JP5886372B2 - 調速機 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、エレベータのかごの走行速度の超過を検出して調速動作を行う調速機に関する。

エレベータには、かごが過速状態に陥ったときにかごを非常停止させる調速機が設置されている。調速機は、かごの速度と同速で移動する調速ロープと、調速ロープが巻き掛けられた綱車と、綱車の回転速度に依存して変化する遠心力により変位するウェイトとを有する。かごが過速状態となると、ウェイトに機構的に結合された作動子が停止用スイッチを動作させ、巻上機の電源が遮断される。電源遮断後もさらにかごの速度が上昇する場合（かごが下降しているとき）には、フライウェイトに結合された別の作動子がロープ掴み機構を動作させ、これにより非常止め装置が動作する。

近年では、例えば超高速エレベータ等において、かご上昇時の定格速度を、かご下降時の定格速度の定格速度よりも高めたものがある。この場合、停止用スイッチを動作させる速度閾値である過速度も、かご上昇時とかご下降時とで異なる値に設定される。このように異なる上昇時過速度と下降時過速度に対応するため、調速機に２つの検出機構（第１検出機構及び第２検出機構）を設け、これらを適宜組み合わせるか、あるいはこれらを選択的に動作させることが行われている。

しかし、このように２つの検出機構を設けると、調速機が大型化する。よりコンパクトで、かつ、異なる上昇時過速度と下降時過速度を検出することができる調速機が望まれている。

特許第４３０６０１４号公報

本発明は、調速機動作基準となる過速度を異なる値に設定しうる調速機をコンパクトに形成することを目的としている。

本発明の一実施形態の調速機は、エレベータのかごと運動する調速ロープが巻き掛けられ、調速ロープの移動により回転する綱車と、綱車に結合されるとともに綱車の回転速度に応じて変化する遠心力に応じて変位するウェイトとを備え、かごの過速により前記ウェイトの変位量が所定量を超えたときに調速動作を行うものである。この調速機の綱車は、綱車の回転軸線方向に並んだ第１の綱車半体及び第２の綱車半体を有している。回転軸線方向に第１及び第２の綱車半体を相対移動させ、第１及び第２の綱車半体の間の隙間を変化させる駆動機構が設けられる。第１及び第２の綱車半体の間の隙間の大きさを変化させると、調速ロープの綱車への巻き掛け半径が変化し、調速ロープの移動速度に対する綱車の回転速度の比率が変更される。

本発明の一実施形態に係る分割構造の綱車を備えた調速機を適用しうるエレベータ装置を模式的に示した全体図である。 本発明の一実施形態に係る分割構造の綱車を備えた調速機の全体構成の一例を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る分割構造の綱車を備えた調速機の一つの構成例を説明するための概略図である。 本発明の一実施形態に係る分割構造の綱車を備えた調速機の他の構成例を説明するための概略図である。 図５の構成例におけるベルトの配置について説明するための概略図である。 綱車半体同士の回転軸線方向の相対移動を可能とする機構の一例を示す概略断面図である。

以下に本発明の一実施形態について添付図面を参照して説明する。

まず、本発明の一実施形態に係る調速機を適用しうるエレベータ装置の全体構成の一例（これに限定されるものではない）について図１を参照して説明する。

図１において、符号１はエレベータの昇降路、符号２は昇降路１上部に設けられた機械室である。機械室２には、駆動シーブ３ａを有する巻上機３と、そらせ車４が設けられている。巻上機３及びそらせ車４には、巻上ロープ（主索）５が巻回されている。巻上ロープ５の一端には、エレベータのかご６が吊られており、巻上ロープ５の他端には、釣り合い錘７が吊られている。かご６及び釣り合い錘７は、巻上機３を駆動することにより、昇降路１内を互いに反対方向に昇降する。

昇降路１のピット底部には、非常時に落下するかご６及び釣り合い錘７との衝突による衝撃をそれぞれ緩和するかご用緩衝器８及び釣り合い錘用緩衝器９が設けられている。

機械室２内には、巻上機３の動作を制御する制御装置１０が設けられている本実施形態では、制御装置１０の制御により、かご６は、上昇時と下降時とで異なる速度で運転される。

かご６には、非常止め装置１１が設けられている。非常止め装置１１には、かご６に取り付けられたセフティリンクなどと呼ばれるリンク機構（詳細は図示せず）の一部をなすアーム１２を介して無端の調速ロープ１３が接続されている。調速ロープ１３は、昇降路１の底部に設けられた張り車１４と、機械室２内の調速機１００に設けられた綱車１０１とに巻き掛けられている。

