JP6505249B2 - エレベータかごの非常止め装置 - Google Patents

Description

本発明は、エレベータかごの非常止め装置に関し、特にロープ切れ発生時等においてエレベータかごを緊急停止させる非常止め装置に関するものである。

エレベータかご（以下、かごと略称する。）の非常止め装置は、調速機ロープの慣性を利用して、かごの加速度に応じて楔状のレール当たりを引き上げる構成を有するもので、かごの速度が低い場合もロープ切れ発生時に素早く動作させることができるものである。

このような非常止め装置を用いることで、かごの速度が低い最下階付近での走行中のロープ切れ発生時にも、かごを素早く減速させることができる。その結果、昇降路下端のピット内に設置される緩衝器は小型のもので済ませることができる。

この非常止め装置の設計においては、巻上機のブレーキ（Ｅストップ）によってかごが減速する場合には、非常止め装置が動作しないことが望ましい。すなわち、レール当たりが、非常止め動作を実行する位置（接レール位置）まで、引き上がらないことが望ましい。このため、非常止め装置にはレール当たりが引き上がらない方向にばね反力などが加えられている。

一方で、ロープ切れ発生時には、このばね反力が強いほど非常止め装置が動作するまでの時間が長くなってしまい、その結果、大型の緩衝器が必要になってしまう。
ここで、ロープ切れ発生時のみレール当たりが上昇できるように制約するものもある（例えば、特許文献１参照）。

国際公開ＷＯ１３／１５７０６９号公報

上記の特許文献１の場合には、ロープ切れ検出の信頼性を確保するための機構が別途必要になるという課題がある。

本発明は斯かる目的を達成するために為されたもので、巻上機のブレーキ時にはレール当たりが引き上がらないように抑えておき、ロープ切れ発生時には素早くレール当たりを引き上げることができるとともに、大型の緩衝器を必要とせず且つロープ切れ検出の信頼性を確保するための機構も必要としないエレベータかごの非常止め装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係るエレベータかごの非常止め装置は、かごに設置された回転軸を中心として調速機ロープの移動により回転させられるリンクと、前記リンクの一端に設けられたレール当たりと、前記かごに取り付けられたローラガイドと、前記リンクの他端と前記かごとの間に設けられた弾性体とを備え、前記弾性体は、巻上機のブレーキ時には、前記調速機ロープの移動に伴って前記リンクにより変位させられても前記レール当たりが前記ローラガイドに当接しないようなばね反力を有し、ロープ切れ発生時には前記調速機ロープの移動に伴ってさらに前記リンクにより変位させられることにより前記変位が予め設定した閾値を超えたときには前記ばね反力を低下させることにより前記レール当たりを前記ローラガイドに当接させる特性を有し、前記弾性体は、前記変位が押込まれる方向にあり、予め中間部に曲げ部を有し、前記弾性体の変位が前記閾値を超えた場合に、前記曲げ部で折れ曲がる特性を有するものである。

本発明に係るエレベータかごの非常止め装置は、巻上機のブレーキ時には、調速機ロープの移動に伴ってリンクにより変位させられてもレール当たりがローラガイドに当接しないようなばね反力を有し、ロープ切れ発生時には調速機ロープの移動に伴ってさらにリンクにより変位させられることにより変位が予め設定した閾値を超えたときにはばね反力を低下させることによりレール当たりをローラガイドに当接させる特性を有するように構成したので、巻上機のブレーキ時にはレール当たりが引き上がらないように抑えておき、ロープ切れ発生時には素早くレール当たりを引き上げることができ、以て大型の緩衝器を必要とせず且つロープ切れ検出の信頼性を確保するための機構も必要としないという効果を奏する。

本発明に係るエレベータかごの非常止め装置の実施の形態１を示す概略構造図である。 本発明に係るエレベータかごの非常止め装置に用いるばねの特性を示すグラフ図である。 本発明に係るエレベータかごの非常止め装置の実施の形態１の効果を示すグラフ図である。 図１に示すばねの変形例を示す概略図である。 図１に示すばねのさらに別の変形例を示す概略図である。 本発明に係るエレベータかごの非常止め装置の実施の形態２を示す概略構造図である。 本発明に係るエレベータかごの非常止め装置の実施の形態１の効果を示すグラフ図である。

以下、本発明に係るエレベータかごの非常止め装置を図面に沿って詳細に説明する。

実施の形態１．（非線形ばねを用いる場合）
図１は、本発明に係るエレベータかごの非常止め装置の実施の形態１を示し、その中で、図１（１）は、かご１の上部から、誤動作防止ばねとしての引きばね２が接続された例を示し、図１（２）の場合には、かご１の下部から、やはり誤動作防止ばねとしての押しばね２が接続された例を示している。

