JPH0710435A - 巻上機用ディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、ディスクブレーキの摩擦板
を摩耗させないようにするとともに、摩耗した場合でも
常に安定したブレーキ力を得ることができ、安全な走行
を確保し得るエレベータの巻上機用ディスクブレーキを
提供することにある。 【構成】 本発明は、巻上機本体に取り付けられるマグ
ネットフレーム内の電磁石への通電制御によりディスク
を吸引及び解放動作させ、このディスク解放時に、ばね
力によりディスクを押付けて巻上用電動機に連結する入
力軸に連動して回転動作する摩擦板との間に摩擦力を働
かせて前記巻上用電動機に制動をかける巻上機用ディス
クブレーキにおいて、前記摩擦板の摩耗量に応じて、前
記摩擦板と前記ディスクとの摩擦面を増大するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エレベータの巻上機用
ディスクブレーキに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の巻上機用ディスクブレーキについ
て図６乃至図８に基づいて説明する。ロープ式エレベー
タは昇降路上部の機械室に設置した巻上機１のメインシ
ーブ２に巻き付けた主ロープ３の両端末にそれぞれかご
４とつり合い重り５を吊り下げ、巻上機１に組込んだ電
動機６によりかご４の昇降制御を行っている。

【０００３】巻上機１にはその入力軸７の反モータ側に
無励磁動作型ディスクブレーキ８が取付けてある。無励
磁動作型ディスクブレーキ８はマグネット９を内蔵した
マグネットフレーム10が巻上機のケーシング11に固定さ
れ、マグネットフレーム10に隣接して摩擦板12を間に挟
んでディスク13，14とが中心を貫く入力軸７上に配置さ
れている。更に、ディスク13，14は外周部分の３点を貫
く軸15を介してケーシング11に連結され、摩擦板12は、
回転は出来ないが入力軸７及びそのボス16のスプライン
に噛み合って軸上を軸方向に動くようにしている。入力
軸７とボス16はキー継手により直結され、摩擦板12とボ
ス16はスプラインにより連結されている。

【０００４】マグネットフレーム10にはディスク13，14
を摩擦板12に押付けるバネ17が軸に対して120 ゜ずつ隔
てて均等に３点取付けてある。エレベータのかご４を停
止させるとき、マグネット９の電流は遮断され、ディス
ク13，14はばね17により摩擦板12に押付けられ、摩擦板
12が停止して巻上機の入力軸７にブレーキがかかる。

【０００５】反対にかご４の走行時にはマグネット９は
通電し、ディスク13がばね17に抗してマグネットフレー
ム11に吸引され、ディスク13，14と摩擦板12はそれぞれ
遊離して入力軸７は自由に回転する状態となる。

【０００６】ここで交流２段式エレベータでは、かご４
が乗場階に停止する場合、高速走行から電動機６のポー
ルチェンジにより４分の１程度の速度に落とした後、デ
ィスクブレーキ８を動作させて乗場階に停止させる。ブ
レーキ力はかご４の床と乗場階の床に段差に直接影響す
るので、段差が生じない様にブレーキ力を精密に調整し
ている。

【０００７】また、インバーター制御のエレベータで
は、巻上機の電動機６を制御し、かご４を乗場階に停止
させた後、ディスクブレーキ８を動作させる。この場合
ディスクブレーキ８は制動できなく、保持にのみ使用さ
れる。しかしながら、停電時やエレベータの安全装置動
作時は、高速走行からディスクブレーキ８を動作させ
て、かご４を停止させる。この場合、ブレーキ力が弱い
と、かご４がピット内のバッファや昇降路上部に衝突す
る危険が有り、逆にブレーキ力が強すぎると、かご４の
減速度が大きくなり乗客にショックを与えるので、適切
な値にブレーキ力を調整しておく必要がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ディスクブレーキでは、ブレーキ動作を繰り返すと、摩
擦板12が次第に摩耗するため、ばね17がディスク13を押
し付ける際、ばね17の長さは摩擦板12の摩耗距離分だけ
長くなり、ばね力も低下することになる。

