JP4132443B2

JP4132443B2 - 速度ガバナー

Info

Publication number: JP4132443B2
Application number: JP20941399A
Authority: JP
Inventors: 誠一郎山田
Original assignee: Yamaha Motor Electronics Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Electronics Co Ltd
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2019-07-23
Also published as: JP2001034343A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、停止時に所定のブレーキ力を発生して回転を規制すると共に、使用回転域以上の高速回転時には回転速度の過大な上昇を制限することができる速度ガバナーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転機において、回転速度が過大になるのを防止し速度を安定化させるために遠心力を用いた速度ガバナーが公知である。すなわち径方向へ揺動可能なブレーキレバーを設け、このブレーキレバーに作用する遠心力が大きくなるとブレーキ力が増大するようにして速度が過大になるのを防止するものである。
【０００３】
一方昇降機（リフト、ウインチを含む）においては、人や荷物（以下荷物等という）の押上げ時に電動モータなどの動力を作動させるが、静止時には荷物等がその自重によって自然に下降するのを防ぐために、通常ブレーキを設けている。すなわち荷物等の昇降時にはこのブレーキを解放し、静止時にはこのブレーキによって自由降下を防ぐものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
昇降機などにおいて、昇降速度を制限するための遠心速度ガバナーと、静止時のブレーキとの両方を必要とする場合には、従来はこれらを別々に設ける必要があった。このため装置が大型化し重くなるという問題があった。
【０００５】
この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、静止時に作動するブレーキ機能と、高速時の回転速度を制限するガバナー機能とを併せ持ち、装置の小型化と軽量化とを可能にする速度ガバナーを提供することを目的とする。
【０００６】
【発明の構成】
この発明によればこの目的は、回転軸と共に回転する回転板と固定ケース側に保持された摩擦板との間の押圧力を変えることによって所定回転速度域で所定のブレーキ力を発生するようにした速度ガバナーにおいて、前記回転軸と共に回転するブレーキレバーホルダーと、このブレーキレバーホルダに取付けられ径方向内側および外側へ揺動してそれぞれ異なる第１および第２の押圧部で前記回転板を押圧するブレーキレバーと、少なくとも停止時に前記ブレーキレバーを内側へ復帰させ前記ブレーキレバーに前記第１の押圧部で前記回転板を押圧させる第１のばねと、使用回転域以上で遠心力により外側へ揺動する前記ブレーキレバーが前記第２の押圧部で前記回転板を押圧しつつ圧縮する第２のばねとを備え、使用回転域では前記第２のばねが前記ブレーキレバーの揺動を規制して前記回転板に対する押圧力を０または十分小さくすることを特徴とする速度ガバナー、により達成される。
【０００７】
ブレーキレバーは回転板に対向する作用面を持ち、回転板から離れた重りがこの作用面に近い揺動軸を中心にして半径方向内側および外側に揺動することにより、作用面の内端および外端がそれぞれ少なくとも停止時および使用回転域以上で回転板を押圧する第１および第２の押圧部となるように構成することができる。
【０００８】
【実施態様】
