JP6896806B2 - 巻上機 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、巻上機に関する。

エレベータの巻上機には、巻上機の駆動を制御するブレーキ装置が設けられている。
この種のブレーキ装置としては、巻上機の回転軸に固定したブレーキディスクにアーマチュアを介してブレーキパッドを押し付けて制動するブレーキ装置が公知である。
また、巻上機の安全点検の為に、ブレーキ装置により巻上機を制動するときのブレーキトルクを測定して、ブレーキトルクが所定の閾値の範囲内にない場合には、ブレーキ装置への電力供給を遮断して、ブレーキ装置を作動させる（ブレーキスリップ）ことで、ブレーキトルクの回復を試みることが公知である。

特開２０１３−４９５６８号公報

しかし、ブレーキスリップでは、ブレーキトルクの回復を試みるだけであり、巻上機に作用するブレーキトルクを調整するものではない。
一方、ブレーキトルクの調整ができる巻上機が望まれていた。

本実施形態の目的は、ブレーキトルクの調整ができる巻上機を提供することにある。

本実施形態は、付勢手段がアーマチュアを介してブレーキパッドを巻上機のブレーキディスクに押圧することで前記巻上機を制動するブレーキ装置と、前記ブレーキ装置が巻上機を制動するときのトルクを調整するトルク調整機構とを備え、前記トルク調整機構は、前記付勢手段が前記アーマチュアに作用する付勢力を変更する付勢力変更手段を備え、前記付勢手段は、圧縮コイルバネであり、一端部を前記アーマチュアに当接し、他端部を可動バネ支持部材に当接してあり、前記付勢力変更手段は、モータであり、前記モータの軸の回転に連動して、前記可動バネ支持部材を前記アーマチュアに向けて前進又は後退する巻上機である。

本実施形態に係るエレベータの概略構成を示す正面図である。 図１に示す巻上機の側面図である。 図２に示す巻上機のブレーキ装置の構成を示す断面図であり、（ａ）はブレーキの非作動状態、（ｂ）はブレーキの作動状態である。 図３に示すブレーキ装置の背面図である。 図３に示す付勢力変更手段の概略的構成を示す断面図である。 管理センタにおけるブレーキトルク調整プログラムの構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係るブレーキトルク調整プログラムによる工程を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るブレーキトルク調整プログラムによる工程を示すフローチャートである。

以下、実施形態にかかるエレベータ１について、添付図面を参照して説明する。
図１に示すように、エレベータ１の巻上機３は、エレベータ建屋５において、乗りかご８が昇降する昇降路内に設置されており、乗りかご８及びカウンターウエイト９が取り付けられたロープ１０を巻き上げて、乗りかご８を昇降する。このエレベータ１は、建屋５内に機械室を設けていないマシンルームレスのエレベータである。
エレベータ１では、エレベータの運転を制御するエレベータ制御盤１１が、乗りかご８の昇降路内に設けてある。
また、エレベータ制御盤１１は、例えば、ＬＡＮ，ＷＡＮ等の通信ネットワーク１３を介してエレベータの管理センタ１５に通信により接続されている。
管理センタ１５は、エレベータの運転や、保守、点検、診断等のプログラムを有し、これらのプログラムに基づいてエレベータ制御盤１１からの各種データ信号を受けたり、エレベータ制御盤１１に指令信号を送信する。

図２に示すように、巻上機３の巻上シーブ１７には、ロープ１０が巻き掛けられている。巻上機３は電力の供給により回転軸３ａを回転するモータであり、エレベータ制御盤１１（図１参照）によりその駆動及び停止が制御されている。
巻上機３は、モータを構成する駆動部１９と、回転軸３ａの回転を制動するブレーキ装置２１とを備えている。

図３に示すように、ブレーキ装置２１は、電磁コイル２３と、アーマチュア２５と、圧縮コイルバネ２６と、ブレーキディスク２７と、ブレーキパッド２８と、トルク調整機構２９とを備えている。
図３（ａ）に示すように、電磁コイル２３はコイルケース３１に収納されており、電磁コイル２３が通電されて励磁することにより圧縮コイルバネ２６の付勢力に抗してアーマチュア２５を電磁吸引し、コイルケース３１側に移動させる。
圧縮コイルバネ２６は、複数設けてあり、各圧縮コイルバネ２６は、コイルケース３１に形成された収納部３９に収納されている。収納部３９はアーマチュア２５側に開口３９ｂが形成された穴である。
この圧縮コイルバネ２６の一端２６ａはアーマチュア２５に当接してあり、他端２６ｂは収納部３９に配置されたバネ支持部材２４に当接してある。
尚、コイルケース３１、アーマチュア２５、ブレーキディスク２７及び各ブレーキパッド２８は、取付ボルト３３を移動自在に挿通してあり、取付ボルト３３は巻上機３の駆動部１９に螺合により固定されている。

