JP4009500B2 - エレベータおよびエレベータの調速機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレベータのかご若しくは釣り合い錘（カウンターウエイト）の走行速度の超過を検知する調速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エレベータでは安全装置として、建築基準法施行令の１２９条の９第７号において、下降するかごの速度が規定された値を超えると、かごの下降を自動的に制止する装置を設けなければならないことが規定されている。
【０００３】
図９は、非常停止装置が設けられた一般的なエレベータの機構の概略を示す図であり、エレベータのかご１０１は、主ロープ１０２で吊られ巻上げ機（図示せず）によって昇降路内を昇降するとともに、昇降路に設けられたガイドレール１０３によってその昇降が案内される。かご１０１には非常止め装置１０４が装着されている。主ロープ１０２が切断したり巻上げ機の回転速度が異常に増大することによりエレベータのかご１０１の速度が定格速度以上になった場合に、非常止め装置１０４はガイドレール１０３を掴みかご１０１を機械的に停止させる。
【０００４】
すなわち、エレベータの過速を機械室に設けられた調速機１０５が検知すると、調速機１０５に組み込まれているロープ掴み１０６が動作し、調速機１０５の綱車に巻装されている調速機ロープ１０７が把持される。調速機ロープ１０７が把持されると、かご１０１に装着されているセフティーリンク１０８を介し、非常止め装置１０４が動作する。
【０００５】
図１０に高速エレベータに使用する一般的な調速機を示す。この調速機は、遠心調速機の一種である。調速機ロープ１０７が巻装された綱車１０８が回転すると、その回転は歯車１１２により鉛直方向を向いた回転軸１１３により伝達される。回転軸１１３には調速機リンク機構１１０の一部をなす第１リンク１１０Ａが取り付けられており、第１リンク１１０Ａのリンク腕の先端には回転錘（フライウエイト）１０９が取り付けられている。綱車１０８が回転すると、回転錘１０９に働く遠心力Ｃにより回転錘１０９が取り付けられたリンク腕が開き、これにより回転軸１１３に装着された軸滑筒が上下動する。軸滑筒には調速機リンク機構１１０の他の一部をなす第２リンク１１０Ｂの一つの支軸が取り付けられている。第２リンク１１０Ｂは、軸滑筒の上下方向の変位に伴い運動し、軸滑筒の変位量が所定値を超えると、第２リンク１１０Ｂの末端に設けられているフック（図では明瞭には見えない）がロープ掴み１０６から外れる。これによりロープ掴み１０６が調速機ロープ１０７を把持し、調速機ロープ１０７の動きが停止する。すると、かご１０１に装着されているセフティーリンク１０８を介し、非常止め装置１０４が動作する（図９参照）。
【０００６】
ところで、一般的に、調速機は、不要動作を防ぎ安定した動作を行うために、エレベータのかごの定格運転速度を僅かに超えるまで第１および第２リンク１１０Ａ，１１０Ｂすなわち調速機リンク機構１１０が運動しないように調整されている。この目的のため、第１リンク１１０Ａには速度調整バネ１１１が設けられており、この速度調整バネ１１１が、エレベータのかご１０１の定格走行速度において回転錘１０９に働く遠心力Ｃと対抗する平衡力を発生させる。また、速度調整バネ１１１は、かご１０１の速度が規定値を超えたときにちょうど第２リンク１１０Ｂがロープ掴み１０６を動作させるように、調速機リンク機構１１０の運動を制限するようなバネ力を発生するように調整されている。
【０００７】
図１０に示す調速機は、回転錘１０９の回転軸１１３が鉛直方向を向いているため、「縦型」と呼ばれる。これに対して、回転錘の回転軸が水平方向を向いた「横型」の遠心調速機もある。その一例を図１１に示す。なお、図１１に示す調速機の構成は［発明の実施の形態］の項で後に詳述される図１に示す調速機の構成を参照することにより理解できる。図１１に示す調速機は、後に［発明の実施の形態］の項において本発明による調速機との作用効果の対比説明を行うことを目的として描かれたものであり、図１１に示す調速機の構成全体が公知であるわけではない。
【０００８】
図１０に示すような縦型の遠心調速機では、綱車１０８の水平方向軸線まわりの回転を鉛直方向軸線まわりの回転に変換するために、歯車１１２を設ける必要がある。このため機構が複雑になり部品数が多くなる短所がある。その一方で、回転錘１０９やリンク機構１１０Ａの質量自体が回転錘１０９に働く遠心力Ｃに対抗する平衡力として作用するため、調速機の運動をこれらの質量により抑制できる利点がある。
【０００９】
これに対して、図１１に示すような横型の遠心調速機では、回転錘１９の回転軸を綱車の回転軸と共有できるため、歯車等の機構が不必要となる。このため、縦型のものに比べて部品数を減らすことができる。また、綱車１１の回転軸が直接的に回転錘を回転させるため、エレベータの運転速度の変化に対して、調速機がよりリニアに動作するといった利点、すなわち調速機の精度向上という利点がある。しかし、一対の回転錘１９およびそれに付随するリンク１６は、回転軸１３まわりの重量バランスをとった状態で配置されているため、回転錘１９やリンク１６等の質量は遠心力Ｃに対抗する平衡力として作用しない。このため、速度調整バネ２６が発生するバネ力のみにより調速機リンク機構の運動を抑制すなわち制御しなくてはらないという短所がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、回転錘に働く遠心力Ｃの大きさは