図１は本発明の一実施態様を用いた昇降機用駆動装置を示す正面図、図２はその右側面図、図３は図１におけるＩＩＩ矢視図、図４はこの昇降機用駆動装置を用いたリフトを示す図、図５はこのリフトの下降時を示す図である。
【０００９】
この昇降機用駆動装置１０は、図１に示すように、直流電動モータ１２と、回転伝動機構１４を収容する歯車ケース１６と、この歯車ケース１６に固定されモータ１２と同方向に平行に突出するねじ軸保持ケース１８と、このねじ軸保持ケース１８から突出するねじ軸２０と、このねじ軸２０に螺合するナットホルダ２２とを有する。歯車ケース１６には、モータ１２の回転軸２４の回転を減速する中間平歯車２６と、この中間平歯車２６の回転をさらに減速する終減速平歯車２８と、この終減速平歯車２８に固定されたドライブ軸３０とが収容されている。
【００１０】
ねじ軸保持ケース１８には、ねじ軸２０が僅かに折曲可能かつ回転自在に保持されている。すなわちねじ軸２０に固定したフランジ２０ａ（図１）を両側から皿ばね（図示せず）で挟み、これら皿ばねを一対のスラストベアリング（図示せず）を介してねじ軸保持ケース１８内に保持したものである。
【００１１】
ドライブ軸３０とねじ軸２０とはジョイント３２で曲げ方向の僅かな変位を許容するように連結されている。すなわちこのジョイント３２は、両端から中央付近まで互いに直交する溝が形成され、各溝にドライブ軸３０およびねじ軸２０に貫挿したピン３４，３６を係入させたものである。ナットホルダ２２にはボールナットが収容され、ナットホルダ２２とねじ軸２０により送りねじ機構３７が形成される。このナットホルダ２２にはねじ軸２０のねじ山に係合する多数のボールベアリング（鋼球）が循環可能に収容されている。このためナットホルダ２２の回転を規制しつつねじ軸２０を回転すれば、ボールベアリングが循環しつつナットホルダ２２がねじ軸２０上を極めて小さい抵抗で移動する。
【００１２】
このナットホルダ２２には、図２に示す円板の対称位置の縁を切り欠いた形状の取付板３８が固定されている。ねじ軸保持ケース１８の外周面には、水平方向に突出する一対の軸受ピン４０，４０が固定されている。電動モータ１２は永久磁石を界磁に用いた永久磁石式直流モータである。
【００１３】
電動モータ１２には歯車ケース１６の反対側に本発明に係る速度ガバナー４２が取付けられている。モータ１２のロータ軸すなわち回転軸２４は歯車ケース１６の反対側に突出し、速度ガバナー４２のケース４４内へ進入している。このケース４４はベース部４６を挟んでモータ１２に取付けられる。この速度ガバナー４２は回転軸２４の停止時および極低速域と使用回転域以上でブレーキ力を発生し、その間の使用回転域で発生するブレーキ力は０または十分小さい。その構造については後記する。
【００１４】
この昇降機用駆動装置１０は、例えば図４，５に示すようなリフト６４に使用される。これらの図において、符号７０は基台、７２は可動台である。これらは互いに支点７４でＸ型に連結されたアーム７６，７８により支持されている。すなわちアーム７６，７８の一端はそれぞれ基台７０および可動台７２に軸着され、他端はそれぞれ基台７０、可動台７２に設けた水平なガイドレール８０，８２上を移動する。
【００１５】
昇降機用駆動装置１０は、ナットホルダ２２の取付板３８が支点７４の下方でアーム７８に軸支される。すなわちナットホルダ２２は、アーム７８に取付けた水平な軸８４を中心にして揺動可能にアーム７８へ連結される。ねじ軸保持ケース１８の軸受ピン４０，４０は支点７４の下方でアーム７６に枢支される。
【００１６】
モータ１２が正転する時にその駆動力が速度ガバナー４２の静止ブレーキ力を越えるとモータ１２は回転を開始し、回転速度の増大による遠心力の増大に伴ってそのブレーキ力は減少する。そしてねじ軸２０はナットホルダ２２をねじ軸保持ケース１８側へ近接させる方向に回転する。このため軸受ピン４０とナットホルダ２２が近接し、アーム７６，７８は立上がる方向に回動して可動台７２は上昇する。この時モータ１２の回転速度が過大になって使用回転域以上になると速度ガバナー４２は再びブレーキ力を発生し、速度を安定させる。
