JP4885884B2 - エレベータモータブレーキのトルク測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的にエレベータブレーキに関し、特に、エレベータ巻上機のブレーキにかかる負荷を表示するためのロードセンサを含むエレベータ巻上機ブレーキに関する。

エレベータシステムは広く認知され使用されている。典型的な装置には、建物の各階を移動して、例えば建物の異なる階へ人や荷物を運搬するエレベータかごが含まれる。電動式のエレベータ巻上機は、一般的にかごの重量を支えているロープまたはベルトアッセンブリを動かし、これによりかごが昇降路内を移動する。

エレベータ巻上機はモータにより選択的に回転駆動する巻上機シャフトを含む。巻上機シャフトは、通常、巻上機シャフトと共に回転する綱車を支持する。ロープまたはベルトは綱車に沿って動くので、エレベータ巻上機が綱車をある方向に回転させるとかごが下に降り、綱車をその逆方向に回転させるとかごは上に昇る。エレベータ巻上機はブレーキも含み、ブレーキはシャフトと共に回転するディスクまたはフランジと係合して、かごが選択された階で停止する際、シャフトと綱車を静止状態に維持する。

典型的なエレベータシステムはコントローラを含み、コントローラはかごの重量情報を収集し、その重量情報を基にエレベータを制御する。コントローラは、通常、かごの床面に組み込まれた荷重測定装置から重量に関する情報を受け取る。しかし不利なことには、床面に組み込まれた装置は十分に正確な重量情報を提供できないことが多い。例えば、かご重量が軽いと、床面に組み込まれた荷重測定装置では、かごのバックグラウンド重量と小さい荷重とを正確に区別することができない。また、荷重がかごの中央にない場合も正しい重量情報が得られない。しかし、精度を高めるために荷重測定装置を追加して使用すると、追加される装置毎にエレベータシステムに係る出費と整備の負担が増える。カウンタウエイト荷重やかごの改良といったエレベータへの変更は、床面検出器に影響されない。

別のエレベータシステムは、かご重量を表示するのにブレーキを利用する。一般的に、こういったシステムでは、ブレーキとエレベータ機械室の床面との間で作用するロードセルを使用する。ブレーキの印加により生じたトルクがロードセルに荷重をかける。不利なことには、こういったシステムはエレベータ機械室に広い空間を要しブレーキまたは巻上機の重量がロードセルにかかるため正確性に欠け、さらに高価である。また、このような配置では、エレベータブレーキもロードセルは、エレベータシステムを不所望な状態に至らしめる高いトルクレベルの下で適正に作動しない。１つの好ましい解決法として、ロードセルをより大きく且つ頑丈に作ることが考えられるが、これによりかごの重量の表示感度は損なわれるかもしれない。

エレベータかごの重量情報を提供する強度があり小型で感度の高いシステムが必要である。本発明は、これらのニーズに対処し、性能を高めると共に、従来技術の短所や欠点を克服している。

エレベータシステムに有用な例示のエレベータアッセンブリは、モータシャフトを選択的に回転させるために、モータを支持するモータフレームを含む。ブレーキは選択的に制動力をかけ、モータシャフトの回転を抑制する。少なくとも１つのロードセンサが、モータフレームに対するブレーキの動きを抑制する。ロードセンサは制動力印加による負荷を表示するが、これはすなわちエレベータかごとカウンタウエイトの重量が不均衡な状態を意味している。

別の実施例では、エレベータ巻上機アッセンブリは第１の部材を含み、該第１の部材はブレーキ部材と固定部材との間の負荷に応じて固定部材に対するブレーキ部材の動きを抑制するが、このとき負荷は第１の部材の限界運転荷重を下回る。負荷が限界運転荷重を越える場合は第２の部材が動きを抑制する。