【０００９】従って、摩擦板12とディスク13，14間の摩
擦力（ブレーキ力）が低下する。そして、交流２段式エ
レベータではかご４の着床精度を確保することが困難と
なり、また交流２段式、インバータ式エレベータ共に、
非常制動がかかった際には充分なブレーキ力を得られず
に最悪の場合には最端階への衝突という事態にもなりか
ねなかった。

【００１０】またディスクブレーキ８は上述したように
構成されているので、マグネット９に通電し、磁力が発
生すると、マグネットフレーム10、ボス16、摩擦板12が
磁化される。ボス16と摩擦板12が磁化されることによ
り、両者のスプライン噛み合い部分で吸引力が生じ、軸
方向に自由に動くべき摩擦板12の動きが規制される。そ
の結果、磁力によりディスク13をマグネットフレーム10
側に吸引しても、摩擦板12はディスク14と接触したまま
となり、発熱、摩耗しブレーキ力低下の原因となる。

【００１１】そして、ボス16、摩擦板12との磁化を防ぐ
ため一方叉は片側を非磁性体とする場合がある。この場
合、ボス16、摩擦板12は磁化されないが、両者に全く吸
引力が生じない為、摩擦板12が自由になりすぎ、スプラ
インを軸方向に移動して、回転中に振動を発生し騒音の
原因となることがある。

【００１２】そこで本発明の目的は、ディスクブレーキ
の摩擦板を摩耗させないようにするとともに、摩耗した
場合でも常に安定したブレーキ力を得ることができ、安
全な走行を確保し得るエレベータの巻上機用ディスクブ
レーキを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために第１の手段として巻上機本体に取り付け
られるマグネットフレーム内の電磁石への通電制御によ
りディスクを吸引及び解放動作させ、このディスク解放
時に、ばね力によりディスクを押付けて巻上用電動機に
連結する入力軸に連動して回転動作する摩擦板との間に
摩擦力を働かせて前記巻上用電動機に制動をかける巻上
機用ディスクブレーキにおいて、前記摩擦板の摩耗量に
応じて、前記摩擦板と前記ディスクとの摩擦面を増大す
るようにしたことを特徴とする巻上機用ディスクブレー
キを提供する。また、第２の手段として、巻上機本体と
マグネットフレームとの間に磁束を遮蔽する非磁性体を
設けるようにする。

【００１４】

【作用】以上第１の手段によれば、摩擦板が摩耗した場
合には、摩擦板とディスクとの摩擦面が摩耗量に応じて
増大し、ばね力の低下分を相殺するように摩擦力が増大
することになるので、常にほぼ一定のブレーキ力を得る
ことができ、安全で、保守サービス期間の短縮ができる
優れたエレベータを提供することができる。また、第２
の手段によれば、非磁性体を設けることによりマグネッ
トフレームからの磁束を遮蔽し、入力軸の強力な磁化を
防ぐようにする。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例を図１、図２に基づいて説
明する。図１は、本発明のディスクブレーキの全体構成
を示す断面図である。図中、従来技術と同様の構成部分
には同符号を付し、重複した説明は省略する。

【００１６】本実施例では、入力軸７に外周にスプライ
ンを切ったボス16が固定されており、そのボス16に、内
側にスプラインを切った金属板18が両者のスプライン構
造により係合されている。金属板18の両側面にはシュー
19が付けられて、摩擦板12ａを構成している。シュー19
は、金属板18側の取付面部分では一定の厚さを有してい
て、ディスク13，14と摺動し摩擦力を得る摩擦面19ａに
向かってテーパ状の形となっている。このとき、摩擦板
12ａは、金属板18とボス16のスプラインにより嵌められ
ているため、軸方向に可動な状態で取付けられている。
一方、回転方向に対しては、スプラインが噛み合ってト
ルクを伝達するようになっている。

