JP5886370B2 - 調速機 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、エレベータのかごの走行速度の超過を検出して調速動作を行う調速機に関する。

エレベータには、かごが過速状態に陥ったときにかごを非常停止させる調速機が設置されている。調速機は、かごの速度と同速で移動する調速ロープと、調速ロープが巻き掛けられた綱車と、綱車の回転速度に依存して変化する遠心力により変位するウェイトとを有する。かごが過速状態となると、ウェイトに機構的に結合された作動子が停止用スイッチを動作させ、巻上機の電源が遮断される。電源遮断後もさらにかごの速度が上昇する場合（かごが下降しているとき）には、フライウェイトに結合された別の作動子がロープ掴み機構を動作させ、これにより非常止め装置が動作する。

近年では、例えば超高速エレベータ等において、かご上昇時の定格速度を、かご下降時の定格速度の定格速度よりも高めたものがある。この場合、停止用スイッチを動作させる速度閾値である過速度も、かご上昇時とかご下降時とで異なる値に設定される。このように異なる上昇時過速度と下降時過速度に対応するため、調速機に２つの検出機構を設けるか若しくは２つの回転伝達機構を設けてこれらを切換装置により上昇時と下降時とで切り換えて使用すること、あるいは昇降路の上部に下降時過速度検出を行う第１調速機を設けるとともに昇降路の下部に上昇時過速度の検出を行う第２調速機を設けることが行われている。

しかし、このように２つの検出機構若しくは回転伝達機構及び切換機構を設けると調速機が大型化する。また、２つの調速機を設けると昇降路のスペース利用効率が悪化する。従って、コンパクトで、かつ、異なる上昇時過速度と下降時過速度を検出することができる調速機が望まれている。

特開２００２−１２０９７９号公報 特開２０１３−１５１３３７号公報

本発明は、調速機動作基準となる過速度を異なる値に設定しうる調速機をコンパクトに形成することを目的としている。

本発明の一実施形態のエレベータ用の調速機は、調速ロープにより回転駆動される綱車と、綱車に連結され、綱車の回転速度に応じて作用する遠心力により変位するフライウェイトと、フライウェイトの変位が所定量を超えたときに、フライウェイトに設けられた作動部材（例えばピンあるいは爪）を介して起動される巻上機停止スイッチまたは調速ロープ掴み機構体とを備えている。フライウェイトと一体的に変位するようにフライウェイトに取り付けられた可動体が設けられており、可動体の前記フライウェイトに対する相対的位置を位置調整機構により調整することができる。可動体のフライウェイトに対する相対的位置を調整することにより、巻上機停止スイッチまたは調速ロープ掴み機構体が起動される過速度を変更可能となっている。

本発明の一実施形態に係る調速機を備えたエレベータの構成の一例を示す概略縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る調速機を示す斜視図である。 図２の調速機の作動爪及びラチェットリングの周辺を取り出して示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る調速機に設けられる可動体及びその位置調整機構の第１実施形態を示す概略側面図である。 図４に示す可動体及びその位置調整機構を拡大して示す概略側面図である。 図４及び図５に示す位置調整機構への給電について説明する概略図である。 本発明の実施形態に係る調速機に設けられる可動体及びその位置調整機構の第２実施形態を示す概略側面図である。 図７に示す可動体及びその位置調整機構を拡大して示す概略側面図である。 本発明の実施形態に係る調速機に設けられる可動体及びその位置調整機構の第３実施形態を示す概略側面図である。 図９に示す可動体及びその位置調整機構を拡大して示す概略側面図である。 本発明の実施形態に係る調速機に設けられる可動体及びその位置調整機構の第４実施形態を示す概略側面図である。 図１１に示す可動体及びその位置調整機構を拡大して示す概略側面図である。