調速ロープ１３は、上述した図示しないリンク機構（アーム１２を有する）を介してかご６に連結されているため、通常運転時には、調速ロープ１３は、かご６の昇降に追従して張り車１４及び綱車１０１間を循環して移動する。従って、かご６の速度に対応して、綱車１０１の回転速度が変化する。調速機１００は、綱車１０１の回転速度に応じて遠心力により変位するフライウェイト（詳細後述）の変位に基づいてかご６の速度が所定速度を超過したことを検出し、かご６の調速を行う。

調速機１００は、かご６の上昇時における所定速度（例えば定格速度の１．３倍程度）を第１上昇過速度ＶＵ１として検出し、かご６の下降時における所定速度を第１下降過速度ＶＤ１として検出する。これらの過速度ＶＵ１及びＶＤ１が件出されると、巻上機３の駆動停止が行われる。

調速機１００は、巻上機３の駆動が停止されてもかご６が停止しない場合、調速機１００が、第１下降過速度ＶＤ１よりも速い第２下降過速度ＶＤ２を検出する。第２下降過速度ＶＤ２が検出されると、調速機１００は、ロープ掴み機構体１０２により調速ロープ１３を掴み制動する。これにより、調速ロープ１３がかご６に対して引き上げられ、アーム１２を含む図示しないリンク機構を介して非常止め装置１１が動作する。非常止め装置１１は、図示しないブレーキシューにより図示しないガイドレールを掴み、かご６の下降を停止させる。

調速機１００の構成は、後述するように綱車１０１を分割構造にした点を除き、公知のものを採用することができる。採択しうる調速機１００の構成の一例について、図２を参照して簡単に説明する。

調速機１００はフライウェイト式のものである。調速機１００は、綱車１０１の回転軸１０１Ａを支持するフレーム１０３を有する。綱車１０１には一対のフライウェイト１０４が取り付けられている。フライウェイト１０４は、軸１０５を介して、水平方向に延びる揺動軸線を中心として揺動可能に綱車１０１に取り付けられている。なお、後述のように綱車１０１を２つの半体に分割した場合には、いずれか一方の半体にフライウェイト１０４を取り付ければよい。一対のフライウェイト１０４同士は、連結ロッド１０６により連結されており、両フライウエイ１０４の変位量（揺動角度）が互いに同じに維持される。

フライウェイト１０４は、調速動作が行われる過速度（上記の過速度ＶＵ１，ＶＤ１，ＶＤ２）の値（初期設定値）を調整するための付勢機構１０７により、これらフライウェイト１０４が遠心力を受けたときに変位する方向と逆の方向に常時ばね付勢されている。

綱車１０１に軸方向に隣接して、綱車１０１と同軸のラチェットホイール１０８が設けられている。ラチェットホイール１０８は通常運転時には回転せずに静止している。ラチェットホイール１０８の外周には保持爪（図２では隠れて見えない）が設けられており、この保持爪がロープ掴み機構体１０２をロープ解放位置（図２に示す斜めに傾斜した位置）に保持している。

フライウェイト１０４の遠心力による変位（軸１０５を中心とした揺動角度）が第１の所定量を超えると、フライウェイト１０４に装着されている作動ピン（図示せず）が停止用スイッチ１０９に触れて、停止用スイッチ１０９を動作させ、巻上機３の駆動が停止される。

フライウェイト１０４の遠心力による変位が第２の所定量を超えると、フライウェイト１０４に装着されている作動爪（図２では隠れて見えない）がラチェットホイール１０８の突起部に噛み合い、ラチェットホイール１０８を回転させる。これにより、ラチェットホイール１０８の図示しない保持爪によるロープ掴み機構体１０２の保持が解除され、ロープ掴み機構体１０２が水平に倒れる。これにより、ロープ掴み部材１０２ａが、不動のロープ掴み部材１０２ｂに対面し、ロープ掴み機構体１０２に設けられたばね（図２では隠れて見えない）の弾性力により、調速ロープ１３をロープ掴み部材１０２ｂに押し付け、これにより、調速ロープ１３が制動され、非常止め装置１１が作動する。

次に、図３を参照して、検出する過速度を可変とすることができる綱車１０１の構成について説明する。

綱車１０１は、軸線方向に二分割されている、すなわち、綱車は２つの綱車半体１０１ａ，１０１ｂから構成されている。綱車半体１０１ａ，１０１ｂは軸線方向に相対移動可能であり、綱車半体１０１ａ，１０１ｂの回転軸線方向の間隔Ｇが可変となっている。図示された実施形態では、綱車半体１０１ａが回転軸線方向に不動であり、綱車半体１０１ｂが回転軸線方向に可動である。このような綱車半体１０１ａ，１０１ｂの相対移動は、適当な油圧駆動機構（その一例については後述する）を設けることにより実現することができる。

綱車半体１０１ａ，１０１ｂはそれぞれ、互いに対向する傾斜面１０１ｃ，１０１ｄを有している。調速ロープ１３は、綱車１０１の上半部において綱車１０１の概ね半周にわたって綱車１０１と接しており、傾斜面１０１ｃ，１０１ｄ上に支持されている。

