説明

エレベータ装置

【課題】小型でエネルギコストが低減されたエレベータ装置を得る。
【解決手段】この発明のエレベータ装置は、ブレーキ手段は、椀形状のブレーキドラム2と、一端部に設けられた支点6を中心に回動可能に設けられたブレーキアーム4a,4bと、ブレーキドラム4a,4bの制動面に面接触して駆動シーブの回転を停止させるブレーキシュー3と、ブレーキアーム4a,4bの他端部に設けられ支点6を中心にブレーキアーム4a,4bを回動させてブレーキシュー3を制動面側に付勢する制動ばね5とを備え、ブレーキアーム4a,4bのそれぞれの支点6は、ブレーキシュー3が制動面に面接触する部位から離れており、かつ駆動シーブにおいて乗かご方向のアンバランストルクが生じたときに、ブレーキシュー3が制動面に押圧する制動ばね5による荷重が増加する位置に配置されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、懸架手段により昇降路内に吊り下げられている乗かご及び釣合おもりが巻上機により昇降するエレベータ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、省エネの観点から、乗かごの本体の荷重に対して、釣合おもりの荷重を満員時の荷重の半分より小さい値を加えた荷重に設定したエレベータ装置がある。
この場合、乗客数が零の場合に対して満員時の方が乗かごと釣合おもりとの間に生じたアンバランストルクを保持する保持トルクが増大することになり、その保持トルクに合せて巻上機のブレーキ手段のブレーキトルクを増加させる必要がある。
また、通常巻上機は、乗かご及び釣合おもりを吊り下げる位置が左右で逆転する場合があるために、巻上機の駆動シーブの両回転方向ともブレーキトルクが同じ構造を採用している。
この場合、アンバランストルクが大きい側にブレーキトルクを合わせる必要があるために、一対のブレーキ機構でのブレーキトルクが必要以上に大きくなってしまう。
このブレーキ手段として、一対のブレーキアームの支点を中心に回動し、制動ばねの弾性力によりブレーキシューをブレーキドラムの制動面に押圧するアーム式のブレーキ手段が知られている(例えば、特許文献1)。
【0003】
このブレーキ手段の場合、一対のブレーキ機構から構成されており、一対のブレーキアームのそれぞれの支点は、ブレーキアームの一端部に設けられ、他端部に制動ばねが設けられている。ブレーキシューは、ブレーキアームの中間部に設けられている。両支点は、ブレーキドラムの周方向において隣接した位置に設けられている(後述する図6参照)。
従って、それぞれのブレーキアームは、支点を中心に異なる方向に回動するため、一方のブレーキ機構では、ブレーキシューがブレーキドラムの制動面を押圧する押圧力が増加する「食い込み作用」が働き、他方のブレーキ機構では押圧力が減少する「反食い込み作用」が働く。
なお、「食い込み作用」、「反食い込み作用」に関しては、後述する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第4292206号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記巻上機のブレーキ手段の場合、駆動シーブの両回転方向ともにブレーキトルクが同じで、また一方のブレーキ機構単独でも停止した乗かごを保持する保持トルクを確保しなければならない。
従って、このブレーキ手段では、押圧力が減少する「反食い込み作用」の働くブレーキ機構でアンバランストルクが大きい場合を保持する保持トルクを確保する必要があり、そのため大型な制動ばねを備えなければならないという問題点があった。
