JP4502910B2 - エレベータ用の巻上げ装置およびケージの位置調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロープ式のエレベータ用の巻上げ装置およびそれを用いたケージの位置調整方法に関する。

一般に、ロープ式またはトラクション式のエレベータでは、荷重の増減によるロープの延び量によってケージと停止階の床面との間に段差ができるため、ケージの停止位置の微調整を行う必要がある。

すなわち、ケージがある階に停止中に、大量の荷物がケージ内に積み込まれた結果ロープが延びてケージが沈んだり、これとは逆に大量の荷物がケージ内から降ろされた結果ロープが縮んでケージが浮き上がったりすることにより、床面との間に段差ができることがある。その結果、ケージ内に入ったフォークリフトや車椅子の出入りができなくなったり容易でなくなったりする。そのため、ケージの停止中に、ロープを数十センチメートル程度の範囲内で上下させてケージの位置調整または位置補正を行う。

従来のケージの位置調整装置として、特許文献１に示される装置がある。これは、ロープの一端をビームで支持しておき、そのビームを両ロッド形式の油圧シリンダによって上下に移動するように構成される。このような位置調整装置は、ロープを巻き上げてケ−ジを昇降する巻上げ装置とは別に設けられる。

しかし、近年において、永久磁石を用いた多極の同期電動機を駆動源とする巻上げ装置が用いられている（特許文献２）。この巻上げ装置では、外転型の同期電動機の回転軸に、トラクションシーブ（駆動滑車）が直接に取り付けられており、同期電動機によってトラクションシーブを直接に駆動する。このようなダイレクト駆動方式の巻上げ装置は、薄型であり小型であるので、ケージの昇降路内に設置することが可能であり、昇降路の上部に機械室を別途設ける必要がないという利点がある。なお、ダイレクト駆動方式の巻上げ装置では、同期電動機が停止した状態における保持トルクを、回転軸に直結して設けたブレーキ装置によって得ている。
特許第３２６３３５８号 特開平１０−３０４６４１号

上のようなダイレクト駆動方式の巻上げ装置を用いた場合において、ロープの延びにともなうケージの位置調整を行う必要がある。そのための位置調整装置として、上に述べた特許文献１に開示された装置を用いることが考えられるが、機械室を設けないことが多いため、位置調整装置の設置スペースを確保することが困難である。

また、ダイレクト駆動方式の巻上げ装置の同期電動機およびブレーキ装置を制御し、同期電動機を微小角度だけ回転させてケージの位置調整を行うことも考えられる。しかし、この場合には、同期電動機を微小角度だけ回転させるタイミングとブレーキ装置を解除するタイミングとが万が一ずれた場合に、保持トルクが低下してケージが落下する危険性があり、安全面の上からその制御が難しい。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、エレベータのケージの位置調整を安全、確実、且つ容易に行うことの可能な巻上げ装置、および位置調整方法を提供することを目的とする。

本発明に係る装置は、モータの回転子の回転軸に連結された駆動滑車によってロープを巻き上げてケ−ジを昇降するエレベータ用の巻上げ装置であって、前記回転軸に連結されたブレーキディスク部材と前記ブレーキディスク部材を把持してブレーキをかけるブレーキキャリパが設けられたブレーキハウジング部材とを有するブレーキ装置と、前記ブレーキハウジング部材と前記モータのハウジングとに連結されてこれらの間の相対位置を調整するための液圧アクチュエータと、を有し、前記液圧アクチュエータの駆動位置に応じて、前記ブレーキハウジング部材の前記回転軸を中心とする回転角度位置が調整可能に構成される。

好ましくは、前記液圧アクチュエータは、液圧シリンダであり、前記液圧シリンダは、前記モータのハウジングに設けられたブラケットに一端部が回動可能に連結され、且つ前記ブレーキハウジング部材に設けられたブラケットに他の一端部が回動可能に連結される。

また、前記液圧シリンダには、そのストローク位置を検出するストロークセンサが設けられる。

また、前記モータのハウジングには、前記ブレーキハウジング部材に当接して前記ブレーキハウジング部材の回転角度範囲を規制するストッパ部材が設けられており、前記ストッパ部材によって、前記前記ブレーキハウジング部材の回転角度範囲が、前記液圧シリンダの伸長端および収縮端のいずれにも達しないストローク範囲に対応するように規制される。