図３（ｂ）に示す状態から、可動の綱車半体１０１ｂを綱車半体１０１ａに近接させるように移動させて綱車半体１０１ａ，１０１ｂの間隔Ｇを狭めると、張り車１４により与えられている張力に逆らい、調速ロープ１３は傾斜面１０１ｃ，１０１ｄ上を滑って半径方向外側に移動し、調速ロープ１３の綱車１０１への巻き掛け半径Ｒ（調速ロープ１３が綱車１０１に倣って曲がる屈曲半径）が大きくなる。一方、図３（ａ）に示す状態から、可動の綱車半体１０１ｂを綱車半体１０１ａから遠ざけるように移動させて間隔Ｇを広げると、張り車１４により張力を与えられている調速ロープ１３は傾斜面１０１ｃ，１０１ｄ上を滑って半径方向内側に移動し、調速ロープ１３の巻き掛け半径Ｒが小さくなる。

調速ロープ１３の移動速度が同じ場合、調速ロープ１３の綱車１０１への巻き掛け半径Ｒが小さいほど綱車１０１の回転速度が大きくなる。従って、前述したように第１上昇過速度ＶＵ１を第１下降過速度ＶＤ１より大きくしたい場合には、かご６の上昇時には間隔Ｇを狭めて巻き掛け半径Ｒを大きくして、かご６の上昇時には間隔Ｇを広げて巻き掛け半径Ｒを小さくすればよい。

なお、巻き掛け半径Ｒの変化量を大きくするには、傾斜面１０１ｃ，１０１ｄの傾斜角度を大きくする（立った状態にする）か、あるいは、可動の綱車半体１０１ｂの移動量を大きくする必要がある。しかしながら、傾斜面１０１ｃ，１０１ｄの傾斜角度を大きくしすぎると、綱車半体１０１ａ，１０１ｂの間で調速ロープ１３がロックしてしまう可能性がある。また、可動の綱車半体１０１ｂの移動量の上限は、調速ロープ１３の直径により制約を受ける。

上記の問題は、図４に示すように、調速ロープ１３と綱車１０１との間に無端のベルト２００を挟むことにより解決することができる。このようなベルト２００は、図５に概略的に示すように、機械室２の底壁２ａ（昇降路１の天井壁）の下面に設けた支持体２０１により支持されたプーリー２０２と、綱車１０１との間に掛け渡すことができる。この場合、プーリー２０２と綱車１０１との間の距離が比較的小さくなるので、可動の綱車半体１０１ｂの移動に伴うベルト２００の張力変動を吸収するため、適当なベルトテンショナないしテンションアジャスタ（図示せず）を設けてもよい。

図４に示すように、ベルト２００は概ねＶ字形（すなわちＶベルト）であり、ベルト２００の側面は、傾斜面１０１ｃ，１０１ｄとほぼ同じ角度で傾斜している。調速ロープ１３をベルト２００の幅方向中央の位置に維持するために、ベルト２００の外周面の幅方向中央部が低くなっている。

図４（ｂ）に示す状態から、可動の綱車半体１０１ｂを綱車半体１０１ａに近接させるように移動させて綱車半体１０１ａ，１０１ｂの間隔Ｇを狭めると、ベルト２００は傾斜面１０１ｃ，１０１ｄ上を滑って半径方向外側に移動し、ベルト２００の巻き掛け半径Ｒが大きくなり、また、調速ロープ１３はベルト２００に押されて半径方向外側に移動し、調速ロープ１３の巻き掛け半径Ｒが大きくなる。一方、図４（ａ）に示す状態から、可動の綱車半体１０１ｂを綱車半体１０１ａから遠ざけるように移動させて間隔Ｇを広げると、ベルト２００は傾斜面１０１ｃ，１０１ｄ上を滑って半径方向内側に移動し、これに伴い調速ロープ１３も半径方向内側に移動し、調速ロープ１３の巻き掛け半径Ｒが小さくなる。従って、図３に示す実施形態と同様に、調速動作のトリガとなる過速度を変更することができる。

図４に示す構成例では、ベルト２００が綱車半体１０１ａ，１０１ｂの間の隙間に脱落しない限りにおいて（実際にはある程度の安全マージンが必要であるが）、綱車半体１０１ａ，１０１ｂの間隔Ｇを広げることができる。すなわち、調速ロープ１３の直径よりも幅の広いベルト２００を用いることにより、ベルト２００を用いない場合と比較して、間隔Ｇの調整幅、すなわち調速ロープ１３の綱車１００への巻き掛け半径Ｒの調整幅を大きくすることができる。すなわち、調速機１００の調速動作開始基準となる過速度の調整範囲を広くすることができる。

