JPWO2003074407A1 - エレベータの非常止め試験装置 - Google Patents

Abstract

必要最小限のトルクで非常止め装置の安全確認ができるようにしたエレベータの非常止め試験装置であって、かご（１）と、釣合おもり（２）と、かご（１）と釣合おもり（２）を繋ぐロープ（４）と、ロープ（４）が懸架されかご（１）と釣合おもり（２）を駆動する巻上機（３）と、かご（１）が移動する昇降路内においてかご（１）の移動方向に延在するように設けられたガイドレール（６）と、かご（１）に取り付けられ、異常時にかご（１）をガイドレール（６）に対して把持する非常止め装置（５）と、ロープ（４）のかご側に装着され、ロープ（４）の張力を測定する張力検出器（７）とを備える。

Description

技術分野
この発明は、エレベータの非常止め試験装置に関するものである。
背景技術
一般に、エレベータには、例えばロープによりかごを懸架できなくなった時などに備え、かごを確実に把持する非常止め装置の装備が義務づけられている。非常止め装置を備えたエレベータの安全性の確認に関しては、非常止め装置自体の安全性は当然確認されていなければならないが、非常止め装置が実際にエレベータに確実に取り付けられているか、また、確実な動作をするかどうかの確認も同じく重要である。
例えば、エレベータに関する欧州統一法規（Ｌｉｆｔ Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ）の基準ＥＮ８１には、エレベータの据付が完了してユーザに引き渡す前に、安全装置が確実に動作するかどうかを確認する方法が明記されている。そして、この方法は一般的に採用されている。
上記基準ＥＮ８１には、以下のように安全装置の確認方法が記されている。
非常止めがかかった状態で巻上機のモータに電力を供給し、
（１）ロープが巻上機のシーブ上を滑るまで
または
（２）かご側のロープが緩むまで
巻上機の出力トルクを上げていく
という内容が明記されている。そして、この状態で非常止め装置の動作に支障がなければ安全装置の作動に問題はないとされている。
しかしながら、ロープとシーブのトラクション能力（摩擦力）はシーブの形状、巻付け角、かごとおもりの総重量など多くの要素によって当該エレベータに最適なトラクション能力が決定される。従って、上述した従来方法の非常止め装置の試験に適したトラクション能力を設定することは困難である。
つまり、一般にトラクション能力は余裕を持って設計される場合が多いため、上記基準の（１）に記載のようにロープがシーブ上を滑るようにするためには、巻上機の出力トルクを大きくしなくてはならない。
あるいは、トラクション能力が高い場合には、上記（２）に記載のようにおもり側を持ち上げてかご側のロープが緩むまで巻上機の出力トルクを上げなくてはならない。この際、巻上機の最大トルクが小さいと、ロープがシーブ上を滑ることができず、巻上機は回転できずにストールしてしまう。
これにより、上述した基準ＥＮ８１に適合させるために、巻上機の最大出力トルクを大きくしなくてはならないという問題が生じており、非常止めの試験をするがために巻上機の定格トルクを増加させ、これによりエレベータの製造コストが増大するという問題が生じていた。
例えば特開平５−２９４５７５号公報、特開平６−１３５６５３号公報には、このための対策が記載されている。これらの公報に記載の方法は、非常止めのキャッチテストを行うために巻上機の電動機を駆動する駆動装置（インバータ）を、キャッチテストのための重負荷駆動する容量にランクアップすることなく、通常のエレベータの運転時に必要とする容量で済ませることを目的としている。
このうち、特開平５−２９４５７５号公報に記載の方法では、インバータ出力に対して励磁電流を高め、いわゆる強め界磁運転を行うことで、トルク電流成分の電流の増加を抑え、インバータ容量の増加を防いでいる。
また、特開平６−１３５６５３号公報に記載の方法では、負荷となる電動機の巻線をΔ結線からＹ結線にすることで、重負荷駆動時の電流を低減させるようにしている。
しかしながら、これらの公報に記載された方法では、重負荷駆動を必ず行う必要があり、通常運転では不要なレベルの出力トルクを巻上機に生じさせる必要があった。
従って、本発明は、巻上機の出力トルクを運転に必要な必要最小限にして、定格トルクの増加を抑えた安価なエレベータを構成することを目的とする。
発明の開示
この発明は、かごと、釣合おもりと、前記かごと釣合おもりを繋ぐロープと、前記ロープが懸架され前記かごと前記釣合おもりを駆動する巻上機と、前記かごが移動する昇降路内において前記かごの移動方向に延在するように設けられたガイドレールと、前記かごに取り付けられ、異常時に前記かごを前記ガイドレールに対して把持する非常止め装置と、前記ロープのかご側に装着され、前記ロープの張力を測定する張力検出器とを備え、前記巻上機がエレベータの駆動に必要とする最大トルクで前記釣合おもりを巻上げたときの前記張力検出器の出力が前記釣合おもりにより発生する力とトラクション能力との差と等しいとき、若しくは前記巻上機がエレベータの駆動に必要とする最大トルクで前記釣合おもりを巻上げたときの前記張力検出器の出力が前記釣合おもりにより発生する力とトラクション能力との差よりも小さいときに非常止め装置が安全であることを判断するエレベータの非常止め試験装置である。張力検出器の出力から巻上機の発生トルクの検出が可能となり、エレベータが運転に必要とする巻上機の最大トルクが発生していれば、例えトラクション能力が高すぎて巻上機がトルクを発生しながらストールしてしまった場合でも、非常止め装置の安全確認ができるようにした。