１つの実施例では、第１の部材はロードセルである。

本発明の様々な特徴および利点は、最新の好ましい形態を示す以下の詳細な記載から当業者に明らかであろう。詳細な説明に添付された図面については後で簡単に説明する。

図１は、実施例のエレベータシステム１０の一部を示し、エレベータシステム１０は昇降路１４を通って建物の各階１６を移動するエレベータかご１２を含む。例示の実施例では、エレベータかご１２の上方のプラットフォーム１８がエレベータ巻上機２０を支持する。エレベータ巻上機２０は、かご１２とカウンタウエイト２２を公知の一般的な方法により昇降路１４内で上下し、貨物、乗客またはこれらの両方を運搬する。

図２は、モータフレーム２６に支持されたモータ２４を含む実施例のエレベータ巻上機２０の一部を示す断面図である。モータ２４はコントローラ３０からの信号に応じてシャフト２８を選択的に駆動する。知られているように、シャフト２８が回転するので駆動綱車３２が動き、駆動綱車がロープまたはベルトを動かすのでエレベータかご１２とカウンタウエイト２２が昇降路１４内を上下する。

実施例のシャフト２８は、ブレーキ３６内にディスク３４を含む。ブレーキ３６のブレーキ印加部３８がディスク３４へ選択的に制動力をかけ、シャフト２８の回転を抑制する。１つの実施例では、コントローラ３０がブレーキ印加部３８に制動力印加の指示を送ることで、エレベータかご１２が特定の階１６で停止したりエレベータかご１２の動きが減速したりする。

図３は、シャフト２８の長手方向軸４２に対して切り取った断面図であり、図２の実施例のエレベータ巻上機２０の一部である。ブレーキ３６は取り付けボス４４ａを含み、各取り付けボスはロードセンサ４６の片方の端部を支持する。１つの実施例では、ロードセンサ４６は、引張荷重と圧縮荷重の両方を表示できる引張圧縮型ロードセルを含む。別の実施例では、ロードセンサ４６は別の公知の検出装置、例えば電位差計、近接センサ、光センサまたは圧電材料を含んでよい。

モータフレーム２６は対応する取り付けボス４４ｂを含み、各取り付けボスは対応するロードセンサ４６の反対側の端部を支持する。記載の実施例では、ロードセンサ４６は締結具を用いて取り付けボス４４ａ，４４ｂへ固定されているが、別の方法で固定されてもよい。

ディスク３４へ制動力を印加すると、ブレーキ３６とモータフレーム２６との間に負荷が生じる。この負荷はエレベータかご１２とカウンタウエイト２２の重量差を意味する（すなわち、貨物、乗客などのエレベータかご１２内の重量）。重量差は、ブレーキ３６とモータフレーム２６との間の長手方向軸４２を中心とした相対的な回転運動（すなわち、トルク）を促進する。ロードセンサ４６は、例えば、この運動を抑制し、コントローラ３０へ負荷を提示する。

これらの特徴によりブレーキ３６のドラグ（引きずり）が検出でき、従来公知のアッセンブリで使用されるブレーキセンサ（例えば、マイクロスイッチおよび近接センサ）を使用しないでよいという利点が生まれる。ブレーキ印加部３８がディスク３４から制動力を完全に取り除くことができない場合、ブレーキ３６にドラグが生じる。従来公知のアッセンブリでは、ブレーキセンサが制動力の除去の有無を検出し、コントローラ３０へフィードバックしていた。ブレーキ３６とモータフレーム２６との間の負荷を表示することにより、ロードセンサ４６がこの機能を代替する。

例示の実施例では、ロードセンサ４６の対応点（例えば、取り付けボス４４ａへの固定位置）は、長手方向軸４２に対して相互に約１８０゜離れた円周上に位置する。１つの実施例では、これにより、シャフト２８を中心とした動きが均整を保って抑制でき、負荷表示の感度を維持または向上できるという利点がもたらされる。