【００１７】また、従来と同様に、マグネットフレーム
10の内部にはマグネット９と３本のばね17が同心円上均
等の位置（120 ゜ずつ隔てた位置）に内蔵されており、
ばね17は、ディスク13を押し付けるようになっている。
ディスク14は軸15によりマグネットフレーム10に固定さ
れ、ディスク13は、軸15にガイドされるようになってお
り、軸方向に可動となっている。

【００１８】次に本実施例のディスクブレーキの動作に
ついて説明する。まず、エレベータのかご４に制動をか
けない場合には、マグネット９に通電し、ディスク13を
マグネット９に吸着させる。吸着させることによって、
摩擦板12ａは、ディスク13，14に接触することなく、入
力軸７の回転動に同期して自由に回転することになる。
逆に、かご４に制動をかける場合にはマグネット９への
通電をしゃ断する。マグネット９への通電をしゃ断する
と、マグネット９の吸引力がなくなるため、ディスク13
はフリーの状態となる。ディスク13がフリーな状態にな
ると、ディスク13はばね17の復元力によって摩擦板12ａ
の方向に押され、摩擦板12ａがちょうどディスク13，14
に挟まれる状態になる。そして、摩擦板12ａのシュー19
の摩擦面19ａが、ディスク13，14に摺動して摩擦力を生
じ、入力軸７の回転に制動（ブレーキ力）がかかるよう
になっている。

【００１９】ここで、ブレーキ力を一定に保つために、
具体的には、ばね17のばね定数Ｋ、摩擦板12ａとディス
ク13，14間の摩擦係数をμ、シュー19の内径をｒ１と
し、摩擦板12ａの摩耗が無い状態での、摩擦面19ａの
幅、ブレーキ動作時のばね17の撓みをそれぞれａ，Ｌ
１、摩耗量δ時の摩擦面19ａの幅の増分をｂとすると、
当初の摩耗の無い状態でのブレーキトルクＴ１は、

【００２０】

【数１】 Ｔ１＝２μ・３Ｋ・Ｌ１（ｒ１＋ａ／２） …（１）式 摩耗量δの状態でトルクＴ２は、

【００２１】

【数２】 Ｔ２＝２μ・３Ｋ（Ｌ１＝２δ）（ｒ１＋ａ／２＋ｂ／２） …（２）式 トルク変動分ΔＴは、

【００２２】

【数３】 ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ２＝μ・３Ｋ｛（Ｌ１−２δ）ｂ−（２ｒ１＋ａ）・δ｝… （３）式 ΔＴ＝０とするためには、

【００２３】

【数４】 （Ｌ１−２δ）ｂ−２ｒ１・δ＝０ …（４）式 （４）式を満たす必要があるから、

【００２４】

【数５】 ｂ＝（２ｒ１＋ａ）・δ／（Ｌ１−２δ） …（５）式 （５）式となり、このような関係式を満たすように摩擦
面19ａを構成することにより、ブレーキトルクを一定に
する事が出来る。ここで、ｃ＝ｂ／δと置くと、

【００２５】

【数６】 ΔＴ＝μ・３Ｋ｛（Ｌ１−２δ）Ｃ−（２ｒ１＋ａ）｝・δ…（６）式 （６）式となり、δ＜＜Ｌ１，ａ，２ｒ１のときは、δ
を無視すると、

【００２６】

【数７】 Ｃ＝（２ｒ１＋ａ）／Ｌ１ …（７）式 （７）式のようにＣをとれば、ΔＴはほぼ０となる。こ
の場合、シュー19の摩擦面19ａに相当する断面積を均一
にすることができ、シュー19の製造が簡単になる。