また、制動ばねの弾性力に逆らってブレーキアームを回動させる電磁マグネットに対する通電容量も大きくなってしまい、エネルギコストも増大し、巻上機も大型化してしまうという問題点もあった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明に係るエレベータ装置は、懸架手段により昇降路内に吊り下げられている乗かご及び釣合おもりと、前記懸架手段が巻掛けられた駆動シーブ、前記乗かごの昇降を停止させるブレーキ手段を有するとともに、前記懸架手段を駆動して前記乗かご及び前記釣合おもりを昇降させる巻上機とを備え、前記釣合おもりの荷重は、前記乗かごの本体の荷重に前記乗かごの最大積載負荷の半分または半分よりも小さい負荷が加えられた荷重であり、前記乗かご内に最大負荷が積載された場合の前記乗かごの方向のアンバランストルクが、前記乗かご内の負荷が無い場合の前記釣合おもりの方向のアンバランストルクと等しい、または大きいエレベータ装置であって、
前記ブレーキ手段は、前記駆動シーブと同軸上に設けられた椀形状のブレーキドラムと、一端部に設けられた支点を中心に回動可能に設けられた少なくとも2個のブレーキアームと、このブレーキアームの中間部にそれぞれ設けられ、前記ブレーキドラムの制動面に面接触して前記駆動シーブの回転を停止させるブレーキシューと、前記ブレーキアームの他端部に設けられ前記支点を中心にブレーキアームを回動させて前記ブレーキシューを前記制動面側に付勢する制動ばねとを備え、
前記ブレーキアームのそれぞれの支点は、前記ブレーキシューが前記制動面に面接触する部位から離れており、かつ前記駆動シーブにおいて前記乗かご方向の前記アンバランストルクが生じたときに、前記ブレーキシューが制動面に押圧する前記制動ばねによる荷重が増加する位置に配置されている。
【発明の効果】
【0007】
この発明に係るエレベータ装置は、ブレーキアームのそれぞれの支点は、ブレーキシューが制動面に面接触する部位から離れており、かつ駆動シーブにおいて乗かご方向のアンバランストルクが生じたときに、ブレーキシューが制動面に押圧する制動ばねによる荷重が増加する位置に配置されているので、ブレーキシューの制動面に対する、所謂「食い込み作用」により、制動ばね固有の弾性力に加えて「食い込み作用」による荷重も加わることになる。
従って、制動ばねは、「食い込み作用」による荷重の増加分、弾性力を小さくすることができ、それだけ制動ばねを小型化することができる。
また、制動ばねの弾性力に逆らってブレーキアームを回動させる電磁マグネットに対する通電容量を小さくすることができ、エネルギコストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】この発明の実施の形態1のエレベータ装置を示す構成図であり、図1(a)は乗かごが無負荷時、図1(b)は乗かごの乗客が満員のときを示している。
【図2】図1のエレベータ装置における巻上機のブレーキ手段を示す構成図である。
【図3】「食い込み作用」、「反食い込み作用」の説明図である。
【図4】CWT率が50%の場合のエレベータ装置を示す構成図であり、図4(a)は乗かごが無負荷時、図4(b)は乗かごの乗客が満員のときを示している。
【図5】並行移動方式のブレーキ手段を示す構成図である。
【図6】従来の巻上機のブレーキ手段を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、この発明の実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
【0010】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1のエレベータ装置を示す構成図である。
エレベータ装置では、乗かご9及び釣合おもり8は、途中そらせ車7に巻き掛けされた懸架手段であるロープ10により昇降路内に吊り下げられている。
昇降路の上部には、乗かご9及び釣合おもり8を昇降させる巻上機1が設置されている。
巻上機1は、ロープ10が巻き掛けられた駆動シーブ11と、駆動シーブ11を回転させるモータ(図示せず)と、駆動シーブ11の回転を制動する、図2に示すアーム式のブレーキ手段とを有している。
モータの回転軸には、駆動シーブ11、及び駆動シーブ11と一体で椀形状をしたブレーキドラム2が固定されている。
なお、図1において、Wcarは、乗かご9の車体の荷重を示し、またCAPは、乗かご9の満員時の負荷である最大積載負荷を示す。
