JP5361696B2 - エレベータの非常止め装置 - Google Patents

Description

この発明は、かご又は釣合おもりの下降速度が所定の過速度に達した場合にかご又は釣合おもりを減速停止させるエレベータの非常止め装置に関するものである。

一般的なエレベータにおいて、昇降路壁には一対のガイドレールが設置されている。かごは、主索により吊り下げられており、ガイドレールに沿って昇降路内を昇降される。かごの上下には、かごを安定して昇降させるための複数のローラガイド又はスライドガイドが設けられている。

かごの下部には、非常止め装置が取り付けられている。非常止め装置は、何等かの故障でかごの下降速度が所定の過速度に達した場合に、各ガイドレールを左右から挟み込んで、摩擦力によってかごを減速停止させる。

また、非常止め装置は、かごの幅方向の一側に、非常止め枠、一対のガイド部材、一対の楔部材、一対の制動子、及び一対の押しばねを有しており、かごの幅方向の他側にも同様の構成を有している。楔部材は、ガイド部材に沿って上下方向へ移動可能になっている。ガイド部材は、楔部材を案内するガイド面を有している。ガイド面は、その下端から上端へ向けて徐々にガイドレールに近付くように傾斜されている。

制動子は、ガイドレールに対して平行に対向するように楔部材に固定されている。押しばねは、非常停止時に楔部材を介して制動子をガイドレールに押し付ける。制動子には、非常停止時にガイドレールに当接される複数の摩擦片が設けられている。

例えば故障や主索の破損等により、かごの下降速度が定格速度を超え所定の過速度に達した場合、非常止め動作装置（引き上げ手段）により楔部材が引き上げられ、制動子の摩擦片がガイドレールに当接される。この後、制動子は、非常止め枠の上板に当たるまで上昇され、押しばねによりガイドレールに所定の押付力で押し付けられる。そして、摺動面に発生する摩擦力により、かごが減速停止される。

このとき、かごの両側で合計４個の制動子を用いた場合の合計の制動力Ｆは、摩擦係数をμ、押しばねによる制動子１個当たりの押付力をＰとすると、Ｆ＝４μＰで表される。従って、制動する必要がある質量が増すほど、押付力Ｐと摩擦係数μとの積を大きくする必要がある。

ここで、押付力を増加させるためには、例えば押しばね等の押付力発生機構を大型にする必要が生じる。この場合、押付力の増加に伴う機械強度の確保のため、押付力発生機構の周辺の構造体も大型にする必要が生じる。しかし、左右のガイドレール間の距離に制約があるため、非常止め装置の押付力増加には限界がある。このため、所定の押付力を維持することが重要であり、また、制動子とガイドレールとの間の摩擦係数が高いことが好ましい。

また、高速エレベータ等の定格速度が速いエレベータでは、落下するかご又は釣合おもりを非常止め装置により制動した場合、摩擦熱により摩擦片及びガイドレールの表面が高温になるため、鋳鉄等からなる摩擦片を用いた場合、材料の軟化により摩擦片が摩滅する。このように、摩擦片が摩滅した場合、ばね荷重が抜けるため、押付力が低下する。

これに対して、制動子の耐摩耗性を確保する方法として、例えばセラミックなど、温度によらず高硬度な材料から構成された摩擦片を制動子に配置することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５９−７６８２号公報

上記のような従来の非常止め装置では、制動子が非常止め枠の上板まで上昇したときに、所定の押付力が得られる構造であるが、制動子が上板まで上昇するためには、押しばねの反発力によって、楔部材上のガイド部材を介して、制動子を引き下げようとする力に抗するだけ、摩擦片とガイドレールとの間の摩擦力が必要である。

しかし、温度によらず高硬度な材料から構成された摩擦片を制動子に配した場合、ガイドレールとの間の摩擦係数は、鋳鉄や焼結合金等を用いた場合に比べて低いため、ガイドレールとの間の摩擦力が十分に得られず、制動子が所定の位置まで上昇せず、その結果、制動子とガイドレールとの間で所定の押付力が得られない恐れがある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、制動動作時に制動子をより確実に所定の位置まで上昇させ、所定の押付力を確保することができ、かつガイドレールとの摩擦熱による高温下でも十分な押付力を確保することができるエレベータの非常止め装置を得ることを目的とする。

