JP5963530B2 - エレベータのかご - Google Patents

Description

この発明は、かご室と、かご室を支持するかご枠とを有するエレベータのかごに関するものである。

エレベータのかごは、乗客が乗り込むかご室と、かご室を支持するかご枠とを有している。かご枠は、かご室を支持する支持枠、かご室の上方に配置された上梁、及び支持枠と上梁とを接続する一対の縦柱により、正面から見てロの字形に構成されている。

従来のエレベータのかご枠では、各縦柱は１つの部材で構成されており、主にかごの質量によって定まる荷重に応じて適切な部材が選ばれる。また、軽量化及び低コスト化の観点から、必要な剛性を満たすのであれば、板金曲げの縦柱が用いられる。

但し、かご室の天井が高く、縦柱の高さ寸法が板金曲げの加工設備の能力を超えてしまう場合には、必然的に型鋼からなる縦柱が適用される。このような型鋼からなる縦柱の場合、規定サイズのものが使用されるため、板金曲げの場合に比べて、重く、高価になる。

これに対して、かご室の天井が高い場合に、２本の同一断面の柱部材を上下に連結することで長さを確保する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−３３１８７７号公報

近年、かごの速度上昇による風対策、安全装置の大型化、昇降行程の増大によるかご下の吊り荷重の増大等により、かごの重量は大きくなっており、かごの軽量化が要求されている。これに対して、上記のような柱部材を連結する従来のかご枠構造では、かごを十分に軽量化することができない。

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、かご枠を効率的に軽量化し、全体の軽量化を図ることができるエレベータのかごを得ることを目的とする。

この発明に係るエレベータのかごは、かご室と、かご室を支持する支持枠、かご室の上方に配置された上梁、及び支持枠と上梁との間に接続された縦柱とを有するかご枠とを備え、縦柱の断面形状が高さ方向の位置によって変化している。

この発明のエレベータのかごは、縦柱の断面形状が高さ方向の位置によって変化しているので、かご枠を効率的に軽量化し、全体の軽量化を図ることができる。

この発明の実施の形態１によるエレベータのかごを示す斜視図である。 縦柱に作用する引張力の概略を示すグラフである。 縦柱に作用するＺ軸回りのモーメントの概略を示すグラフである。 縦柱に作用するＸ軸回りのモーメントの概略を示すグラフである。 実施の形態１の縦柱の要部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２による縦柱の要部を示す斜視図である。 図６の縦柱の断面図である。 この発明の実施の形態３による縦柱の要部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態４による縦柱の要部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態５によるエレベータのかごを示す斜視図である。 図１０の柱部材同士の締結部の第１例を示す断面図である。 図１０の柱部材同士の締結部の第２例を示す断面図である。

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かごを示す斜視図である。図において、昇降体であるかご１は、かご室２と、かご室２を支持する枠体であるかご枠３とを有している。かご枠３は、主にかご室２を支持する支持枠４、かご室２の上方に水平に配置された上梁５、及び支持枠４と上梁５との間に接続された左右一対の縦柱６とを有している。

縦柱６は、かご室２の左右両側に鉛直に配置されている。各縦柱６は、上部柱部材８と、上部柱部材８の下方に配置された下部柱部材９と、上部柱部材８と下部柱部材９との間に配置された中間柱部材１０とを有している。上部柱部材８の上端部は、上梁５に固定されている。下部柱部材９には、支持枠４が固定されている。

上梁５の中間部には、懸架手段７の第１端部が接続されている。懸架手段７の第２端部には、昇降体としての釣合おもり（図示せず）が接続されている。かご１及び釣合おもりは、懸架手段７により昇降路内に吊り下げられており、巻上機（図示せず）により昇降路内を昇降される。懸架手段７としては、複数本のロープ又は複数本のベルトが用いられている。

昇降路内には、かご１の昇降を案内する一対のかごガイドレール（図示せず）と、釣合おもりの昇降を案内する一対の釣合おもりガイドレール（図示せず）とが設置されている。かご枠３には、かごガイドレールに係合する複数のガイド装置（図示せず）が取り付けられている。ガイド装置は、かご枠３の左右両側の上端部及び下端部に取り付けられている。