以下に本発明の一実施形態について添付図面を参照して説明する。

まず、本発明の一実施形態に係る調速機を適用しうるエレベータ装置の全体構成の一例（これに限定されるものではない）について図１を参照して説明する。

図１において、符号１はエレベータの昇降路、符号２は昇降路１上部に設けられた機械室である。機械室２には、駆動シーブ３ａを有する巻上機３と、そらせ車４が設けられている。巻上機３及びそらせ車４には、巻上ロープ（主索）５が巻回されている。巻上ロープ５の一端には、エレベータのかご６が吊られており、巻上ロープ５の他端には、釣り合い錘７が吊られている。かご６及び釣り合い錘７は、巻上機３を駆動することにより、昇降路１内を互いに反対方向に昇降する。

昇降路１のピット底部には、非常時に落下するかご６及び釣り合い錘７との衝突による衝撃をそれぞれ緩和するかご用緩衝器８及び釣り合い錘用緩衝器９が設けられている。

機械室２内には、巻上機３の動作を制御する制御装置１０が設けられている本実施形態では、制御装置１０の制御により、かご６は、上昇時と下降時とで異なる速度で運転される。

かご６には、非常止め装置１１が設けられている。非常止め装置１１には、かご６に取り付けられたセフティリンクなどと呼ばれるリンク機構（詳細は図示せず）の一部をなすアーム１２を介して無端の調速ロープ１３が接続されている。調速ロープ１３は、昇降路１の底部に設けられた張り車１４と、機械室２内の調速機１００に設けられた綱車１０１とに巻き掛けられている。

調速ロープ１３は、上述した図示しないリンク機構（アーム１２を有する）を介してかご６に連結されているため、通常運転時には、調速ロープ１３は、かご６の昇降に追従して張り車１４及び綱車１０１間を循環して移動する。従って、かご６の速度に対応して、綱車１０１の回転速度が変化する。調速機１００は、綱車１０１の回転速度に応じて遠心力により変位するフライウェイト（詳細後述）の変位に基づいてかご６の速度が所定速度を超過したことを検出し、かご６の調速を行う。

調速機１００は、かご６の上昇時における所定速度（例えば定格速度の１．３倍程度）を第１上昇過速度ＶＵ１として検出し、かご６の下降時における所定速度を第１下降過速度ＶＤ１として検出する。これらの過速度ＶＵ１及びＶＤ１が件出されると、巻上機３の駆動停止が行われる。

調速機１００は、かごの下降時に巻上機３の駆動が停止されてもかご６が停止しない場合、第１下降過速度ＶＤ１よりも速い第２下降過速度ＶＤ２を検出する。また、かご６が釣り合い錘７より軽いときに（例えばかご６が空のとき）、かごの下降時に巻上機３の駆動が停止されてもかご６が停止しない場合、調速機１００は、第１上昇過速度ＶＵ１よりも速い第２上昇過速度ＶＵ２を検出する。

第２下降過速度ＶＤ２または第２上昇過速度ＶＵ２が検出されたとき、調速機１００は、ロープ掴み機構体１０２により調速ロープ１３を掴み制動する。これにより、調速ロープ１３がかご６に対して引き上げられ、アーム１２を含む図示しないリンク機構を介して非常止め装置１１が動作する。非常止め装置１１は、図示しないブレーキシューにより図示しないガイドレールを掴み、かご６の下降を停止させる。本実施形態においては、非常止め装置１１は、上述のように双方向動作タイプ、すなわちかごの上昇方向及び下降方向の両方向の走行に対して制動をかけることができる形式のものである。

調速機１００の構成は、後述するようにフライウェイトに可動体及びその位置調整機構（これらの部材は図２及び図３には示されていない）を取り付けた点を除き、公知のものを採用することができる。採択しうる調速機１００の構成の一例について、図２及び図３を参照して簡単に説明する。

調速機１００はフライウェイト式のものである。調速機１００は、綱車１０１の回転軸１０１Ａを支持するフレーム１０３を有する。綱車１０１には一対のフライウェイト１０４が取り付けられている。フライウェイト１０４は、軸１０５を介して、水平方向に延びる揺動軸線を中心として揺動可能に綱車１０１に取り付けられている。なお、後述のように綱車１０１を２つの半体に分割した場合には、いずれか一方の半体にフライウェイト１０４を取り付ければよい。一対のフライウェイト１０４同士は、連結ロッド１０６により連結されており、両フライウエイ１０４の変位量（揺動角度）が互いに同じに維持される。