ブレーキディスク２７は巻上機３の回転軸３ａに固定してあり、回転軸３ａと共に回転する。
ブレーキパッド２８は、ブレーキディスク２７の両面にそれぞれ設けてある。図３（ｂ）に示すように、電磁コイル２３への通電を停止することで、アーマチュア２５が圧縮コイルバネ２６の付勢力に押されてブレーキディスク２７側へ移動することで、ブレーキパッド２８をブレーキディスク２７に押し付け、ブレーキパッド２８の摩擦力によりブレーキディスク２７の回転を制動する。

トルク調整機構２９は、ブレーキ装置２１が巻上機３を制動するときのトルク（ブレーキトルク）を高めたり弱めたりして調整するものであり、コイルケース３１に設けられている。
図５に示すように、トルク調整機構２９は、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５と、モータ（付勢力変更手段）３７とで構成されている。本実施形態では、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５は、圧縮コイルバネ２６と同種のものであり共に圧縮コイルバネ２６と同様に収納部３９に収納されている。
図４に示すように、圧縮コイルバネ２６及び調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５は、例えば、コイルケース３１に等間隔に合計６個設けてあり、そのうちのいくつか（例えば３個や２個）が調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５である。
図５に示すように、トルク調整機構２９では、モータ（付勢力変更手段）３７の回転軸３７ａは、スプライン４３を介して可動バネ支持部材４１に螺合されている。可動バネ支持部材４１には、外周面に雄ネジ４１ａが形成してあり、この雄ネジ４１ａは、収納部３９に形成された雌ネジ３９ａに螺合してあり、可動バネ支持部材４１が一方に回転することで、アーマチュア２５側へ押し込まれて前進し、他方に回転することで後退する。このように、可動バネ支持部材４１を前進又は後退することで、アーマチュア２５に作用する調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５の付勢力を変更できる。

次に、ブレーキ装置２１及びトルク調整機構２９の作用について説明する。
（巻上機３が駆動状態にあるとき）
図３（ａ）に示すように、エレベータ制御盤１１はブレーキ装置２１の電磁コイル２３に通電し、各圧縮コイルバネ２６及び調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５の付勢力に抗してアーマチュア２５をコイルケース３１側に電磁吸引する。これにより、ブレーキディスク２１の両面に設けたブレーキパッド２８は自由状態になり、ブレーキディスク２７が巻上機３の回転軸３ａと共に回転する。
（巻上機３にブレーキ装置２１を作用するとき）
図３（ｂ）に示すように、電磁コイル２３への通電を停止することで、アーマチュア２５が圧縮コイルバネ２６及び調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５の付勢力に押されてブレーキディスク２７側へ移動し、ブレーキパッド２８をブレーキディスク２７に押し付けて、ブレーキパッド２８の摩擦力によりブレーキディスク２７の回転を制動する。

図５を参照して、トルク調整機構２９によるトルク（ブレーキトルク）の調整について説明する。
ブレーキトルクを大きくしたい場合には、モータ（付勢力変更手段）３７に一方向の電流を流して回転軸３７ａを一方側に回転する。これにより、可動バネ支持部材４１は矢印Ｅに示すように雌ネジ３９ａを螺進して、アーマチュア２５側へ移動するので、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５がアーマチュア２５に作用する付勢力を強める。これにより、図３（ｂ）に示すように、ブレーキパッド２８をブレーキディスク２７に強く押し付けることで、ブレーキトルクを高めることができる。
一方、ブレーキトルクを小さくしたい場合には、モータ（付勢力変更手段）３７に逆方向の電流を流して回転軸３７ａを他方側に回す。これにより、可動バネ支持部材４１は矢印Ｅと反対側に後退するので、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５がアーマチュア２５に作用する付勢力を弱める。これにより、ブレーキパッド２８をブレーキディスク２７に押し付ける力を弱くすることで、ブレーキトルクを小さくできる。