この発明に係るエレベータの非常止め装置は、支持部材と、支持部材に設けられ、制動動作時にガイドレールに当接される第１及び第２の摩擦片とを有する制動子を備え、第１の摩擦片は、ガイドレールとの摩擦熱による高温下での硬度が第２の摩擦片よりも高く、第２の摩擦片は、ガイドレールに対する摩擦係数が第１の摩擦片よりも高い。

この発明のエレベータの非常止め装置は、高温下での硬度が高い第１の摩擦片と、ガイドレールに対する摩擦係数が高い第２の摩擦片とを組み合わせて用いたので、制動動作時に制動子をより確実に所定の位置まで上昇させ、所定の押付力を確保することができ、かつガイドレールとの摩擦熱による高温下でも十分な押付力を確保することができる。

この発明の実施の形態１によるエレベータの非常止め装置を示す構成図である。 図１の非常止め装置の制動子を示す正面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図２の第１及び第２の摩擦片の形状の第１例を示す正面図である。 図４の第１及び第２の摩擦片を示す側面図である。 図２の第１及び第２の摩擦片の形状の第２例を示す正面図である。 図６の第１及び第２の摩擦片を示す側面図である。 図１の非常止め装置の通常時の状態を示す構成図である。 図８の非常止め装置の制動動作時の状態を示す構成図である。 この発明の実施の形態２による非常止め装置の制動子の断面図である。 この発明の実施の形態３による非常止め装置の制動子の断面図である。 この発明の実施の形態４によるエレベータの非常止め装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態５による非常止め装置の制動子を示す正面図である。 未摺動面と摺動後の面とで相対摩擦係数の比較試験を行った結果を示す説明図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるエレベータの非常止め装置を示す構成図である。図において、昇降路壁には一対のガイドレール１が設置されている。かご２は、主索３により吊り下げられており、ガイドレール１に沿って昇降路内を昇降される。かご２の上下には、かご２を安定して昇降させるための複数のローラガイド（又はスライドガイド）４が設けられている。

かご２の下部には、非常止め装置５が取り付けられている。非常止め装置５は、何等かの故障でかご２の下降速度が所定の過速度に達した場合に、各ガイドレール１を左右から挟み込んで、摩擦力によってかご２を減速停止させる。

また、非常止め装置５は、かごの幅方向の一側に、非常止め枠６、一対のガイド部材７、一対の楔部材８、及び一対の押しばね９を有している。これらの非常止め装置５の構成要素は、かご２の幅方向の他側にも設けられている。即ち、これらの非常止め装置５の構成要素は、かご２の左右に１組ずつ設けられている。

楔部材８は、ガイド部材７に沿って上下方向へ移動可能になっている。ガイド部材７は、楔部材８を案内するガイド面を有している。ガイド面は、その下端から上端へ向けて徐々にガイドレール１に近付くように傾斜されている。

押しばね９は、非常止め枠６と楔部材８との間に設けられ、非常停止時に楔部材８をガイドレール１側へ押し付ける。

各楔部材８には、図２及び図３に示すような制動子１０がガイドレール１に対して平行に対向するように固定されている。図２は図１の非常止め装置５の制動子１０を示す正面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

制動子１０は、平板状の支持部材１１と、支持部材１１に固定された複数の第１の摩擦片１２と、支持部材１１に固定された複数の第２の摩擦片１３とを有している。支持部材１１のガイドレール１に対向する面には、互いに間隔をおいて複数の円形の凹部１１ａが設けられている。第１及び第２の摩擦片１２，１３は、凹部１１ａ内に挿入され固定されている。

また、第１及び第２の摩擦片１２，１３は、縦横に整列されマトリクス状に配置されている。この例では、支持部材１１の上下左右の四隅の凹部１１ａに第２の摩擦片１３が配置され、その他の凹部１１ａに第１の摩擦片１２が配置されている。即ち、この例では、第１の摩擦片１２が第２の摩擦片１３よりも多く配置されている。