【００１７】
モータ１２が停止した場合には、可動台７２の重さやその上に載せた荷物等の重さによってナットホルダ２２にはねじ軸保持ケース１８から離れる向きの力が加わる。このためねじ軸２０に逆方向の回転力が加わる。この回転力は回転伝動機構１４によってモータ１２に同様に逆回転させる向きの回転力（回転トルクＴ_L）となって加わる。
【００１８】
しかしこのモータ１２の停止時には速度ガバナー４２がブレーキ力を発生する。この時の静止ブレーキ力（制動トルク）をＴ_BOとした時、このブレーキ力（Ｔ_BO）が前記した負荷（可動台７２および荷物の重さ）による回転力（Ｔ_L）よりも大ならば、可動台７２は下降しない。
【００１９】
モータ１２の駆動電流を正転時と逆に切換えると、モータ１２は逆転方向に回転駆動力（回転トルクＴ_M）を発生する。この回転力Ｔ_Mが速度ガバナー４２の静止ブレーキ力（Ｔ_BO）と可動台７２や荷物の重さがモータ１２に作用する回転力（Ｔ_L）の差（Ｔ_BO−Ｔ_L）よりも大きくなれば、モータ１２は回転を開始する。従って可動台７２は図５に示すように下降する。前記速度ガバナー４２の静止ブレーキ力（Ｔ_BO）と、逆転時のモータ１２の回転力（Ｔ_M）は、前記のように、Ｔ_L＜Ｔ_BO、かつＴ_BO−Ｔ_L＜Ｔ_M、となるように設定される。すなわちＴ_L＜Ｔ_BO＜Ｔ_M＋Ｔ_Lに設定する。
【００２０】
次に速度ガバナー４２を図６〜１７を用いて説明する。図６はその断面図、図７はブレーキレバーホルダの斜視図、図８は回転板の正面図（Ａ）とその中央断面図（Ｂ）、図９は背面板の正面図（Ａ）とその中央断面図（Ｂ）、図１０は速度ガバナーのケースの正面断面図、図１１はそのＸＩ−ＸＩ線断面図、図１２は摩擦板の正面図、図１３はそのＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線拡大断面図、図１４，１５，１６はそれぞれ停止時と使用回転域時と使用回転域以上の高速時の動作説明図、図１７はブレーキ力（Ｔ_B）の回転速度（Ｎ）に対する変化を示す動作特性図である。
【００２１】
図６において１００は軸受であり、モータ１２の回転軸２４の一端を支持する。なおベース部４６はモータ１２の蓋部を兼ねている。１０２はブレーキレバーホルダーであり、回転軸２４に後記するように保持されている。このホルダー１０２は図７に示すように、円筒部１０４と、この円筒部１０４の一端から連続して延出する小径部１０６と、この円筒部１０４の一端の外周から外径方向に突出する８本の脚部１０８とを有する。
【００２２】
８本の脚部１０８は対向する２本を１組として各組が周方向に９０°間隔で設けられている。各組の２本の脚部１０８の間隙は小径部１０６に中心軸方向に形成したスリット１１０に連続している。なお小径部１０６の内径は回転軸２４の外径より僅かに大きい。円筒部１０４の内部は後記するコイルばね１１８，１２０を収容するばね室となる。小径部１０６の外周面は断面略四角形であり、この外周面に後記する回転板１３２，１３４が係合する。
【００２３】
１１２はブレーキレバーであり、略Ｌ字状に形成されている。このブレーキレバー１１２は、その一端を各組の脚部１０８間に入れてＬ字状の折曲部付近がホルダ１０２の各組の脚部１０８間に支軸１０９で軸支される。そしてその他端は円筒部１０４の外周に沿って延び、その先端にはピン１１３によって重り１１４が取付けられている。
【００２４】
組み付け時には、まず回転軸２４を垂直に立ててベース部４６と軸受１００を装着する。次に回転軸２４には軸受１００に当接するばね座金１１６が装着され、この座金１１６に当接する第１および第２のコイルばね１１８，１２０が回転軸２４の上端から順に装着され、さらに第１および第２のリング１２２，１２４が装着される。次に予めブレーキレバー１１２を組付けたホルダー１０２が回転軸２４の上端から挿入され、円筒部１０４の内側に形成されるばね室にこれらのコイルばね１１８，１２０が収納される。なお座金１１６の外径は円筒部１０４の内径よりも僅かに小さく、円筒部１０４はこの座金１１６の外周により径方向の位置決めがなされる。