【0011】
このアーム式のブレーキ手段では、ブレーキドラム2の中心に設けられた支柱12の両端部に、それぞれ支点6を中心に回動可能な第1のブレーキアーム4a、及び第2のブレーキアーム4bが設けられている。第1のブレーキアーム4a及び第2のブレーキアーム4bは、中間部にブレーキシュー3が設けられている。第1のブレーキアーム4a及び第2のブレーキアーム4bは、先端部にそれぞれ制動ばね5が設けられており、この制動ばね5の弾性力により支点6を中心に共に図2において反時計方向に回動し、ブレーキシュー3は、ブレーキドラム2の内周壁面である制動面を押圧する。
なお、乗かご9が昇降する際には、電磁マグネット(図示せず)の電磁力で、第1のブレーキアーム4a及び第2のブレーキアーム4bは、制動ばね5の弾性力に逆らって支点6を中心に共に図2において時計方向に回動され、ブレーキシュー3は、ブレーキドラム2の内周壁面から離間している。
【0012】
このブレーキ手段においては、電磁マグネットへの通電が遮断されると、第1のブレーキアーム4a及び第2のブレーキアーム4bには、支点6を中心に時計方向に回動させる電磁力は消滅し、制動ばね5の弾性力により支点6を中心に反時計方向に回動し、ブレーキシュー3が、ブレーキドラム2の制動面に押圧して駆動シーブ11の回転が停止し、かご9は停止する。
また、電磁マグネットに通電されると、第1のブレーキアーム4a及び第2のブレーキアーム4bには、支点6を中心に時計方向に回動させる電磁力が発生し、制動ばね5の弾性力に逆らって支点6を中心に時計方向に回動し、ブレーキシュー3が、ブレーキドラム2の制動面から離間し、制動力が解除される。
【0013】
この実施の形態では、第1のブレーキアーム4a及び第2のブレーキアーム4bのそれぞれの支点6は、駆動シーブ11の回転中心軸線でもあるブレーキドラム2の回転中心軸線に対して、点対称に配置されている。
このことにより、ブレーキドラム2の周方向の一方向に対して、第1のブレーキアーム4a及び第2のブレーキアーム4bは、共に「食い込み作用」が働き、ブレーキドラム2の周方向の反対方向に対しては「反食い込み作用」が働く。
図2に示したアーム式のブレーキ手段では、ブレーキドラム2が反時計方向に回転したときには、第1のブレーキアーム4a及び第2のブレーキアーム4bには、ともに「食い込み作用」が働き、ブレーキドラム2が時計方向に回転したときには、第1のブレーキアーム4a及び第2のブレーキアーム4bには、ともに「反食い込み作用」が働く。
【0014】
次に、アーム式のブレーキ手段における、「食い込み作用」及び「反食い込み作用」について、図3を用いて説明する。
このブレーキ手段において、ブレーキシュー3がブレーキドラム2の制動面に面接触する位置に対しその支点6の位置がずれている場合、レーキシュー3はブレーキドラム2の制動面に対して「食い込み作用」(荷重増加)、「反食い込み作用」(荷重低減)が発生する。
増減する荷重値は、支点6の位置、及び摩擦係数μにより決まる。
【0015】
図3は、ブレーキシュー3に「反食い込み作用」が働いている場合を示しており、この場合にはブレーキアーム4に対するモーメントの釣合式は次のとおりである。
Fs*L1-F*L1-μ*F*L2=0‥‥‥‥‥‥(1)
ここで、Fsは制動ばね5のブレーキアーム4に作用する弾性力、Fはブレーキドラム2の制動面からブレーキシュー3に作用する力、μ*Fはブレーキシュー3に対する摩擦力、L1は支点6と制動ばね5との間の腕の長さ、L2は支点6と制動面との間の腕の長さである。
上記(1)式を展開することで、(2)式が得られる。
F=Fs*L1/(L1+μ*L2)
=Fs*(1/(1+μ*L2/L1))‥‥‥‥‥‥(2)
ここで、荷重低減率e1は、F/Fsであり、(3)式が得られる。
e1=F/Fs=(1/(1+μ*L2/L1))‥‥‥‥‥‥(3)
【0016】
一方、ブレーキシュー3に対して「食い込み作用」が働いている場合には、ブレーキシュー3に対する摩擦力μ*Fのベクトルが反対方向になり、上式(1)〜上式(3)と同様の計算式から、次式に示す、荷重増加率(F/Fs)e2が得られる。