また、前記モータのハウジングには、前記ブレーキハウジング部材の回転角度位置を検出する位置センサが設けられる。

本発明に係るケージの位置調整を行う方法は、前記モータを回転駆動して前記駆動滑車を回転させ、これによってロープを巻き上げて前記ケージを昇降して所定の階まで移動させるとともに、所定の階において前記モータを停止させ、且つ前記ブレーキ装置により前記駆動滑車の回転にブレーキをかけ、前記液圧アクチュエータを駆動して前記ブレーキ装置を所定角度回転させ、これによって前記駆動滑車を回転させ、前記ケージを微小距離だけ昇降して所定の階における位置調整を行う。

好ましくは、前記モータの回転駆動によって前記ケージを昇降している間に、前記液圧アクチュエータを駆動して前記ブレーキ装置を基準の回転角度位置に戻す。

本発明によると、エレベータのケージの位置調整を安全、確実、且つ容易に行うことが可能である。

図１は本発明の実施形態に係る巻上げ装置３の断面側面図、図２は巻上げ装置３の背面図、図３は巻上げ装置３のブレーキ装置１２の回転角度範囲とリミットスイッチの検出状態とを示す図、図４は油圧シリンダ１３を駆動する油圧ユニット５０の油圧回路の例を示す図、図５は巻上げ装置３を用いたエレベータ１を模式的に示す図、図６は巻上げ装置３を用いたエレベータ１の運転制御の概略を示すフローチャートである。

図１および図２において、巻上げ装置３は、モータ１１、ブレーキ装置１２、油圧シリンダ１３、および駆動滑車１４などからなっている。

モータ１１は、ハウジング２１、固定子２２、回転子２３、および回転軸２４などからなっている。

ハウジング２１は、金属材料によって堅牢にできており、底部に固定ブラケット２１１が設けられ、床面の基礎台ＫＤにボルト２１２などを用いて固定される。ハウジング２１には、回転軸２４が軸方向に貫通しており且つ図示しないベアリングを介して支持されている。回転子２３は、固定子２２との間で作用する電磁力によって回転し、これによって回転軸２４を回転駆動する。

このようなモータ１１それ自体は公知であり、モータ１１の回転方向および回転速度の制御方法についても公知である。なお、この例では、回転子２３が固定子２２の内部にあるインナーローター形式のモータ１１を示したが、回転子２３が固定子２２の外部にあるアウターローター形式のモータ、その他の種々の形式または方式のモータであってもよい。

ブレーキ装置１２は、ブレーキディスク３１、ブレーキハウジング３２、およびブレーキキャリパ３３などからなる。

ブレーキディスク３１は、回転軸２４に直接に連結されており、回転軸２４と一体的に回転する。ブレーキキャリパ３３は、ブレーキハウジング３２に取り付けられており、電流を流すことによってブレーキディスク３１を把持し、ブレーキディスク３１にブレーキをかけて停止させ、停止した状態を維持するためのものである。ブレーキハウジング３２は、図示しないベアリングを介して回転軸２４に対し相対回転可能に支持されている。

なお、ブレーキディスク３１に代えてブレーキドラムを用いることも可能であり、それに応じてブレーキキャリパ３３の構造を選択すればよい。このようなブレーキディスクまたはブレーキドラムなどのブレーキディスク部材、およびブレーキキャリパ３３の構造それ自体は公知である。

油圧シリンダ１３は、ピストンロッド４１の先端部に取り付けられた先端金具４8 が、ブレーキハウジング３２に設けられたブラケット３４に軸ピン４５を介して回動可能に連結され、他の端部に取り付けられたカバー４３が、ハウジング２１に設けられたブラケット２５に軸ピン４６を介して回動可能に連結されている。したがって、油圧シリンダ１３は、回転軸２４に対してほぼ直角の角度を有した状態で取り付けられており、回転軸２４に対して垂直な平面内において揺動可能である。

これによって、油圧シリンダ１３の伸長駆動または収縮駆動にともなって、ブレーキハウジング３２はハウジング２１に対して回動し、その回転角度位置は油圧シリンダ１３のピストンロッド４１のストローク位置によって決まる。つまり、ブレーキ装置１２の全体が、油圧シリンダ１３の伸縮駆動によって回転軸２４を中心として回動する。このように、油圧シリンダ１３のストローク位置（駆動位置）に応じて、ブレーキハウジング３２の回転軸２４を中心とする回転角度位置が調整可能である。

したがって、ブレーキキャリパ３３が動作してブレーキが作動しているときに油圧シリンダ１３が伸長駆動すると、その伸長駆動にともなってブレーキ装置１２が回動し、これと同時に回転軸２４および駆動滑車１４が所定の角度だけ回動する。これに対して、ブレーキキャリパ３３が動作しておらずブレーキが解除（解放）されているときに油圧シリンダ１３が伸長駆動すると、その伸長駆動にともなってブレーキハウジング３２およびブレーキキャリパ３３のみが回動する。

