基づいて電磁コイル１２の平均径Ｄｍ、銅線１２ａの抵抗ρ及び銅線１２ａの径ｄを調整することで電磁コイル１２の寸法が変化しても、電磁コア１１の寸法を変更することなく、電磁コイル１２を取付溝部１１ａに取り付けることができる。

また、所望される電磁吸引力Ｆの大きさが異なる電磁ブレーキ装置の場合でも、式３で算出される電流値Ｉ及び式４で算出される抵抗値Ｒが同じ値になるように、電磁コイル１２の巻数Ｎ、電磁コイル１２の平均径Ｄｍ、銅線１２ａの抵抗ρ及び銅線１２ａの径ｄを調整する。これにより、所望される電磁吸引力Ｆの大きさが異なる２種類以上の電磁ブレーキ装置における電磁コイル１２に通電される電流値Ｉと電圧値をそれぞれ同じ値にすることができる。その結果、所望される電磁吸引力Ｆの大きさ異なる２種類以上の電磁ブレーキ装置における電磁コイル１２を制御する制御部の共通化を図ることができる。

また、電磁コイル１２の巻数Ｎ、電磁コイル１２の平均径Ｄｍ、銅線１２ａの抵抗ρ及び銅線１２ａの径ｄのいずれかを調整することで、可動部材１４と電磁コア１１の間隔や、可動部材１４の可動範囲を変更することなく、電磁吸引力Ｆを調整することができる。すなわち、可動部材１４の寸法を変えるために機械的な調整を行うことなく、電磁コイル１２に通電される電流値Ｉ及び電圧値を一定にすると共に電磁吸引力Ｆの調整を行うことができる。

２．第２の実施の形態例
次に、図６を参照して電磁ブレーキ装置の第２の実施の形態例について説明する。
図６は、第２の実施の形態例にかかる電磁ブレーキ装置の断面図である。

図６に示すように、この第２の実施の形態例にかかる電磁ブレーキ装置２０が、第１の実施の形態例にかかる電磁ブレーキ装置１０と異なる点は、第２付勢ばね２８を設けた点である。そのため、ここでは、第２付勢ばね２８について説明し、第１の実施の形態例にかかる電磁ブレーキ装置１０と共通する部分には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

電磁コア２１における端面２１ｃには、取付溝部２１ａと、複数の第１凹部２１ｂと、複数の第２凹部２１ｄが形成されている。第２凹部２１ｄは、取付溝部２１ａの半径方向の内側に設けられている。第１凹部２１ｂには、第１付勢ばね１３が配置され、第２凹部２１ｄには、第２付勢ばね２８が配置される。

第２付勢ばね２８は、第１付勢ばね１３と同様に、電磁コア２１と可動部材１４の間に介在される。そして、第２付勢ばね２８は、可動部材１４を電磁コア１１の端面２１ｃから離間する方向に付勢する。

その他の構成は、第１の実施の形態にかかる電磁ブレーキ装置１０と同様であるため、それらの説明は省略する。このような構成を有する電磁ブレーキ装置２０よっても、上述した第１の実施の形態例にかかる電磁ブレーキ装置１０と同様の作用効果を得ることができる。

なお、本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。上述した実施の形態では、可動部材１４をガイドピン１７によって摺動可能に支持する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、一対の可動部材を回動ピンにより回動可能に支持し、一対のブレーキシューによりドラムの両側を挟持するように構成してもよい。

１…エレベータ、 １０…電磁ブレーキ装置、 １１…電磁コア、 １１ａ…取付溝部、 １１ｂ…凹部、 １１ｃ…端面、 １２…電磁コイル、 １２ａ…銅線、 １４…可動部材、 １４ａ…支持孔、 １５…ブレーキシュー、 １６…摩擦材、 １７…ガイドピン、 １００…昇降路、 １１０…乗りかご、 １２０…巻上機、 １２１…フレーム、 １２２…駆動シーブ（綱車）、 １２３…ドラム、 １３０…釣合錘、 １７０…ロープ

Claims (5)

