JP5070912B2 - エレベーター用巻上機 - Google Patents

Description

本発明は、巻上機のロータの回転を制動するブレーキシューを備えたエレベーター用巻上機に関し、特に取り付け交換性に優れ、昇降路断面積を縮小したものに好適である。

機械室レスエレベーターは昇降路内に巻上機を設置するため、静粛性や省スペース性，保全性が重要視される。エレベーター用薄形巻上機として、幅方向の厚みを薄くして、薄型化，軽量化を図るため、駆動綱車（シーブ）の外形よりも大きい直径の回転体に形成された制動面と、制動面に対向して配置され制動面に押圧されて制動動作するブレーキとを備えることが知られ、例えば特許文献１に記載されている。

また、エレベーター用巻上機の定期点検には、ブレーキシューの摩耗状態，ロープ溝の摩耗状態の確認や、ブレーキシューと制動面のギャップ確認などの作業があり、ブレーキシューの摩耗が進んでいる場合には、ブレーキシューを交換する必要がある。

そこで、ハウジングの椀状部内側に配置され、ロータの制動面に対して進退自在に設けられたシューと、着脱可能に構成され、ハウジングにおけるロータの制動面付近に設けられた開口部を覆うように設けられたカバーと、を備え、保守時などにカバーを取り外すことで、ロータの制動面の摺り合わせ状態や錆等が発生していないかを直接目視することが知られ、例えば特許文献２に記載されている。

さらに、綱車側にブレーキ装置を構成する一対のブレーキアーム，ブレーキシュー，制動ばね及び電磁マグネットを配置し、同一方向から直接目視により保守，点検作業を行うことが知られ、例えば特許文献３に記載されている。

国際公開第２００５／０１９０８５号パンフレット 特開２００５−１１９８６０号公報 国際公開第２００６／０１１２１４号パンフレット

上記特許文献に記載のものでは、巻上機の小型化を実現するために、高張力鋼や高強度な樹脂繊維を用いて素線を細線化し、曲げ屈曲性を高めたロープを用い、ロープを巻き掛けるシーブ径を小さくしたものでは、ブレーキ装置一式の実装が困難になるばかりでなく、昇降路内での作業スペースを確保して保守作業の効率を高めること、巻上機を昇降路の壁にできる限り近づけ、エレベーターの占有面積を縮小すること、などが十分考慮されていない。特に、特許文献３に記載のものでは、シーブが乗りかご側に面するため、電動機部分が昇降路壁側に突出するため、昇降路面積を縮小することが極めて困難である。
本発明の目的は、スペース効率良くブレーキ装置を実装し、巻上機を昇降路壁の極限まで近づけ、エレベーターの占有面積を小さくすると共に、乗りかご側からブレーキやエンコーダ類へのアクセスが可能としブレーキ装置の保守作業を容易にすることにある。

上記課題を解決するために、本発明は、エレベーターの乗りかごと連結されたロープが巻回されたシーブと、シーブを駆動するロータと、該ロータに円環状に設けられた永久磁石と対向するようにステータコイルが配置されたステータハウジングと、前記ロータを制動するブレーキシューを備えたエレベーター用巻上機において、昇降路壁に面するように設置される前記シーブと、前記シーブ側に凹部を有したロータと、前記凹部に配置された前記ブレーキシューと、前記ロータに設けられ前記ブレーキシューの断面よりも大きく開口したロータ穴と、前記ステータハウジングに設けられ前記ブレーキシューの断面よりも大きく開口したステータ穴と、を備え、前記ロータと前記シーブとは締結あるいは一体化され、前記ロータを制動する制動部位は、前記シーブの直径以下となる外周面であり、該外周面の外側から前記ブレーキシューにより押付けられるものである。

本発明によれば、シーブを昇降路壁に面するように設置し、ロータにブレーキシューの断面よりも大きく開口したロータ穴を設け、さらにハウジングにもブレーキシューの断面よりも大きく開口したステータ穴を設けるので、ブレーキシューの交換をステータハウジング側から行えるので、柔軟なロープを用いた小径の巻上機においても、巻上機を昇降路壁に近づけ、エレベーターの占有面積を小さくすることができる。