なお、油圧シリンダ１３には、２つの油圧ポートに連結されたカウンターバランス弁４４が一体で取り付けられている。カウンターバランス弁４４によって、外部の油圧ユニット５０から供給される油圧が低下しても、油圧シリンダ１３内の圧油は外部へ漏れることなく、油圧シリンダ１３のストローク位置が維持される。

また、図１および図２には、カバー４３の外端に、油圧シリンダ１３のストローク位置を検出するためのストロークセンサ４７が設けられているが、これは後述するように、制御方法によって必要になるものである。

ところで、ブレーキハウジング３２は、金属材料からなってほぼ円形の外周面３２ａを有しているが、その外周面３２ａから半径方向に突出する凸部３５を有している。この凸部３５は、ブレーキハウジング３２の回転角度位置に応じて、ハウジング２１に取り付けられた３つのリミットスイッチＬＳ１〜３を作動させる。つまり、リミットスイッチＬＳ１〜３は、凸部３５を検知し、これによってブレーキハウジング３２の回転角度位置に応じた検知信号を出力する。

また、ハウジング２１には、凸部３５に当接してブレーキハウジング３２の回転角度範囲を規制するストッパ部材２６，２７が設けられている。ストッパ部材２６，２７は、金属材料からなり、且つ凸部３５と当接する部分には適当な硬度の合成ゴムなどからなるダンパーが設けられている。ストッパ部材２６，２７は、ハウジング２１と一体に形成され、またはハウジング２１にボルトなどで固定される。ストッパ部材２６，２７によって、ブレーキハウジング３２の回転角度範囲が、油圧シリンダ１３の伸長端および収縮端のいずれにも達しないストローク範囲に対応するように規制されている。

すなわち、図２において、油圧シリンダ１３が伸長駆動すると、ブレーキ装置１２は左方向に回転し、油圧シリンダ１３の伸長端の手前で凸部３５がストッパ部材２７に当接し、これによって油圧シリンダ１３が伸長駆動およびブレーキ装置１２の回転は停止する。また、油圧シリンダ１３が収縮駆動すると、ブレーキ装置１２は右方向に回転し、油圧シリンダ１３の収縮端の手前で凸部３５がストッパ部材２６に当接し、これによって油圧シリンダ１３が収縮駆動およびブレーキ装置１２の回転は停止する。

図３に示すように、ストッパ部材２６，２７によって規制された回転角度範囲ＨＫＴは、油圧シリンダ１３の全ストローク範囲ＨＳＴよりも狭い。回転角度範囲ＨＫＴ内において、リミットスイッチＬＳ２は、その中間範囲ＨＣＬにおいてオンし、中間範囲ＨＣＬ外においてオフする。ブレーキハウジング３２の図２に示す位置を中立位置として、リミットスイッチＬＳ１，３は、それぞれ、中立位置よりも左回転側または右回転側においてオンする。したがって、中立位置の近辺において、いずれのリミットスイッチＬＳ１，３もオフである中立範囲ＮＴが存在する。

中間範囲ＨＣＬは、通常、これによる駆動滑車１４の回転によるロープの移動距離がケージの位置調整可能範囲となるように設定される。ケージの位置調整可能範囲は、通常、プラスマイナス５０ｍｍ程度であり、最大の位置調整可能範囲は、例えばプラスマイナス７５ｍｍ程度に設定される。

図４に示すように、油圧シリンダ１３を駆動するための油圧ユニット５０は、油タンク５１、モータ５２、モータ５２によって回転駆動されるポンプ５３、圧力調整弁５４、電磁切り換え弁５５などからなる。ポンプ５３から吐出した圧油は、圧力調整弁５４によって圧力が調整され、電磁切り換え弁５５の切り換え動作に応じて油圧シリンダ１３に供給される。このような油圧ユニット５０は、小型に構成することが可能であるので、例えば巻上げ装置３と一体的に設けることとしてもよい。

次に、上に述べた巻上げ装置３を用いてロープ式のエレベータのケージの位置調整を行う方法の例について説明する。

図５において、ロープＲＰは、その一端がケージ４に連結され、滑車ＰＬ１、ＰＬ２、巻上げ装置３の駆動滑車１４、および滑車ＰＬ３を経由して、他の一端がカウンタウエイト５に連結されている。巻上げ装置３の駆動滑車１４が回転すると、その回転量に応じてロープＲＰが走行し、ケージ４が昇降移動する。各階において、ケージ４の停止位置および減速位置などを検出するためのセンサが設けられており、これらのセンサの出力信号などに基づいて、巻上げ装置３の制御が行われる。

