JP5969073B1 - エレベータ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高層ビルの揺れに対しても機能上の高い信頼性を確保できるロープレスガバナを、比較的コンパクト、かつ、低コストで構成でき、速度検出精度が向上する構造のエレベータ装置を提供する。【解決手段】乗りかごをガイド装置16のガイド部材35によりガイドレール13に対して弾性的に支持する。ガイドレール側に形成されたパターンを読み取り可能なリニアエンコーダ17を、支持機構43によりガイドレール13と所定間隔を成す読み取り位置に保持し、このリニアエンコーダ17を乗りかごの昇降方向には固定し、水平面方向には可動な状態で支持する。この支持機構43とガイド装置16との間に従動機構51を設け、リニアエンコーダ17をガイド部材35の平面方向の変位に従動させる。【選択図】図2

Description

本発明の実施形態は、昇降路内にガイドレールに沿って昇降可能に構成され、ロープレスガバナを備えた乗りかごを有するエレベータ装置に関する。
従来から調速機(ガバナ)はエレベータの主要な安全装置のひとつとして位置づけられており、主ロープの破断等による過速度に対して巻上機のブレーキや乗りかご等のセフティ(緊急停止機構)を作動させる機能を担っている。一般には、乗りかごとガバナとはガバナロープによって結合される。ガバナには、機械的に過速度を検出する構造の遠心式が多く用いられている。
これまでのガバナは、昇降路上部に、乗りかごとは別体に設けられており、昇降路内に上下に架け渡された無端状のガバナロープが巻きかかるシーブを持っている。このガバナロープはテンショナウェイトにより適切な張力を負荷されており、乗りかごとはセフティ作動機構を介して接続している。
このような構成において、乗りかごが下降中、何等かの理由で過速状態に陥った場合、乗りかごの速度はガバナロープによってガバナに伝わり、遠心力によりフライウェイトが変位することで速度検出を行う。速度上昇に応じた変位が所定の値に達すると、第一段の動作として電気スイッチを遮断し、巻上機ブレーキを作動させる。それでも速度が下がらない場合(例えば、乗りかごを吊る主ロープが破断した場合)、第二段の動作としてガバナロープを拘束する。これにより乗りかご側からガバナロープに連結しているセフティ作動機構が作動し、セフティにより強制的に乗りかごの下降を阻止する。
このように従来のガバナはメインロープの破断等により重大な事故の発生を未然に防止できるが、乗りかごと別体のガバナ装置を狭い昇降路内に設けなければならない。また、昇降路内にガバナロープを架け渡さなければならない。これらのことから設備全体が大形化/複雑化するという問題があった。
また、近年建築が進められている、高さが500mを超える高層ビル等では、強風や地震等に対して建物が揺れることでエネルギーを散逸させている。このため、建物自体がその構造の固有周期(一般には1Hz以下の低周波数)で揺動することがある。建物から低周波数の加振を受けた場合、ガバナロープが共振により大きく振れ、昇降路機器と干渉し、機能不全に陥るおそれが生じる。さらに、このような超高層ビルではガバナロープの張力も大きくなるため、ガバナ構造の負荷も増え、信頼性を確保するために機器の大形化が避けられない。
上述した観点から、また、ガバナに関する据付施工、製造コスト等の観点から、乗りかご自身にガバナを設置した、所謂ロープレスガバナ構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このロープレスガバナは、速度検出器としてタコメータを用いている。このタコメータで乗りかごのアイドラーシーブの回転速度を検出することで乗りかごの速度検出を行う。アイドラーシーブがない場合には、乗りかごを案内するガイドレールとタコメータのローダを係合させて乗りかごの速度検出を行う。
ロープレスガバナの速度検出手段として、上述のようにタコメータを用いる場合、超高層ビルでは、かごにアイドラーシーブを備える2:1ローピング構成を採用することは合理的でない。そこで、タコメータをガイドレール等に係合させて(一般にはガイドレールに圧接させて)ローダを回転させている。この場合、乗りかごの挙動により回転力を与える摩擦力が不安定となり、ローダとガイドレールとの相対位置の変化により、遠心式ガバナと同等の速度検出精度を得るのが困難であった。
