JP5513646B1 - エレベータの調速機 - Google Patents

Abstract

【課題】可動側ロープ掴みシューの安定かつ確実な入り込み性を確保するとともに、この入り込み性の向上と耐摩耗性の両立を可能にするエレベータの調速機を提供する。
【解決手段】固定側ロープ掴み２２と可動側ロープ掴み２４の対向する面には、調速機ロープ１０を挟み込む溝がそれぞれ形成され、可動側ロープ掴み２４の溝は、可動側ロープ掴み２４の下部の調速機ロープ１０が最初に接触する部分に形成され調速機ロープ１０に対する摩擦力の大きな初期接触部を形成する第１の溝６０と、可動側ロープ掴み２４が固定側ロープ掴み２２と平行に調速機ロープ１０を把持する部分に形成され第１の溝６０よりも摩擦力の小さな形状の第５８の溝とが複合した溝構造を有する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、エレベータの調速機に関する。

エレベータにおいては、安全装置として、法令で非常停止装置を設けることが義務づけられている(建築基準法施行令第１２９条の１０)。この非常停止装置は、乗りかごの下降速度が規定された値を超えたときに作動して、乗りかごの降下を自動的に制止させる装置である。

ここで、図９は、非常停止装置が設けられている一般的なエレベータの概略構成を示す図である。

図９において、参照番号２は、エレベータの乗りかごを示している。参照番号４は、エレベータの昇降路を示している。この乗りかご２は、主ロープ５で吊られており、図示しない巻上機に駆動されて、昇降路４に設けられたガイドレール６に案内されながら昇降路４内を昇降する。

機械室には、調速機８が設置されている。この調速機８には、乗りかご２の下降速度が規定された値を超える速度以上になったことを検知する機構と、乗りかご２の下降速度が定格速度以上になると、乗りかご２と一体的に走行する調速機ロープ１０を把持するロープ掴み機構が設けられている。

乗りかご２には、乗りかご２を非常停止させる非常止め装置１２が設けられている。この非常止め装置１２は、主ロープ５が切断したり、あるいは巻上機の回転速度が異常になり、エレベータの乗りかご２の下降速度が定格速度以上になったときに、ガイドレール６を掴み、乗りかご２を機械的に非常停止させるための装置である。

調速機ロープ１０は、調速機８に取り付けてある綱車１４と、昇降路４の下部に配置されている滑車１５とに無端状に巻き掛けられている。滑車１５には錘１６がつり下げられている。調速機ロープ１０は、ロープ連結部１７を介して、非常止め装置１２を作動させるセフティーリンク１８と連結されており、調速機ロープ１０は乗りかご２の昇降する方向と同方向でかつ同速度で走行するようになっている。

このようなエレベータの非常停止装置では、乗りかご２の降下過速度を調速機８が検知すると、以下に説明するロープ掴み機構によって調速機ロープ１０を把持してその走行を停止させ、その結果、セフティーリンク１８が非常止め装置１２を作動させるので、乗りかご２を非常停止させることができるようになっている。

次に、図１０は、調速機８に設けられている従来のロープ掴み機構を示す。この種のロープ掴み機構には、例えば、特許文献１に記載されているものが知られている。このロープ掴み機構２０は、基台２１に固定されている固定側ロープ掴みシュー２２と、調速機ロープ１０を間に置いて固定側ロープ掴みシュー２２と対抗して配置されている可動側ロープ掴みシュー２４と、この可動側ロープ掴みシュー２４に所定の把持力を与える掴みばね２６と、可動側ロープ掴みシュー２４をホルダ２７を介して先端に保持する腕部材２８と、この腕部材２８を揺動自在に保持する回転軸３０と、から構成されている。

腕部材２８の後端部は、回転軸３０の軸方向と直角に回転軸３０を貫通し、ロックナット３１によって固定されている。回転軸３０には、ばね受け３２ａ、３２ｂが設けられ、掴みばね２６はばね受け３２ａ、３２ｂの間に装着され、その弾性力によって可動側ロープ掴みシュー２４を押し出す方向に付勢するようになっている。

このようなロープ掴み機構２０では、調速機８によって、乗りかご２の過速度が検知されると、腕部材２８が下方の矢印方向Ａに倒れ、可動側ロープ掴みシュー２４は調速機ロープ１０に接触する。

