JP4913314B2 - エレベータおよびエレベータのトラクションシーブ - Google Patents

Description

詳細な説明

従来のトラクションシーブエレベータの運転は、巻上ロープであると同時に懸垂ロープでもあるスチールロープが金属製のトラクションシーブによって動かされる方式に基づいていて、トラクションシーブはしばしば鋳鉄製であり駆動装置によって駆動される。巻上ロープが動くことによって、巻上ロープに懸垂されているカウンタウェイトおよびエレベータカーが動く。トラクションシーブから巻上ロープへ与えられる駆動力と、制動時におけるトラクションシーブを用いた制動力とは、トラクションシーブとロープとの摩擦によって伝達される。

エレベータ運転の通常の条件下では、使用する金属製トラクションシーブの材料と巻上ロープとの摩擦係数は、トラクションシーブと巻上ロープとの間に作用する適切な把持力を保持するのに、しばしば不十分である。そこでロープによって伝達される摩擦および力は、トラクションシーブの綱溝の形状を加工するか、あるいは例えば綱溝に摩擦係数を増大させる被覆材を設けることによって、増加させることができる。しかし被覆材を設けたトラクションシーブを有するエレベータの場合、例えば火事などの異常事態では、トラクションシーブの表面の被覆材が燃えたり溶けたりして破壊されてしまうことも起こり得る。かかる事態では、トラクションシーブと巻上ロープとの摩擦係数は不十分なものとなり、エレベータ動作は制御不能となってしまう。トラクションシーブと巻上ロープとの間に作用すべき適切な把持力が失われることは、エレベータ運転および安全性の点で問題となる危険な事態である。被覆材が損傷を受けると、エレベータの機能を保持するためのシステムの能力が損なわれ、同時にエレベータの信頼性も、特にエレベータカーとカウンタウェイトとに大きな不均衡が生じた状況下で把持力が減少すると、変化する。かかる状況はエレベータに全く負荷がかかっていないか、あるいは大きな負荷がかかっている場合に生じる。

被覆材が失われたために把持力が減少する問題に対して、１つの方式が米国特許第4465161号の明細書に開示されている。ここで紹介するこの方式は、トラクションシーブの被覆材下に歯形を設けて、トラクションシーブとスチールワイヤロープとの間に、被覆材が破壊された後も良好な把持力を確保するものである。公知技術によって実装されるこのような歯形の問題点は、被覆材が消失すると巻上ロープがトラクションシーブに接触することとなり、これによって巻上ロープおよびその構体に損傷を与えかねないことである。とりわけ、歯形と巻上ロープとが大きな負荷下で接触すると、ロープが損傷を受けかねず、これによりロープが切断されることにもなりかねない。これは重大な安全上のリスクである。巻上ロープが損傷を受けるとエレベータの信頼性も変化し、これによって、とりわけエレベータに大きな負荷がかかっている場合に危険になる。従来技術によってトラクションシーブに実装された被覆材を喪失すると、以下の結果も生じる。すなわち、歯形とスチールワイヤロープとが接触してトラクションシーブおよび巻上ロープの両方が損傷を受けるため、それら両方を交換することがしばしば必要となる。これにより相当に余分なコストがかかる。

本発明は、トラクションシーブの被覆材を喪失し、あるいはそれが損傷を受けたという問題ある事態においても、トラクションシーブが巻上ロープに対して十分な把持力を有するエレベータを提供することを目的とする。本発明はまた、従来技術方式の欠点を除去または回避し、被覆材が失われた後であっても巻上ロープに対する十分な把持力を有し、耐久性があり、ロープに摩耗および損傷を与えないトラクションシーブを提供することを目的とする。本発明はさらに、トラクションシーブ表面の被覆材が失われた後であってもトラクションシーブと巻上ロープとの間の十分な把持力を保証する、新方式のトラクションシーブを開示することを目的とする。本発明はまた、ロープとトラクションシーブとのかみ合い方式を、エレベータシステムに含まれる転向プーリにも応用することを目的とする。