また、速度検出手段として、リニアエンコーダを使用することが考えられている(例えば、特許文献2参照)。通常、リニアエンコーダは位置検出手段として用いられるが、位置検出信号から速度信号を得ることは容易である。リニアエンコーダで現在広く用いられている方式は、磁気式リニアエンコーダと光学式リニアエンコーダである。いずれにしても磁気パターン、または光学的に検出されるパターンを記録したパターン記録部材と、パターンを検知するセンサとから成り立っている。
パターンの検知は、非接触式であるため耐久性が高い。また、パターン記録部材とセンサとの隙間は一般に±5mm前後の変化が許容されるため、比較的高精度な検出が可能である。そこでセンサを乗りかごに設置し、昇降路側のガイドレールにパターン記録部材を取り付けている。このことにより、風や地震等の建物揺れに対しても、センサと記録部材との隙間が許容範囲にある限り、比較的安定した速度検出性能を得ることができる。
速度検出手段としてリニアエンコーダを用いる構成は、タコメータ等の速度検出に摩擦を要する方法に比べて、乗りかごの挙動に対して安定で、高精度な検出精度を得ることができる。しかし、リニアエンコーダにおいてもパターン記録部材とセンサとの位置のズレは、許容範囲内に収める必要がある。
超高層ビルで運転されるエレベータ乗りかごでは、許容範囲内の製造誤差により生じるガイドレールの曲りに対して高速走行での乗り心地を確保するため、かごのガイド装置部分で、乗りかごをレールに対して弾性的に支持している。そのため、乗りかごはガイドレールに対して5mm程度の変位が可能な構造となっている。このため、リニアエンコーダを乗りかごに取り付けた場合、運転条件や、可動部のがたつき、各部材の剛性によって、乗りかごの変位が、リニアエンコーダのセンサとパターン記録部材との間で許容される位置ずれを超えることがある。
リニアエンコーダを使用した場合においても、乗りかごの速度を精度よく検出するためには、センサは乗りかごに対して剛に拘束するのではなく、パターン記録部材を取り付けたガイドレールに対して、位置ズレが一定の範囲となるような構成とする必要がある。
このガイドレールとの位置関係を一定に保ちつつ、速度センサ部分を乗りかごに設置する構成例として、リニアエンコーダではなく、遠心式ガバナを用いた提案がなされている(例えば、特許文献3参照)。この構造では、遠心式ガバナのシーブをガイドレールに圧接して回転力を得る構成である。また、ガバナ機構は、弾性体介して乗りかご部材に拘束され、かつ、ガイドレールとの位置関係が一定に保たれるようガバナ機構用のガイド装置でガイドレールに支持されている。
このような構造は、比較的低速のエレベータでは問題ないが、超高層ビルで運転されるエレベータにおいては、シーブ用軸受は、焼付きを防ぐため大径化し、また、全体が大型化する。このため、乗りかごの重量バランスに悪影響が出るとともに、据付け性の悪化、製造コストの増加をまねく。
特許第5468127号公報 特開平8−29546号公報 特許第2878893号公報
本発明は、高層ビルの揺れに対しても機能上の高い信頼性を確保できるロープレスガバナを、比較的コンパクト、かつ、低コストで構成でき、速度検出精度が向上する構造のエレベータ装置を提供することを目的とする。
本発明の実施の形態に係るエレベータ装置は、昇降路内に縦向きに設けられたガイドレールに沿って昇降可能に構成された乗りかごを有するエレベータ装置であって、前記乗りかごに設けられ、この乗りかごを前記ガイドレールに対して弾性的に支持するガイド部材を有するガイド装置と、前記ガイドレールの長さ方向に沿って形成されたパターンを読み取り可能なリニアエンコーダと、前記乗りかごに設けられ、前記リニアエンコーダを前記ガイドレールと所定間隔を成す読み取り位置に保持し、このリニアエンコーダを、前記乗りかごの昇降方向には固定し、この昇降方向と交差する水平面方向には可動な状態で支持する支持機構と、この支持機構と前記ガイド装置との間に設けられ、前記リニアエンコーダを前記ガイド部材の前記水平面方向の変位に従動させる従動機構とを備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、乗りかごのガイド装置を構成するガイド部材の変位に、リニアエンコーダが追従することにより、リニアエンコーダとパタンが形成されたガイドレールとの間隔を一定範囲に保つことができ高精度な速度検出が可能となる。