【００２７】以上、本実施例によれば、摩擦板12ａが摩
耗し、ブレキー動作時のばね17の長さが増大した場合で
も、摩耗量δに伴って摩擦面19ａの面積が増大するた
め、ディスクブレーキのブレーキ力が低下することな
く、ほぼ一定のブレーキ力を得ることができる。

【００２８】次に、本発明の第２実施例について図３を
用いて説明する。第２実施例では、摩擦板12ａの摩耗時
に、ブレーキ力をほぼ一定に保つために、入力軸７に固
定されたボス16にスプライン結合された金属板18の両側
面に異なる材質のシュー20ａ，20ｂ，20ｃ，20ｄ，20ｅ
を多数積層させるようにしている。各層のシュー20は、
金属板18に近づく程摩擦係数の高い部材を用いている。
この場合、ブレーキ力は、ステップ状に変化することに
なるが、着床精度や必要最小限のブレーキ力を得るため
にはほとんど問題はなく、第１実施例のようにテーパ状
にシュー材を加工することもないので、構成は簡略化さ
れ標準化しやすいものとなる。

【００２９】さらに本発明の第３の実施例について図４
及び図５を用いて説明する。本実施例のディスクブレー
キでは、入力軸７に、外周にスプラインを切った磁性体
のボス16を固定して有る。摩擦板12は内側にスプライン
を切った磁性体の金属板と金属板に貼られたシューから
なる。摩擦板12はボス16にスプラインによりはめられ、
軸方向には可動だが回転方向はスプラインが噛み合い、
トルクを伝達する。マグネットフレーム10の内部にはマ
グネット９と、３本のバネ17が同心円上均等の位置に内
臓されている。ディスク14はピン15によりマグネットフ
レーム10に固定され、ディスク13は軸15によりガイドさ
れ軸方向に可動となっている。

【００３０】巻上機の反電動機側では軸受21により入力
軸７を支え、軸受21は、オーステナイト系のステンレス
の様な、非磁性体の材料からなる軸受フタ22により、軸
方向を固定してある。軸受フタ22はケーシング11に固定
され、マグネットフレーム10は軸受フタ22に固定されて
いる。

【００３１】このように構成されたディスクブレーキ８
の動作について説明する。マグネット９へ通電される
と、マグネットフレーム10に磁力が生じ、バネ17の力に
打ち勝ってディスク13がマグネットフレーム10に吸引さ
れる。マグネットフレーム10の磁束は非磁性体の軸受フ
タ22で遮断されるので、入力軸７側に漏れることはな
く、ボス16、摩擦板12は磁化されない。従って、シュー
12は回転中、軸方向には自由になり、ディスク14に押し
付けられることが無い。

【００３２】しかし、入力軸７、ボス16、摩擦板12はマ
グネットフレーム10から空気中への磁束漏れにより、極
く僅か磁化されるので、摩擦板12とボス16は僅かに吸引
しあう。

【００３３】このように本実施例によれば、非磁性体の
部材により、ディスクブレーキの磁力が巻上機側に漏れ
無いため、入力軸の磁化の影響が少ない。従ってボス、
摩擦板の磁化の程度も少ない為、両者のスプライン部で
の吸引力も殆どなく、摩擦板はボスに対し自由に動く事
ができるので、摩擦板の接触による発熱、摩耗は無い。

【００３４】又、摩擦板12とボス16との極く僅かの磁力
により、摩擦板12とボス16は僅かに吸引しあい、回転中
摩擦板12とボス16のスプライン部のガタにより振動、騒
音を発生する事がない。

【００３５】尚、上記実施例では軸受フタ22を非磁性体
としたが、コスト等の問題で磁性体とせざるを得ない場
合がある。この場合は図５に示す様に、軸受フタ22の外
側に非磁性体の板23を挿入することにより、マグネット
フレーム10の磁束を遮っても良い。この場合も前記実施
例と同様、ボス16、摩擦板12は極僅かしか磁化されない
ので、同様の理由で摩擦板12の摩耗、発熱や振動、騒音
の恐れはない。