次に、図６を参照して、管理センタ１５におけるブレーキトルク調整プログラム（ブレーキトルク調整方法）４７の構成を説明する。
このプログラム４７は、ブレーキトルク判断部４９と、トルク調整部５１と、異常発報部５３とから構成されている。
ブレーキトルク判断部４９は、トルク測定部５５と、トルク測定部５５で測定した測定データを格納する測定データ格納部５７と、基準データ格納部５９と、比較部６１とを備えている。
トルク測定部５５は、通信ネットワーク１３を介してエレベータ制御盤１１にトルク測定信号を発する。エレベータ制御盤１１では、例えば、巻上機３の駆動を停止して、図３（ｂ）に示すように、ブレーキを作用した状態のまま巻上機３を駆動したときに滑り出すときの電力を測定することで、ブレーキトルクを測定する。
測定したブレーキトルク（測定データＴ）は、エレベータ制御盤１１から通信ネットワーク１３を介して測定データ格納部５７に格納される。

基準データ格納部５９には、適正なブレーキトルクの閾値の範囲Ｔ１〜Ｔ２が格納されている。閾値の範囲Ｔ１〜Ｔ２は、エレベータの乗りかご８（図１参照）を停止させるために十分なものであると同時に急停止による大きなショックが発生しないような適正な範囲の値であり、Ｔ２は下限値、Ｔ１は上限値である（Ｔ２＜Ｔ１）。
尚、基準データ格納部５９には、気温や湿度等の環境に応じた種々の適正なブレーキトルクの閾値の範囲Ｔ１〜Ｔ２が格納されている。
比較部６１は、測定データ格納部５７で格納した測定データＴと閾値の範囲Ｔ１〜Ｔ２とを比較し、測定データＴが閾値の範囲Ｔ１〜Ｔ２内（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）にあるか否かを判定する。

トルク調整部５１は、ブレーキトルク設定部６３と、トルク調整機駆動部６５と、バネ長計測部６７と、非常制動部６９とを備えている。
ブレーキトルク設定部６３は、比較部６１で比較した結果について、ブレーキトルクの測定データＴが、閾値の範囲の上限値Ｔ１を越えている場合（Ｔ＞Ｔ１）には、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５の付勢力を弱める位置に変更し、閾値の範囲の下限値Ｔ２未満の場合（Ｔ＜Ｔ２）には、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５の付勢力を強める位置に変更するように、トルク調整機駆動部６５に設定信号を発信する。
トルク調整機駆動部６５では、ブレーキトルク設定部６３から受けた設定信号に基づいて、エレベータ制御盤１１にモータ（付勢力変更手段）３７の駆動信号を発し、モータ（付勢力変更手段）３７を駆動して、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５が付勢力を強める位置又は弱める位置へ移動させる（図５参照）。
バネ長計測部６７は、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５のバネ長さを測定し、バネ線が密着状態の長さか否かの測定信号をブレーキトルク設定部６３に送信する。バネ長さの測定は、モータ（付勢力変更手段）３７による可動バネ支持部材４１の移動量の累積を計算して、圧縮コイルバネ（付勢手段）３５がそのバネ線を密着した状態の長さであるか否かを判定する。

非常制動部６９は、巻上機３への通電停止状態で、ブレーキを解除した後に非常制動を作動する操作を行うものであり、非常制動の作動信号を管理センタ１５のプログラムから通信ネットワーク１３を介してエレベータ制御盤１１に送信する（図１参照）。
異常発報部５３は、エレベータの異常を報じるものであり、非常灯の点滅や警報又はその旨の表示を制御盤や管理センタ１５に表示する。

次に、図７を参照して、第１実施の形態にかかるブレーキトルク調整方法のフローについて説明する。
ブレーキトルク調整フローの開始は、エレベータを通常運転する前に毎日定期的にしても良いし、数日毎に行うものであっても良いし、予め設定された点検時期に開始する。このブレーキトルク調整フローは、管理センタ１５に格納されたプログラムに基づいて通信ネットワーク１３を介して行われる。
フローが開始されると、ステップＳ１でブレーキトルクの測定が行われる。ブレーキトルクの測定は、エレベータ制御盤１１がトルク測定部５５（図６参照）から測定信号を受けると、ブレーキトルクの測定を開始し、測定データＴは、測定データ格納部５７（図６参照）に格納される。
ステップＳ２で比較部６１（図６参照）が測定データＴを閾値の範囲Ｔ１〜Ｔ２と比較して、閾値の範囲Ｔ１〜Ｔ２内（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）にあるか否かを判断し、閾値の範囲内にある場合（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）には、正常であるから、プログラムは終了する。