本発明の一実施形態に係るエレベータ装置の構成図である。 図1で示した要部を拡大して示す図である。 図2のリニアエンコーダを除去して上方から見た図である。 図2の左方から見た図である。 図2のA部拡大図である。 図3のB部拡大図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、ロープレスガバナを備えた乗りかごを有するエレベータ装置を、乗りかご部分に注目して示す図である。
図1において、乗りかご11は、昇降路12内に縦向きに設けられたガイドレール13に沿って昇降可能に構成されている。すなわち、乗りかご11は、上下の梁部材及びこの間を連結する縦部材からなる支持枠15に保持されており、その四隅部には、乗りかご11をガイドレール13に対して弾性的に支持するガイド装置16が設けられている。なお、図1では右上部に設けられたガイド装置16のみを示し、他のガイド装置の図示は省略した。
このガイド装置16上には、リニアエンコーダ17が取り付けられている。リニアエンコーダ17は、乗りかご11の昇降に伴い、ガイドレール13に沿って設けられたパターン18を読み取り、後述する速度演算装置により乗りかご11の昇降速度を検出する。
乗りかご11の下部両側のガイドレール13との間には、セフティ21が設けられている。セフティ21は、乗りかご11の降下を強制的に阻止するものである。また、乗りかご11の上部には、リニアエンコーダ17の過速検出に伴って動作する作動機構22が設けられており、作動ロッド23を介して対応するセフティ21を作動させる。
作動機構22は、ソレノイド25、折れ曲がり可能な作動リンク26、Y形レバー27,L形レバー28、連結ロッド29、作動ばね30、及び前述した速度演算装置31を有する。
作動リンク26は、その一端26aが支持枠15側に回動可能に枢支され、他端はY形レバー27の一方の短辺先端部27aと連結してトグル機構を構成している。また、この作動リンク26は、通常時、その中間部がソレノイド25により下向きの力を受けている。
Y形レバー27の中間部27bは、支持フレーム15側に回動可能に枢支され、かつ他方の短辺先端部27cは、連結ロッド29の図示左端に連結している。なおこのY形レバー27の長辺先端部27dは、図示しない作動ロッドを介して図示左側のセフティ21と連結している。
L形レバー28の短辺先端部28aは、連結ロッド29の図示右端と連結して、前述のY形レバー27と共にセフティリンクを構成している。また、その中間部28bは、支持フレーム15側に回動可能に枢支され、さらに、長辺先端部28cは作動ロッド23を介して図示右側のセフティ21と連結している。
作動ばね30は、連結ロッド29のバネ受け29aと支持枠15側のロッドガイド15aとの間に設けられ、連結ロッド29を常時図示左方へ付勢する。
速度演算装置31は、乗りかご11の昇降に伴い、リニアエンコーダ17がガイドレール13に設けられたパターン18を読み取った信号を入力し、乗りかご11の昇降速度を検出する。そして、乗りかご11の下降速度があらかじめ設定した速度を超えた過速状態となると、前述したソレノイド25を非励磁状態に制御する。
この作動機構22は、通常時、トグル構造の作動リンク26に、ソレノイド25で図示下方への作用力を加えている。この状態は、ソレノイド25による下方への作用力により、作動ばね30の反発力によりセフティリンクを構成する連結ロッド29が図示左方に移動しないように、作動リンク26を図示角度状態に維持している。
この状態で、リニアエンコーダ17からの信号により、速度演算装置31が乗りかご11の過速状態を検出すると、ソレノイド25を非励磁とする。このため、作動ばね30のばね力で作動リンク26が図示状態より深く折曲され、連結ロッド29は図示左方に移動し、Y形レバー27を図示時計回りに、L形レバー28を、図示反時計回りに回動作させ、作動ロッド23を引き上げてセフティ21を作動させる。
次に、上述したガイド装置16、及びリニアエンコーダ17部分の詳細を、図2乃至図6を用いて説明する。なお、図2は上述したガイド装置16、及びリニアエンコーダ17部分の拡大図、図3は図2のリニアエンコーダ17を除去して上方から見た図、図4は図2の左方から見た図、図5は図2のA部拡大図、図6は図3のB部拡大図である。