近年、エレベーターを駆動するロープに、高張力鋼や高強度な樹脂繊維を用いてロープの素線を細線化し、曲げ屈曲性を高めたものが実用化されている。これらのロープでは、ロープを巻き掛けるシーブ径を小さくできるので、巻上機に要する駆動トルクが小さくなり、巻上機の小型化を実現できる。しかし、ロータ径が小さくできても、エレベーターを懸垂するための巻上機内の支持軸径は強度の点より、所定の大きさが必要とされる。このため、小径の巻上機では、ロータ内部にブレーキ装置を実装するためのスペースが、大径の巻上機に比べてむしろ小さくなる。
一方、ブレーキの制動トルクは、シーブ径が小さくなるほど小さくてすむ。しかし、ロータの小径化によって、制動半径も小さくなることから、制動に要するブレーキシューの押付力を下げることはできず、電磁石を小型化することが困難であり、結果的にブレーキ装置の小径ロータへの実装が困難となる。

以下、本発明の実施例について、図面に基づいて説明する。
図２は、機械室レスエレベーターの側断面を示している。エレベーターの乗りかご３１は、つり合重り（図示せず）とロープ６によって連結されており、ロープ６を駆動用のシーブ５により巻き上げる。巻上機３４は、シーブ５と電動機部３３からなり、昇降路断面積を縮小するため、薄型化した構造をガイドレール３２等に設置するのが一般的である。 ロープ６は建屋の揺れや乗りかご３１の走行によって横揺れが発生するため、乗りかご３１と干渉しないように乗りかご３１からロープ６まで一定の距離Ｌを確保する。一般に電動機部３３は、シーブ５よりも厚くなるため、シーブ５が昇降路壁２２に面するように巻上機３４を設置する。これにより、作業員３５は、乗りかご３１を完全に停止させた状態で、乗りかご３１下方の比較的スペースが広い場所で、保守作業やブレーキなどの目視確認やブレーキシューの交換作業を行うことができる。

図１に巻上機の全体斜視図を示し、詳細に説明する。
巻上機は、円環状に配置したステータコイル２１とそのハウジング３６，永久磁石９を円環状に配置したロータ２，シーブ５の回転量を計測するためのエンコーダ（図示せず）を有する。ロータ２はシーブ側に凹部を有するように断面が湾曲し、これにより形成された空間にブレーキシュー１１が配置される。
小径化した巻上機では、ロータ２内部にブレーキシュー１１と駆動用の電磁石１０を実装するスペースを確保しにくいので、巻上機の厚さを増すことのないようにシーブ５の下方の空間に電磁石１０を配置する。

ブレーキシュー１１と電磁石１０を連結するレバー１２は、ブレーキシュー１１毎に一対のペアをなし、シーブ５側に突出するような形状で、ロープ６やロータ２などに干渉しないように配置する。
ブレーキシュー１１は左右対称に２つ配置して、他の部品との干渉を回避しやすくスペース効率を良くする。一方、シーブ５と昇降路壁の空間は極めて小さいことから、ロータ２とステータハウジング３６のそれぞれに周方向に長穴となったロータ穴４，ステータ穴３を設けて、ブレーキシュー１１を反シーブ側、すなわち乗りかご側より交換可能としている。
ロータ２を反シーブ側に凹部を有するように断面を湾曲させても同様にブレーキシュー１１を配置することは可能であるが、連結するレバー１２が巻上機の幅方向において突出してしまうため、巻上機全体の薄型化を図ることが困難である。

ブレーキシュー１１は、シーブ５と一体化したロータ外周面ａに外側から押付けられるが、湾曲したロータの内周面ｂを内側から押付けても良い。レバー１２には、押付ばね１３が取り付けられており、乗りかごが停止している際には、電磁石１０への通電を停止させて、ばね力を用いた摩擦力でロータ２の回転を制動する。そして、乗りかごが運転する際には、電磁石１０に通電を行い、制動面ａから離間する動作を行う。