【００２５】
第１のコイルばね１１８は第２のコイルばね１２０よりも線径が細く、第２のコイルばね１２０よりもばね定数が小さい。これらのコイルばね１１８，１２０の一端は前記のように座金１１６に当接する一方、他端は第１および第２のリング１２２，１２４を介してそれぞれブレーキレバー１１２およびホルダー１０２側の端面に当接する。
【００２６】
ここに第１および第２リング１２２，１２４は円筒部１０４の内周面および回転軸２４の外周面にそれぞれ案内されて径方向の位置決めがなされる。また小径部１０６のばね室側の端面には、第１のリング１２２が進入可能な環状溝１２６が形成されている。
【００２７】
以上のようにホルダー１０２を回転軸２４に挿入した後、ホルダー１０２を押して第１，第２のばね１１８，１２０を少し圧縮して初期荷重を付与した状態で回転軸２４にストッパリング１３０を装着し、ホルダー１０２を位置決めする。その後回転軸２４にスリット１１０の間からピン１２８を貫挿して、ホルダー１０２を回転軸２４に対して回り止めとする。そして回転板等を次のように装着する。
【００２８】
１３２および１３４は回転板であり、前記ホルダ１０２の小径部１０６の外周面（四角形）に係合する略四角形の開口部１３６（図８）を有する。なお一方の回転板１３４には図８に示すように等間隔に３つの小孔１３８が形成されている。１４０は摩擦板であり、両回転板１３２，１３４の間に介在する。すなわち回転板１３２を小径部１０６に装着し、ピン１２８の抜け止めとする。次に摩擦板１４０を装着し、さらに回転板１３４を小径部１０６に装着する。この時小孔１３８には後記する係合ピン１４８とコイルばね１５０が組み付けられ、これらは摩擦板１４０に形成された円形の開口内に臨む。
【００２９】
なお摩擦板１４０の外周はケース４４の内面に係合して回転が規制される。図１０は図６においてケース４４を摩擦板１４０の付近で断面して示すものであり、その内周面には略四角形を囲む係合凸部４４Ａが形成されている。摩擦板１４０は図１２，１３に示すように略四角形の板１４０Ａの両面に摩擦材１４０Ｂを円環状に貼ったものであり、この板１４０Ａの外周がケース４４の係合凸部４４Ａに係合することにより摩擦板１４０の回り止めとされる。
【００３０】
なおケース４４の係合凸部４４Ａを形成する略四角形の各辺の中央には凹部４４Ｂが形成され、対向する２つの凹部４４Ｂにはボルト孔４４Ｃが臨んでいる。このボルト孔４４Ｃにはケース４４をベース４６と共にモータ１２に固定するためのボルトを通すものである。なおベース４６にはこれらボルト孔４４Ｃを通るボルトが通るボルト孔４６Ａ（図６参照）が形成されている。
【００３１】
１４２は背面板であり、回転軸２４の右端に螺入される。この背面板１４２には、回転板１３４の小孔１３８と同一径上に等間隔に１２個の小孔１４６が形成されている。回転板１３４の３つの小孔１３８には、図６に示すように摩擦板１４０側からカップ状の係合ピン１４８とコイルばね１５０とがそれぞれ挿入されている。各ピン１４８にはこのピン１４８の内底面と回転板１３２との間に縮装されたコイルばね１５０によって背面板１４２側への復帰習性が付与されている。このためピン１４８は背面板１４２の小孔１４６のうちの３つに係入し、背面板１４２の回り止めとなる。
【００３２】