本発明の構成要件については、特許請求の範囲を参照されたい。

本発明のエレベータでは、被覆材を設けたトラクションシーブまたは少なくともその外側リムは、トラクションシーブ表面の被覆材が失われた後にトラクションシーブに巻上ロープを切り込ませる材料で作られている。トラクションシーブは、トラクションシーブ材料にロープを効果的に切り込ませる材料で作られる。このように、巻上ロープがトラクションシーブ材料に切り込むため、トラクションシーブの被覆材が失われたり損傷を受けたりといった異常事態となっても、エレベータは必要な把持力を保持することができる。トラクションシーブおよび巻上ロープは、このように、トラクションシーブ表面の被覆材が失われたという事態となってもトラクションシーブとロープとの間に十分な把持力が得られるように選択された材料のペアを形成する。かかる材料のペアによれば、巻上ロープはトラクションシーブに切り込むため、巻上ロープとトラクションシーブとの間にはエレベータの運転に必要な把持力が生成される。巻上ロープの材料より脆く、巻上ロープをトラクションシーブに切り込ませる材料より脆い材料をトラクションシーブに使用すると、巻上ロープを保護する効果が得られる。巻上ロープ自体が損傷を受けることはまずないため、巻上ロープはその特性を維持しながらトラクションシーブ材料に切り込む。本発明による方式では、巻上ロープは、トラクションシーブの材料に切り込む硬質な細いワイヤで作られていて、これにより巻上ロープとトラクションシーブとの間には十分な把持力が保持される。巻上ロープのワイヤは非常に硬質な材料で作られているため、特に細いスーパーストロングロープでは、例えば軟鋼、アルミニウム、鋳鉄、真鍮または他の材料など、トラクションシーブ材料として妥当なものを用いることによって、トラクションシーブ表面の被覆材が失われた後でも、巻上ロープとトラクションシーブとの間に十分な把持力を生成することが可能である。上述のように巻上ロープをトラクションシーブ自体に切り込み可能とさせるのと同様の方式で巻上ロープを切り込み可能とさせる挿入体を、トラクションシーブの被覆材の下に加えることによっても、トラクションシーブと巻上ロープとの間に十分な把持力を確保することが可能である。この場合は、トラクションシーブと巻上ロープとで、巻上ロープをトラクションシーブ材料に切り込ませる材料のペアを形成する必要はない。その代わりに、加えられた挿入体が、巻上ロープと共同して懸案の材料のペアを形成する。トラクションシーブ表面の摩擦係数を増大させる被覆材を喪失した場合における、トラクションシーブと巻上ロープとの間の十分な把持力は、トラクションシーブ材料中、綱溝の被覆材の下にざらざらした粗い領域を設けることによっても確保可能であり、この領域は巻上ロープと接触すると十分な把持力を生成する。本発明の目的は、トラクションシーブ表面の被覆材が失われ、あるいは損傷を受けるという問題の異常事態となっても本発明によるエレベータを最適な形で長時間運転させるということではなく、本発明による方式によって必要な期間だけエレベータを安全に動作させることである。これはエレベータの安全装置であり、上述の異常事態においてエレベータが確実に一時的に安全な動作を行うよう、設計されている。トラクションシーブの被覆材が失われ、あるいは損傷を受けた場合におけるトラクションシーブと巻上ロープとの間の把持力は、一時的に得られる特性である。つまり、被覆材が損傷を受けた後は、可能な限り早期にエレベータを保守点検する必要がある。本発明によるエレベータまたはトラクションシーブには、トラクションシーブの被覆材が失われ、あるいは損傷を受けたことを示す信号を生成する検出装置を設けてもよい。この検出装置によって、トラクションシーブの被覆材の損傷についての情報が得られる。

本発明を用いることにより、以下の利点が得られる。
− 被覆材を喪失した後でも、エレベータ運転にとって十分な把持力がトラクションシーブと巻上ロープとの間に依然として保持される。
− トラクションシーブと巻上ロープとが接触することによって巻上ロープが損傷を受ける可能性は、従来技術によって行われる方式に比較して、相当に小さくなる。
− 巻上ロープの特性は被覆材を喪失した後も損なわれず、これによって、異常事態となってもエレベータの機能および信頼性は保証される。
− 使用者にとって安全で、綱車、とりわけトラクションシーブの被覆材が失われるという異常事態となってもその機能を維持できるエレベータが実現される。
− 被覆材が失われたためにトラクションシーブの外側リムの材料と巻上ロープとの接触が生じた後は、多くの場合、トラクションシーブを交換しさえすればよく、巻上ロープを交換する必要はない。これによって相当にコストが削減できる。
− ロープに細いワイヤを使用可能であり、さらに細いワイヤほど強度を高くすることができるため、巻上ロープをそれ相応に細くすることができる。これにより、より小さい綱車を使用可能であり、これはまた、少スペース化を実現し、安価なレイアウト方式を可能にする。例えば、直径が８mmより小さく、好ましくは３mm〜５mmである細いスーパーストロングロープを巻上ロープとして用いることができる。
− 巻上ロープとトラクションシーブとの間に必要とされる把持力を実装することは簡単で、利点も多い。
− 被覆材の下にある綱溝の底部には、間に、迅速に作用する安定した把持力を得るための綱溝形状を設けてもよく、これによって、トラクションシーブと巻上ロープとの間に、より安定した把持力が得られる。
− トラクションシーブと巻上ロープとの間の十分な把持力は、トラクションシーブの被覆材の下にある綱溝の底部にざらざらした粗い領域を設けることによっても、実現できる。
− トラクションシーブの外側リムのみを、ロープをトラクションシーブに効果的に切り込ませる材料で作ることも可能である。
− トラクションシーブの被覆材が失われた場合においても、一時的に安全にエレベータ運転が行われる。