制動動作には大きな力が必要となるため、レバー１２の回転支点１８をなるべくブレーキシュー１１側に近づけるとともに、電磁石１０から遠ざけることが望ましい。つまり、レバー比を拡大し、電磁石１０に必要な吸引力を小さくする。また、電磁石１０に必要なストロークは長くなるが、吸引特性がギャップに応じて一定となるような比例ソレノイドなどを用いれば、吸引や釈放時の騒音を小さくすることができる。

図３に本実施の形態の上面図（レバーと電磁石の記載を省略）、図４にシーブ側から見た正面図（レバーと電磁石の記載を省略する）を示し、より詳細に説明する。
ロータ２とシーブ５は、機械的に結合されているが、一体としてもよい。ロータ２は、ベアリング２７が圧入されており、ハウジング３６と一体、もしくは機械締結された支持軸７上を回転する。ロータ２を制動するために、シーブ５と同じ径もしくは、それ以下の直径となる外周面を制動部位とし、回転する制動面ａに対して、ブレーキシュー１１を外側より押付ける。この際、湾曲したロータ２の内周面ｂを制動してもよいが、この場合ブレーキシュー１１による大きな制動力に耐えるよう、外周肉厚ｔを厚くしなければならない。これに対して、ロータ２の外周面ａを制動すれば、巻上機全体の径を増大させることなく、肉厚ｓを軸径方向に増やせるので、巻上機の小径化に好適である。

巻上機は、昇降路断面の省スペース化を図るため、シーブ５を昇降路壁２２側に対向させて設置する。ブレーキシュー１１を昇降路壁２２側から交換することは困難となるため、ロータ２とハウジング３６のそれぞれに開口部を備えたロータ穴４，ステータ穴３を設ける。これにより、両者の穴が図４のように重なり合う位置において、ブレーキシュー１１を乗りかご側から交換することができる。
ロータ２にロータ穴４を設けるため、ステータコイル２１を含む電磁回路側にはごみや粉塵が混入しやすくなる。このため、ロータ２とハウジング３６の巻上機幅方向の隙間ｅはロータ２穴の径方向の幅ｐないし、ステータ側の穴の幅ｑよりも小さくする。また、ハウジング３６のシーブ側には、円盤状のカバー１７を、さらにロータ２の外周には突起
１９、およびリング状のカバー２５を設ける。

シーブ５の回転量を検出するためのエンコーダ８は、シーブ５と一体に結合され、エンコーダシャフト２４を介して、反シーブ５側に設けられたハウジング３６の凹部に設置される。これにより、乗りかご側からエンコーダ８にアクセスすることが可能となり、交換作業を容易に行うことができる。

図４に示すように、ロータ２には、その断面よりも大きなロータ穴４ａ，４ｃを設ける。また、このほかにも、周方向において小さなロータ穴４ｂ，４ｄが開いており、ロータ２は、その内周と外周をスポーク２０で接続する構成となっている。スポーク２０には十分な剛性を確保すべく、リブ（図示せず）などを設けることが良い。
同様に、ステータハウジング３６にも、ブレーキシュー１１の近傍にその断面よりも大きなステータ穴３ａ，３ｂが空いている。ステータハウジング３６とロータ２にあいた両者の穴は、周方向において、ロータの回転によって重なり合い、この位置において、左右の２つのブレーキシュー１１を同時に交換することができる。
ロータ２の周方向の大きなロータ穴４ａ，４ｃの長さｍは、ブレーキシュー１１の長さｋよりも長くなければならない。ロータのロータ穴４の面積が大きいほど、ブレーキシュー１１の反シーブ側からの目視が容易であり、交換作業を効率よく行うことができる。一方、これらの穴の中間にある小さなロータ穴４ｂ，４ｄの周方向の長さｎは、ブレーキシューの長さｋよりも小さくてもよい。この穴は、交換よりもむしろブレーキシュー１１と制動面のギャップの確認などを行うためのものである。