巻上機は、懸架手段７が巻き掛けられた駆動シーブと、駆動シーブを回転させるモータと、駆動シーブの回転を制動するブレーキとを有している。釣合おもりは、釣合おもり本体と、釣合おもり本体を支持する枠体としての釣合おもり枠とを有している。

ここで、縦柱６が受ける力及びモーメントは以下の通りである。図１のＸ軸はかご１の間口方向（幅方向）、Ｙ軸はかご１の昇降方向（上下方向）、Ｚ軸はかご１の奥行き方向（前後方向）をそれぞれ示している。

かご枠３は、上梁５で懸架手段７により支持されながら、内側でかご室２を支持し、さらに下部で制御ケーブル（図示せず）などを吊り下げている。このため、まず、縦柱６は、かご室２、かご枠３及び制御ケーブルなどの質量（吊り荷重）による引張力を受けている。

この引張力により、上梁５は上方に撓むが、上梁５と縦柱６とが剛結合されているため、縦柱６は、上梁５と縦柱６との結合部が９０度を保つように、間口方向（Ｘ方向）のかご室２側に撓むようなＺ軸回りの曲げモーメントを受ける。

また、かご室２に偏荷重が作用する（かご室２内に乗客や荷物が偏って配置される）場合には、かご１が傾かないように偏荷重をガイド装置で支えている。

例えば、かご室２の前方に偏荷重が作用すると、かご１は前側に傾こうとする。しかし、かご１はガイド装置を介してかごガイドレールに対して前後方向及び間口方向に支えられているため、かご１が倒れないようにかごガイドレールからガイド装置を介して縦柱６に後方向反力が作用する。この後方向反力により、縦柱６の下端（支持枠４との固定位置）には、縦柱６を前方に撓ませようとするＸ軸回りのモーメントが発生する。

同様に、かご室２の右側に偏荷重が作用した場合には、右側に傾こうとするかご１に対し、縦柱６に左方向反力が作用する。縦柱６の上端は上梁５と、縦柱６の下端は支持枠４と剛結合されているため、この左方向反力により、縦柱６の上下端には間口方向に変形させるＺ軸回りのモーメントが発生する

図２、図３、図４は、横軸に縦柱の高さ方向位置（０が下端、ｈが上端を表す）、縦軸にそれぞれ引張力、Ｚ軸回りのモーメント、Ｘ軸回りのモーメントの概略を表すグラフである。なお、図２〜４のグラフは、一様断面の縦柱に作用する力やモーメントを簡易計算により求めたものである。また、力やモーメントは、最大値を１として表示している。

これらのグラフに示すように、引張力は縦柱の高さ（長さ）方向に沿って一様であるが、吊り荷重によるＺ軸回りのモーメントは縦柱の下部よりも上部の方が大きい。また、ガイド装置が受ける反力によるＺ軸回りのモーメントは、上下端で最大、縦柱の真ん中で最小となる。さらに、Ｘ軸回りのモーメントは、下端で最大となり、上端で最小となる。

このように、縦柱に作用するモーメントは、一様ではない。縦柱の各位置に作用するモーメントをまとめると、縦柱の上端では、Ｚ軸回りのモーメントが最大となるが、Ｘ軸回りのモーメントは小さい。また、縦柱の中央付近では、Ｘ軸、Ｚ軸回りのモーメントともに大きくない。さらに、縦柱の下端では、Ｘ軸回りのモーメントは最大であり、Ｚ軸回りのモーメントも大きい。

従来の一様な断面の縦柱の場合、吊り荷重による引張力と、全ての高さでＸ軸回りのモーメントの最大値とＺ軸回りのモーメントの最大値とを満たす断面としていた。

これに対して、実施の形態１では、縦柱６の位置（高さ）によって作用するモーメントが変化することを利用して、縦柱６の水平断面を高さ方向に一様とせず、分割した柱部材がそれぞれの位置の力及びモーメントを満たすように、高さ方向の位置によって水平断面の形状を変化させる。