以下、本発明を添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１はエレベータ構体を表す図である。このエレベータは機械室なしのエレベータとするのが望ましく、駆動装置６はエレベータシャフト内に配置されるが、本発明は機械室を有するエレベータにも適用可能である。エレベータの巻上ロープ３は以下のように走行する。一連のロープの一端は、カウンタウェイトガイドレール11に沿って走行するカウンタウェイト２の走路の上方でシャフト上部に位置する支持体13に固定されている。そこからロープは下降し、カウンタウェイトを懸垂しカウンタウェイト２に回転可能に接続されている転向プーリ９に達し、これら転向プーリ９からロープ３は上昇して駆動装置６のトラクションシーブ７に達し、トラクションシーブに設けられた綱溝に沿って走行する。トラクションシーブ７からロープ３は下降し、カーガイドレール10に沿って走行するエレベータカー１に達し、エレベータカーを一連のロープ上に懸垂するための転向プーリ４を介して、カーの下を通過する。そして最後にエレベータカーから上昇してシャフト上部の支持体14に達し、そこで一連のロープ３の第２の端部は固定される。シャフト上部の支持体13と、トラクションシーブ７と、ロープによってカウンタウェイトを懸垂する転向プーリ９との相互配置により、支持体13からカウンタウェイト２へ達するロープ部分も、カウンタウェイト２からトラクションシーブ７へ到達するロープ部分も、両方ともカウンタウェイト２の走路に対して実質的に平行になるのが好ましい。これと同様に、シャフト上部の支持体14と、トラクションシーブ７と、ロープ上にエレベータカーを懸垂する転向プーリ４との相互配置により、支持体14からエレベータカー１へ到達するロープ部分も、エレベータカー１からトラクションシーブ７へ到達するロープ部分も、実質的にエレベータカー１の走路に対して平行になる方式が好ましい。本方式によれば、これ以上転向プーリを追加してシャフトにおけるロープの走路を定める必要はない。エレベータカー１の重心を通る鉛直中心線に関して実質的に対称的に、エレベータカーを支持する綱車４が取り付けられていれば、ロープ懸垂は実質的に中心方式でエレベータカー１に作用する。

好ましくはエレベータシャフト内に配置された駆動装置６は、平坦な構造を有する。換言すれば、駆動装置はその幅および／または高さに比較して深さが小さく、あるいは、少なくとも駆動装置はエレベータカーとエレベータシャフトの壁との間に収納可能なほどにスリムである。駆動装置は様々な方式で配置してよい。とりわけスリムな駆動装置であれば、まずまず容易にエレベータカーの上方に配置可能である。エレベータシャフト内には、トラクションシーブ７を駆動するモータと、エレベータ制御機器とに電力を供給するのに必要な設備を設置するのが好ましく、モータおよびエレベータ制御機器は両方とも共通の装置パネル８に配置するか、それぞれ別々に設置するか、一部または全体を駆動装置６に統合して設置してもよい。駆動装置はギヤ式またはギヤレス式にしてよい。好ましい方式は、永久磁石モータを有するギヤレス式駆動装置である。駆動装置はエレベータシャフトの壁、天井、ガイドレール、または梁やフレームなどの他の構体に固定してもよい。駆動装置を下方に有するエレベータの場合は、さらに、駆動装置をエレベータシャフトの底部に設置することとしてもよい。図１は経済的な２：１の懸垂比を示すが、本発明は１：１の懸垂比を用いるエレベータに適用することも可能である。換言すれば、巻上ロープが転向プーリを用いることなく直接カウンタウェイトおよびエレベータカーに接続されているエレベータや、あるいは、トラクションシーブエレベータに適した他の何らかの懸垂方式を採用するエレベータに適用することも可能である。