ロータ２とハウジング３６は、ロータ側には最低でもロータ穴４が１つ、ステータハウジング側にはブレーキシュー１１の数だけという構成である。ハウジング３６側のステータ穴３ａ，３ｂは、ブレーキシュー１１の背面に必ず必要であるが、ロータ側のロータ穴４は、ブレーキシュー１１が取り外し可能な形状であれば、左右対称でなくとも不等ピッチで複数個あってもよい。ロータ２のロータ穴４は、４つに限定されるものではなく、ブレーキシュー１１よりも大きな穴があれば、少なくとも１つあれば、２つや３つ，５つ以上でもよい。この穴の開いていない部分の周方向の長さｆがブレーキシュー１１よりも短ければ、かならずブレーキシュー１１を確認することができる。

図５は、反シーブ側から見た巻上機の背面図（レバーと電磁石の記載を省略する）を示す。保守員は、本図のような状態で、乗りかご側から巻上機を見ることになる。
ロータ２が図５のような位置で停止した場合、ロータ２のロータ穴４ａと４ｃがステータハウジング３６のステータ穴３ａ，３ｂと重なっておらず、ロータ２のスポーク２０が邪魔をして、ブレーキシュー１１ａを交換することができない。このときには、ロータ２を両者の穴が重なる状態に回転させる。そして、ブレーキシュー１１背面に取り付けた固定ボルト３７を緩め、ブレーキシュー１１を図中の手前側に取り出す。なお、取り出しが容易なよう、ブレーキシュー１１に突起や穴（図示せず）などを設ける。このような位置関係では、ブレーキシュー１１の交換はできないが、ロータ２の小さなロータ穴４ｂ，４ｄを通して、ブレーキシュー１１と制動面とギャップを確認することはできる。

図６は、他の実施形態を示し、本図は、図５と同様に巻上機の背面図を示している。 ブレーキシュー１１は、本図のように、周方向の制動面積を十分に確保するために４つにした構成である。ステータハウジング３６のステータ穴３は、ブレーキシュー１１の数と同一の４つとする。これらのステータ穴３は９０度の等ピッチとしており、９０度ごとの回転位置でブレーキシュー１１を交換することができる。なお、リブ２０の周方向長さは、ステータハウジングの穴の周方向長さよりも短いので、図５と同様にブレーキシュー１１と制動面とギャップを確認することができる。

保守作業を行う際、ハウジング３６とロータ２のそれぞれの穴が重なりあう位置で乗りかごを自動的に停止させるため、エンコーダ８を用いた保守運転モードを備える。すなわち、巻上機を設置する際、ブレーキシュー１１の取り外しが容易な位置において、エンコーダ８のパルスカウントを記録媒体に記憶させたのち、保守の際には乗りかごを上下させて常時エンコーダパルスをカウントする。カウントしたパルスと、記憶パルスの差が０となる位置において、ロータ２の回転を停止させて乗りかごを停止させる。

なお、記憶するパルスは、１つに限らず、複数でもよい。例えばロータ穴４の回転量が１８０度必要であり、エンコーダ８の１パルスあたりの回転量が０.５度 であれば、記憶パルスに３６０パルスを加算した値を参照値として記憶する。そして、計測パルスと参照値の差のいずれかが０となる位置において、乗りかごを停止させる。なお、記憶パルスとの差は０でなくとも、ロータ２のロータ穴４の大きさに応じて、ある幅を持った値で停止させることも可能である。また、建屋側に設置されるガイドレール（図示せず）と乗りかごの間で相互位置を検出するセンサを用いて、両方の穴が重なり合う位置を検出する手段を設けてもよい。
以上により、ブレーキシューを必ず取り外し可能な位置に、乗りかごを停止させることができる。