フライウェイト１０４は、調速動作が行われる過速度（上記の過速度ＶＵ１，ＶＵ２，ＶＤ１，ＶＤ２）の値（初期設定値）を調整するための付勢機構１０７により、これらフライウェイト１０４が遠心力を受けたときに変位する方向と逆の方向に常時ばね付勢されている。

綱車１０１に軸方向に隣接して、綱車１０１と同軸のラチェットホイール１０８が設けられている。ラチェットホイール１０８は通常運転時には回転せずに静止している。ラチェットホイール１０８の外周には保持爪（図２では隠れて見えない）が設けられており、この保持爪がロープ掴み機構体１０２をロープ解放位置（図２に示す斜めに傾斜した位置）に保持している。

フライウェイト１０４の遠心力による変位（軸１０５を中心とした揺動角度）が第１の所定量を超えると、フライウェイト１０４に装着されている作動ピン１０４ａ（図３を参照）が停止用スイッチ１０９に触れて、停止用スイッチ１０９を動作させ、巻上機３の駆動が停止される。

フライウェイト１０４の遠心力による変位が第２の所定量を超えると、フライウェイト１０４に装着されている作動爪１０４ｂ（図３を参照）がラチェットホイール１０８の突起部１０８ａに噛み合い、ラチェットホイール１０８を回転させる。これにより、ラチェットホイール１０８の図示しない保持爪によるロープ掴み機構体１０２の保持が解除され、ロープ掴み機構体１０２が水平に倒れる。これにより、ロープ掴み部材１０２ａが、不動のロープ掴み部材１０２ｂに対面し、ロープ掴み機構体１０２に設けられたばね（図２では隠れて見えない）の弾性力により、調速ロープ１３をロープ掴み部材１０２ｂに押し付け、これにより、調速ロープ１３が制動され、非常止め装置１１が作動する。上記の調速動作は、かごの上昇時と下降時とで同じである。

次に、フライウェイトに設けられる可動体及びその位置調整機構の様々な実施形態について図４〜図１２を参照して説明する。なお、図４、図７、図９及び図１１では、図面の簡略化のため、可動体及び位置調整機構の説明に必要の無い部材の表記は省略されているが、明細書中に特段の断り書きが無い限り図２及び図３に示された調速機１００の構成部材の全てが存在する。

［第１実施形態］
まず、可動体及びその位置調整機構の第１実施形態について、図４〜図６を参照して説明する。この第１実施形態では、各フライウェイト１０４に、可動錘２０１、ソレノイド２０２（ソレノイドアクチュエータ）及びバネ２０３が設けられている。具体的には、ソレノイド２０２のケース２０２ａと、バネ２０３の一端とが、フライウェイト１０４に固定されるかフライウェイト１０４と一体の台座２０４に取り付けられている。バネ２０３の他端は、可動錘２０１に取り付けられている。可動錘２０１は、ソレノイド２０２のプランジャ２０２ｂの先端（またはプランジャ２０２ｂに取り付けられた部材）に取り付けられている。

ソレノイド２０２に通電すると、ソレノイド２０２のケース２０２ａ内のコイル２０２ｃが励磁され、プランジャ２０２ａを引き寄せる力が働くことにより、可動錘２０１が図５の矢印右方向に移動する。これにより、フライウェイト１０４及び可動錘２０１を含む組立体（軸１０５を中心として回動する質量をなす各種部材の集合体）の重心位置が変化し、フライウェイト１０４及び可動錘２０１とを含む組立体に働く遠心力が変化する。ソレノイド２０２に通電しない場合は、リターンスプリングとしてのバネ２０３の力で可動錘２０１は図５の矢印左方向に移動して初期位置に戻り、初期位置に維持される。