また、この発明は、上述の改良されたエレベータの非常止め試験装置において、前記張力検出器の出力を表示する表示器を更に備えたものである。表示器によって張力検出器の出力を容易に確認することができ、信頼性の高い試験ができるようにした。
また、この発明は、上述の改良されたエレベータの非常止め試験装置において、前記表示を乗場に設置された表示装置に表示したものである。乗場に設置した表示器によって張力検出器の出力を容易に視認できるようにした。
また、この発明は、上述の改良されたエレベータの非常止め試験装置において、前記非常止め装置が前記ガイドレールを把持する把持力の安全性を確認する把持力確認手段を備え、前記把持力確認手段は、前記巻上機がエレベータの駆動に必要とする最大トルクで前記釣合おもりを巻上げた時における前記張力検出器の出力から巻上機のトルクを求め、求めたトルクと巻上機に必要な最大トルクを比較して、前記把持力の安全性を確認するものである。把持力確認手段における比較の結果、エレベータが運転に必要とする巻上機の最大トルクが巻上機で発生していれば、例えトラクション能力が高すぎて巻上機がトルクを発生しながらストールしてしまった場合でも、非常止め装置の安全確認ができるようにした。
発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
図１は、この発明の第１の実施の形態にかかるエレベータの非常止め試験装置を示す模式図である。先ず、図１に基づいてこの発明の第１の実施の形態の構成について説明する。図１において、１は人や物などが載せられるエレベータのかご、２は釣合おもり、３は巻上機シーブ、４はロープをそれぞれ示している。ロープ４の両端にはかご１と釣合おもり２がそれぞれ固定され、ロープ４は巻上機シーブに懸架されている。
また、５は、かご１に取り付けられた非常止め装置、６は、かご用レールをそれぞれ示している。非常止め装置５が作動させてかご用レール６と非常止め装置５が係合すると、非常時のかご１の降下が抑制される。
また、７はロープ４のかご１側の一端に設けられたロープ張力検出器、８は張力を表示する表示器、９は昇降路、１０は巻上機シーブ３の回動を阻止するブレーキをそれぞれ示している。
次に、図２〜図５に基づいて本発明の原理を説明する。図２〜図５は、エレベータの４種類の動作状態を示す模式図であって、各動作状態においては、かご１に設けられた非常止め装置５がレール６に係合しており、非常止め装置５が作動状態とされている。
図２は、巻上機シーブ３のブレーキ１０が開放されている状態を示している。この状態では、巻上機シーブ３に回転トルクは発生していない。
図３は、巻上機シーブ３は回転しているが、ロープ４が巻上機シーブ３上で滑っている状態を示している。従って、この状態では、かご１は停止状態にある。
図４は、巻上機シーブ３がトラクション能力で釣合おもり２を持ち上げ、かご１側のロープ４が緩んだ状態を示している。
図５は、巻上機シーブ３がトルクを発生しながらストールしている状態を示している。
図２〜図５において、かご１の自重はＭ（ｋｇ）、かごの負荷はＬ（ｋｇ）、おもりの重量はＷ（ｋｇ）であるとする。ここで、図２〜図５のそれぞれにおいて、巻上機シーブ３とロープ４の間で発生する力をそれぞれＦＡ、ＦＢ、ＦＣ、ＦＤとする。
図２は、巻上機シーブ３のブレーキ１０を開放しただけの状態であるので、ＦＡ＝０である。
図４は、かご側のロープが緩んだ状態であるので、ＦＣ＝Ｗｇ（ｇは重力加速度、以下同じ）である。
図３は、巻上機シーブ３とロープ４の摩擦力の限界を超えて滑っている状態であるので、ＦＢは巻上機シーブ３とロープ４の動摩擦係数によって決まる摩擦力である。
図５において、ＦＤは、巻上機シーブ３がストールした場合のトルクの限界値に対応した力である。
図２〜図５のそれぞれに示すように、「非常止め装置５の把持力」、すなわち「かご用レール６に係合してかご１を停止させている非常止め装置５に加わる力」を上向きにそれぞれＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤとすると、
ＳＡ＝（Ｍ＋Ｌ−Ｗ）ｇ
ＳＢ＝（Ｍ＋Ｌ−Ｗ）＋ＦＢ
ＳＣ＝（Ｍ＋Ｌ）ｇ
ＳＤ＝（Ｍ＋Ｌ−Ｗ）＋ＦＤ
である。
上述した欧州統一法規の基準ＥＮ８１に明記された条件のうち、上記（１）の条件は、ロープ４が巻上機シーブ３上を滑る状態であるため、図３の状態に該当する。この条件を満たすためには、図３の状態で非常止め装置５の把持力ＳＢが（Ｍ＋Ｌ−Ｗ）＋ＦＢ以上の値であればよい。
上述したように、ＦＢはロープ４が巻上機シーブ３上を滑るときにロープ４と巻上機シーブ３との間で発生する摩擦力である。一般に動摩擦力は静摩擦力より小さいので、ＦＢの値はロープ４と巻上機シーブ３が滑り出す直前に発生する静摩擦力と同じかそれ以下の値である。そして、ＦＢの値が滑り出す直前の静摩擦力であるとすれば、ＦＢは、少なくともエレベータの必要最小限のトラクション能力Ｔｍと同じ、又はそれ以上の値であるといえる。
エレベータの必要最小限のトラクション能力は、所定の過負荷を最下階から上昇させることができる能力であれば、実際の性能上も法規上も許容範囲内とされる。トラクション能力Ｔｍは、通常エレベータ容量、昇降行程、ロープ本数などから容易に算出できるものである。実際のエレベータでは、必要最小限のトラクション能力に余裕を持たせて設計しているため、常にＦＢ≦Ｔｍが成立する。必要最小限のトラクション能力以下で巻上機シーブ３とロープ４が滑るとすると、かご１を駆動することができないためである。
従って、同様に巻上機シーブ３がストールしてしまっている場合でも、その最大トルクＦＤがトラクション能力Ｔｍ以上であれば、非常止め装置５の安全性が十分であるといえる。
図２〜図５において、ＤＡ、ＤＢ、ＤＣ、ＤＤは、かご１側につけられた張力検出器７の出力値、すなわち表示器８で表示された値を示している。それぞれの値は、