なお摩擦板１４０と回転板１３２，１３４との押圧力は、次のように調整する。１２個の小孔１４６に同時に係合する高さが小孔１４６の深さと同一の１２個の突起を有する専用工具を用意しておく。この工具を用いて背面板１４２の小孔１４６を通して３つのピン１４８を小孔１４６から同時に押し出し、この状態で工具と共に背面板１４２を回転させれば背面板１４２を小孔１４６の１ピッチ分ないし数ピチ分回すことができ、ピン１４８が他の小孔１４６に係入する。このようにして背面板１４２の軸方向位置を変化させ再びロックさせることができる。そして最後にケース４４をその係合凸部４４Ａが摩擦板１４０の板１４０Ａの外周面に係合するように位置合せしながら上からかぶせ、２本のボルトをボルト孔４４Ｃ，４６Ａに通しモータ１２に固定する。
【００３３】
次に速度ガバナー４２の動作を説明する。まず停止時を含む低速時には、図１４に示すようにブレーキレバー１１２は初期荷重を付与された第１のコイルばね１１８により押されてその重り１１４が内径側へ移動する。すなわち第１のコイルばね１１８が第１のリング１２２をホルダー１０２の環状溝１２６に押込み、この第１のリング１２２がブレーキレバー１１２を押して重り１１４を内側へ移動させるものである。
【００３４】
このブレーキレバー１１２の内側への揺動により、ブレーキレバー１２２の回転板１３２に対向する部分、すなわち作用面１５０の径方向内側の端（ここでは第１の押圧部Ａという）が回転板１３２を押す。ホルダー１０２は、この押圧力の反力によって回転軸２４上を図１０上で左側へ押されるが、初期荷重を付与されたばね定数の大きい第２のばね１２０によりその移動が規制される。
【００３５】
この状態で回転速度（Ｎ）が次第に上昇し、ブレーキレバー１１２の重り１１４に加わる遠心力が次第に増大してブレーキレバー１１２が揺動を開始する回転速度（Ｎ₁）になるまでの間では、ブレーキレバー１１２の第１の押圧部Ａによる押圧力は次第に減少する。従ってこの間では摩擦板１４０と回転板１３２，１３４との間に発生する摩擦力すなわちブレーキ力Ｔ_Bは図１７に示すように徐々に減少する。なお静止摩擦係数は動摩擦係数よりも大きいから、静止時（Ｎ＝０）のブレーキ力（静止ブレーキ力）Ｔ_BOはこのブレーキ力Ｔ_Bよりも大きい。
【００３６】
回転速度（Ｎ）がさらに上昇すると、重り１１４に加わる遠心力が増加し、ブレーキレバー１１２が揺動して第１のコイルばね１１８を圧縮し、ブレーキ力Ｔ_Bは急激に減少する。回転速度が使用回転域のＮ₂になると、ブレーキレバー１１２は第２のコイルばね１２０の第２のリング１２４に当たり、それ以上の揺動が規制される。この時にはブレーキレバー１１２の作用面１５０が回転板１３２と平行になる。図１５はこの状態を示している。
【００３７】
この状態で作用面１５０の回転板１３２に対する押圧力はほとんど０となる。従ってこの状態ではブレーキ力Ｔ_Bは十分に小さくなり、ほとんど０となる。第２のコイルばね１２０は、使用回転域（Ｎ₂〜Ｎ₃）の間はブレーキレバー１１２の揺動を規制するように設定されている。従って図１７に示すようにＮ₂〜Ｎ₃の回転域ではブレーキ力Ｔ_Bはほぼ０に維持される。
【００３８】
回転速度がＮ₃になると、重り１１４の遠心力が第１および第２のコイルばね１１８，１２０の合計ばね力よりも大きくなる。するとブレーキレバー１１２は、図１６に示すように両コイルばね１１８，１２０を圧縮しながら外側へ揺動する。この時にはブレーキレバー１１２の作用面１５０の外端（第２の押圧部Ｂという）が回転板１３２を押圧する。この押圧力は回転速度（Ｎ）の上昇と共に増大する。従って過大速度での回転を防ぐガバナーとして機能する。
【００３９】
以上の動作の結果、この速度ガバナー１３は、図１７に示すブレーキ力Ｔ_Bを発生するものとなる。従ってこの速度ガバナー４２を図４，５に示すリフト６４に用いた場合には、モータ１２の停止時には大きなブレーキ力Ｔ_BOを発生して荷物の自然降下を防止することができる。またモータ１２が起動してその回転速度Ｎが増加すると共にブレーキ力Ｔ_Bは減少し、使用回転域（Ｎ₂〜Ｎ₃）に入るとブレーキ力Ｔ_Bは十分に小さくなって円滑な昇降動作が可能になる。
【００４０】