この重心位置の変化を利用して、かご６の上昇時と下降時とで異なる定格速度（上昇時定格速度ＶＵ>下降時定格速度ＶＤ）に応じた過速度（第１上昇過速度ＶＵ１>第１下降過速度ＶＤ１）（第２上昇過速度ＶＵ１>第２下降過速度ＶＤ１）に対応することができる。

具体的には、例えば、下降時にはソレノイド２０２に通電せずに可動錘２０１を初期位置に維持する。一方、上昇時にはソレノイド２０２に通電して可動錘２０１を中心方向に移動させると、フライウェイト１０４及び可動錘２０１を含む組立体の重心位置が綱車１０１の回転中心に近くなり、組立体（１０４，２０１）に作用する遠心力が小さくなる。
このため、上昇時における綱車１０１の或る回転速度に対するフライウェイト１０４の変位量（回動角度）が、下降時における綱車１０１の同じ回転速度に対するフライウェイト１０４の変位量よりも小さくなる。

言い換えれば、下降時には第１下降過速度ＶＤ１で作動ピン１０４ａが停止用スイッチ１０４に触れるようになっていたのが、上昇時には第１下降過速度ＶＤ１よりも大きな第１上昇過速度ＶＵ１になってはじめて作動ピン１０４ａが停止用スイッチ１０４に触れるようになる。同様に、下降時には第２下降過速度ＶＤ２で作動爪１０４ｂがラチェットホイール１０８の突起部１０８ａに噛み合うようになっていたのが、上昇時には第２下降過速度ＶＤ２よりも大きな第２上昇過速度ＶＵ２になってはじめて作動爪１０４ｂがラチェットホイール１０８の突起部１０８ａに噛み合うようになる。このようにして、巻上機３の駆動が停止される過速度及び非常止め装置１１が作動する過速度が上昇時と下降時とで異なるようにすることができる。

可動錘２０１の初期位置及び通電時位置の微調整を行うために、可動錘２０１の移動方向と同じ方向に位置調整可能なストッパ（図示せず）を設け、可動錘２０１の初期位置に向けての所定量以上の変位及び通電時位置に向けての所定量以上の変位を制限してもよい。

回転体である綱車１０１に設けられたソレノイド２０２に、外部電源（例えば制御装置１０内に設けられた給電装置）から給電するための構成を図６に示す。綱車３の回転軸１０１Ａを支持するフレーム１０３にスリップリング２０７を設ける。給電用ケーブル２０８からスリップリング２０７の固定部に供給された電力は、スリップリング２０７の回転部に供給される。スリップリング２０７の回転部に接続された給電用ケーブル２０９が、シャフト２０５に設けられた配線用空洞を通ってソレノイド２０２に接続される。このようにスリップリング２０７を利用することにより、エレベータが動作して綱車３およびソレノイド２０２が回転しても、給電用ケーブル２０８，２０９が絡まることなくソレノイド２０２に給電することができる。

［第２実施形態］
上記の第１実施形態では、可動錘２０１の位置調整を行うためにソレノイドを用いたが、これに限定されるものではなく、他の位置調整機構、例えば図７及び図８に示すようにボールねじ機構２１０を用いてもよい。

ボールねじ機構２１０のねじ軸２１１の両端部がフライウェイト１０４に固定された一対の軸受け２１２により支持されている。ねじ軸２１１は、フライウェイト１０４に固定されたたモータ２１３により回転駆動される。可動錘２０１には、ボールねじ機構のナット部（図示せず）が内蔵されている。可動錘２０１には、ねじ軸２１１と一緒に回転しないように適当な回り止め（図示せず）が施されている。

モータ２１３を動作させることにより、図８の矢印で示すように、可動錘２０１がねじ軸２１１の軸線方向に移動し、これにより、フライウェイト１０４と可動錘２０１を含む組立体の重心位置が変化し、フライウェイト１０４と可動錘２０１を含む組立体に働く遠心力が変化する。従って、前述した第１実施形態と同様に、かご６の上昇時と下降時とで異なる過速度で調速機１００を動作させることができる。なお、モータ２１３への給電は、図６に示す給電系統を用いて行うことができる。