ガイド装置16は、ガイドレール13に圧接されて、乗りかご11をガイドレール13に沿ってガイドするガイド部材35を有する。このガイド部材35は、図2乃至図4で示すように、ガイドレール13の左右両面と接する第1のガイド部材35aと、ガイドレール13の、左右両面と直交する端縁部と接する第2のガイド部材35bとを有する。これらガイド部材35a、35bとしては、例えば、ガイドレール13との接触面を転動するローラを用いる。以下、第1のガイドローラ35a、第2のガイドローラ35bと称する。
第1のガイドローラ35aは、ばねなどの弾性体36aによりガイドレール13の左右両面と直交する方向(図3の左右方向)に変位可能に弾性支持されている。第2のガイドローラ35bは、ばねなどの弾性体36bにより、第1のガイドローラ35aの変位方向直交する方向(図3の上下方向)に変位可能に弾性支持されている。
すなわち、第1のガイドローラ35aは、図4で示すように、支点pを中心に回動するレバー37aの先端付近に取り付けられている。また、レバー37aは、前述した弾性体36aにより、図1で示す支持枠15上のベース板40上に一体的に立設された支柱41と、図3で示すように結ばれている。第2のガイドローラ35は、図2で示す支点qを中心に回動するレバー37bの先端付近に取り付けられている。このレバー37bも前述した弾性体36bにより、支柱41と、図3で示すように結ばれている。
さらに、これらレバー37a、37bの回動は、レバーストッパ41a、4lbにより制約される。これにより、ガイドローラ35a、35bは、主として前後・左右方向に関して、乗りかご11と一体の支持枠15を、所要の範囲で弾性的に支持する。
このようにガイド部材35が乗りかご11を弾性的に支持する構成の場合、ガイド部材35が上述のようにガイドローラであれば、乗りかご11の昇降時にガイドレール13に追従して、ガイドレール13上を転動する。またガイド部材35がガイドシューの場合は、乗りかご11の昇降時にガイドレール13に追従して、ガイドレール13上を摺動する。
リニアエンコーダ17は、支持機構43を構成する支持ブラケット44により、ガイドレール13と所定間隔を成す所定の読み取り位置に保持される。この支持機構43は、乗りかご11側に設けられたリニアエンコーダ17を、乗りかご11に対し、その昇降方向には固定し、この昇降方向と交差する水平面方向には可動な状態で支持する。そのために、支持機構43は、前述した支持ブラケット44の基端側を保持するベース板45と、乗りかご11側の支持枠15上に固定された支持台46と、これらベース板45及び支持台46間に設けられた第1、第2のリニアガイド47a,47bとを有する。この第1、第2のリニアガイド47a,47bは、水平方向に沿って互いに直交する2方向に移動可能な構造である。
この支持機構43と、前述したガイド装置16との間には、リニアエンコーダ17を、ガイド部材35の水平面方向の変位に従動させる従動機構51が構成される。すなわち、リニアエンコーダ17は、支持ブラケット44を介してエンコーダベース板45に剛に固定される。エンコーダベース板45は、2段のリニアガイド47a,47bにより乗りかご11の平面方向、即ち、前後・左右の方向に関して、乗りかごに対して自由に移動できるようにガイドされている。ただし、鉛直方向(乗りかごの昇降方向)に関しては乗りかご11に対する変位が殆どないように支持台46を介して支持枠15に支持されている。
一方、乗りかご11の支持枠15には、乗りかご11をガイドレール13に対して弾性的に支持するガイド装置16が備えられている。このガイド装置16には、前述のように乗りかご11を前後・左右方向に関してガイドするガイドローラ35a、35bが備えられている。そこで、本発明の実施の形態では、リニアエンコーダ17の動きを概ねガイドローラ35a、35bと一致させることに特徴があり、前述の従動機構51が必要となる。
従動機構51は、前述した第1のガイドローラ35aを変位可能に支持する第1の支持部材(前述のレバー37a)と係合し、この第1の支持部材37aの変位に追従する第1の追従部51aと、第2のガイドローラ35bを変位可能に支持する第2の支持部材(前述のレバー37b)と係合し、この第2の支持部材37bの変位に追従する第2の追従部51bとを有する。