かご１には、非常止め機構を構成するローラガイド３が取り付けられており、調速機ロープ６にも固定されている。このローラガイド３に対向してレール当たり４が設けられており、このレール当たり４は、リンク５の一端に取り付けられ。リンク５の他端には、ばね２が接続されている。リンク５の回転軸はかご１に設置されている。

動作においては、概略的に、かご１が一定以上の速度で落下するとき、巻上機がブレーキを掛けるが、このときの慣性により、調速機ロープ６は矢印方向に上昇するので、かご１と逆方向に移動する。これにより、リンク５は、かご１における回転軸を中心に回転するので、ばね２を引っ張るとともに、レール当たり４を上方に引き上げる。
ロープ切れが発生したときには、ローラガイド３にレール当たり４が当接することになって、かご１の落下を停止させる。

まず、上記課題の解決策として、本発明者は、ばね２に、図２のグラフに示すように、ばね変位が巻上機のブレーキ時であるＥストップ時より大きくなると、すなわち、レール当たり４を閾値ｘｔｈ以上に引き上げると、ばね反力が急激に低下するという接レール時に特有なばね変位特性が有ることに着目した。

そして、そのばね変位位置を、Ｅストップ時に想定される最大引き上げ量よりも大きい位置に設定することで、ロープ切れ発生時（１Ｇ）には、ばね反力が除去され、レール当たり４が素早く引き上がることになる。
一方、閾値ｘｔｈより低いＥストップ時（０．５Ｇ）では、ばね反力が失われず、引き上げ抵抗を維持して巻上機のブレーキを発揮させることができる。

従って、本実施の形態１は、巻上機のブレーキ時にはレール当たりが引き上がらないように抑えておき、ロープ切れ発生時には素早くレール当たりを引き上げることができる特性を備えたばね２を使用したものである。

なお、リンク５などを用いて、中間の位置まで引き上げられると、ばね力が逆向きに働くように構成した先行技術がある（特開２０００−２１９４５０など）が、慣性動作の非常止め装置の動作時間短縮に用いるものではない。

ここで、図２に示す非常止め装置におけるばね特性について数理解析する。諸パラメータを次の通りに設定する。
・レール当たり４の自重：ｍ２
・調速機系回転慣性の合計（調速機ロープ自重と調速機・張り車の回転慣性）：Ｍ
・かご変位：ｘ１
・レール当たり４の変位：ｘ２
・回転中心反対側部の変位：ｘ４
・誤動作防止ばね２の定数：ｋ１
・ばねと回転中心との距離−調速機ロープと回転中心との距離の比：ｈ

これらのパラメータに基づいて運動方程式を求めると、次式（１）のようになる。

また、反力が失われるばね変位をｘｔｈとすると、ばね２のばね定数ｋ１は次式（２）のように表される。

引き上げ量をｙ２=ｘ１-ｘ２とすると、上記の式（１）は、次式（３）のように書き直せる。

上記の式（３）を、ばね２を線形の条件として解くと、次式（４）となる。

β＝１の時（ロープ切れ時）のばねの変位が切り替わり位置より大きくなり、β＝０．５の場合（Ｅストップ時）では、線形ばねとしてばね変位の最大値が、切り替わり位置ｘｔｈより大きくならないように設計する必要があるので、次式（５）のようになる。

ここで、ばね反力除去後の運動方程式は、上記の式（３）でｋ１＝０の場合に相当するので、

となり、放物運動となる。

また、切り替わりタイミングをｔｔｈとすると，その時の引上げ位置及び速度はそれぞれ次式（７）及び（８）で表せる。

連続の条件より，切り替わり後の運動方程式は、次式（９）となる。

このように、図２の特性を有するばねを利用することにより、本発明に係る非常止め装置は上記の式に基づいて動作することが分かる。

そして、本実施の形態では、図３に示すように、非線形ばねを用いた場合（２）は、線形ばねを用いた場合（３）に比べて、途中でばね反力が除去されることにより、ロープ切れ発生時の引き上がり動作（接レール位置（１）への到達時間）が、（６）で示すようにｔdaからｔdbへと早くなっている。一方で、Ｅストップ時の動作（５）は、切り替え位置（４）の引上げ距離ｙｔｈ以下であり、影響が無いため、慣性動作の非常止め装置の設計範囲を広げることができることが分かる。