綱車半体１０１ａ，１０１ｂの相対移動を可能とする油圧駆動機構として、例えば、工作機械で用いられる回転油圧シリンダの原理、あるいは自動車で用いられる無段変速機（ＣＶＴ）のプーリー（ディスク）の移動機構の原理を利用したものを用いることができる。

以下に、回転油圧シリンダの原理を用いた油圧駆動機構の構成例について図６を参照して簡単に説明しておく。図６は概略図であり、たとえ複数部品を結合してなる部品であってもその結合体が一緒に動くのであれば、連続的に同じハッチングを付けて一部品として表示してある。図６で中に×印が記載されている四角の箱で示される部材はころ軸受けであり、黒丸で示される部材はオイルシールである。

可動の綱車半体１０１ｂの回転軸３０１の一端が、フレーム１０３の右側部分１０３ａに、中空の軸支持体３０２を介して支持されている。軸支持体３０２はそれ自体が回転自在であり、回転軸３０１は軸支持体３０２の中を軸線方向にスライド可能である。回転軸３０１上にピストン３０３が設けられている。ピストン３０３は、軸方向不動の綱車半体１０１ａと一体的に回転する回転部品３０４に形成されたシリンダ３０５内に収容されている。回転部品３０４の中心部の空洞の内部に回転軸３０１が通され、回転軸３０１は、回転部品３０４に対してスライド可能である。また、回転軸３０１と回転部品３０４とは回り止めピン３１０により相対回転不能となっている。回り止めピン３１０を設ける代わりに回転軸３０１と回転部品３０４とをスプラインないしセレーションを介して相対回転不能かつ相対的回転軸線方向移動可能に結合してもよい。回転部品３０４は、フレーム１０３の左側部分１０３ｂに回転可能かつ軸方向移動不能に支持されている。回転部品３０４の外周の全周にわたって油供給溝３０６が形成されており、フレーム１０３に結合された部品に設けられた油供給ポート３０７から油供給溝３０６に圧油が供給される。圧油は、油供給溝３０６に連通する回転部品３０４内の油路３０８を通って、シリンダ室３０９内に供給され、これによりピストン３０３及びこれに結合された可動の綱車半体１０１ｂが図中左側に移動する。可動の綱車半体１０１ｂの逆方向の動きは、綱車半体１０１ａ，１０１ｂ間に設けられたリターンスプリング３１１のバネ力及び調速ロープ１３の張力により実現され、このときシリンダ室３０９内の圧油は、図示しない戻り油路を介して図示しない油溜めに戻される。

上記の実施形態によれば、綱車半体１０１ａ，１０１ｂの相対移動により調速動作開始基準となる過速度を調整することができる。この構成を採用すれば、調速機構体は１つだけ設ければよい。このため、調速機動作基準となる過速度を異なる値に設定しうる調速機をコンパクトに形成することができる。

上記の実施形態は、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。これら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。

１３ 調速ロープ
１００ 綱車
１０１ａ，１０１ｂ 綱車半体
２００ 無端ベルト

Claims (3)

1. エレベータのかごと運動する調速ロープが巻き掛けられ、この調速ロープの移動により回転する綱車と、前記綱車に結合されるとともに前記綱車の回転速度に応じて変化する遠心力に応じて変位するウェイトとを備え、前記かごの過速により前記ウェイトの変位量が所定量を超えたときに調速動作を行う調速機であって、
   前記綱車が、前記綱車の回転軸線方向に並んだ第１の綱車半体及び第２の綱車半体を有しており、
   前記回転軸線方向に前記第１及び第２の綱車半体を相対移動させ、前記第１及び第２の綱車半体の間の隙間を変化させる駆動機構が設けられ、
   前記隙間の大きさを変化させることにより、前記調速ロープの前記綱車への巻き掛け半径を変化させ、これにより、前記調速ロープの移動速度に対する前記綱車の回転速度の比率を変更可能とした調速機において、
   前記第１の綱車の外周部に第１の傾斜面が設けられ、前記第２の綱車の外周部に第２の傾斜面が設けられ、前記第１及び第２の傾斜面は、半径方向外側にゆくに従って両者の距離が広がるように互いに反対方向に傾斜して互いに対面し、
   前記調速機は、前記綱車とプーリーとの間に巻きかけられた無端ベルトをさらに備え、この無端ベルトは、前記第１及び第２の傾斜面の間に挟まれた状態で前記綱車に巻き掛けられており、
   前記調速ロープは、前記無端ベルトの外周面に支持された状態で、前記無端ベルトを介して前記綱車に巻き掛けられていることを特徴とする調速機。
2. 前記無端ベルトはＶベルトである、請求項１記載の調速機。
3. 前記無端ベルトの外周面の幅方向中央部に前記調速ロープを位置決めするために、前記無端ベルトの外周面の幅方向中央部が窪んでいる、請求項１または２記載の調速機。

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