このとき、調速機ロープ１０は矢印Ｂ方向に走行しており、調速機ロープ１０と接触した可動側ロープ掴みシュー２４は、摩擦力によって、さらに下方に引き込まれ、調速機ロープ１０は、最終的に、固定側ロープ掴みシュー２２と可動側ロープ掴みシュー２４とによって把持され、調速機ロープ１０の走行は止められることになる。

以上のようなロープ掴み機構２０の一連の動作では、乗りかご２の過速度が検知され、可動側ロープ掴みシュー２４が調速機ロープ１０と接触したときに、可動側ロープ掴みシュー２４が固定側ロープ掴みシュー２２側へ確実に引き込まれることがきわめて重要になる。もし、引き込まれずにいると、調速機ロープ１０は固定側ロープ掴みシュー２２と可動側ロープ掴みシュー２４によって把持されないままになり、非常止め装置１２は作動しないことになる。

可動側ロープ掴みシュー２４が調速機ロープ１０に接触し、その摩擦力によって固定側ロープ掴みシュー２２に対向する位置まで入り込む性能(以下、入り込み性能と呼ぶ)には、以下の条件が関係してくる。

図１０において、可動側ロープ掴みシュー２４が調速機ロープ１０に接触すると、調速機ロープ１０と可動側ロープ掴みシュー２４との間には摩擦力ｆが発生する。この摩擦力ｆは、可動側ロープ掴みシュー２４を下方に引き込む力として作用する。

このとき、可動側ロープ掴みシュー２４は掴みばね２６を押圧するため、圧縮された掴みばね２６の弾性力によって、可動側ロープ掴みシュー２４には、掴みばね力Ｐが作用する。掴みばね力Ｐの調速機ロープ１０と垂直な方向の成分をＰx、平行な方向の成分をＰyとする。腕部材２８の角度をθとし、摩擦係数をμとすれば、
ｆ＝μＰx＝μＰcosθ …(１)
である。
そして、摩擦力ｆが掴みばね力Ｐの調速機ロープ１０と平行な方向の成分をＰyより大きい場合、すなわち
ｆ＞Ｐｙ＝Ｐsinθ …(２)
の条件が成立する場合である。

したがって、(１)式を(２)式に代入すると、
μＰcosθ＞Ｐsinθ
μ＞sinθ／cosθ＝tanθ …(３)
となる。

(３)式から、可動側ロープ掴みシュー２４が摩擦力によって固定側ロープ掴みシュー２２に引き込まれるためには、摩擦係数μを大きくするか、調速機ロープ１０に可動側ロープ掴みシュー２４に接触するときの腕部材２８の角度θを小さくすればよく、これによって、可動側ロープ掴みシュー２４の入り込み性能を向上させることが可能になる。

特開２００５−２１３０３７号公報

ところが、可動側ロープ掴みシュー２４の材料などを変えることよって、摩擦係数を大きくすると、調速機ロープ１０への攻撃性が高くなるため、単純に摩擦係数を大きくすることには限界がある。

しかも、例えば、運転速度が３００ｍ／分を超えるような超高速エレベータともなると、調速機ロープ１０の走行速度も高速となり、可動側ロープ掴みシュー２４と調速機ロープ１０との間の摩擦係数の値が低下するという現象が発生し、単純に摩擦係数を大きくするだけでは、高速域での入り込み性能を高めることができない。

さらには、高速度のエレベータでは、調速機ロープ掴み機構２０が作動してから、非常止め装置１２によって乗りかご２が停止するまでに、調速機ロープ１０は、固定側ロープ掴みシュー２２と可動側ロープ掴みシュー２４に把持されたまま滑走することになり、摩擦係数が高い場合には、シュー材の摩耗量が格段に大きくなってしまうという問題がある。

シュー材の摩耗量が大きくなると、掴みばね２６を規定のストロークで圧縮させることができなくなり、安定した把持力を継続して発生させることが難しくなり、ひいては、非常止め装置１２の不動作等の問題を引き起こしかねない。このため、高速度のエレベータにおいては、掴みばね２６のストロークを大きくとる必要がある。

このようなことから、可動側ロープ掴みシュー２４の入り込み性能を向上させるためには、摩擦係数を大きくするよりは、可動側ロープ掴みシュー２４が調速機ロープ１０に接触するときの腕部材２８の角度θをできるだけ小さくすることが好ましいといえる。

ところが、この角度θを小さくし、かつ、上述したように安定した把持力を得るために掴みばね２６のストロークを大きくとろうとすると、調速機全体が大型化してしまうことが避けられない。