e2=F/Fs=(1/(1-μ*L2/L1))‥‥‥‥‥‥(4)
そして、例えば、L2/L1=0.5、μ=0.4とすると、荷重低減率e1=0.83、荷重増加率e2=1.25となる。
【0017】
以下、この実施の形態1のエレベータ装置において、アーム式のブレーキ手段の作用、効果について、幾つかの比較例と対比して説明する。
図4は乗かご9の満員時の負荷(最大積載負荷)に対して釣合おもり8の負荷の割合(CWT率)が50%の場合のエレベータ装置を示す構成図である。
ここで、CWT率とは、乗かご9自体の荷重と釣合おもり8自体の荷重が等しいエレベータ装置において、乗かご9の満員時の負荷(最大積載負荷)に対する、釣合おもり8に加えられる負荷の割合をいう。
図4(a)は乗かご9が無負荷時(乗客の数が零)のときに、駆動シーブ11に対しては時計方向に50%のアンバランストルクが作用している。
図4(b)は乗かご9の乗客が満員のときであり、駆動シーブ11に対しては反時計方向に50%のアンバランストルクが作用しており、乗かご9が無負荷時の駆動シーブ11に対する回転トルクと満員時の回転トルクの方向は異なるものの、ブレーキ手段は同じ制動トルクが必要となる。
【0018】
一方、この発明の実施の形態1のエレベータ装置は、省エネの観点から、乗かご9の乗客が満員の時の負荷(最大積載負荷)に対して、釣合おもり8の荷重を満員時の荷重の半分より小さい値に設定したエレベータ装置である。
例えば、CWT率40%とした場合、乗かご9が満員時には、図1(b)に示すように、駆動シーブ11に対しては反時計方向に60%のアンバランストルクが作用している。
一方、乗かご9が乗客の数が零である無負荷時には、図1(a)に示すように駆動シーブ11に対しては時計方向に40%のアンバランストルクが作用している。
このように、乗かご9が満員時には、乗かご9内に人がいない場合よりも20%増大したアンバランストルクが駆動シーブ11に作用し、ブレーキ手段は、それだけ乗かご9が降下するのを制止するのに大きな制動トルクを必要とするのが分かる。
【0019】
図5は巻上機1に、アーム式のブレーキ手段と異なる、並行移動方式のブレーキ手段が組み込まれた例を示す構成図である。
このブレーキ手段は、支柱12Aの両側にそれぞれ制動ばね5が設けられ両側にブレーキ機構がある例である。それぞれの制動ばね5は、可動鉄心20を介してブレーキシュー3をブレーキドラム2の制動面に押圧してブレーキドラム2の回転を制動する。
このブレーキ手段を例えば図1に示すCWT率40%のエレベータ装置に適用する場合、ブレーキドラム2に対する制動力は、制動ばね5の弾性力で定められる。
そして、エレベータ装置の場合、安全上片側のブレーキ機構のみでアンバランストルクを保持する必要があるため、片側のブレーキ機構で60%のアンバラントルクの作用に対して制止する制動トルクが必要であり、両側では乗かご内負荷換算で160%(60%+60%+40%)の負荷を保持することが可能である。
【0020】
図6は巻上機1に従来のアーム式のブレーキ手段が組み込まれた例を示す構成図である。
このアーム式のブレーキ手段では、ブレーキドラム2の中心に断面T字形状の支柱12Bが設けられている。この支柱12Bの短片部の両端部には、それぞれ支点6を中心に回動可能な第1のブレーキアーム4a、及び第2のブレーキアーム4bが設けられている。支点6が基端部に設けられた第1のブレーキアーム4aの先端部には、一端部が支柱12Bに接続された制動ばね5の他端部が接続されている。支点6が基端部に設けられた第2のブレーキアーム4bの先端部にも、一端部が支柱12Bに接続された制動ばね5の他端部が接続されている。第1のブレーキアーム4a及び第2のブレーキアーム4bのそれぞれの中間部には、ブレーキシュー3が設けられている。
第1のブレーキアーム4a及び第2のブレーキアーム4bは、制動ばね5の弾性力により、支点6を中心に互いに反対方向に回動し、ブレーキシュー3は、ブレーキドラム2の内周壁面である制動面を押圧する。