1. 乗りかごに連結されたロープが巻回される巻上機において、
   前記ロープが巻き掛けられる綱車と、
   前記綱車に接続され、前記綱車と共に回転駆動するドラムと、
   前記ドラムの駆動を制動する電磁ブレーキ装置と、を備え、
   前記電磁ブレーキ装置は、
   前記ドラムに摩擦接触する摩擦材を有するブレーキシューと、
   前記ブレーキシューを支持する可動部材と、
   前記可動部材を付勢し、前記ブレーキシューを前記ドラムに押し付ける付勢ばねと、
   前記付勢ばねの付勢力に抗して前記可動部材を吸引し、前記ブレーキシューを前記ドラムから離間させる電磁石と、を有し、
   前記電磁石を構成する電磁コイルは、前記可動部材を吸引する吸引力に基づいて、前記電磁コイルの巻数、前記電磁コイルの平均径、前記電磁コイルを形成する銅線の径、及び前記銅線の抵抗値のうち少なくとも一つが調整可能である
   巻上機。
2. 前記電磁コイルの抵抗値は、前記吸引力が異なる他の電磁ブレーキ装置を構成する電磁コイルの抵抗値と同じ値に設定される
   請求項１に記載の巻上機。
3. 前記電磁石の吸引力をＦ、前記電磁石の吸引面の磁束密度をＢｇ、前記吸引面の面積をＳ、真空中の透磁率をμ０、前記電磁石を構成する電磁コアの損失を考慮した係数をＫ、前記電磁コイルに流れる電流値をＩ、前記電磁石の起磁力をＮ・Ｉ、前記電磁コイルの空隙をＧ、前記電磁コイルの全起磁力をΣＡＴ、前記電磁コイルの抵抗値をＲとし、前記電磁コイルの巻数をＮ、前記電磁コイルの平均径をＤｍ、前記銅線の径をｄ、及び前記銅線の抵抗値をρとした場合、前記電磁コイルの巻数をＮ、前記電磁コイルの平均径をＤｍ、前記銅線の径をｄ、及び前記銅線の抵抗値をρは、次の式１〜式４を満たす
   式１
   Ｆ＝１／（２×μ０）×Ｂｇ^２×Ｓ
   式２
   Ｂｇ＝Ｋ×μ０×（Ｎ・Ｉ）／Ｇ
   式３
   Ｉ＝（ΣＡＴ）／Ｎ
   式４
   Ｒ＝（ρπＤｍＮ）／（π／４）／ｄ^２
   請求項１に記載の巻上機。
4. 昇降路内を昇降する乗りかごと、
   前記乗りかごとロープを介して連結される釣合錘と、
   前記ロープを巻き掛けることにより前記乗りかごを昇降させる巻上機と、を備え、
   前記巻上機は、
   前記ロープが巻き掛けられる綱車と、
   前記綱車に接続され、前記綱車と共に回転駆動するドラムと、
   前記ドラムの駆動を制動する電磁ブレーキ装置と、を備え、
   前記電磁ブレーキ装置は、
   前記ドラムに摩擦接触する摩擦材を有するブレーキシューと、
   前記ブレーキシューを支持する可動部材と、
   前記可動部材を付勢し、前記ブレーキシューを前記ドラムに押し付ける付勢ばねと、
   前記付勢ばねの付勢力に抗して前記可動部材を吸引し、前記ブレーキシューを前記ドラムから離間させる電磁石と、を有し、
   前記電磁石を構成する電磁コイルは、前記可動部材を吸引する吸引力に応じて、前記電磁コイルの巻数、前記電磁コイルの平均径、前記電磁コイルを形成する銅線の径、及び前記銅線の抵抗値のうち少なくとも一つが調整可能である
   エレベータ。
5. 乗りかごに連結されたロープが巻回される巻上機に設けられた電磁ブレーキ装置の調整方法において、
   前記電磁ブレーキ装置における電磁石の吸引力を設定する工程と、
   設定された前記吸引力に基づいて、前記電磁石を構成する電磁コイルの巻数、前記電磁コイルの平均径、前記電磁コイルを形成する銅線の径、及び前記銅線の抵抗値のうち少なくとも一つを調整する工程と、を含み、
   前記電磁コイルの抵抗値が、前記吸引力が異なる他の電磁ブレーキ装置を構成する電磁コイルの抵抗値と同じ値となるように、前記電磁コイルの巻数、前記電磁コイルの平均径、前記電磁コイルを形成する銅線の径、及び前記銅線の抵抗値を調整する
   電磁ブレーキ装置の調整方法。

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