ＤＡ＝Ｗｇ
ＤＢ＝Ｗｇ−ＦＢ
ＤＣ＝０
ＤＤ＝Ｗｇ−ＦＤ
である。Ｗは釣合おもり２の重量であり、エレベータ毎に定められた値である。上述したように、トラクション能力Ｔｍはエレベータ毎に容易に算出できる。
従って、張力検出器７で検出したＤＤ（＝Ｗｇ−ＦＤ）の値と（Ｗｇ−Ｔｍ）とを比較し、
（Ｗｇ−ＦＤ）≦（Ｗｇ−Ｔｍ）であれば、Ｔｍ≦ＦＤが成立するため、非常止め装置５の安全性が十分確認できることになる。
従って、この場合にはロープ４が巻上機シーブ３の上を滑らない状態であっても、上記（１）の条件は、滑っている状態と同じレベルで、非常止め装置５の安全性を確認できる。
ここで、表示装置８を昇降路９の外に設けることで機械室なしエレベータにおいても容易かつ安全に非常止め装置５の動作を確認することができる。また、表示装置８の表示を乗場に設置したかご１の位置表示装置に表示させれば、より安価に非常止め装置５の動作を確認できる。
図６は、この実施の形態にかかるエレベータの非常止め試験装置の機能構成を示すブロック図である。図６に示すように、この試験装置は、主索張力測定器１１、システムデータ記憶部１２、非常止め把持力確認手段１３、表示手段１４、を有して構成されている。
主索張力測定器１１は、ロープ４のかご１の吊点に設けられ、ロープ４の張力を測定する。システムデータ記憶部１２は、釣合おもり２の重力、及び巻上機シーブ３のトラクション能力の値を記憶している。これらの値は、測定の都度入力しても良いし、エレベータの制御装置に格納されているデータを吸い上げて利用するようにしても良い。
非常止め把持力確認手段１３は、測定されたロープ張力ＤＤが、釣合おもり２（カウンタウェイト）の重量Ｗｇからトラクション能力Ｔｍを引いた値と同じか、又は大きいことを演算し、非常止め装置５の把持力が十分であるか否かを確認する。
表示手段１４は、非常止め装置５の把持力が十分であるか否かを表示する。
図７は、非常止め試験装置による試験の手順を示すフローチャートである。
先ず、ステップＳ１ではシステムデータ入力工程を行う。ここでは、釣合おもり２の重量、巻上機シーブ３のトラクション能力などの値がシステムデータ記憶部１２に入力される。
次に、ステップＳ２では非常止め作動工程を行う。ここでは、非常止め装置５を作動させてかご用レール６と係合させる。
次に、ステップＳ３では張力計測工程を行う。ここでは、巻上機シーブ３に対してブレーキ１０を解放し、かご１が下降する方向に巻上機シーブ３の最大トルクを発生させ、その間にロープ４の張力を測定する。この際、必ずしもロープ４と巻上機シーブ３をスリップさせる必要はない。
次に、ステップＳ４では把持力確認演算工程を行う。ここでは、非常止め把持力確認手段１３によって、非常止め装置５の把持力が十分であるか否かが確認される。
次に、ステップＳ５では確認結果表示工程を行う。ここでは、表示手段１４によって、非常止め装置５の把持力が十分であるか否かが表示される。
以上のように、非常止め装置５が正確にかご１に取り付けられて安全に動作しているかどうかを確認するため非常止め装置５を動作させたあと、釣合おもり２を持ち上げる方向に巻上機シーブ３を回転させて、巻上機シーブ３上でロープ４を滑らせることなく非常止め装置５の安全性が確認できる。このため、運転に必要以上のトルクを巻上機シーブ３に持たせることなく安価なエレベータ装置が実現できる。
また、かご１内負荷をかご１側の張力によって検出できるため、秤装置と非常止め動作確認のためのロープ張力検出器が兼用できる。さらに、ロープの張力を昇降路の外で、乗場表示器で確認できるため、機械室なしエレベータでも容易に乗場から非常止め装置５の動作確認ができるものである。
次に、図８に基いて、この発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、２：１ローピングの場合を示している。すなわち、ロープ４の一端は釣合おもり２に固定されておらず、釣合おもり２上の返し車１５で上方に折り返されて昇降路の上部に固定されている。なお、図８において、第１実施の形態と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を記している。
第２の実施の形態では、図８に示すように、張力検出器７はかご１側で昇降路に吊下げられるロープ４のヒッチエンド（吊下げ）部に設けられる。
なお、図８はアンダースラング（Ｕｎｄｅｒ ｓｌｕｎｇ）の場合を示しているが、アッパースラング（Ｕｐｐｅｒ ｓｌｕｎｇ）の場合も原理は同じであり、どちらの場合もかご１側のロープ張力を検出するのが望ましい。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明にかかるエレベータの非常止め試験装置は、エレベータが運転に必要とする巻上機の最大トルクが発生していれば、トラクション能力が高すぎて巻上機がトルクを発生しながらストールしてしまった場合でも、非常止め装置の安全確認ができるようにしたもので、製造コストを低減させた試験装置として多種のエレベータ、昇降機に有用である。
【図面の簡単な説明】
図１は、この発明の第１の実施の形態にかかるエレベータの非常止め試験装置を示す模式図である。
図２は、エレベータの動作状態を示す模式図である。
図３は、エレベータの動作状態を示す模式図である。
図４は、エレベータの動作状態を示す模式図である。
図５は、エレベータの動作状態を示す模式図である。
図６は、エレベータの非常止め試験装置の機能構成を示すブロック図である。
図７は、非常止め試験装置による試験の手順を示すフローチャートである。
図８は、この発明の第２の実施の形態にかかるエレベータの非常止め試験装置を示す模式図である。