【0021】
このアーム式のブレーキ手段が、実施の形態1のエレベータ装置におけるアーム式のブレーキ手段と同様に図1のエレベータ装置に組み込まれた場合、即ちCWT率40%のエレベータ装置に組み込まれた場合、乗かご9が満員時には、図1(b)に示すように、駆動シーブ11に対しては反時計方向に60%のアンバランストルクが作用している。
一方、乗かご9が無負荷時には、図1(a)に示すように駆動シーブ11に対しては時計方向に40%のアンバランストルクが作用している。
巻上機1のブレーキ手段の場合、駆動シーブ11の両回転方向ともにブレーキトルクが同じで、また一方のブレーキ機構単独でも停止した乗かご9を保持する保持トルクを確保しなければならないことから、図6の巻上機1に対して駆動シーブ11に対しては反時計方向に60%のアンバランストルクが作用することになる。
この場合、第1のブレーキアーム4aには「食い込み作用」が働き、第2のブレーキアーム4bには「反食い込み作用」が働く。
【0022】
図6のアーム式ブレーキ手段において、L1/L2=0.5、摩擦係数0.4とすると、食い込みによる荷重増加率は125%、反食い込みによる荷重低減率は83%となる。
よって、このアーム式のブレーキ手段の制動ばね5の弾性力は、60%/0.83=72.3%分必要であり、この制動ばね5を第1のブレーキアーム4a及び第2のブレーキアーム4bのそれぞれに用いた場合は、かご内負荷換算で、72.3%*0.83+72.3%*1.25+40=190.4%となり、かご内負荷換算が160%の図5の巻上機1と比べても大きい。
【0023】
これに対して、実施の形態1のブレーキ手段では、第1のブレーキアーム4a及び第2のブレーキアーム4bのそれぞれの支点6は、ブレーキドラム2の回転中心軸線に対して点対称であって、かつ駆動シーブ11に対してより大きなアンバランストルクが生じる側の回転方向(図2においてブレーキドラム2の反時計方向)において、第1のブレーキアーム4a及び第2のブレーキアーム4bに共に「食い込み作用」が働くように配置されている。
そして、図6のブレーキ手段と同様に、L1/L2=0.5、摩擦係数0.4とすると、食い込みによる荷重増加率は125%、反食い込みによる荷重低減率は83%となる。
このアーム式のブレーキ手段の制動ばね5の弾性力は、60%/1.25=48%分でよいこととなる。このとき、時計方向の反食い込み側では40%以上のアンバランストルクが必要であるが、48%*0.83≒40%となり必要トルクは満足する。
これを両ブレーキ機構として用いた場合に、アンバランストルクが大きい側に対するトルクは、かご内負荷換算で、48%*1.25+48%*1.25+40=160%となり(アンバランストルクが小さい側では、48%*0.83+48%*0.83+40=120%)、図5のブレーキ手段より少ないブレーキ力(制動ばね5の弾性力)で同じブレーキトルクを発揮することができることがわかる。
【0024】
以上説明したように、この実施の形態によるエレベータ装置によれば、ブレーキアーム4a,4bのそれぞれの支点6は、ブレーキシュー3が制動面に面接触する部位から離れており、かつ駆動シーブ11において乗かご9方向のアンバランストルクが生じたときに、ブレーキシュー3が制動面に押圧する制動ばね5による荷重が増加する位置に配置されているので、ブレーキシュー3の制動面に対する、所謂「食い込み作用」により、制動ばね5固有の弾性力に加えて「食い込み作用」による荷重も加わることになる。
従って、制動ばね5は、「食い込み作用」による荷重の増加分、弾性力を小さくすることができ、それだけ制動ばね5を小型化することができる。
また、制動ばね5の弾性力に逆らってブレーキアーム4a,4bを回動させる電磁マグネットに対する通電容量を小さくすることができ、エネルギコストが低減される。
【0025】
また、支点6は、ブレーキドラム2の回転中心軸線に対して互いに点対称位置に設けられており、各ブレーキシュー3がブレーキドラム2の制動面に作用したときの力は、ブレーキドラム2内で相殺し合うので、ブレーキドラム2を固定したモータの回転軸には、作用しない。従って、例えば回転軸の軸受けの長寿命化を図ることができる。