なお、図１（１)に示す構成に限らず、非常止め装置のレール当たりを引上げるとき抵抗となる向きにばねを設置し、そのばねの変位、又は、ばね２に掛かる力が一定以上となった場合にばね反力が低下する構成でもよい。
すなわち、図１（２）に示すように、押込み方向にばね２ｂを用いたり、レール当たり４の側に設置したり、引上げに連動する別のリンクを設けて、そのリンク上にばねを設置したり、さらには、回転中心に回転ばねを設置したりする、等のバリエーションが考えられる。

＜ばね２の変形例＞
図１に示す本実施の形態１におけるばね２としては、図２に示すばね特性を有するものとして、以下の変形例が挙げられる。なお、ロープ切れ発生時のみばね反力が除去され、非常止め装置が動作するように設計するため、非常止め動作後に引上げ抵抗力が復帰しなくても、非常止め装置が動作しやすい状態で保持されるため、安全上問題にはならない。

１）ばねを破断させる例（引きばねの場合）
引きばねにおいては、一定以上の張力が掛かった際に破断するようにばねを、図２に示すばね特性に設計することで、非線形特性を実現することができる。

２）ばねの折れ曲がり例（押しばねの場合）
ばねを、図４（ａ１）〜（ａ３）に示すように予め折り曲げた状態で設置することで、途中で折れ曲がりを発生させ、図２に示す非線形特性（座屈）を、図４（ａ３）に示す状態で実現する。

３）ばねに中間部を設ける方式（引きばね及び押しばねの場合）
図４（ｂ１）〜（ｂ３）に示すように、ばねを、ばね２ａ，２ｂで構成し、これらを摩擦保持部材１０ａ，１０ｂによって一体化する。これにより、圧縮力や引張力が閾値を超えると、図４（ｂ３）に示すように摩擦力で保持できなくなり、分離されてばね反力が無くなる。また、摩擦部材の代わりに、磁石による磁力や吸盤の圧力変化、接着剤、強度の弱い部位を設けるなどして、中間部材を一体化させても良い。

さらに、圧縮・引張力を基準に切り離す構造のみでなく、図５（ｃ１）〜（ｃ３）に示すように、押し棒１１を用いて基準変位に基づき切り離す構造とすることもできる。

４）ばね受けの機構を用いる方式（引きばね及び押しばねの場合）
図５（ｄ１）〜（ｄ３）に示すように、ばねと引上げ部材又はかごとの接続部である、ばね受けにリンク等を用いて、一定以上の力が掛かると外れる機構１２を構築する。この例では、押込みにより外れる構造を示すが、引抜きにより外れる構造としても、上記の中間部の場合と同様に、接続・分離構造には、摩擦や磁力、接着力などを用いて良いし、変位を基準に外れる構造としても良い。

実施の形態２．（付加錘を追加する場合）
上記の実施の形態１は、かご加速度に拠らず、たとえ誤動作であっても、所定の変位量だけ移動してしまうとばね反力が低下してしまうため、ばね反力が除去される変位量を比較的大きな値に設定しなければならない。従って、ロープ切れ発生時も、切り替わり位置までの動作は既存の構成と同じだけ時間を要するため、全体としての動作時間の短縮効果が限られる。

ここで誤動作防止ばね２を分割し、図６に示すように付加錘７を挟み込む構成とすることで改善できる。付加錘７は、ばね８及び９によって保持されているため、かご１の加速度に応じて上下変位する。これを利用することで、かご加速度が大きい場合（ロープ切れ発生時）は、付加錘７がかご１に対して大きく持ち上がり、上側ばね８が予め押込まれた状態となるため、切り替わり位置までのレール当たり４の引き上げ量を短縮させることができる。
一方で、Ｅストップ時は、付加錘７の上昇量が小さいため、切り替わり位置までのレール当たり４の引き上げ量が大きくなる。

このように、かご減速度によって、実質的にばね反力の除去される変位量を切り替えることができ、図７（５）に示すように、ロープ切れ発生時の非常止め動作時間をさらに短縮することが可能となる。
また、付加錘７自体は、エレベータ装置の仕様に対して独立して設計することが可能であるので、既存の機構を用いながら、非常止め動作時間のみ短縮することができる。

Claims (5)

