JP5226703B2 - 非線形ばね分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、エレベータシステムに関し、特に、エレベータかごの垂直方向の振動レベルを減衰する装置に関する。

エレベータシステムは、通常、昇降路内で対向する方向に移動するかごおよびカウンターウェイトを有する。巻上機は、巻上機とかごとの間に接続されたトラクション装置を介してかごを昇降路内で移動させる。トラクション装置は、ロープやベルトなどの接続部材を含み、該部材は、かごのシーブに沿って延び、昇降路内を上昇および下降するようにかごおよびカウンターウェイトを支持する。

エレベータシステムの設計では、かごの乗り心地がエレベータシステムの品質において重要な要素となる。かごの乗り心地を向上させることにより、かご内の乗客の快適性が向上する。エレベータ業界では、かごの乗り心地の説明に際にして、かごノイズレベル、水平方向の振動レベルおよび垂直方向の振動レベルがよく用いられる。かごの垂直方向の振動に関して、振動レベルを低減させる２つの方法が一般的に採用されている。１つは、垂直方向振動の振動源を取り除くことであり、もう１つは、かごおよび乗客に伝わる前に振動を減衰させることである。

業界では従来の振動減衰装置が周知である。例えば、エレベータかごアッセンブリの上部と駆動アッセンブリとの間に配設されるダンパ（減衰装置）では、一般的に、かごの乗り心地を向上させるようにばねを用いる。しかし、従来のダンパでは、例えば、最大積載荷重、積載荷重の半分または空のかごなど、かごの負荷に関わらず、ばね剛性は一定である。つまり、従来のダンパは線形である。垂直方向の振動レベル、したがって、かごの乗り心地は、ばね剛性とかごの重量の関数であるため、線形のダンパは、実質的にほとんどのエレベータシステムにおいて変動するかごの負荷、つまり荷重に対する振動減衰性を最適化するには適していない。

したがって、本発明の目的は、エレベータシステムに関する上記問題を解決することである。

本発明は、エレベータシステムを備え、該エレベータシステムは、かごアッセンブリと、駆動アッセンブリと、かごアッセンブリの上部と駆動アッセンブリとの間における接続部に配設される振動減衰装置と、を備える。振動減衰装置は、異なるばね剛性および異なる高さをそれぞれ有するばねを備えるとともに、かごアッセンブリの上部と駆動アッセンブリとの間に全体的な剛性、つまり全剛性をもたらすように構成される。この全剛性は、かごアッセンブリの重量の関数として変動する。

さらに、本発明の実施例では、振動減衰装置は、エレベータかごアッセンブリの上部と駆動アッセンブリとの間における接続部で圧縮するように配設される第１のばねセットおよび第２のばねセットを備える。第１のばねセットは、第１の剛性および第１の高さをそれぞれ有する１つまたは複数のばねからなる。第２のばねセットは、第２の剛性および第２の高さをそれぞれ有する１つまたは複数のばねからなる。第１の高さおよび第２の高さはそれぞれ異なる。また、第１の剛性および第２の剛性はそれぞれ異なる。

上記の記載および以下の詳細な説明は、例示的なものであり、限定的なものではないことを理解されたい。

本発明の上記および他の特徴や利点は、以下の記載、添付の特許請求の範囲および図面に示す例示的な実施例によって明らかになる。添付する図面について以下に簡単に説明する。

本発明の実施例による振動減衰装置を含むエレベータシステムの概略的な正面図。 図１の振動減衰装置の正面図。 図１の振動減衰装置の側面図。 空のかごを含む図１のエレベータシステムの部分的な概略図。 乗客が搭乗しているかごを含む図１のエレベータシステムの部分的な概略図。 本発明のダンパに関するダンパのばね剛性およびエレベータかごの重量の関数として垂直方向の振動レベルを表す等高線図。

添付の図面において、同一または類似した構成要素については、同一または類似した参照符号を付す。

図１は、エレベータシステム１０の概略的な正面図であり、このエレベータシステム１０は、かご１２、かごフレーム１４、ダンパ（減衰装置）１６、かごシーブ１８、巻上機シーブ２０、そらせシーブ２２、カウンターウェイト２４、カウンターウェイトシーブ２６、ロープ２８およびロープ終端部３０を備える。図１では、かご１２は、かごフレーム１４に接続されている。かごシーブ１８は、かごフレーム１４の上部に接続されており、この接続部分にダンパ１６が設けられる。かご１２、かごフレーム１４およびかごシーブ１８は、ロープ２８を介して巻上機シーブ２０に接続される。ロープ２８は、かごシーブ１８の下部に沿って延びるとともに、一方の側において終端部３０に固定され、他方の側において巻上機シーブ２０に向かって延びている。さらに、ロープ２８は、巻上機シーブ２０の周囲にわたって延び、次いで、そらせシーブ２２に向かって延びている。ロープ２８は、（そらせシーブ２２を介して）カウンターウェイト２４と巻上機シーブ２０とを連結しており、そらせシーブ２２を通りカウンターウェイトシーブ２６の下部を通過して終端部３０まで延びている。