［第３実施形態］
第１実施形態では、可動体である可動錘２０１を移動させてフライウェイト１０４と可動錘２０１を含む組立体の重心位置を変化させてフライウェイト１０４の変位量を変化させることにより、調速機１００の調速動作が行われる過速度を変化させた。これに対して以下に示す第３及び第４実施形態では、停止用スイッチ１０９またはロープ掴み機構体１０２の一部に触れることによりこれらを起動させるフライウェイト１０４に設けられた作動部材（図３に示す作動ピン１０４ａまたは作動爪１０４ｂ）を、フライウェイト１０４に対する相対位置を変化させることが可能な可動体とし、これにより、調速機１００の調速動作が行われる過速度を変化させるようにする。以下においては作動爪を可動とした例について説明する。

フライウェイト１０４から図３、図４及び図７に示されている作動爪１０４ｂ（固定作動爪）を除去して、その代わりに図９に示すように作動爪（可動作動爪）２２１を設ける。作動爪２２１は、第１実施形態と同様なソレノイド２０２を利用した位置調整機構により移動させる。作動爪２２１はソレノイド２０２のプランジャの先端に取り付けばよい。図９及び図１０において、図４及び図５と同一部材については同一符号を付し、重複説明は省略する。

作動爪２２１をフライウェイト１０４に対して半径方向外側に移動させることにより、より低い綱車１０１の回転速度（すなわちより低いかご６の移動速度）で、作動爪２２１をラチェットホイール１０８の突起部１０８ａに噛み合わせることができる。一方、作動爪２２１をフライウェイト１０４に対して半径方向内側に移動させることにより、より高い綱車１０１の回転速度（すなわちより高いかご６の移動速度）になるまで、作動爪２２１をラチェットホイール１０８の突起部１０８ａに噛み合わせないようにすることができる。すなわち、フライウェイト１０４に対して作動爪２２１の位置調整を行うことにより、非常止め装置１１が作動する速度を変化させることができる。

なお、上記と同様に、図３に示す作動ピン（固定作動ピン）１０４ａを除去して、そのかわりに可動の作動ピンを設けることにより、停止用スイッチ１０４が作動する速度を変化させることも可能である。

［第４実施形態］
作動爪２２１は、第２実施形態で用いたボールねじ機構により動かしてもよく、このように構成した第４実施形態が図１１及び図１２に示されている。図９及び図１０において、図７及び図８と同一部材については同一符号を付し、重複説明は省略する。この第４実施形態の作動爪２２１’は、ボールねじ機構に取り付けるために第３実施形態の作動爪２２１に対して形状が変更されている。

［他の実施形態］
図２に二点鎖線で示すように、綱車３の回転軸１０１Ａに発電機３００を取り付け、ケーブルを介して、近くの制御装置（制御盤）１０に給電できるようにする。かご６が走行すると、かご６に連結されている調速ロープ１３が動き綱車１０１の回転軸１０１Ａが回転する。回転軸１０１Ａから取り出した動力により発電機３００で発電を行い、制御装置１０に給電することにより、省エネルギー効果が期待できる。

上記の実施形態によれば、従前のフライウェイト式の調速機のフライウェイトに可動体及び位置調整機構を取り付けるだけで、調速機動作基準となる過速度を異なる値に設定可能とすることができる。すなわち、新たな機能を付与するために大きな部品を追加する必要がなく、従前のフライウェイト式の調速機とほとんどサイズの変わらないコンパクトな調速機を得ることができる。

なお、上記の実施形態においては、非常止め装置１１が双方向動作タイプであったが、かごの下降時の過速に対してのみ作動するタイプであってもよい（例えば特に第１及び第２実施形態の場合）。また、可動体及びその位置調整機構の様々な実施形態は、図２及び図３に示した調速機１００に限らず、任意のフライウェイト式の調速機に適用することができる。