まず、巻上げ装置３のモータ１１を回転駆動して駆動滑車１４を回転させ、同時にブレーキ装置１２のブレーキを解除し（図６のステップ＃１１）、これによってロープＲＰを巻き上げてケージ４を昇降して所定の階ＦＬまで移動させる。所定の階ＦＬに近づくと、モータ１１の回転速度を低下させ、十分に低速となって所定の階ＦＬと一致した状態でモータ１１を停止させる。モータ１１の停止と同時に、ブレーキ装置１２によりブレーキをかけ、駆動滑車１４の回転を阻止する（＃１３、１４）。

この状態で、ケージ４の扉を開け、人の乗降や荷物の搬入または搬出を行う。これによる荷重の変化によってケージ４と階ＦＬとの間に段差が生じた場合には、油圧シリンダ１３を駆動してブレーキ装置１２を所定角度回転させ、これによって駆動滑車１４を回転させ、ケージ４を微小距離だけ昇降してその階ＦＬにおける位置調整を行う（＃１５）。

この位置調整において、例えば、ケージ４と階ＦＬとの距離が許容値になるまで、油圧シリンダ１３を駆動する。ケージ４と階ＦＬとの距離が許容値になると、油圧シリンダ１３を停止する。このような操作は、ブレーキ装置１２が作動した状態で行う。したがって、ブレーキ装置１２によるブレーキ力によってケージ４が保持された状態で位置調整、つまりケージ位置の補正が行われるので、ケージが落下する危険性はなく、安全である。しかも、モータ１１は停止した状態であり且つブレーキ装置１２が作動した状態のままであるので、制御が簡単であり容易である。万が一、油圧シリンダ１３やその制御に異常が発生した場合であっても、ブレーキ装置１２はストッパ部材２６，２７によって回転角度範囲ＨＫＴが規制されているので、それ以上にケージ４が移動することはない。また、万が一、ストッパ部材２６，２７が破壊された場合でも、油圧シリンダ１３はストローク端で停止するので、ブレーキ装置１２はそれ以上に回転することが防止される。

停止した階ＦＬでの乗降が済んで、扉を閉めると、モータ１１を起動して駆動滑車１４を回転させ、ケージ４を昇降して次の所定の階ＦＬまで移動させる（＃１６、１１）。ケージ４を昇降している間に、油圧シリンダ１３を駆動し、ブレーキ装置１２を中立範囲（基準の回転角度位置）ＮＴに戻す（＃１２）。ケージ４を昇降している間においては、ブレーキ装置１２は解除されているため、油圧シリンダ１３の駆動によってブレーキ装置１２を回転させても、ケージ４の走行や次の階ＦＬにおける停止のための制御に何らの影響がなく、制御が複雑になることがない。

このように、上に述べた実施形態の巻上げ装置３およびそれによる位置調整方法によると、巻上げ装置３に一体化した油圧シリンダ１３によってケージ４の位置調整を行うことができ、その構成が極めて簡単であり、位置調整装置のために必要な設置スペースは従来よりも大幅に低減され、制御も簡単で容易であり、しかも確実な制御を行うことができ、安全性が確保されている。

上に実施形態においては、ブレーキハウジング３２回転角度位置を検出するために３つのリミットスイッチＬＳ１〜３を用いたが、リミットスイッチＬＳ１〜３に代えて、光学センサ、磁気センサ、静電センサなど、種々のセンサを用いてもよい。これらのセンサによって油圧シリンダ１３のピストンロッド４１のストローク位置を検出するようにしてもよい。また、そのようなセンサに代えて、またはそれとともに、ストロークセンサ４７を用いてもよい。

すなわち、ストロークセンサ４７は、ピストンロッド４１のストローク位置を連続的に検出するものであり、ピストンロッド４１の位置に比例したアナログ信号またはデジタル信号を得ることができる。ストロークセンサ４７として、例えば、ポテンショメータ、パルスエンコーダ、種々の距離測定器、またはこれらとコントローラとの組み合わせなどを用いることができる。このような信号を用いることにより、ケージ４の昇降路における位置検出がデジタル化されたエレベータに対応してきめ細かな制御を行うことが可能であり、より円滑な位置調整またはケージの走行停止制御を行うことができる。

上に述べた実施形態において、ケージ４が所定の階ＦＬに停止する際に、モータ１１の制御とともに油圧シリンダ１３を制御して停止精度の向上を図るようにしてもよい。油圧シリンダ１３による位置調整を、ケージ４と階ＦＬとの段差がどの程度になったときに行うかは、エレベータの用途や規模などに応じて設定すればよい。エレべータの全体の構造または構成は、上に述べた以外の種々のものとすることができる。