そこで、本発明は、前記従来技術の有する問題点に鑑みなされたものであって、調速機の大型化、複雑化することなく、可動側ロープ掴みシューの安定かつ確実な入り込み性を確保するとともに、この入り込み性の向上と耐摩耗性の両立を可能にするエレベータの調速機を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、乗りかごの下降速度が規定値を超えたことを検知したときに、調速機ロープを固定側ロープ掴みと、回転軸を支点に回動可能な腕部材の先端に固定された可動側ロープ掴みによって把持するロープ掴み機構を備えたエレベータの調速機において、前記固定側ロープ掴みと前記可動側ロープ掴みの対向する面には、前記調速機ロープを挟み込む溝がそれぞれ形成され、前記可動側ロープ掴みの溝は、前記可動側ロープ掴みの下部の前記調速機ロープが最初に接触する部分に形成され前記調速機ロープに対する摩擦力の大きな初期接触部を形成する第１の溝と、前記可動側ロープ掴みが前記固定側ロープ掴みと平行に前記調速機ロープを把持する部分に形成され前記第１の溝よりも摩擦力の小さな形状の第２の溝とが複合した溝構造を有することを特徴とするものである。

本発明が適用されるエレベータの調速機を示す斜視図である。 同エレベータの調速機の正面図である。 本発明の第１実施形態によるエレベータの調速機の備える可動側ロープ掴みを示す斜視図である。 調速機ロープを把持する固定側掴みシューと可動側掴みシューの動作の説明図である。 本発明の第１実施形態によるエレベータの調速機の備える可動側ロープ掴みシューを示す斜視図である。 図５の可動側ロープ掴みシューの平面図である。 本発明の第２実施形態によるエレベータの調速機の備える可動側ロープ掴みシューを示す平面図である。 本発明の第３実施形態によるエレベータの調速機の備える可動側ロープ掴みシューを示す平面図である。 エレベータの調速機が設置されるエレベータの概要説明図である。 エレベータの調速機に設けられている従来の調速機ロープの掴み機構を示す側面図である。

以下、本発明によるエレベータの調速機の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態によるエレベータの調速機を示す斜視図であり、図２は、この調速機の正面図である。
図１、図２において、参照番号４０は、調速機８本体が設置される基台を示し、４１は基台の脚である。基台４０の上には、２枚の板状のフレーム４２Ａ、４２Ｂが平行に所定間隔をおいて垂直に設けられている。このフレーム４２Ａ、４２Ｂには、綱車４４が回転軸４５を介して支持されている。綱車４４には、調速機ロープ１０が巻き掛けられている。

綱車４４には、回転錘４６が設けられており、この回転錘４６は綱車４４と連動して回転し遠心力によって広がるようになっている。この回転錘４６の広がる動作は、速度調整ばね４８によって調整され、この速度調整ばね４８の調整によって回転錘４６が開く作動を行う速度を設定することができる。

調速機８には、リミットスイッチ５０が設けられており、調速機ロープ１０が所定の速度になって、回転錘４６が検知レバー５１に当たるまで開くと、リミットスイッチ５０はオンになる。その信号は制御盤に送られ、エレベータの主電源が切れるようになっている。

そして、乗りかごが下降を続けて、調速機ロープ１０の走行とともに回転する綱車４４の回転速度がさらに増加すると、回転錘４６は遠心力によってさらに広がり、次のようなロープ掴み機構２０を作動させる。

そこで、調速機８に設けられているロープ掴み機構２０について説明する。このロープ掴み機構２０は、基台４０に固定されている固定側ロープ掴みシュー２２と、調速機ロープ１０を間に置いて固定側ロープ掴み２２と対向して配置されている可動側ロープ掴みシュー２４を有する可動ローフ゜掴み２３と、から構成されている。

図３は、可動ロープ掴み２３の構成を示す斜視図である。掴みばね２６は、可動側ロープ掴み２４を所定の把持力を与えるばねである。可動側ロープ掴みシュー２４は、ホルダ２７を介して腕部材２８の先端に保持されている。この腕部材２８は、回転軸３０によって揺動自在に支持されている。この腕部材２８の後端部は、回転軸３０の軸方向と直角に回転軸３０を貫通し、ロックナット３１によって抜け止めとともに固定されている。腕部材２８には、ばね受け３２ａ、３２ｂが設けられ、掴みばね２６をばね受け３２ａ、３２ｂの間に装着し、その弾性力によって可動側ロープ掴みシュー２４を押し出す方向に付勢するようになっている。