ステップＳ２で測定データＴが閾値の範囲内にない場合（Ｔ＞Ｔ１又はＴ＜Ｔ２）には、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５の長さを測定し、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５のバネ長さが、バネ線が密着状態の長さか否かの判定信号をブレーキトルク設定部６３（図６参照）に送信し、ステップＳ４に移行する。
ステップＳ４では、圧縮コイルバネ２６のバネ長さが、バネ線が密着状態の長さでない場合には、トルク自動調整可能と判断して、ステップＳ５に移行して、トルク調整機構駆動を行う。
ステップＳ５のトルク調整機構駆動ステップでは、モータ（付勢力変更手段）３７を駆動する。このモータ（付勢力変更手段）３７の駆動では、図５に参照されるように、ブレーキトルク測定ステップＳ１で測定した測定データＴが、閾値の範囲の上限値Ｔ１を越えている場合（Ｔ＞Ｔ１）には、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５の付勢力を弱める位置に変更し、測定データＴが、閾値の範囲の下限値Ｔ２未満の場合（Ｔ＜Ｔ２）には、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５の付勢力を強める位置に変更するように、トルク調整機駆動部６５（図６参照）に設定信号を発する。
ステップＳ５でトルク調整機構２９（図３参照）を駆動した後、ブレーキトルク測定ステップＳ１に戻る。

一方、ステップＳ４で、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５のバネ長さが、バネ線が密着状態の長さであり、トルク調整できない場合には、ステップＳ６に移行する。
ステップＳ６では、非常制動を実施する。非常制動操作は、非常制動部６９（図６参照）の実施プログラム信号をエレベータ制御盤１１に発する。エレベータ制御盤１１は、巻上機３が駆動状態にあるときに、ブレーキ装置２１への通電を停止して、非常制動を作動する操作を行う。このように非常制動を行うのは、ブレーキパッド２８の擦りあわせの改善を図り、ブレーキトルクを回復できる場合があるからである。
次に、ステップＳ７で再度ブレーキトルク測定を行う。
そして、ステップＳ８で測定したブレーキトルクの測定データＴが、閾値の範囲内（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）であれば終了する。
ステップＳ８で測定したブレーキトルクの測定データＴが閾値の範囲内でない場合（Ｔ＞Ｔ１又はＴ＜Ｔ２）には、ステップＳ９で異常発報部５３から異常発報を行い、終了する。

次に、本実施形態の巻上機３の作用効果について説明する。
図３に示すように、巻上機３を制動するブレーキ装置２１が巻上機３を制動するときのトルクを調整するトルク調整機構２９を備えており、トルク調整機構２９は、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５がアーマチュア２５に作用する付勢力を変更するモータ（付勢力変更手段）３７を駆動して、付勢力を変更できるから、ブレーキ装置２１の制動力を常時適正な範囲に保持することができる。これにより、従来行われていたように、ブレーキトルクを安全確保から過大に設定するのを防止でき、乗り心地の良いエレベータを提供できる。

図５に示すように、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５は、一端部３５ａをアーマチュア２５に当接し、他端部３５ｂを可動バネ支持部材４１に当接してあり、モータ（付勢力変更手段）３７は、可動バネ支持部材４１を前進又は後退する構成であるから、簡易な構成で且つブレーキディスク２７に作用するブレーキトルクの調整が容易にできる。
モータ（付勢力変更手段）３７の回転軸３７ａに連動して、可動バネ支持部材４１を前進又は後退する構成であるから、例えば、回転軸３７ａの回転方向を変えるだけで可動バネ支持部材４１の前進又は後退ができるから、構成を簡易にできる。
図４に示すように、同じ構成の圧縮コイルバネ２６、３５を複数設けてあり、トルク調整機構２９は少なくとも１つの圧縮コイルバネ２６を調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５としているから、同種の部材を使用でき、部品点数を少なくできる。