上記の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１３ 調速ロープ
１０１ 綱車
１０２ 調速ロープ掴み機構体
１０４ フライウェイト
１０４ａ，１０４ｂ 作動部材（作動爪、作動ピン）
１０９ 巻上機停止スイッチ
２０１，２２１，２２１’可動体
２０１ 錘（可動錘）
２０２，２１０ 位置調整機構
２０２ ソレノイド
２１０ ボールねじ機構
２０７ スリップリング
２２１，２２１’ 爪（可動の作動爪）

Claims (6)

1. エレベータ用の調速機において、
   調速ロープにより回転駆動される綱車と、
   前記綱車に連結され、前記綱車の回転速度に応じて作用する遠心力により変位するフライウェイトと、
   前記フライウェイトと一体的に変位するように前記フライウェイトに取り付けられた可動体と、
   前記可動体の前記フライウェイトに対する相対的位置を調整する位置調整機構と、
   前記フライウェイトの変位が所定量を超えたときに、前記フライウェイトに設けられた作動部材を介して起動される、巻上機停止スイッチまたは調速ロープ掴み機構体と、
   を備え、
   前記可動体の前記フライウェイトに対する相対的位置を調整することにより、前記巻上機停止スイッチまたは前記調速ロープ掴み機構体が起動される過速度を変更可能であり、
   前記位置調整機構が、前記可動体に結合されたプランジャを有するソレノイドと、前記ソレノイドの非通電時に前記可動体を前記ソレノイドから離すように付勢するバネとを有していることを特徴とする調速機。
2. エレベータ用の調速機において、
   調速ロープにより回転駆動される綱車と、
   前記綱車に連結され、前記綱車の回転速度に応じて作用する遠心力により変位するフライウェイトと、
   前記フライウェイトと一体的に変位するように前記フライウェイトに取り付けられた可動体と、
   前記可動体の前記フライウェイトに対する相対的位置を調整する位置調整機構と、
   前記フライウェイトの変位が所定量を超えたときに、前記フライウェイトに設けられた作動部材を介して起動される、巻上機停止スイッチまたは調速ロープ掴み機構体と、
   を備え、
   前記可動体の前記フライウェイトに対する相対的位置を調整することにより、前記巻上機停止スイッチまたは前記調速ロープ掴み機構体が起動される過速度を変更可能であり、
   前記位置調整機構が、前記可動体が結合されたねじ軸と、前記ねじ軸を回転駆動するモータとを有するボールねじ機構を有していることを特徴とする調速機。
3. エレベータ用の調速機において、
   調速ロープにより回転駆動される綱車と、
   前記綱車に連結され、前記綱車の回転速度に応じて作用する遠心力により変位するフライウェイトと、
   前記フライウェイトと一体的に変位するように前記フライウェイトに取り付けられた可動体と、
   前記可動体の前記フライウェイトに対する相対的位置を調整する位置調整機構と、
   前記フライウェイトの変位が所定量を超えたときに、前記フライウェイトに設けられた作動部材を介して起動される、巻上機停止スイッチまたは調速ロープ掴み機構体と、
   を備え、
   前記可動体の前記フライウェイトに対する相対的位置を調整することにより、前記巻上機停止スイッチまたは前記調速ロープ掴み機構体が起動される過速度を変更可能であり、
   前記位置調整機構に駆動電力を供給するために、前記綱車の回転軸にスリップリングを設けたことを特徴とする調速機。
4. 前記可動体は錘であり、前記錘を移動させることにより、前記フライウェイト及び前記錘を含んでなる組立体全体の重心位置を変化させ、これにより前記綱車の回転速度と前記組立体の変位量との関係を変化させる、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の調速機。
5. 前記可動体は調速ロープ掴み機構体を動作させる機構を作動させるための爪であり、前記爪を移動させることにより、前記綱車の回転速度と前記爪の半径方向位置との関係を変化させる、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の調速機。
6. 前記綱車の回転軸に発電機を設け、この発電機により発電した電気をエレベータの制御盤の動作用電源として用いる、請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の調速機。

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