第１及び第２の摩擦片１２，１３は、通常はガイドレール１に対して間隔をおいて対向しているが、非常停止時には図３に示すようにガイドレール１に当接される。支持部材１１のガイドレール１に対向する面からの第２の摩擦片１３の突出量は、第１の摩擦片１２の突出量以上に設定される。この例では、図３に示すように、第２の摩擦片１３の突出量が第１の摩擦片１２の突出量よりも大きくなっている。

第１の摩擦片１２の材料としては、温度によらずガイドレール１よりも高硬度な材料が用いられる。即ち、第１の摩擦片１２は、ガイドレール１との摩擦熱による高温下での硬度が第２の摩擦片１３よりも高い。具体的には、第１の摩擦片１２には、例えば、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化炭素、サーメット、サイアロン等のセラミック材料や、タングステン、チタン等を主原料とした耐熱・耐摩耗性に優れた合金とこれらを主原料とした複合材料等が用いられる。

第２の摩擦片１３の材料としては、ガイドレール１に対する摩擦係数が第１の摩擦片１２の材料よりも高い材料が用いられる。具体的には、第２の摩擦片１３には、例えば、ブレーキシュー材料、ゴム、エラストマー、高分子材料等の高摩擦材料や、このような高摩擦材料と金属片又はセラミックス片との複合材料等が用いられる。

支持部材１１の材料としては、例えば、鋼、鋳鉄、銅、アルミニウム等の金属が用いられる。

図４は図２の第１及び第２の摩擦片１２，１３の形状の第１例を示す正面図、図５は図４の第１及び第２の摩擦片１２，１３を示す側面図である。この第１例では、第１及び第２の摩擦片１２，１３の形状は円柱状である。

図６は図２の第１及び第２の摩擦片１２，１３の形状の第２例を示す正面図、図７は図６の第１及び第２の摩擦片１２，１３を示す側面図である。この第２例では、摩擦面に複数の突起又は溝が形成されている。

次に、動作について説明する。図８は図１の非常止め装置５の通常時（非動作時）の状態を示す構成図、図９は図８の非常止め装置５の制動動作時の状態を示す構成図である。図８の状態から、例えば故障や主索３の破損等により、かご２の下降速度が定格速度を超え所定の過速度に達した場合、非常止め動作装置（引き上げ手段）により楔部材８が引き上げられ、制動子１０の第１及び第２の摩擦片１２，１３がガイドレール１に当接される。このとき、第１及び第２の摩擦片１２，１３の突出量が同じであれば、両者は同時にガイドレール１に当接されるが、第２の摩擦片１３の方が突出量が大きい場合には、第２の摩擦片１３が第１の摩擦片１２よりも先にガイドレール１と接触する。

この後、第２の摩擦片１３とガイドレール１との間の摩擦力が、押しばね９の制動子１０を引き下げようとする力に対して十分に大きいため、楔部材８は、より確実に非常止め枠６の上板に当たるまで移動される。これにより、制動子１０は、押しばね９によりガイドレール１に所定の押付力で押し付けられる。

楔部材８が所定の位置まで上昇した後は、第２の摩擦片１３は、ガイドレール１との間の摩擦熱によって高温に曝され、急速に摩滅する。しかし、高温でも耐摩耗性に優れる第１の摩擦片１２がガイドレール１と接触するため、第１の摩擦片１２とガイドレール１との間の摩擦力によって、かご２を制動することができる。

このような非常止め装置５では、ガイドレール１との摩擦熱による高温下での硬度が第２の摩擦片１３よりも高い第１の摩擦片１２と、ガイドレール１に対する摩擦係数が第１の摩擦片１２よりも高い第２の摩擦片１３とを組み合わせて用いたので、制動動作時に制動子１０をより確実に所定の位置まで上昇させ、所定の押付力を確保することができ、かつガイドレール１との摩擦熱による高温下でも十分な押付力を確保することができる。

また、支持部材１１からガイドレール１側への第２の摩擦片１３の突出量を第１の摩擦片１２の突出量よりも大きくしたので、第２の摩擦片１３をガイドレール１に先に接触させることができ、制動子１０をより確実に所定の位置まで上昇させることができる。

実施の形態２．
次に、図１０はこの発明の実施の形態２による非常止め装置の制動子の断面図であり、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面に相当する図である。図において、支持部材１１と第２の摩擦片１３との間には、圧縮方向のばね定数が第２の摩擦片１３よりも低い弾性体１４が介在されている。弾性体１４としては、例えばコイルばね、皿ばね、板ばね又はゴム片等を用いられる。他の構成は、実施の形態１と同様である。