図５は実施の形態１の縦柱６の要部を示す斜視図である。中間柱部材１０は、複数の繋ぎ板１１を介して上部柱部材８及び下部柱部材９にそれぞれ連結されている。各繋ぎ板１１は、複数の締結具１２により中間柱部材１０と上部柱部材８又は下部柱部材９とに締結されている。締結具１２としては、例えばボルト及びナットが用いられている。

上部柱部材８の断面形状はＣ字形である。即ち、上部柱部材８は、かご室２の側面に対向する対向部８ａと、対向部８ａの幅方向両端部からかご室２とは反対側へ直角に突出する一対の折り曲げ部８ｂと、折り曲げ部８ｂの端部から内側へ直角に突出する一対の折り返し部８ｃとを有している。

下部柱部材９の断面形状はコ字形である。即ち、下部柱部材９は、かご室２の側面に対向する対向部９ａと、対向部９ａの幅方向両端部からかご室２とは反対側へ直角に突出する一対の折り曲げ部９ｂとを有している。

中間柱部材１０の断面形状はＣ字形である。即ち、中間柱部材１０は、かご室２の側面に対向する対向部１０ａと、対向部１０ａの幅方向両端部からかご室２とは反対側へ直角に突出する一対の折り曲げ部１０ｂと、折り曲げ部１０ｂの端部から内側へ直角に突出する一対の折り返し部１０ｃとを有している。

また、かご１の間口方向の中間柱部材１０の寸法（折り曲げ部１０ｂの幅寸法）は、同方向の上部柱部材８及び下部柱部材９の寸法（折り曲げ部８ｂ，９ｂの幅寸法）よりも小さい。即ち、縦柱６のかご間口方向の寸法は、高さ方向の中間部で最小となっている。

このように、実施の形態１では、縦柱６が３分割され、それぞれの柱部材８，９，１０が異なる断面形状で構成されている。これらの断面形状のうち、先端に折り返し部８ｃ，１０ｃを持つＣ字形の断面では、重心が中心寄りに移ることを利用して、Ｚ軸回りの断面２次モーメントが増加する。また、コ字形の断面では、先端の折り返しをなくすことで、断面の質量に対して、効率的にＸ軸回りの断面２次モーメントを得ることができる。

このようなエレベータのかご１では、縦柱６の断面形状が高さ方向の位置によって変化しているので、一様な断面の縦柱を用いた場合に比べて、縦柱６を効率的に軽量化することができる。これにより、かご枠３を効率的に軽量化し、かご１全体の軽量化を図ることができる。

また、断面形状がＣ字形の部分とコ字形の部分とを組み合わせて縦柱６を構成したので、簡単な構成の組み合わせにより縦柱６を効率的に軽量化することができる。

さらに、縦柱６の上端部付近の断面形状をＣ字形とし、縦柱６の下端部付近の断面形状をコ字形としたので、縦柱６に作用するモーメントの特徴（Ｚ軸回りのモーメントが上端で最大、中央付近で小さく、下端で大きいこと、及び、Ｘ軸回りのモーメントが下端で最大、中央付近で大きくないこと）に適正に対応することができ、縦柱６を効率的に軽量化することができる。

さらにまた、縦柱６が上下に分割されているため、かご室２の天井が高い場合でも、板金曲げ加工で縦柱６を作製でき、縦柱６のコストを抑えることができる。

実施の形態２．
次に、図６はこの発明の実施の形態２による縦柱６の要部を示す斜視図、図７は図６の縦柱６の断面図である。この例では、実施の形態１の中間柱部材１０が省略されており、上部柱部材（第１の柱部材）８と下部柱部材（第２の柱部材）９とが上下に隣接している。上部柱部材８の下端部と下部柱部材９の上端部とは、一方の内面が他方の外面に当接するように重ねられており、締結具１２を用いて直接締結されている。

上部柱部材８のかご前後方向の寸法（対向部８ａの幅寸法）は、下部柱部材９のかご前後方向の寸法（対向部９ａの幅寸法）よりも短くなっている。そして、対向部８ａ，９ａ同士が隙間なく接しており、折り曲げ部８ｂ，９ｂ同士も隙間なく接している。

上部柱部材８のかご前後方向の寸法を小さくすることにより、必要としないＸ軸回りの断面２次モーメントが減少するが、Ｚ軸回りの断面２次モーメントへの影響は小さい。他の構成は、実施の形態１と同様である。なお、縦柱６の分割位置は、柱長さのおよそ１／３〜２／３の位置とする。