Claims (4)

1. かごと、
   釣合おもりと、
   前記かごと釣合おもりを繋ぐロープと、
   前記ロープが懸架され前記かごと前記釣合おもりを駆動する巻上機と、
   前記かごが移動する昇降路内において前記かごの移動方向に延在するように設けられたガイドレールと、
   前記かごに取り付けられ、異常時に前記かごを前記ガイドレールに対して把持する非常止め装置と、
   前記ロープのかご側に装着され、前記ロープの張力を測定する張力検出器とを備え、
   前記巻上機がエレベータの駆動に必要とする最大トルクで前記釣合おもりを巻上げたときの前記張力検出器の出力が前記釣合おもりにより発生する力とトラクション能力との差と等しいとき、若しくは前記巻上機がエレベータの駆動に必要とする最大トルクで前記釣合おもりを巻上げたときの前記張力検出器の出力が前記釣合おもりにより発生する力とトラクション能力との差よりも小さいときに非常止め装置が安全であることを判断することを特徴とするエレベータの非常止め試験装置。
2. 前記張力検出器の出力を表示する表示器を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のエレベータの非常止め試験装置。
3. 前記表示器を乗場に設置された表示装置に設けたことを特徴とする請求項２記載のエレベータの非常止め試験装置。
4. 前記非常止め装置が前記ガイドレールを把持する把持力の安全性を確認する把持力確認手段を備え、
   前記把持力確認手段は、前記巻上機がエレベータの駆動に必要とする最大トルクで前記釣合おもりを巻上げた時における前記張力検出器の出力から、前記把持力の安全性を確認することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエレベータの非常止め試験装置。

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