モータフレーム２６およびブレーキ３６はそれぞれ対応するロック部材４８ａ，４８ｂを含み、負荷がロードセンサ４６の限界運転荷重を越える場合に、ブレーキ３６とモータフレーム２６との間の動き抑制する。１つの実施例における限界運転荷重とは、ロードセンサ４６の少なくとも１つが取り付けボス４４ａまたは取り付けボス４４ｂから外れてしまう時の荷重、または、ロードセンサ４６の少なくとも１つがブレーキとモータハウジングとの間の相対的な回転運動の抑制を維持できなくなる時の荷重である。ロック部材４８ａ，４８ｂは公称寸法だけ離れているため、ロック部材４８ａ，４８ｂが協働して動きを抑制する以前に、ブレーキ３６はモータフレーム２６に対して呼び寸法に相当する距離を移動できる。この特徴のおかげでロードセンサ４６は標準条件下で荷重に耐えることができ、荷重が限界運転荷重を下回っていれば、ロック部材４８ａとロック部材４８ｂとの間の負荷吸収による妨害（ｌｏａｄ−ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を減少または除去することによりロードセンサ４６の感度を容易に維持または向上させることができる。

例示の実施例では、ロック部材４８ｂは２つのモータフレームのロック部材４８ａの間に位置するブレーキロック部材である。負荷がロードセンサ４６の限界運転荷重を越えるということは、ブレーキ３６がロードセンサの重量制限に近づくということである。ロック部材４８ａとロック部材４８ｂとの間の呼び寸法に相当する距離を回転すると、ブレーキロック部材４８ｂはモータフレームロック部材４８ａと係合してブレーキ３６の動きを更に抑制する。この特徴により、ロードセンサ４６は限界荷重を越える負荷に耐えるように設計する必要がないので、従来のアッセンブリと比べてより小型でそれほど頑丈でないが精度の高いロードセンサ４６を使用できるという利点がもたらされる。

例示の実施例では、ロック部材４８ａとロック部材４８ｂとの間の少なくとも一部に弾性緩衝材５４が含まれる。この弾性緩衝材５４は、ロック部材４８ａ，４８ｂが協働してブレーキ３６とモータフレーム２６との間の相対的な回転運動を抑制する際、少なくとも部分的に負荷を吸収する。この特徴により、ロック部材が協働する際に生じるノイズが減少するという利点がもたらされる。

図４は、反動部材、即ち抵抗部材６０を含む別の実施例のエレベータ巻上機２０の部分概略図であり、抵抗部材６０は唯一のロードセンサ４６と協働して、ブレーキ印加時に動きを抑制する。例示の実施例では、抵抗部材６０は、ブレーキ取り付けボス４４ａの１つにある開口部６１、とモータフレーム２６の一部と、を介して支持されるロッドを含むが、別の装置では別の種類の抵抗部材６０を使用し得ることを認識すべきである。

抵抗部材６０を受ける開口部６１とモータフレーム２６の一部は、抵抗部材６０の外径に対して容易に回転運動ができる程度の内径を有するので、ブレーキ３６はモータフレーム２６に対して制限された範囲で動くことが可能である。ブレーキ３６がシャフト２８へ制動力をかけると、ブレーキ３６とモータフレーム２６との間に生じる負荷が、モータフレーム２６に対するブレーキ３６の回転を促進する。ロッドとロードセンサ４６がこの負荷を長手方向軸４２を中心に均衡化し、ブレーキ３６のモータフレーム２６に対する半径方向への大幅な動き（すなわち、非−回転運動）を抑制する（しかし、ブレーキ３６の回転運動は抑制しない）。わずかな動きは、ロッドからロードセンサ４６へ荷重を移行、または誘導する。ロードセンサ４６への荷重の移行を妨げるような大幅な動きは抑制される。従って、ロッドは、動作荷重に対するブレーキ３６の安定性の確保と荷重のロードセンサ４６への移行の２つの働きをする。抵抗部材６０のおかげで、例えば、図３に示すような複数のロードセンサを有するシステムと比べて、このシステムは安価であるという利点を生じ得る。