このような制動子１０を用いることにより、楔部材８とそれに固定された制動子１０とが引き上げられたとき、ガイドレール１と第２の摩擦片１３との間に作用する押付力を制限することができる。これにより、制動子１０が非常止め枠６の上板に当たるまで移動した後、第２の摩擦片１３が過度に摩滅するのを防止することができる。また、第１の摩擦片１２がガイドレール１に接触するまでの時間が短縮されるので、制動力の利き始めから終わりまでの変動が抑えられる。

実施の形態３．
次に、図１１はこの発明の実施の形態３による非常止め装置の制動子の断面図であり、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面に相当する図である。支持部材１１には、第２の摩擦片１３の支持部材１１からの突出量を調整するための突出量調整手段１５が設けられている。突出量調整手段１５としては、例えば支持部材１１に螺着されたねじ等を用いることができる。

このような制動子１０を用いることにより、４個の第２の摩擦片１３の突出量のバランスを容易に調整することができ、安定した制動力を発生させることができる。また、非常止め装置５を制動動作させたことにより第２の摩擦片１３が摩滅した場合に、第２の摩擦片１３の突出量を第１の摩擦片１２の突出量よりももう一度容易に大きくすることができる。従って、同じ制動子１０を用いて、複数回、同等の非常止め制動能力を発揮することができる。

実施の形態４．
次に、図１２はこの発明の実施の形態４によるエレベータの非常止め装置を示す構成図である。図において、非常止め装置は、第１の非常止めユニット５ａと、第１の非常止めユニット５ａの下に並べて配置された第２の非常止めユニット５ｂとを有している。第１及び第２の非常止めユニット５ａ，５ｂの構造は、それぞれ実施の形態１の非常止め装置５と同様である。即ち、実施の形態４は、実施の形態１の非常止め装置５を上下に２段積んだものと同様である。

このような構成によれば、制動する必要がある質量が増す場合、例えば、かごを上下２段に配したダブルデッキエレベータのような大容量のエレベータに適用される場合でも、十分な制動力を確保することができる。

実施の形態５．
次に、図１３はこの発明の実施の形態５による非常止め装置の制動子を示す正面図であり、非常止め装置全体の構成は実施の形態４（図１２）と同様である。図において、第１及び第２の非常止めユニット５ａ，５ｂの制動子１０は、上下に並べて配置されている。また、第１の非常止めユニット５ａの制動子１０における第１の摩擦片１２と、第２の非常止めユニット５ｂの制動子１０における第１の摩擦片１２とは、制動動作時にガイドレール１の異なる位置に接触しながら摺動されるように、支持部材１１の幅方向にずらして配置されている。具体的には、制動子１０内には、第１の摩擦片１２の列と第２の摩擦片１３の列とが交互に配置されており、しかも列の順番が上下の制動子１０で逆になっている。

ここで、第１の摩擦片１２の材料として、セラミック等の温度によらず高硬度を維持する材料を用いた場合、鉄鋼又はアルミニウム合金等の金属材料からなるガイドレール１の摺動面は、摺動によって一方的に塑性変形されるため、摺動前の表面に比べて平滑化される。そのため、未摺動面に比べて、摺動後の面では、第１の摩擦片１２との間の摩擦係数が低くなる。

図１４は未摺動面と摺動後の面とで相対摩擦係数の比較試験を行った結果を示す説明図である。試験では、ディスクブレーキ型の摩擦試験機を用いて、ガイドレール１と同等の鋼材にセラミック摩擦片を摺動させ、摺動後の面と未摺動面との摩擦係数を相対比較した。この結果、平滑化された摺動後の面では、未摺動面に比べて摩擦係数が約２割低い値となった。

従って、制動子１０を上下に並べて配置する場合、先にガイドレール１を通過する下段の制動子１０に比べて、上段の制動子１０では摩擦係数が低くなる。従って、上段に位置する第１の非常止めユニット５ａでは、ガイドレール１と第１の摩擦片１２との間の摩擦力が十分得られない恐れがある。