図１に示すエレベータシステム１０は、かごフレーム１４およびカウンターウェイト２４との間で２：１ローピングが採用されている。しかし、他のローピング構成を採用するエレベータシステムに本発明による減衰装置を用いてもよい。例えば、かごフレーム１４の上部と、かごシーブ１８との間に接続されたダンパ１６を有するエレベータシステムに、ロープ２８がかご１２の上部から、巻上機シーブ２０およびそらせシーブ２２を通ってカウンターウェイト２４の上部まで延びる１：１ローピングを採用してもよい。

図１において、巻上機シーブ２０が時計回りに回転すると、かご１２およびかごフレーム１４が下降し、カウンターウェイト２４が上昇する。巻上機シーブ２０が反時計回りに回転すると、かご１２およびかごフレーム１４が上昇し、カウンターウェイト２４が下降する。カウンターウェイト２４は、一般的に、かご１２が平均的な積載荷重（例えば、最大積載荷重の４０％）を有するときに、かご１２およびかごフレーム１４と釣り合う。
かごが平均的な積載荷重を有する場合、カウンターウェイト２４は、巻上機シーブ２０を中心としてかご１２およびかごフレーム１４と釣り合う。かご１２およびかごフレーム１４と、カウンターウェイト２４を釣り合わせることによって、かご１２およびかごフレーム１４を昇降させるために必要な巻上機シーブ２０からの力が減少され、エネルギーが節約される。

図１のエレベータシステム１０おいて、種々の環境やシステムによって発生する垂直方向の振動がかご１２およびかごフレーム１４に生じることがある。例えば、かご１２およびかごフレーム１４は、１つまたは複数のガイドレールに案内されて昇降路内を昇降する。昇降路内のガイドレールは、一般的に、ガイドレール全長に沿って僅かに歪んでおり、かつセグメントのジョイント部分において連続的でないことがある。これにより、かご１２およびかごフレーム１４に伝搬する振動が生じてしまう。ダンパ１６は、システム１０にわたってかご１２およびかごフレーム１４の上方へと伝搬する垂直方向の振動を２セットのばねを介して吸収するように構成される。かご１２（およびかごフレーム１４）の負荷、つまり荷重の関数として全体的な剛性（以下、全剛性という）を変えることによって、ダンパ１６は減衰性を向上させ、かご１２の乗り心地を向上させる。

図２，３は、図１に示したダンパ１６の概略的な正面図および側面図である。図２，３に示すダンパ１６は、第１のばね３２、第２のばね３４、第３のバネ３６、上板３８、底板４０、シーブロッド４２、第１のばねガイド４４および第２のばねガイド４６を備える。第１、第２および第３のばね３２，３４，３６は、上板３８と底板４０との間に配設される。第１および第２のばねガイド４４，４６は、第１および第２のばね３２，３４を上板３８と底板４０との間で所定位置に保持するように構成される。第３のばね３６は、シーブロッド４２の周囲に配設されて、このロッドによって所定位置に保持される。図２，３の実施例では、第１および第２のばね３２，３４の高さは、第３のばね３６の高さより高い。さらに、上板３８と第３のばね３６の上部との間の距離を調節するように、底板４０の上部でかつ第３のばね３６の底部にシムを配設してもよい。図１に示すように、上板３８は、かごフレーム１４に取付けられる。シーブロッド４２は、かごシーブ１８に対して第１のばね３２，第２のばね３４、第３のバネ３６、上板３８、底板４０、第１のばねガイド４４および第２のばねガイド４６を接続するように構成される。シーブロッド４２は、底板４０に取付けられる。さらに、シーブロッド４２は、底板４０に固定されるとともに、上板３８に摺動可能に接続され、これにより、シーブロッド４２が上板３８に対して自由に上下動し、かつ上板３８がシーブロッド４２に対して自由に上下動する。図２，３に示すダンパ１６に負荷、つまり荷重が加わると、上板３８および底板４０は、互いに向かって押し付けられて、ばね３２，３４，３６が圧縮する。