このようなロープ掴み機構２０では、図４(ａ)に示されるように、調速機８によって、乗りかご２の過速度が検知されると、腕部材２８が下方の矢印方向Ａに倒れ、可動側ロープ掴みシュー２４は調速機ロープ１０に接触する。

このとき、調速機ロープ１０は矢印Ｂ方向に走行しており、調速機ロープ１０と接触した可動側ロープ掴みシュー２４には、摩擦力によって、可動側ロープ掴み２４をさらに下方に引き込まれ、図４(ｂ)に示されるように、調速機ロープ１０は、最終的に、固定側ロープ掴みシュー２２と可動側ロープ掴みシュー２４とによって把持され、調速機ロープ１０の走行は止められることになる。

ここで、図５は、可動側ロープ掴みシュー２４を示す斜視図であり、図６は、可動側ロープ掴みシュー２４に形成されている溝形状を示す平面図である。

可動側ロープ掴みシュー２４には、台状に盛り上がったロープ把持部５６が形成されている。このロープ把持部５６には、長手方向にそってＵ溝５８が形成されている。このＵ溝５８は、調速機ロープ１０が食い込めるだけの幅と深さを有している断面Ｕ字形の溝である。また、ロープ把持部５６には上部傾斜面５７ａ、下部傾斜面５７ｂが形成されており、Ｕ溝５８の溝端は、上部傾斜面５７ａから下部傾斜面５７ｂまで連続している。

この実施形態では、下部傾斜面５７ｂには、Ｕ溝の幅よりも狭い幅を有するアンダーカット溝６０が切り欠かれている。図７に示されるように、下部傾斜面５７ｂの部分では、下のアンダーカット溝６０と上のＵ溝５８の２種類の形状の異なる溝が複合した溝構造が形成されており、これにより、調速機ロープ１０の入り込み部が構成されている。この場合、Ｕ溝５８の下端では、下部傾斜面５７ｂをえぐるように延びている溝底がさらに深くアンダーカット溝６０が切り欠かれた形状になっていることから、アンダーカット溝６０がＵ溝５８の底をえぐる部分の両側には、幅の狭くなった初期接触面６２ａ、６２ｂが形成されている。

本実施形態は、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について説明する。
図４(ａ)に示されるように、調速機８によって、乗りかご２の過速度が検知されると、腕部材２８は下方の矢印方向Ａに倒れ、可動側ロープ掴みシュー２４は調速機ロープ１０に接触する。

可動側ロープ掴みシュー２４では、次のように、倒れ込むにしたがって、調速機ロープと接触する部分の溝形状が変化するようになっている。

すなわち、可動側ロープ掴みシュー２４において、最初に、調速機ロープ１０と接触する部分は、図６においてロープ把持部５６の下方にあるアンダーカット溝６０両側の初期接触面６２ａ、６２ｂである。調速機ロープ１０の接触が始まると、接触面積は小さいので摩擦係数が大きくなるため、接触の初期段階から大きな摩擦力が発生する。この摩擦力は、可動側ロープ掴みシュー２４をより強く引き込む力として作用するので、腕部材２８を確実に倒れ込むようにすることができる。

やがて、可動側ロープ掴みシュー２４が固定側ロープ掴みシュー２２と平行になるまで完全に倒れこむと、調速機ロープ１０は、Ｕ溝５８に食い込んだ状態で、固定側ロープ掴みシュー２２と可動側ロープ掴みシュー２４で挟持される。このとき、Ｕ溝５８における調速機ロープ１０の接触面積は大きいため、摩擦力は減少する分、耐摩耗性能を大幅に高めて調速機ロープ１０の摺動による摩耗を低減することができる。
このようにして、Ｕ溝５８は、アンダーカット溝６０に較べて摩擦係数が小さくなるため、可動側ロープ掴みシュー２４の入り込み性能に劣るが、耐摩耗性に優れる。アンダーカット溝６０は、逆に、可動側ロープ掴みシュー２４に較べると耐摩耗性に劣るが、可動側ロープ掴みシュー２４の入り込み性能に優れている。

本実施の形態では、入り込み性がまさに必要とされる接触初期には、調速機ロープ１０とアンダーカット溝６０のある部分が接触するようにし、可動側ロープ掴みシュー２４の入り込みが完了してしまったあとは、摩耗を抑制するために、調速機ロープ１０はＵ溝５８の溝面に接触するというように、接触し始めてから把持されるまでの段階に応じて接触部分の摩擦特性が変わるように、Ｕ溝５８とアンダーカット溝６０を組み合わせている。このように、ロープ掴み機構自体は変えることなく、アンダーカット溝６０とＵ溝５８の特性の長所だけを活用した溝構造によって、可動側ロープ掴みシュー２４の入り込み性能と耐摩耗性の両立を実現することができる。