すなわち、第1の追従部51aは図5で示すように、レバー37a側に、その上部から図示左方に伸びる支持部材52aに立設されたピン状の係合部材53aを設ける。また、ベース板45側には、図5で示すように、その下面に図示左右方向に沿って設けられたU字状の板状係合体55aを設ける。この板状係合体55aには図6で示すように、図示縦長の長孔56aを設け、この中に前述の係合部材53aを係合させる。この構造により、第1のガイドローラ35aを支持するレバー37aの図6の左右方向への変位に、板状係合体55aを介してベース板45を追従させる。
第2の追従部51bは図5で示すように、レバー37b側に、その上部から図示手前方向に伸びる支持部材52bに立設されたピン状の係合部材53bを設ける。また、ベース板45側には、その下面に図5の奥行き方向(図6の左右方向)に沿って設けられたU字状の板状係合体55bを設ける。この板状係合体55bには図6で示すように、図示横長の長孔56bを設け、この中に前述の係合部材53bを係合させる。この構造により、第2のガイドローラ35bを支持するレバー37bの図6の上下方向(図5の左右方向)への変位に、板状係合体55bを介してベース板45を追従させる。
このように、係合部に長孔56a,56bを設けたことにより、乗りかご11の前後方向を図1の紙面に対して垂直方向とし、左右方向をガイド装置16とガイドレール13との相対方向とした場合、例えば、前後方向のレバー37aの回動は、レバー側の係合部材53aを介してベース板側の係合体55aに伝わり、リニアエンコーダ17を乗りかごに対して前後方向に移動させる。しかし、左右方向に関しては長孔56aの長手方向の隙間により、動きが伝わらない構造である。同様に、リニアエンコーダ17の左右方向の位置に関しては、第2の51bを構成する部材55bと53bにより、第2のガイドローラ35bの変位に対しレバー37bが回動した位置により決められる。
なお、第1の追従部51aの係合部分、及び第2の追従部51bとの係合部分に、これらの部材より摩擦係数の低い摺動部材を設置したり、又は摩擦係数の低いコーティングを施すと動作がより円滑となり、好ましい。
また、リニアエンコーダ17は、ガイドレール13側に形成された磁気式のパターンを磁気式に読み取る磁気センサーを用いた非接触式の構造、または、ガイドレール13側に形成されたパターンを光学的に検知する非接触式の構造の何れでもよい。
上記構成において、乗りかご11の昇降時、リニアエンコーダ17はガイドレール13に固定されたパターン記録部材のパターン18を磁気的または光学的に読み取り、乗りかご11の位置、速度を検出するための信号を生成する。
ここで、乗りかご11には、ガイドレール13に対して乗りかご11を弾性的に支持するガイド装置16が設けられており、本発明の実施形態では、リニアエンコーダ17を、そのガイド部材35の変位に追従させるように構成している。このため、ガイドレール13に許容範囲内の製造誤差による曲りがあっても、リニアエンコーダ17は、ガイド部材35の変位に追従することから、ガイドレール13と常に一定の間隔を保つことができ、このガイドレール13に形成されたパターン18を高精度に読み取ることができる。すなわち、リニアエンコーダを乗りかご11に対して剛に拘束するのではなく、パターンが形成されたガイドレール13に対して、常に一定の間隔となるように偏倚可能に構成したことにより高精度の速度検出が可能となる。
本発明の実施形態では、乗りかご11に対するエンコーダベース板45の動きを滑らかにするためには、前述のように、第1の追従部51aの係合部分、及び第2の追従部51bとの係合部分の摩擦を低く抑える必要がある。そのため、これら係合部分の接触面は低摩擦材、例えばPTFEや二硫化モリブデン等によるコーティング層を表面に設けたり、または、ナイロン等の低摩擦部材で?接触面部分を構成することが望ましい。
これまでに詳述した構成によれば、リニアエンコーダ17はガイドレール13に追従するガイドローラ35a,35bと一致する動きを行う。すなわち、昇降路側、特にガイドレール13に対しては乗りかご11の昇降方向以外の変位がないため、高精度な位置検出、または、位置検出信号に基づいた速度検出が可能となる。また、ガイドローラ35a、35bは、本来的は乗りかご11のガイドであるため、乗りかご11の昇降速度に耐えるものである。すなわち、リニアエンコーダ17のガイド構造として特段の体積を要せず、エンコーダ17の検出精度を確保できる。