図５は、シャフト２８の一部を中心に周方向に延びる軸受抵抗部材６４を含む別の実施例のエレベータ巻上機２０の部分概略部である。軸受抵抗部材６４は内径と外径を有し、対応するブレーキ開口部６５とモータフレーム２６とに支えられる。軸受抵抗部材６４の外径は開口部６５の内径よりもわずかに小さいので、ブレーキ３６はモータフレーム２６に対して僅かに動くことができる。図４の実施例のロッド抵抗部材６０と同様に、軸受抵抗部材６４は唯一のロードセンサ４６と協働してブレーキ３６とモータフレーム２６との間に生じる負荷を均衡化し、ブレーキ３６のモータフレーム２６に対する大幅な半径方向の動き（すなわち、非−回転運動）を抑制する。

図６は、スリーブブシュ抵抗部材６６を含む別の実施例のエレベータ巻上機２０の部分概略図である。軸受抵抗部材６４と同様に、スリーブブシュ抵抗部材６６とロードセンサ４６が協働してブレーキ３６とモータフレーム２６との間に生じる負荷を均衡化し、ブレーキ３６のモータフレーム２６に対する大幅な半径方向の動きを抑制する（しかし、僅かな動きは可能）。

図７は、図３の実施例に類似した別の実施例のエレベータ巻上機２０の部分概略図であり、１つのロードセンサ４６の代わりに金属スペーサ６８を含む。軸受抵抗部材、ロッド抵抗部材およびスリーブブシュ抵抗部材の実施例と同様に、金属スペーサ６８とロードセンサ４６とは、ブレーキ３６とモータフレーム２６との間に生じる負荷を均衡化し、ブレーキ３６のモータフレーム２６に対する大幅な半径方向の動きを抑制する（しかし、僅かな動きは可能）。金属スペーサ６８は、ブレーキ取り付けボス４４ａと締結具７０ａにより固定される片側の端部と、モータフレーム取り付けボス４４ｂと締結具７０ｂにより固定される遠位端とを含む。この実施例の締結具７０ａ，７０ｂは強固な固定をせず、ブレーキ３６がモータフレーム２６に対して僅かに動くことが可能なので、ロードセンサ４６は負荷に反動し、それを表示することができる。

図８は、圧縮型ロードセンサ４６、例えば圧縮型ロードセルを含む別の実施例のエレベータ巻上機２０の部分概略図である。示した各圧縮型ロードセンサ４６は、土台７８と入力部８０とを含む。例示の実施例では、土台７８はモータフレーム２６に面するように取り付けられ、入力部８０はブレーキ突出部材８２に面する。ブレーキ３６がシャフト２８へ制動力をかける時、ブレーキのモータフレーム２６に対する回転傾向の結果として、圧縮型ロードセンサ４６はブレーキ突出部材８２とモータフレーム２６との間の負荷を表示する。１つの実施例では、ブレーキがある方向へのシャフトの動きを抑制するとき、一方の圧縮型ロードセンサ４６が負荷を表示し、ブレーキが別の方向へのシャフトの動きを抑制するとき、他方の圧縮型ロードセンサ４６が負荷を表示する。

負荷が、圧縮型ロードセンサ４６の限界荷重を越えると、ブレーキ突出部材８２がブレーキロック部材４８として働き、モータフレームロック部材４８ａと協働して、前述のように、ブレーキ３６の更なる動きを抑制する。

例示の実施例では、ブレーキ３６が更に、ブレーキ突出部材８２に向き合う第２のブレーキ突出部材８４を有する。例示の実施例では、第２のブレーキ突出部材８４は抵抗部材６０を伴う。抵抗部材は保持部材に置き換えることができ、緩衝材８６を代わりに使用してもよい。緩衝材８６は圧縮型ロードセンサ４６の剛性よりも弱い剛性を示すので、負荷のごく一部だけが弾性緩衝材８６に吸収される。この実施例では、弾性緩衝材８６と抵抗部材６０による吸収で失われる負荷が最小限に留まることから、圧縮型ロードセンサ４６の感度が向上するという利点が生じる。