図２は本発明で使用する綱車の部分断面図を示す。綱車の外側リム106の綱溝101は被覆材102によって覆われている。綱車の中心には、綱車を設置する軸受用のスペース103が含まれている。綱車はボルト用の孔105も備えていて、これによって綱車の側面で綱車を巻上装置６中の支持体、例えば回転フランジに固定し、トラクションシーブ７を形成する。その場合、巻上装置以外の軸受は必要とならない。トラクションシーブとして用いられる綱車の材料としては、被覆材102が失われた後、使用される巻上ロープと共同して、巻上ロープ３を綱溝101に切り込ませる材料のペアを形成するものが、選択される。これにより、綱車100の被覆材102が失われた非常事態となっても、確実に綱車100と巻上ロープ３との間に十分な把持力が得られる。この特徴によれば、上述のような事態になっても、エレベータはその機能および運転上の信頼性を保持することができる。トラクションシーブは、トラクションシーブとして使用される綱車100の外側リム106のみを、巻上ロープ３と共同して把持力を増大させる材料のペアを形成する材料で作るという方法で製造してもよい。

図３は、被覆材が失われ、あるいは摩損した後、把持力を向上させるように設計された構造を示す、綱溝の断面図である。溝の被覆材202の下にある綱溝の底部201は綱溝形状203を有し、これによってロープは、より効果的に溝に切り込むことができる。被覆材202が消失した後、綱溝形状203またはその等価物によれば、ロープは、より堅固に綱車に切り込み、これによって、巻上ロープ３とトラクションシーブとして用いられる綱車100との間に十分な把持力が確保され、同時に、巻上ロープは接触による損傷から防護される。ロープをより効果的に溝に切り込ませるこの綱溝形状は、アンダーカット溝、Ｖ溝、またはこれらに類似した綱溝形状から成ることとしてよい。綱溝底部201の被覆材202の下には、様々な形状の多数の平行な溝を設けてもよく、これによって、被覆材202が失われ把持力が弱まった後も、巻上ロープ３を綱車100に確実に切り込ませる。

図４は、トラクションシーブとして用いられ、綱溝201に被覆材202を有する綱車100を示す。この綱溝では、様々な材料で作られた挿入体204が被覆材の下に埋め込まれていて、これにより切り込み効果を強化している。この方式では、綱車100の表面の被覆材202が失われた場合に、巻上ロープ３は挿入体204の中にまで進入し、巻上ロープ３と綱車100との間に十分な把持力が保持される。挿入体を使用する場合、巻上ロープと綱車100全体の材料との切り込み効果を高める材料のペアを形成することは不要となる。その代わりに、かかる材料のペアを形成する挿入体を加えさえすればよい。使用される挿入体材料は、軟鋼、鋳鉄、真鍮またはその他の金属等、本目的にとって適切な同等の材料としてよい。被覆材202の下の綱溝底部201に加えられた挿入体204は、綱溝の底部201に沿って綱車100全体を一周するチューブまたはハーフチューブとして構成してよい。

少なくともトラクションシーブとして用いられる綱車100の材料は、使用される巻上ロープ３と共同して材料のペアを形成し、この材料のペアにおいてロープ３は綱車100に切り込む。被覆材102が失われた後であって、ロープ３が綱車100への切り込みを開始する前に生じる、綱車100と巻上ロープ３との間の摩擦力の一時的な減少は、綱溝の底部201に作られた様々な形状の溝203によって、回避することが可能である。この方式によれば、迅速に作用する安定した把持力が綱車100と巻上ロープ３との間に得られる。綱溝201に用いられる被覆材料202はゴム、ポリウレタンまたはその他の弾性材料で構成してよい。被覆材202を使用することにより、綱車100と巻上ロープ３との間に大きな摩擦力が得られ、巻上ロープ３を一定の支持力で支持でき、ロープ内部の緊張を減少させることができる。被覆材202が綱車100の表面から消失するという問題のある事態においても、選択された材料のペアと、綱溝の底部201にあり最終的に機能する予備溝203とにより、巻上ロープ３と綱車100との間には、迅速で信頼性のある方式で、十分な摩擦係数が得られる。これにより、問題ある事態におけるエレベータの機能について、エレベータの運転および安全性に関する保証が得られる。細く硬質なスチールワイヤを巻上ロープ３に使用することにより、綱車100は、軟鋼、鋳鉄、アルミニウム、真鍮またはその他の金属材料など、目的に適していて、綱車100の材料として適用可能な特性を有し、巻上ロープ３を切り込ませることが可能な材料で製造可能である。これによって、エレベータの運転にとって十分な把持力を生成し、綱車100の表面の被覆材料202が失われた場合に、巻上ロープを損傷から防護する効果が得られる。トラクションシーブ100と巻上ロープ３との間の十分な把持力は、被覆材202が失われてしまうという異常事態においても、トラクションシーブ表面の材料において、被覆材202の下の綱溝底部201にざらざらした粗い領域を設けることにより、確保可能である。上記ざらざらした粗い領域は、巻上ロープ３と綱車100との間に、エレベータの運転にとって十分な摩擦力を生成する。