上に述べた実施形態では、液圧アクチュエータとして油圧シリンダを用いたが、水圧シリンダを用いてもよい。１つの油圧シリンダを用いたが、複数の油圧シリンダを用いてもよい。油圧シリンダに代えて、油圧モータを用い、ギヤなどを介してブレーキ装置１２を回転させてもよい。

その他、モータ１１、ブレーキ装置１２、油圧シリンダ１３、駆動滑車１４、巻上げ装置３の全体または各部の構造、形状、寸法、個数、材質、数値などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明は、ロープ式のエレベータ用の巻上げ装置として利用可能である。

本発明の実施形態に係る巻上げ装置の断面側面図である。 巻上げ装置の背面図である。 ブレーキ装置の回転角度とリミットスイッチの検出状態とを示す図である。 油圧シリンダを駆動する油圧ユニットの油圧回路の例を示す図である。 巻上げ装置を用いたエレベータを模式的に示す図である。 エレベータの運転制御の概略を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エレベータ
３ 巻上げ装置
４ ケージ
１１ モータ
１２ ブレーキ装置
１３ 油圧シリンダ（液圧アクチュエータ）
１４ 駆動滑車
２３ 回転子
２４ 回転軸
２５ ブラケット
２６，２７ ストッパ部材
３１ ブレーキディスク（ブレーキディスク部材）
３２ ブレーキハウジング（ブレーキハウジング部材）
３３ ブレーキキャリパ
３４ ブラケット
４７ ストロークセンサ
ＬＳ１〜３ リミットスイッチ（位置センサ）
ＲＰ ロープ

Claims (7)

1. モータの回転子の回転軸に連結された駆動滑車によってロープを巻き上げてケ−ジを昇降するエレベータ用の巻上げ装置であって、
   前記回転軸に連結されたブレーキディスク部材と前記ブレーキディスク部材を把持してブレーキをかけるブレーキキャリパが設けられたブレーキハウジング部材とを有するブレーキ装置と、
   前記ブレーキハウジング部材と前記モータのハウジングとに連結されてこれらの間の相対位置を調整するための液圧アクチュエータと、を有し、
   前記液圧アクチュエータの駆動位置に応じて、前記ブレーキハウジング部材の前記回転軸を中心とする回転角度位置が調整可能に構成されてなる、
   ことを特徴とするエレベータ用の巻上げ装置。
2. 前記液圧アクチュエータは、液圧シリンダであり、
   前記液圧シリンダは、前記モータのハウジングに設けられたブラケットに一端部が回動可能に連結され、且つ前記ブレーキハウジング部材に設けられたブラケットに他の一端部が回動可能に連結されている、
   請求項１記載のエレベータ用の巻上げ装置。
3. 前記液圧シリンダには、そのストローク位置を検出するストロークセンサが設けられている、
   請求項２記載のエレベータ用の巻上げ装置。
4. 前記モータのハウジングには、前記ブレーキハウジング部材に当接して前記ブレーキハウジング部材の回転角度範囲を規制するストッパ部材が設けられており、前記ストッパ部材によって、前記前記ブレーキハウジング部材の回転角度範囲が、前記液圧シリンダの伸長端および収縮端のいずれにも達しないストローク範囲に対応するように規制されている、
   請求項２または３記載のエレベータ用の巻上げ装置。
5. 前記モータのハウジングには、前記ブレーキハウジング部材の回転角度位置を検出する位置センサが設けられている、
   請求項２ないし４のいずれかに記載のエレベータ用の巻上げ装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の巻上げ装置を用いてロープ式のエレベータのケージの位置調整を行う方法であって、
   前記モータを回転駆動して前記駆動滑車を回転させ、これによってロープを巻き上げて前記ケージを昇降して所定の階まで移動させるとともに、
   所定の階において前記モータを停止させ、且つ前記ブレーキ装置により前記駆動滑車の回転にブレーキをかけ、
   前記液圧アクチュエータを駆動して前記ブレーキ装置を所定角度回転させ、これによって前記駆動滑車を回転させ、前記ケージを微小距離だけ昇降して所定の階における位置調整を行う、
   ことを特徴とするロープ式のエレベータのケージの位置調整方法。
7. 前記モータの回転駆動によって前記ケージを昇降している間に、前記液圧アクチュエータを駆動して前記ブレーキ装置を基準の回転角度位置に戻す、
   請求項６記載のロープ式のエレベータのケージの位置調整方法。