図９は、モータフレーム２６へ堅固に固定された硬質なハウジング９２を含む別の実施例のエレベータ巻上機２０の一部を示す部分断面図である。ハウジング９２は検出要素９４を支持し、検出要素９４はブレーキ突出部材８２に支持される弾性要素９６を含む。検出部９４の外側部９８はコンデンサの一方の電極であり、ブレーキ突出部材８２は他方の電極である。弾性要素９６は検出要素へ誘電特性をもたらす。

１つの実施例では、弾性要素９６が公知のポリマ材料を含有し、ポリマ材料の寸法が変化すると検出要素９４の静電容量が変化する。例示の実施例では、ブレーキ３６が制動力をかける際に、ポリマ材料が、ブレーキ３６とモータフレーム２６との間の負荷に応じて寸法（例えば、寸法Ｄ）を変化させる。ブレーキ突出部材８２を介して負荷が移行し、弾性要素９６を圧縮する。１つの実施例では、負荷がポリマ材料を圧縮し、検出要素９４は、ポリマ材料が圧縮するために起こる静電容量の変化を表示する。静電容量の変化は公知の方法で圧縮されたポリマ材料の寸法Ｄに対応する。寸法Ｄは、公知の応力対歪み分析から考えて、ポリマ材料にかかる負荷に対応する。コントローラ３０は静電容量を受け、静電容量と負荷との間の予め決定された関係に基づき、ブレーキ３６とモータフレーム２６との間の負荷を決定する。

本発明の好ましい態様を開示したが、ある程度の修正は本発明の目的の範囲であることを当業者は認識しているであろう。それゆえ、本発明の真意および趣旨を理解するためには以下の請求項を熟読すべきである。

実施例のエレベータシステムの部分概略図。 実施例のエレベータ巻上機の一部を示す断面概略図。 図２の実施例のエレベータ巻上機を線３−３で切り取った断面図に相当する概略図。 実施例のエレベータ巻上機の別の態様を示す部分概略図。 実施例のエレベータ巻上機の別の態様の一部を示す部分断面概略図。 実施例のエレベータ巻上機の別の態様の一部を示す部分断面概略図。 実施例のエレベータ巻上機の別の態様を示す部分概略図。 実施例のエレベータ巻上機の別の態様を示す部分概略図。 実施例のエレベータ巻上機の別の態様の一部を示す部分断面概略図。

Claims (16)