そして例えば降下時などに荷物等の重量が加わってその下降速度が過大になると、モータ１２も増速する。このモータ１２の速度が高速域（Ｎ₃以上）に入ると、ブレーキ力Ｔ_Bが速度（Ｎ）の増大と共に増大する。このため速度上昇が制限される。従って荷物等が過大な速度で下降することがない。なお荷物等が軽いにもかかわらずモータ１２の駆動力が万一過大になって荷物等の上昇速度が過大になる時にもこのブレーキ力Ｔ_Bは増大し、予想外に高速で荷物等が昇降するのを防止する。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１の発明は以上のように、ブレーキレバーを少くとも停止時に内側へ復帰させて回転板を第１の押圧部で押圧させる第１のばねと、使用回転域以上では遠心力によりブレーキレバーが外側へ揺動して第２の押圧部で回転板を押圧しつつ圧縮する第２のばねとを設け、使用回転域では第２のばねがブレーキレバーの揺動を規制して回転板に対するブレーキレバーの押圧力が０または十分に小さくなるようにしたものであるから、静止ブレーキ力を発生するブレーキ機能と過大な高速回転を規制するガバナー機能とを併せて持つことができる。このため静止ブレーキとガバナーとを別々に設ける場合に比べて装置の小型化と軽量化が図れる。
【００４２】
ブレーキレバーは回転板に近い支軸と、回転板から離れた重りとを持ち、支軸よりも回転板側に位置する作用面の径方向内端を少くとも停止時に回転板を押す第１の押圧部とし、径方向外端を使用回転域以上で回転板を押す第２の押圧部とすることができる（請求項２）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様を用いた昇降機用駆動装置を示す正面図
【図２】その右側面図
【図３】図１におけるＩＩＩ矢視図
【図４】この昇降機用駆動装置を用いたリフトを示す図
【図５】このリフトの下降時を示す図
【図６】速度ガバナーの断面図
【図７】ブレーキレバーホルダの斜視図
【図８】回転板の正面図（Ａ）とその中央断面図（Ｂ）
【図９】背面板の正面図（Ａ）とその中央断面図（Ｂ）
【図１０】ガバナーのケースの正面断面図
【図１１】図１０におけるＸＩ−ＸＩ線断面図
【図１２】摩擦板の正面図
【図１３】図１２におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図
【図１４】速度ガバナーの動作説明図（停止時）
【図１５】速度ガバナーの動作説明図（使用回転域時）
【図１６】速度ガバナーの動作説明図（使用回転域以上時）
【図１７】動作特性図
【符号の説明】
１０昇降機用駆動装置
４２速度ガバナー
６４リフト
１０２ブレーキレバーホルダ
１１２ブレーキレバー
１１３支軸
１１４重り
１１８第１のコイルばね
１２０第２のコイルばね
１２２第１のリング
１２４第２のリング
１２６環状溝
１３２、１３４回転板
１４０摩擦板
１４２背面板
１５０作用面
Ａ第１の押圧部
Ｂ第２の押圧部

Claims

回転軸と共に回転する回転板と固定ケース側に保持された摩擦板との間の押圧力を変えることによって所定回転速度域で所定のブレーキ力を発生するようにした速度ガバナーにおいて、
前記回転軸と共に回転するブレーキレバーホルダーと、
このブレーキレバーホルダに取付けられ径方向内側および外側へ揺動してそれぞれ異なる第１および第２の押圧部で前記回転板を押圧するブレーキレバーと、少なくとも停止時に前記ブレーキレバーを内側へ復帰させ前記ブレーキレバーに前記第１の押圧部で前記回転板を押圧させる第１のばねと、
使用回転域以上で遠心力により外側へ揺動する前記ブレーキレバーが前記第２の押圧部で前記回転板を押圧しつつ圧縮する第２のばねとを備え、
使用回転域では前記第２のばねが前記ブレーキレバーの揺動を規制して前記回転板に対する押圧力を０または十分小さくすることを特徴とする速度ガバナー。
ブレーキレバーは、回転板に近接する支軸と回転板から離れた重りとを持ち、前記支軸より回転板側に位置する作用面の径方向内端および外端をそれぞれ第１および第２の押圧部とした請求項１の速度ガバナー。