このような縦柱６では、柱部材８，９の端部同士が重ねられて直接締結されているので、繋ぎ板１１を省略することができるとともに、締結具１２の個数を削減することができ、縦柱６を効率的に軽量化することができる。これにより、かご枠３を効率的に軽量化し、かご１全体の軽量化を図ることができる。また、コストをさらに低減することができる。さらに、柱部材８，９の連結部分で傾くことなく、縦柱６を鉛直方向に精度良く容易に組み立てることができる。

なお、実施の形態２では、下部柱部材９の端部の内側に上部柱部材８の端部を納めたが、逆であってもよい。

実施の形態３．
次に、図８はこの発明の実施の形態３による縦柱６の要部を示す斜視図である。実施の形態３では、上部柱部材８の折り返し部８ｃの幅寸法が下方へ向けて連続的に小さくなっている。これにより、上部柱部材８の水平断面の断面積は、上端で最大、下端で最小になっている。

また、下部柱部材９のかご間口方向の寸法が下方へ向けて連続的に大きくなっている。これにより、下部柱部材９の水平断面の断面積は、上端で最小、下端で最大になっている。他の構成は、実施の形態２と同様である。

このように、柱部材８，９の断面形状を高さ方向に沿って連続的に変化させることで、更なる軽量化を実現できる。

実施の形態４．
次に、図９はこの発明の実施の形態４による縦柱６の要部を示す斜視図である。実施の形態１〜３では、柱部材８，９，１０又は柱部材８，９を組み合わせて縦柱６を構成したが、実施の形態４では、縦柱６を１つの柱部材１３で構成しつつ、柱部材１３の断面形状を高さ方向の位置によって変化させている。

柱部材１３は、断面コ字形の中間部１３ａと、中間部１３ａの上部に隣接する断面Ｃ字形の柱上部１３ｂと、中間部１３ａの下部に隣接する断面コ字形の柱下部１３ｃとを有している。中間部１３ａのかご間口方向寸法は、柱上部１３ｂ及び柱下部１３ｃのかご間口方向寸法よりも小さい。また、柱上部１３ｂの折り返し部の幅寸法が下方へ向けて連続的に小さくなっている。他の構成は、実施の形態１と同様である。

このように、縦柱６の長さが比較的短い場合には、縦柱６を１つの柱部材１３で構成してもよく、柱部材１３の断面形状を高さ方向の位置によって変化させることにより、縦柱６を効率的に軽量化することができる。これにより、かご枠３を効率的に軽量化し、かご１全体の軽量化を図ることができる。

なお、板厚の異なる複数の平板を溶接して一枚の板にした後、切断やプレス加工することにより（テーラードブランク）、柱部材を製作してもよい。この場合も、強度の必要な箇所は板厚を大きく、強度の不要な箇所は板厚を小さくすることで、柱部材１３の断面形状を高さ方向の位置によって変化させることができ、縦柱６を効率的に軽量化することができる。

実施の形態５．
次に、図１０はこの発明の実施の形態５によるエレベータのかごを示す斜視図である。実施の形態５のかご枠３は、支持枠４、上梁５、縦柱６及び４本の斜め控え１４を有している。斜め控え１４は、縦柱６と支持枠４との間に接続されている。また、斜め控え１４は、縦柱６の高さ方向の中間部から斜め下方へ向かって配置されている。さらに、斜め控え１４は、柱部材８，９同士の締結部で縦柱６に締結されている。他の構成は、実施の形態２又は３と同様である。

このように、斜め控え１４を設けた場合、縦柱６の斜め控え１４取付位置よりも下の部分では、吊り荷重による引張力及びＸ軸回りのモーメントが低下する。このため、柱部材８，９同士の締結位置と斜め控え１４の締結位置とを一致させることで、図１１に示すように、Ｃ字形の上部柱部材８を外側に配置し、コ字形の下部柱部材９を内側に配置する構成や、図１２に示すように、外側に板厚を薄くした下部柱部材９を配置する構成として、図６の構成に対して縦柱６をさらに軽量化することが可能となる。