1. シャフトを選択的に回転させる少なくとも１つのモータを支持するモータフレームと、
   前記モータフレームに対する前記シャフトの回転を妨げるために制動力を選択的に印加するブレーキと、
   前記モータフレームに対する前記ブレーキの動きを抑制し、且つ、前記制動力の印加による負荷を表示する少なくとも１つのロードセンサと、
   前記ロードセンサと協働して前記ブレーキの動きを抑制する抵抗部材と、
   を備え、
   前記抵抗部材は、前記シャフトの長手方向軸を中心として前記ブレーキが半径方向に動くのを抑制するとともに、前記シャフトの長手方向軸に対して、前記ロードセンサの位置から周方向に少なくとも約９０゜だけ離れて存在することを特徴とするエレベータ巻上機アッセンブリ。
2. 前記ロードセンサが、前記モータフレームへ直接に固定されるフレーム固定部分と、前記ブレーキへ直接に固定されるブレーキ固定部分と、を有するロードセルを含むことを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
3. 前記負荷が前記ロードセンサの限界を越える場合に、前記モータフレームに対する前記ブレーキの回転を抑制する少なくとも１つのストッパ部材を含むことを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
4. 前記制動力の印加時に前記ロードセンサが圧縮荷重を受けるように、前記ロードセンサが対応するブレーキとモータフレームとの間に位置することを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
5. 前記ロードセンサが前記対応するブレーキの少なくとも１つから公称寸法だけ離れていることを特徴とする請求項４に記載のアッセンブリ。
6. 前記ロードセンサと前記少なくとも１つのブレーキとの間に、少なくとも部分的に緩衝材が含まれることを特徴とする請求項５に記載のアッセンブリ。
7. 前記抵抗部材が、前記負荷を表示する第２のロードセンサを含むことを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
8. 前記抵抗部材が、前記負荷の少なくとも一部を吸収する緩衝材を含むことを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
9. シャフトを選択的に回転させる少なくとも１つのモータを支持する固定部材と、
   前記固定部材に対する前記シャフトの回転を妨げるために制動力を選択的に印加するブレーキ部材と、
   前記ブレーキ部材と前記固定部材との間の負荷に対して、当該第１の部材の限界運転荷重までは、前記固定部材に対して前記ブレーキ部材の動きを抑制し、かつ前記制動力の印加による負荷を表示する第１の部材と、
   前記負荷が前記限界運転荷重を越えたときに、前記固定部材に対する前記ブレーキ部材の動きを抑制する第２の部材と、
   前記第１の部材と協働して前記ブレーキ部材の動きを抑制する抵抗部材と、
   を備え、
   前記抵抗部材は、前記シャフトの長手方向軸を中心として前記ブレーキ部材が半径方向に動くのを抑制するとともに、前記シャフトの長手方向軸に対して、前記第１の部材の位置から周方向に少なくとも約９０゜だけ離れて存在することを特徴とするエレベータ巻上機アッセンブリ。
10. 前記第２の部材が、前記固定部材と前記ブレーキ部材のそれぞれに支持されるロック部材を含み、前記負荷が前記限界運転荷重を越える場合に、前記ロック部材が協働して前記ブレーキ部材の前記固定部材に対して動きを抑制することを特徴とする請求項９に記載のアッセンブリ。
11. 前記ロック部材が公称寸法だけ離れており、前記ロック部材が協働して動きを抑制する前に、相当する前記呼び寸法分だけ前記ブレーキ部材が前記固定部材に対して動くことができることを特徴とする請求項１０に記載のアッセンブリ。
12. 前記負荷の少なくとも一部を吸収するために、前記ロック部材間の少なくとも一部に緩衝材を含むことを特徴とする請求項１１に記載のアッセンブリ。
13. 前記第１の部材が、前記ブレーキ部材と前記固定部材との間の前記負荷を表示するロードセンサを含むことを特徴とする請求項９に記載のアッセンブリ。
14. モータフレームに支持されたモータを有するエレベータ巻上機と、該モータにより選択的に駆動されるシャフトと、該シャフトの回転を選択的に抑制するブレーキと、前記モータフレームに対する前記ブレーキの動きを抑制し、且つ、前記制動力の印加による負荷を表示する少なくとも１つの第１の抵抗部材と、前記第１の抵抗部材と協働して前記ブレーキの動きを抑制する第２の抵抗部材とを備え、前記シャフトの長手方向軸を中心として前記ブレーキが半径方向に動くのを抑制するとともに、前記シャフトの長手方向軸に対して、前記第１の抵抗部材の位置から周方向に少なくとも約９０゜だけ離間するように前記第２の抵抗部材を配置してなるエレベータアッセンブリにかかる負荷の測定方法であって、該方法が、
    前記シャフトへ制動力を印加し、前記ブレーキの前記モータフレームに対する動きを促進する負荷を生じさせるステップと、
    前記負荷が限界荷重を下回る場合に、前記モータフレームに対する前記ブレーキの動きを抑制する前記第１の抵抗部材を使用し、且つ前記負荷を表示するステップと、
    前記負荷が限界荷重を越える場合に、前記モータフレームに対する前記ブレーキの動きを抑制する第３の抵抗部材を使用するステップと、
    を含む負荷の測定方法。
15. 前記第１の抵抗部材が前記負荷を表示するロードセンサを含むことを特徴とする請求項１４に記載の負荷の測定方法。
16. 前記負荷表示を基にエレベータかごの重量を決定するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の負荷の測定方法。

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