第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について、図７を参照して説明する。なお、第１実施形態の図６と同一の構成要素には、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
この第２実施形態は、図６に示した可動側ロープ掴みシュー２４のアンダーカット溝６０に較べると、Ｕ溝５８に対して相対的にアンダーカット溝７０の溝幅を広くした実施形態である。例えば、調速機ロープ１０の径が８mmの場合、Ｕ溝５８の溝径は同じく８mmであるが、アンダーカット溝７０の溝幅を６mmにしている。

乗りかごの速度３００ｍ／ｍｉｎを超えるような高速度のエレベータの場合、調速機ロープ１０がアンダーカット溝７０に接触したときの摩擦力がその速い速度のために低下するので、可動側ロープ掴みシュー２４の入り込み性能を確保するために、乗りかごの速度に対応させてアンダーカット溝７０の幅を広くしている。これによって、必要な摩擦力を確保することができる。

第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について、図８を参照して説明する。
この第３実施形態は、第１実施形態および第２実施形態と異なって、アンダーカット溝６０、７０の代わりに、Ｖ溝８０を形成した実施の形態である。

このようなＶ溝８０には、図８に示されるように、調速機ロープ１０が接触面積の小さな線接触をするようになるので、大きな摩擦力を得ることができる。このため、入り込み性がまさに必要とされる接触初期には、調速機ロープ１０とＶ溝８０のある部分が接触するようにし、可動側ロープ掴みシュー２４の入り込みが完了してしまったあとは、摩耗を抑制するために、調速機ロープ１０はＵ溝５８の溝面に接触させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例示として挙げたもので、発明の範囲の制限を意図するものではない。もちろん、明細書に記載された新規な装置、方法およびシステムは、様々な形態で実施され得るものであり、さらに、本発明の主旨から逸脱しない範囲において、種々の省略、置換、変更が可能である。請求項およびそれらの均等物の範囲は、発明の主旨の範囲内で実施形態あるいはその改良物をカバーすることを意図している。

２…乗りかご、４…昇降路、５…主ロープ、６…ガイドレール、８…調速機、１０…調速機ロープ、１２…非常止め装置、１４…綱車、１５…滑車、１６…錘、１８…セフティーリンク 、２０…ロープ掴み機構、２２…固定側ロープ掴みシュー、２４…可動側ロープ掴みシュー、２６…掴みばね、２８…腕部材、３０…回転軸、４４…綱車、４６…回転錘、５８…Ｕ溝、６０…アンダーカット溝

Claims (4)

1. 乗りかごの下降速度が規定値を超えたことを検知したときに、調速機ロープを固定側ロープ掴みと、回転軸を支点に回動可能な腕部材の先端に固定された可動側ロープ掴みによって把持するロープ掴み機構を備えたエレベータの調速機において、
   前記固定側ロープ掴みと前記可動側ロープ掴みの対向する面には、前記調速機ロープを挟み込む溝がそれぞれ形成され、前記可動側ロープ掴みの溝は、前記可動側ロープ掴みの下部の前記調速機ロープが最初に接触する部分に形成され前記調速機ロープに対する摩擦力の大きな初期接触部を形成する第１の溝と、前記可動側ロープ掴みが前記固定側ロープ掴みと平行に前記調速機ロープを把持する部分に形成され前記第１の溝よりも摩擦力の小さな形状の第２の溝とが複合した溝構造を有することを特徴とするエレベータの調速機。
2. 前記可動側ロープ掴みの溝は、断面Ｕ字状の溝面を有するＵ溝からなる第１の溝と、前記可動側ロープ掴みの下部に切り欠かれ前記Ｕ溝に連続するアンダーカット溝からなる第２の溝と、から構成されたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータの調速機。
3. 前記アンダーカット溝の溝幅は、エレベータの乗りかごの速度が高速の場合には、前記乗りかごの速度に対応させて広くするようにしたことを特徴とする請求項２に記載のエレベータの調速機。
4. 前記可動側ロープ掴みの溝は、断面Ｕ字状の溝面を有するＵ溝からなる第１の溝と、前記可動側ロープ掴みの下部に切り欠かれ前記Ｕ溝に連続するＶ溝からなる第２の溝と、から構成されたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータの調速機。