1. かごに設置された回転軸を中心として調速機ロープの移動により回転させられるリンクと、
   前記リンクの一端に設けられたレール当たりと、
   前記かごに取り付けられたローラガイドと、
   前記リンクの他端と前記かごとの間に設けられた弾性体とを備え、
   前記弾性体は、巻上機のブレーキ時には、前記調速機ロープの移動に伴って前記リンクにより変位させられても前記レール当たりが前記ローラガイドに当接しないようなばね反力を有し、ロープ切れ発生時には前記調速機ロープの移動に伴ってさらに前記リンクにより変位させられることにより前記変位が予め設定した閾値を超えたときには前記ばね反力を低下させることにより前記レール当たりを前記ローラガイドに当接させる特性を有し、
   前記弾性体は、前記変位が押込まれる方向にあり、予め中間部に曲げ部を有し、前記弾性体の変位が前記閾値を超えた場合に、前記曲げ部で折れ曲がる特性を有する
   エレベータかごの非常止め装置。
2. かごに設置された回転軸を中心として調速機ロープの移動により回転させられるリンクと、
   前記リンクの一端に設けられたレール当たりと、
   前記かごに取り付けられたローラガイドと、
   前記リンクの他端と前記かごとの間に設けられた弾性体とを備え、
   前記弾性体は、巻上機のブレーキ時には、前記調速機ロープの移動に伴って前記リンクにより変位させられても前記レール当たりが前記ローラガイドに当接しないようなばね反力を有し、ロープ切れ発生時には前記調速機ロープの移動に伴ってさらに前記リンクにより変位させられることにより前記変位が予め設定した閾値を超えたときには前記ばね反力を低下させることにより前記レール当たりを前記ローラガイドに当接させる特性を有し、
   前記弾性体は、前記変位が引っ張られる方向にあり、前記弾性体の変位が前記閾値を超えた場合に、一部が破断する特性を有する
   エレベータかごの非常止め装置。
3. かごに設置された回転軸を中心として調速機ロープの移動により回転させられるリンクと、
   前記リンクの一端に設けられたレール当たりと、
   前記かごに取り付けられたローラガイドと、
   前記リンクの他端と前記かごとの間に設けられた弾性体とを備え、
   前記弾性体は、巻上機のブレーキ時には、前記調速機ロープの移動に伴って前記リンクにより変位させられても前記レール当たりが前記ローラガイドに当接しないようなばね反力を有し、ロープ切れ発生時には前記調速機ロープの移動に伴ってさらに前記リンクにより変位させられることにより前記変位が予め設定した閾値を超えたときには前記ばね反力を低下させることにより前記レール当たりを前記ローラガイドに当接させる特性を有し、
   前記弾性体は、中間部に互いに結合可能な２つの部材が介在しており、前記弾性体の変位が前記閾値を超えた場合、前記２つの部材の結合が外れる構造を有する
   エレベータかごの非常止め装置。
4. かごに設置された回転軸を中心として調速機ロープの移動により回転させられるリンクと、
   前記リンクの一端に設けられたレール当たりと、
   前記かごに取り付けられたローラガイドと、
   前記リンクの他端と前記かごとの間に設けられた弾性体とを備え、
   前記弾性体は、巻上機のブレーキ時には、前記調速機ロープの移動に伴って前記リンクにより変位させられても前記レール当たりが前記ローラガイドに当接しないようなばね反力を有し、ロープ切れ発生時には前記調速機ロープの移動に伴ってさらに前記リンクにより変位させられることにより前記変位が予め設定した閾値を超えたときには前記ばね反力を低下させることにより前記レール当たりを前記ローラガイドに当接させる特性を有し、
   前記弾性体は、前記変位が押込まれる方向にあり、前記かごとの固定部において、前記弾性体の変位が一定値を超えた場合、固定状態を変化させて前記ばね反力を低下させる構造を有する
   エレベータかごの非常止め装置。
5. かごに設置された回転軸を中心として調速機ロープの移動により回転させられるリンクと、
   前記リンクの一端に設けられたレール当たりと、
   前記かごに取り付けられたローラガイドと、
   前記リンクの他端と前記かごとの間に設けられた弾性体とを備え、
   前記弾性体は、巻上機のブレーキ時には、前記調速機ロープの移動に伴って前記リンクにより変位させられても前記レール当たりが前記ローラガイドに当接しないようなばね反力を有し、ロープ切れ発生時には前記調速機ロープの移動に伴ってさらに前記リンクにより変位させられることにより前記変位が予め設定した閾値を超えたときには前記ばね反力を低下させることにより前記レール当たりを前記ローラガイドに当接させる特性を有し、
   前記弾性体の一端は前記リンクに接続され、前記弾性体の他端には錘が設けられ、
   前記錘は、別の弾性部材によって前記かごに保持され、
   前記錘と前記リンクとの間の前記弾性体の変位が前記閾値を超えたとき、前記ばね反力を低下させる
   エレベータかごの非常止め装置。

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