ダンパ１６は、かご１２の荷重の関数として全剛性を変えることによって減衰性を向上させる。図４，５を参照すると、ダンパ１６には、エレベータの運転時にかご１２およびかごフレーム１４の重量の変動によってそれぞれ異なる負荷、つまり荷重が加わっている。図４，５は、図１に示したエレベータシステム１０を部分的に示す概略図であり、エレベータシステム１０は、かご１２、かごフレーム１４、ダンパ１６およびかごシーブ１８を示している。ダンパ１６は、第１のばね３２、第２のばね３４、第３のバネ３６、上板３８および底板４０を備える。かご１２は、かごフレーム１４に接続される。ダンパ１６は、かごフレーム１４と、かごシーブ１８との間における接続部に配設される。図４では、かご１２は空であり、ダンパ１６に加わる荷重により、第１および第２のばね３２，３４が上板３８と底板４０との間で部分的に圧縮されている。しかし、第３のばね３６は圧縮されていない。図５では、かご１２に乗客が搭乗しているためダンパ１６に加わる荷重によって、第１および第２のばね３２、３４がさらに圧縮され、さらに第３のばね３６が上板３８と底板４０との間で圧縮されている。図４，５に示すように、ダンパ１６は、図４における第１および第２のばね３２，３４の剛性の合計から、図５における第１、第２および第３のばね３２，３４，３６の剛性の合計へと、かご１２の荷重の関数として全体的な剛性、つまり全剛性を変えるように構成される。

図１〜５に示すダンパ１６は、３つの円筒形のばね３２，３４，３６を含むように構成されているが、本発明の実施例に用いるばねの数、形状、形式、剛性および配列は上記の構成に限定されるものではない。例えば、他の実施例では、ダンパは、２つの板の間に４つの円筒形ばねを有し、４つのばねのうち２つのばねが、他のばねより長く、かつ低い剛性を有していてもよい。

エレベータかごの荷重の関数として全体的な剛性、つまり全剛性を変えるように機能する本発明によるダンパは、２つの特徴を有する。第１の特徴として、ダンパは、ばねに加わる負荷（荷重）が増すにつれて連続的に圧縮するように配設される複数（一群）のばねを備える。このような実施例では、ばね、つまり一群のばねが連続的に圧縮すると、全体的な剛性（全剛性）が統合される。例えば、図４，５に示すダンパ１６では、図４における第１および第２のばね３２，３４の剛性の合計から、図５における第１、第２および第３のばね３２，３４，３６の剛性の合計へとかご１２に加わる荷重が増すにつれて、全体的な剛性、つまり全剛性が変動する。第２の特徴として、本発明によるダンパは、互いに異なる剛性を有する複数、つまり一群のばねを備える。例えば、図４，５に示すダンパ１６は、第１の剛性をそれぞれ有する第１および第２のばね３２，３４と、第２の剛性を有する第３のばね３６と、を備えてなる。さらに、第１および第２のばね３２，３４の第１の剛性と、第３のばね３６の第２の剛性とは異なっており、つまり、第３のばね３６の第２の剛性は、第１および第２のばね３２，３４の第１の剛性より高くても、低くてもよく、あるいは第１の剛性と第２の剛性とが同じであってもよい。

図６は、図１〜５に示したダンパ１６の実施例に類似した構成をなすダンパに関する等高線図であり、ダンパのばね剛性およびエレベータかごの重量の関数としての垂直方向の振動レベルを表している。図６は、かごの垂直方向の振動レベル（Ｖ）を減少させることにより、減衰性を最適化するために実行した研究の結果を示している。図６では、２つの変数、つまりダンパ剛性Ｋ（Ｋｇ／ｍｍ）およびかご重量Ｍ（Ｋｇ）を垂直方向の振動レベルＶ（ｍｍ）の関数としてプロットする。ダンパの全剛性（Ｋ）は、所定のかご重量（Ｍ）での圧縮下におけるばね剛性の合計である。かごの重量Ｍは、かごが積載荷重まで積載されるにつれて変動する。Ｋ_Iは、変動するかご重量（Ｍ）の垂直方向の振動およびかごのサギング（ｓａｇｇｉｎｇ）を最小化するように構成されたダンパに関する理想的なダンパ剛性を示す線（プロファイル）である。Ｋ_Sは、ダンパ１６と同様に構成したダンパの実施例の剛性を示す線（プロファイル）であり、全剛性は、連続的に変動するＫ_Iとは異なり、階段状に変動する。Ｋ_Sは、シンプルかつ安価なダンパの構成を採用することによって理想的な線Ｋ_Iに近似する剛性の線となる。したがって、図６に示すように、かごが空である場合など、かご重量が小さいときは相対的に低い（ソフトな）ばね剛性を選択し、かごが積載荷重まで積載された場合など、かごの重量が大きいときには相対的に高いばね剛性を選択することによって垂直方向の振動レベル（Ｖ）が最小となる。かご重量が小さいときのばね剛性は相対的に低いが、かごのサギングを最小化するように剛性を選択してもよい。