これに対して、実施の形態５では、上段の制動子１０と下段の制動子１０とで、高硬度な第１の摩擦片１２の配置が摺動方向に対して垂直な方向に異なっているため、上段の制動子１０の第１の摩擦片１２が摺動する部分は、下段の制動子１０の第１の摩擦片１２によって平滑化されておらず、十分な摩擦力を確保することができる。従って、トータルとして十分な制動力を確保することができる。

また、上段の制動子１０と下段の制動子１０との両方に第２の摩擦片１３が配置されているので、第１及び第２の非常止めユニット５ａ，５ｂの両方で、制動動作時に制動子１０をより確実に所定の位置まで上昇させることができる。

なお、実施の形態４、５の制動子１０に、実施の形態２の弾性体１４や、実施の形態３の突出量調整手段１５を適用してもよい。
また、実施の形態４、５では、第１及び第２の非常止めユニット５ａ，５ｂを用いたが、非常止めユニットを３組以上用いてもよい。
さらに、実施の形態１〜５では、かご２の下部に非常止め装置５を配置したが、上部に配置してもよい。また、２組以上の非常止めユニットをかごの上下に振り分けて配置してもよい。
さらにまた、実施の形態１〜５では、非常止め装置５をかご２に搭載したが、釣合おもりの上部、下部、又は上下に振り分けて搭載してもよい。
また、実施の形態２の弾性体１４と実施の形態３の突出量調整手段１５とを組み合わせて適用してもよい。
さらに、実施の形態１〜５では、円柱状の摩擦片１２，１３を示したが、摩擦片の正面形状は特に限定されるものでなく、例えば、矩形、多角形、又は楕円形等であってもよい。
さらにまた、第１の摩擦片１２と第２の摩擦片１３とで形状やサイズを異なるものとしてもよい。
また、異なる形状やサイズの第１の摩擦片１２を組み合わせて用いてもよく、異なる材料からなる第１の摩擦片１２を組み合わせて用いてもよい。同様に、異なる形状やサイズの第２の摩擦片１３を組み合わせて用いてもよく、異なる材料からなる第２の摩擦片１３を組み合わせて用いてもよい。
さらに、摩擦片１２，１３の個数や配置についても、上述の実施の形態に限定されない。
さらにまた、上述の実施の形態ではトラクション方式のエレベータの非常止め装置を示したが、これに限定されるものではなく、例えば油圧エレベータ、リニアモータエレベータ又は自走式エレベータ等の非常止め装置にもこの発明は適用できる。

１ ガイドレール、５ 非常止め装置、５ａ 第１の非常止めユニット、５ｂ 第２の非常止めユニット、１０ 制動子、１１ 支持部材、１２ 第１の摩擦片、１３ 第２の摩擦片、１４ 弾性体、１５ 突出量調整手段。

Claims (4)

1. 支持部材と、前記支持部材に設けられ、制動動作時にガイドレールに当接される第１及び第２の摩擦片とを有する制動子を備え、
   前記第１の摩擦片は、前記ガイドレールとの摩擦熱による高温下での硬度が前記第２の摩擦片よりも高く、
   前記第２の摩擦片は、前記ガイドレールに対する摩擦係数が前記第１の摩擦片よりも高く、
   それぞれ前記制動子を有する複数の非常止めユニットが上下に並べて配置されており、
   前記非常止めユニットは、第１の非常止めユニットと、前記第１の非常止めユニットの下方に配置された第２の非常止めユニットとを含み、
   前記第１の非常止めユニットの前記制動子における前記第１の摩擦片と、前記第２の非常止めユニットの前記制動子における前記第１の摩擦片とは、制動動作時に前記ガイドレールの異なる位置に接触しながら摺動されるように、前記支持部材の幅方向にずらして配置されていることを特徴とするエレベータの非常止め装置。
2. 前記第２の摩擦片は、前記第１の摩擦片よりも前記ガイドレール側に突出していることを特徴とする請求項１記載のエレベータの非常止め装置。
3. 前記支持部材と前記第２の摩擦片との間に弾性体が介在されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエレベータの非常止め装置。
4. 前記支持部材には、前記第２の摩擦片の前記支持部材からの突出量を調整するための突出量調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエレベータの非常止め装置。

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