以上、本発明の実施形態によれば、高精度、かつ、コンパクトな構造のリニアエンコーダによる位置検出、または、速度検出が可能となる。したがって、建物側の揺れの影響を大きく受け、かつ、高速運転が求められる超高層ビル向けエレベータにおいて特に有効なロープレスガバナをコンパクトな構造で実現できる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら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、その他のさまざま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。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。
11…乗りかご
13…ガイドレール
16…ガイド装置
17…リニアエンコーダ
18…パターン
21…セフティ
22…作動機構
23…作動ロッド
35…ガイド部材
36…弾性体
37…支持部材(レバー)
43…支持機構
51…従動機構

Claims (7)

  1. 昇降路内に縦向きに設けられたガイドレールに沿って昇降可能に構成された乗りかごを有するエレベータ装置であって、
    前記乗りかごに設けられ、この乗りかごを前記ガイドレールに対して弾性的に支持するガイド部材を有するガイド装置と、
    前記ガイドレールの長さ方向に沿って形成されたパターンを読み取り可能なリニアエンコーダと、
    前記乗りかごに設けられ、前記リニアエンコーダを前記ガイドレールと所定間隔を成す読み取り位置に保持し、このリニアエンコーダを、前記乗りかごの昇降方向には固定し、この昇降方向と交差する水平面方向には可動な状態で支持する支持機構と、
    この支持機構と前記ガイド装置との間に設けられ、前記リニアエンコーダを前記ガイド部材の前記水平面方向の変位に従動させる従動機構と、
    を備えたことを特徴とするエレベータ装置。
  2. 前記ガイド部材は、前記ガイドレールの左右両面と接しこの左右両面と直交する方向に変位可能に弾性支持された第1のガイド部材と、前記ガイドレールの前記左右両面と直交する端縁部と接し、前記第1のガイド部材の変位方向直交する方向に変位可能に弾性支持された第2のガイド部材とを有し、
    前記従動機構は、前記第1のガイド部材を変位可能に支持する第1の支持部材と係合し、この第1の支持部材の変位に追従する第1の追従部と、前記第2のガイド部材を変位可能に支持する第2の支持部材と係合し、この第2の支持部材の変位に追従する第2の追従部とを有する
    ことを特徴とする請求項1に記載のエレベータ装置。
  3. 前記支持機構は、前記乗りかごの支持枠に固定された支持台と、この支持台上に設けられ、水平方向に沿って互いに直交する2方向に移動可能な第1、第2のリニアガイドを有し、これら第1、第2のリニアガイドは前記第1、第2の追従部と連結していることを特徴とする請求項2に記載のエレベータ装置。
  4. 前記第1の追従部の係合部分、及び第2の追従部の係合部分に、これらの部材より摩擦係数の低い摺動部材の設置、又は摩擦係数の低いコーティングを施すことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のエレベータ装置。
  5. 前記ガイド部材として、ガイドレールとの接触面を転動するローラを用いたことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のエレベータ装置。
  6. 前記リニアエンコーダは、ガイドレールに形成されたパターンを磁気式に読み取る磁気センサーを用いた非接触式の構造であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のエレベータ装置。
  7. 前記リニアエンコーダは、ガイドレールに形成されたパターンを光学的に検知する非接触式の構造であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のエレベータ装置。
JP2015045830A 2015-03-09 2015-03-09 エレベータ装置 Active JP5969073B1 (ja)

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