本発明によるダンパによると、従来の減衰装置と比べて、エレベータかごの上部における垂直方向の振動の減衰が著しく向上する。例示的なダンパは、かご荷重の関数として全体的な剛性、つまり全剛性を変えることによって減衰性を最適化するように構成される。連続して圧縮して剛性が増加するように構成された複数のばね、つまり一群のばねを採用することによって、例えば、空のかごから積載荷重まで積載されたかごへとかごにかかる荷重（負荷）が変動するにつれて全剛性が階段状に変動するようにダンパが構成される。本発明によるダンパにおける複数のばね、つまり一群のばねの配置によって、変動するエレベータかごの荷重に関する理想的な非線形の減衰線（プロファイル）に近似する構造となる。そのような例示的なダンパは、周知の製造技術および共通の材料を用いてシンプルかつ安価に形成される。エレベータかごの上部における垂直方向の振動の減衰を最適化することにより、本発明によるダンパは、全体的なかごの乗り心地を著しく向上させ、ひいてはエレベータシステムの性能を著しく向上させる。

上記の記載は、本発明を例示したものに過ぎず、添付した特許請求の範囲は特定の実施例や複数の実施例に限定されないことを理解されたい。例示的な特定の実施例を参照して本発明を詳細に説明してきたが、以下の特許請求の範囲に記載する本発明の意図する範囲を逸脱することなく、種々の変更および修正がなされることを理解されたい。

また、明細書および図面も例示的なものに過ぎず、添付した特許請求の範囲に限定されないことを理解されたい。本発明の上記の記載を鑑みて、当業者であれば他の実施例および変更形態が本発明の範囲に入ることを理解されるであろう。したがって、本発明の範囲内にある本開示から当業者によって得られる変更は、本発明のさらなる実施例として全て含まれる。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲に記載するように定義される。

Claims (13)

1. かごおよびフレームを備えるかごアッセンブリと、
   かごフレームの上部に接続されたかごシーブと、かごシーブとかごフレームの間に延在するシーブロッドと、を備える駆動アッセンブリと、
   かごフレームの上部と駆動アッセンブリとの間における接続部に配設される振動減衰装置と、
   を備え、
   振動減衰装置は、
   第１の剛性および第１の高さをそれぞれ有する２つのばねからなる第１のばねセットと、
   第２の剛性および第２の高さを有する第２のばねと、
   を備え、
   第１のばねセットの２つのばねは、第２のばねの両側に配設され、
   第１の高さおよび第２の高さ並びに第１の剛性および第２の剛性は、それぞれ異なり、
   振動減衰装置は、かごアッセンブリの上部と駆動アッセンブリとの間に全体的なばね剛性をもたらすように構成され、
   全体的なばね剛性は、かごアッセンブリの重量の関数として変動することを特徴とするエレベータシステム。
2. 第１の高さは、第２の高さより高いことを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム。
3. 第２の剛性は、第１の剛性より高いことを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム。
4. 第２の剛性は、第１の剛性より低いことを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム。
5. 第２のばねの下方に配設されるシムを備えることを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム。
6. 第１のばねセットのばねおよび第２のばねは、圧縮ばねであることを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム。
7. 第１のばねセットのばねおよび第２のばねは、実質的に円筒形であることを特徴とする請求項６に記載のエレベータシステム。
8. 振動減衰装置は、上板および底板をさらに備え、第１のばねセットおよび第２のばねは、上板と底板との間に配設されることを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム。
9. 振動減衰装置は、上板と底板との間に配される第１および第２のばねガイドをさらに備え、第１および第２のばねガイドは、第１のばねセットおよび第２のばねを上板と底板との間における所定の位置に保持することを特徴とする請求項８に記載のエレベータシステム。
10. シーブロッドは、第１のばねセット，第２のばね、上板、底板、第１のばねガイドおよび第２のばねガイドをかごシーブに接続するように構成されることを特徴とする請求項８に記載のエレベータシステム。
11. シーブロッドは、底板に取付けられるとともに、摺動可能に上板に接続され、これにより、シーブロッドが上板に対して自由に上下動し、かつ上板がシーブロッドに対して自由に上下動することを特徴とする請求項８に記載のエレベータシステム。
12. シムは、上板とばね上部との間の距離を調節するように、底板の上部でかつ第２のばねの底部に配設されることを特徴とする請求項９に記載のエレベータシステム。
13. 第２のばねは、シーブロッドの周囲に配置され、該シーブロッドによって所定位置に保持されることを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム。

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