以上、本発明を添付図面を参照しながら実施例を用いて説明したが、本発明は、特許請求の範囲に記載の発明思想の範囲内で、他にも様々な実施例を可能とする。巻上ロープとトラクションシーブとが共同して形成する材料のペアによれば、綱車の綱溝における被覆材が失われてしまうという異常事態においても、ロープとトラクションシーブとの間に十分な把持力が生成されることは、上記の発明思想により、明らかである。

本発明によるエレベータを示す図である。 本発明に適用する綱車を示す図である。 本発明によるトラクションシーブの綱溝を示す図である。 本発明によるトラクションシーブの綱溝を示す図である。

Claims (8)

1. 実質的に円形の断面を有する複数の巻上ロープから成る一連の巻上ロープがカウンタウェイトおよびエレベータカーを懸垂し、綱溝を備えた１つ以上の綱車を有し、該綱車の１つは、摩擦係数を増大させる材料で被覆されたトラクションシーブであり、該トラクションシーブは駆動装置によって駆動されて前記一連の巻上ロープを動かすエレベータにおいて、少なくとも前記トラクションシーブは前記一連の巻上ロープと共同して材料のペアを形成し、該材料のペアによって、前記トラクションシーブの表面の被覆材が失われた後に、前記巻上ロープは前記トラクションシーブに切り込むことを特徴とするエレベータ。
2. 請求項１に記載のエレベータにおいて、前記綱車の被覆材はゴム、ポリウレタンまたはその他の弾性材料で構成されることを特徴とするエレベータ。
3. 請求項１または２に記載のエレベータにおいて、使用される前記巻上ロープは、直径が８mmより小さく、好ましくは３mm〜５mmである細いスーパーストロングロープであることを特徴とするエレベータ。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のエレベータにおいて、前記巻上ロープは、複数のスチールワイヤから撚り合わされた負荷耐久部を有することを特徴とするエレベータ。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のエレベータにおいて、該エレベータは、前記トラクションシーブの表面の被覆材が失われた異常事態にあっても安全に使用可能であることを特徴とするエレベータ。
6. 特にスチールワイヤロープ用に設計されたトラクションシーブであって、その外側リムに巻上ロープ用の綱溝を有し、該巻上ロープに対する摩擦力を増大させる被覆材を有するトラクションシーブにおいて、該トラクションシーブに用いられる材料は、少なくとも該トラクションシーブの外側リム上にある前記被覆材の下では、前記巻上ロープをトラクションシーブに切り込ませる材料であり、これにより前記被覆材が失われた後に、前記巻上ロープは前記トラクションシーブに切り込むことを特徴とするトラクションシーブ。
7. 請求項６に記載のトラクションシーブにおいて、前記トラクションシーブの材料は、軟鋼、アルミニウム、鋳鉄、真鍮または目的に応じた他の材料としてよいことを特徴とするトラクションシーブ。
8. 特にスチールワイヤロープ用に設計されたトラクションシーブであって、その外側リムに巻上ロープ用の綱溝を有し、該巻上ロープに対する摩擦力を増大させる被覆材を有するトラクションシーブにおいて、該トラクションシーブには該被覆材の下に挿入体が埋め込まれ、該挿入体は前記一連の巻上ロープと共同して材料のペアを形成し、該材料のペアによって、前記トラクションシーブの表面の被覆材が失われた後に、前記巻上ロープは該挿入体に切り込むことができ、これによって、エレベータ運転用の十分な把持力が該挿入体と巻上ロープとの間に確保されることを特徴とするトラクションシーブ。

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