【００３６】

【発明の効果】以上本発明によれば、ディスクブレーキ
を使用して摩擦板が摩耗してきても、ブレーキトルクを
ほぼ一定に保つことが出来る。したがって、交流２段式
のエレベータにおいてはかごの着床精度を常に保つ事が
できる。インバーター式エレベーターにおいても、非常
制動時の制動距離を一定に保つ事が出来、かごがバッフ
ァや昇降路上部に衝突する危険や、乗客乗り込み時の保
持トルク不足の危険が無くなる。また、ブレーキの定期
点検の間隔、回数を減らすことが出来、保守の大幅な省
力となる。また、巻上機のケーシシングとマグネットフ
レームとの間に非磁性を介在させるようにしたので、入
力軸の磁化による摩擦板の摩耗、発熱を防ぐことができ
るとともに、振動、騒音を押さえることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディスクブレーキの概略構成を示す断
面図である。

【図２】本発明の図１のＡ部詳細図である。

【図３】本発明の他の実施例の摩擦板の構成を示す断面
図である。

【図４】本発明の第３の実施例のディスブレーキの構成
を示す断面図である。

【図５】本発明の第３の実施例のディスクブレーキの構
成を示す断面図である。

【図６】エレベータの全体構成図である。

【図７】エレベータのディスクブレーキ取付位置を示す
図４の上面図である。

【図８】従来のディスクブレーキの概略構成を示す断面
図である。

【符号の説明】

１…巻上機、６…電動機、７…入力軸、８…ディスクブ
レーキ、９…マグネット、10…マグネットフレーム、12
ａ…摩擦板、13，14…ディスク、17…ばね、19…シュ
ー、19ａ…摩擦面、20ａ，20ｂ，20ｃ，20ｄ，20ｅ…シ
ュー、21…軸受、22…軸受フタ、23…非磁性体の板。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻上機本体に取り付けられるマグネット
   フレーム内の電磁石への通電制御によりディスクを吸引
   及び解放動作させ、このディスク解放時に、ばね力によ
   りディスクを押付けて巻上用電動機に連結する入力軸に
   連動して回転動作する摩擦板との間に摩擦力を働かせて
   前記巻上用電動機に制動をかける巻上機用ディスクブレ
   ーキにおいて、前記摩擦板の摩耗量に応じて、前記摩擦
   板と前記ディスクとの摩擦面を増大するようにしたこと
   を特徴とする巻上機用ディスクブレーキ。
2. 【請求項２】 巻上機本体に取り付けられるマグネット
   フレーム内の電磁石への通電制御によりディスクを吸引
   及び解放動作させ、このディスク解放時に、ばね力によ
   りディスクを押付けて巻上用電動機に連結する入力軸に
   連動して回転動作する摩擦板との間に摩擦力を働かせて
   前記巻上用電動機に制動をかける巻上機用ディスクブレ
   ーキにおいて、前記摩擦板の前記ディスクとの摩擦面を
   摩擦係数の異なるシューで積層するとともに、前記ディ
   スク側に近づくにしたがって摩擦係数の小さいシューを
   積層したことを特徴とする巻上機用ディスクブレーキ。
3. 【請求項３】 巻上機本体に取り付けられるマグネット
   フレーム内の電磁石への通電制御によりディスクを吸引
   及び解放動作させ、このディスク解放時に、ばね力によ
   りディスクを押付けて巻上用電動機に連結する入力軸に
   連動して回転動作する摩擦板との間に摩擦力を働かせて
   前記巻上用電動機に制動をかける巻上機用ディスクブレ
   ーキにおいて、前記マグネットフレームと前記巻上機本
   体との間に非磁性体を設け、この非磁性体により前記マ
   グッネトフレームからの磁束を遮蔽するようにしたこと
   を特徴とする巻上機用ディスクブレーキ。