また、柱部材８，９同士の締結位置と斜め控え１４の締結位置とを一致させることで、締結具１２を共通化し、コストをさらに低減することができる。

なお、実施の形態１のように中間柱部材１０を用いた縦柱６や実施の形態４のような一体型の縦柱６に対して、実施の形態５のように斜め控え１４を締結してもよい。
また、縦柱６の断面形状は、上記の例に限定されるものではなく、力及びモーメントを満たすならば種々の断面を取り得る。
さらに、縦柱６の上下方向の分割数は、４つ以上であってもよい。
さらにまた、左右の縦柱６の構成は必ずしも同一でなくてもよい。
また、エレベータ全体のタイプやレイアウトは特に限定されるものではなく、この発明は、縦柱を有するかご枠であれば、あらゆるエレベータのかご枠に適用できる。

１ かご、２ かご室、３ かご枠、４ 支持枠、５ 上梁、６ 縦柱、８ 上部柱部材（第１の柱部材）、８ａ 対向部、８ｂ 折り曲げ部、８ｃ 折り返し部、９ 下部柱部材（第２の柱部材）、１０ 中間柱部材、１４ 斜め控え。

Claims (7)

1. かご室と、
   前記かご室を支持する支持枠、前記かご室の上方に配置された上梁、及び前記支持枠と前記上梁との間に接続された縦柱とを有するかご枠と
   を備え、
   前記縦柱の断面形状が高さ方向の位置によって変化しており、
   前記縦柱は、断面形状がＣ字形の部分とコ字形の部分とを有しており、
   前記縦柱の上端部付近の断面形状がＣ字形であり、前記縦柱の下端部付近の断面形状がコ字形であることを特徴とするエレベータのかご。
2. かご室と、
   前記かご室を支持する支持枠、前記かご室の上方に配置された上梁、及び前記支持枠と前記上梁との間に接続された縦柱とを有するかご枠と
   を備え、
   前記縦柱の断面形状が高さ方向の位置によって変化しており、
   前記縦柱は、断面形状がＣ字形の部分とコ字形の部分とを有しており、
   前記縦柱の断面形状がＣ字形の部分は、前記かご室の側面に対向する対向部と、前記対向部の幅方向両端部から前記かご室とは反対側へ直角に突出する一対の折り曲げ部と、前記折り曲げ部の端部から内側へ直角に突出する一対の折り返し部とを有しており、
   前記折り返し部の幅寸法が下方へ向けて連続的に小さくなっていることを特徴とするエレベータのかご。
3. かご室と、
   前記かご室を支持する支持枠、前記かご室の上方に配置された上梁、及び前記支持枠と前記上梁との間に接続された縦柱とを有するかご枠と
   を備え、
   前記縦柱の断面形状が高さ方向の位置によって変化しており、
   前記縦柱は、断面形状がＣ字形の部分とコ字形の部分とを有しており、
   前記縦柱の断面形状がコ字形の部分のかご間口方向の寸法が下方へ向けて連続的に大きくなっていることを特徴とするエレベータのかご。
4. かご室と、
   前記かご室を支持する支持枠、前記かご室の上方に配置された上梁、及び前記支持枠と前記上梁との間に接続された縦柱とを有するかご枠と
   を備え、
   前記縦柱の断面形状が高さ方向の位置によって変化しており、
   前記縦柱のかご間口方向の寸法は、高さ方向の中間部で最小となっており、前記中間部の上下両側で前記中間部よりも大きくなっていることを特徴とするエレベータのかご。
5. 前記縦柱は、上下に連結された複数の柱部材を有していることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のエレベータのかご。
6. 前記柱部材は、上下に隣接し断面形状が異なる第１及び第２の柱部材を含み、
   前記第１の柱部材の端部と前記第２の柱部材の端部とは、一方の内面が他方の外面に当接するように重ねられて締結されていることを特徴とする請求項５記載のエレベータのかご。
7. 前記かご枠は、前記縦柱と前記支持枠との間に接続された斜め控えをさらに有しており、
   前記斜め控えは、前記柱部材同士の締結部で前記縦柱に締結されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のエレベータのかご。

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