次に他の実施例について、図７を用いて詳細に説明する。
巻上機は、自然災害、特に洪水などによる冠水を防止するため、その下端が最下階の出入り口レベル２３よりも高い位置にあることが望ましい。エレベーターの巻上機は、乗りかごの積載量が大きくなるほど必要な駆動トルクが大きくなる。例えば積載量が１０００kgを超える大型の機種では、ステータハウジング３６の径が大きくなるため、電磁石を巻上機の下方に２台設置できない。

したがって、つり合い重りなどの機器配置により、巻上機の幅方向にスペースが許される場合には、電磁石１４をハウジング３６の下方ではなく、水平方向に左右に配置することも可能である。このときには、ブレーキシュー１１の操作を行うレバー１２は例えばＬ型の形状で直角曲がり部に回転支点１８を有する形状がよい。
本構成によれば、巻上機の高さ寸法を増すことなく、レバー比を自由に変えることができる。また、他の実施例として、巻上機下方の電磁石を１台のみとし、シーブ上方のロープ巻き掛け幅以下の位置に、もうひとつの電磁石を設置することも可能である。

さらに、ブレーキシュー１１と電磁石１４のペアは、２ペアに限定されず、大きな制動トルクが必要な場合には、左右と下方の３箇所ないし、左右上下の４箇所にブレーキシュー１１と電磁石１４を配置してもよい。このようにすれば、１台あたりの電磁石１４の容量を小さくすることができる。

本発明による一実施の形態によるエレベーター用巻上機を示す斜視図。 一実施の形態におけるエレベーターを示す側断面図。 一実施の形態におけるエレベーター用巻上機を示すの上方からの断面図。 一実施の形態におけるエレベーター用巻上機を示す正面図。 一実施の形態におけるエレベーター用巻上機を示す背面図。 他の実施の形態によるエレベーター用巻上機の背面図。 他の実施の形態によるエレベーター用巻上機の正面図。

符号の説明

２ ロータ
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ ステータ穴
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ ロータ穴
５ シーブ
６ ロープ
７ 支持軸
８ エンコーダ
９ 永久磁石
１０ａ，１０ｂ 電磁石
１１ａ，１１ｂ ブレーキシュー
１２ａ，１２ｂ レバー
１３ａ，１３ｂ 押付ばね
２１ ステータコイル
２２ 昇降路壁
２４ エンコーダシャフト
２５ カバー
３１ 乗りかご

Claims (5)

1. エレベーターの乗りかごと連結されたロープが巻回されたシーブと、シーブを駆動するロータと、該ロータに円環状に設けられた永久磁石と対向するようにステータコイルが配置されたステータハウジングと、前記ロータを制動するブレーキシューを備えたエレベーター用巻上機において、昇降路壁に面するように設置される前記シーブと、前記シーブ側に凹部を有したロータと、前記凹部に配置された前記ブレーキシューと、前記ロータに設けられ前記ブレーキシューの断面よりも大きく開口したロータ穴と、前記ステータハウジングに設けられ前記ブレーキシューの断面よりも大きく開口したステータ穴と、を備え、前記ロータと前記シーブとは締結あるいは一体化され、前記ロータを制動する制動部位は、前記シーブの直径以下となる外周面であり、該外周面の外側から前記ブレーキシューにより押付けられることを特徴とするエレベーター用巻上機。
2. 請求項１に記載のものにおいて、前記シーブの下方に配置された電磁石と、前記ブレーキシューと前記電磁石とを連結するレバーと、を備えたことを特徴とするエレベーター用巻上機。
3. 請求項１に記載のものにおいて、前記ブレーキシューは対称位置に２つ配置され、前記乗りかご側より交換可能とされたことを特徴とするエレベーター用巻上機。
4. 請求項１に記載のものにおいて、前記シーブと一体に結合されたエンコーダシャフトと、前記ハウジングの反前記シーブ側に設けられた凹部と、前記ハウジングの凹部に設置され前記エンコーダシャフトを介して前記シーブの回転量を検出するエンコーダと、備えたことを特徴とするエレベーター用巻上機。
5. 請求項１に記載のものにおいて、前記ロータ穴より小さくされた第２のロータ穴が設けられたことを特徴とするエレベーター用巻上機。

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