次に、本実施の形態にかかる巻上機のトルク調整方法の作用効果について説明する。
図７において、ステップＳ４及びステップＳ５に示すように、ブレーキトルク測定工程で測定した測定データＴが、前記閾値の範囲の上限値Ｔ１を越えている場合（Ｔ＞Ｔ１）には、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５の付勢力を弱め、閾値の範囲の下限値Ｔ２未満の場合（Ｔ＜Ｔ２）には、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５の付勢力を強めているので、トルクを高める場合及び弱める場合の両方の調整ができる。
ステップＳ３に示すように、調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）３５の長さが、バネ線が密着状態の長さである場合には、非常制動（ステップＳ６）を実施して、ブレーキパッド２８の擦りあわせの改善を図っているので、これによりブレーキトルクの回復を図ることができる。
ステップＳ６で非常制動を実施後に、ブレーキトルク測定工程（ステップＳ７）及びブレーキトルクの測定データＴが閾値の範囲内（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）か否かの判定（ステップＳ８）を実施しているので、ブレーキパッド２８の擦りあわせの改善の確認ができる。
エレベータ制御盤１１と、エレベータ制御盤１１を遠隔操作する管理プログラムを有する管理センタ１５とを通信ネットワーク１３を介して遠隔操作する構成であるから、エレベータの点検作業を行う作業員の削減ができる。

（第２実施形態）
以下に本発明の他の実施形態を説明するが、以下に説明する実施形態において、上述した第１実施形態と同一の作用効果を奏する部分には同一の符号を付することによりその部分の詳細な説明を省略し、以下の説明では第１実施形態と主に異なる点を説明する。
図８に第２実施形態にかかる巻上機のブレーキトルク調整方法を示す。この第２実施形態では、ブレーキトルク設定部６３（図６参照）がステップＳ４のトルク自動調整が可能であると判断した場合には、ステップＳ５でトルク調整機構駆動した後、ステップＳ６で非常制動実施をした後、ステップＳ１に戻ってブレーキトルクの測定をすることが第１実施の形態と異なっている。
この第２実施の形態の制御フロー（図７参照）によれば、第１実施の形態にかかる制御フロー（図８）参照と同様の作用効果を奏することができると共に、更に簡易な制御フローにすることができる。

上述した実施形態は、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。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。
例えば、請求項に記載の付勢手段は、圧縮コイルバネに限らず、油圧等によりアーマチュア２５を付勢しても良いし、トルク調整機構２９は油圧を高めたり弱めたりするポンプであっても良い。
巻上機３は、エレベータの巻上機に限らず、エスカレータの巻上機であっても良い。
図５に示に参照されるように、モータ（付勢力変更手段）３７の回転軸３７ａと可動バネ支持部材４１との連結はラックピニオンや歯車の組み合わせによる連結で、可動バネ支持部材４１を前進及び後退するようにしても良い。

３…巻上機、１１…エレベータ制御盤、１３…通信ネットワーク、１５…管理センタ、２１…ブレーキ装置、２３…電磁コイル、２５…アーマチュア、２７…ブレーキディスク、２８…ブレーキパッド、２９…トルク調整機構、３５…調整用圧縮コイルバネ（付勢手段）、３７…モータ（付勢力変更手段）、４１…可動バネ支持部材、５１…トルク調整部、５５…トルク測定部、５５…異常発報部、６１…比較部、６９…非常制動部。

Claims (2)

1. 付勢手段がアーマチュアを介してブレーキパッドを巻上機のブレーキディスクに押圧することで前記巻上機を制動するブレーキ装置と、前記ブレーキ装置が巻上機を制動するときのトルクを調整するトルク調整機構とを備え、
   前記トルク調整機構は、前記付勢手段が前記アーマチュアに作用する付勢力を変更する付勢力変更手段を備え、
   前記付勢手段は、圧縮コイルバネであり、一端部を前記アーマチュアに当接し、他端部を可動バネ支持部材に当接してあり、前記付勢力変更手段は、モータであり、前記モータの軸の回転に連動して、前記可動バネ支持部材を前記アーマチュアに向けて前進又は後退する巻上機。
2. 前記付勢手段は複数設けてあり、前記トルク調整機構は少なくとも１つの前記付勢手段に設けてある請求項１に記載の巻上機。

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