【0026】
なお、支点の位置は、点対称位置にない場合であっても、ブレーキシューが制動面に面接触する部位から離れ、アンバランストルクが大きい回転方向においてブレーキシューの制動面への荷重が増加する位置に配置されていてもよい。
また、ブレーキアームがブレーキドラムの外側に設けられ、制動面がブレーキドラムの外周壁面であるブレーキ手段を有する巻上機であってもよい。
また、支点、ブレーキアーム、ブレーキシュー及び制動ばねは、それぞれ3個以上あってもよい。
【符号の説明】
【0027】
1 巻上機、2 ブレーキドラム、3 ブレーキシュー、4a 第1のブレーキアーム、4b 第2のブレーキアーム、5 制動ばね、6 支点、7 そらせ車、8 釣合おもり、9 乗かご、10 ロープ(懸架手段)、11 駆動シーブ、12,12A,12B 支柱、20 可動鉄心。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
懸架手段により昇降路内に吊り下げられている乗かご及び釣合おもりと、
前記懸架手段が巻掛けられた駆動シーブ、前記乗かごの昇降を停止させるブレーキ手段を有するとともに、前記懸架手段を駆動して前記乗かご及び前記釣合おもりを昇降させる巻上機とを備え、
前記釣合おもりの荷重は、前記乗かごの本体の荷重に前記乗かごの最大積載負荷の半分または半分よりも小さい負荷が加えられた荷重であり、
前記乗かご内に最大負荷が積載された場合の前記乗かごの方向のアンバランストルクが、前記乗かご内の負荷が無い場合の前記釣合おもりの方向のアンバランストルクと等しい、または大きいエレベータ装置であって、
前記ブレーキ手段は、
前記駆動シーブと同軸上に設けられた椀形状のブレーキドラムと、
一端部に設けられた支点を中心に回動可能に設けられた少なくとも2個のブレーキアームと、
このブレーキアームの中間部にそれぞれ設けられ、前記ブレーキドラムの制動面に面接触して前記駆動シーブの回転を停止させるブレーキシューと、
前記ブレーキアームの他端部に設けられ前記支点を中心にブレーキアームを回動させて前記ブレーキシューを前記制動面側に付勢する制動ばねとを備え、
前記ブレーキアームのそれぞれの支点は、前記ブレーキシューが前記制動面に面接触する部位から離れており、かつ前記駆動シーブにおいて前記乗かご方向の前記アンバランストルクが生じたときに、前記ブレーキシューが制動面に押圧する前記制動ばねによる荷重が増加する位置に配置されていることを特徴とするエレベータ装置。
【請求項2】
隣接した前記ブレーキアーム同士は、一方の前記ブレーキアームの前記支点が、他方の前記支点より前記ブレーキアームの前記制動ばねに接近して配置されており、
各前記ブレーキアームは、前記制動ばねの荷重により、それらの前記支点を中心にして同一方向に回動するようになっていることを特徴とする請求項1に記載のエレベータ装置。
【請求項3】
前記支点は、前記ブレーキドラムの回転中心軸線に対して互いに点対称位置に設けられていることを特徴とする請求項2に記載のエレベータ装置。
【請求項4】
前記制動面は、前記ブレーキドラムの内周壁面であることを特徴とする請求項1ないし3の何れか1項に記載のエレベータ装置。
【請求項5】
前記制動面は、前記ブレーキドラムの外周壁面であることを特徴とする請求項1ないし3の何れか1項に記載のエレベータ装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate


【公開番号】特開2013−107722(P2013−107722A)
【公開日】平成25年6月6日(2013.6.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−252415(P2011−252415)
【出願日】平成23年11月18日(2011.11.18)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】