Ｃ＝ｍｒω２＝ｍｖ２／ｒ
Ｃ：遠心力，ｍ：回転錘の質量，ｒ：回転錘の回転半径
ω：回転錘の角速度，ｖ：エレベータの速度
の形で表される。
【００１１】
この式よりわかるように、遠心力Ｃは回転速度の２乗に比例して大きくなる。近年においては、定格速度が６００ｍ／ｍｉｎを超えるような超高速度のエレベータも現れてきており、このような高速のエレベータの調速機においては、図１２に示すように回転錘に働く遠心力Ｃの大きさ自体のみならず、遠心力Ｃの幅（すなわち定格速度における遠心力と非常止め装置を動作させるべき過速状態における遠心力の差）も、従来型のものに比べて非常に大きくなる。このため、広い速度範囲にわたって、回転錘および調速機リンク機構の動作を的確に制御しうる機能を有する調速機が必要となる。
【００１２】
すなわち、エレベータの定格運転速度が高ければ高いほど、調速機リンク機構が運動を開始してから非常止め装置を動作させるまでの狭い速度域の中で遠心力は急激に増加する。このため、安定した特性を得るためには、遠心力に対抗するための制御力の変化が穏やかになるように、速度調整バネのバネ定数を小さくする必要がある。
【００１３】
一方、調速機リンク機構の運動開始速度も高くなるため、調速機リンク機構が運動を開始した時の遠心力Ｃも大きくなり、調速機リンク機構の動作を抑制するために必要な平衡力も大きくなる。このため、回転錘や調速機リンク機構等の質量が遠心力Ｃに対抗して作用しない横型の遠心調速機では、大きな力を発生できる速度調整バネが必要となる。
【００１４】
従って、横型の遠心調速機では、バネ定数が小さく、かつ、大きな平衡力を発生することが可能な速度調整バネが必要となる。このため、外形寸法が非常に大きな速度調整バネが必要となってしまう。このため、限られたスペースで調速機を構成できなくなる。また、構成できたとしても、速度調整バネのバネ定数が小さいため、速度調整バネの製造誤差や調速機の個体差等の影響が大きく現れ、安定した性能の調速機を提供できなくなる。
【００１５】
従って、本発明はこの様な点に鑑み、速度調整バネおよび調速機本体を小型化することが可能で、製造性及び保守性に優れた信頼性の高い横型の調速機を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、エレベータのかごに設けられた非常止め装置を動作させるために、調速機ロープを把持することが可能なロープ掴みと、前記調速機ロープが巻装され、前記かごの速度に対応した速度で回転する綱車と、前記綱車の回転と連動して水平方向を向いた回転軸線を中心として回転するとともに、遠心力により前記回転軸線から離れるように変位する回転錘と、前記回転錘が取り付けられ、前記回転錘の変位に伴い運動してその運動が所定範囲を超えた場合に前記ロープ掴みを動作させる調速機リンク機構と、前記調速機リンク機構に設けられ、前記調速機リンク機構の運動に伴い変位して、その変位量に応じて発生する弾性力により前記調速機リンク機構の運動を抑制する第１の平衡力を発生する速度調整機構と、前記調速機リンク機構に設けられたバランス錘であって、このバランス錘に働く重力により生じる前記調速機リンク機構の運動を抑制する第２の平衡力を、前記調速機リンク機構に負荷するバランス錘とを備え、前記調速機リンク機構の変位量が増大するに従って前記第２の平衡力が小さくなるように、前記バランス錘が前記調速機リンク機構に取り付けられているエレベータの調速機を提供する。
【００１７】
この調速機は、前記かごの速度が所定速度未満の場合には、前記調速機リンク機構の運動の抑制は前記第２の平衡力のみにより行われ、前記かごの速度が前記所定速度以上の場合には、前記調速機リンク機構の運動の抑制は、前記第２の平衡力および前記第１の平衡力の双方により行われるように構成することができる。
【００１８】
前記バランス錘を中空に形成し、内部に物体を収容可能とすることもできる。この場合、収容される物体によりバランス錘の全体重量を調整することができる。また、内部に収容される物体により、調速機リンク機構の制振効果を得ることも可能である。
【００１９】
バランス錘は、円筒形または球形等の回転体（回転面により囲まれた立体図形の意）の形状に形成することができる。この場合、バランス錘の中心軸の位置でバランス錘を調速機リンク機構の一部をなすアームに取り付けることが好適である。
【００２０】
この調速機は、前記調速機リンク機構が変位していない場合に前記バランス錘が存在する位置に設けられた緩衝具を更に備えて構成することができる。この場合、前記ロープ掴みの動作により前記綱車が停止した場合に初期位置に復元しようとする前記バランス錘を前記緩衝具により支持することができ、これにより調速機の損傷を防止することができる。
【００２１】
前記バランス錘を、その重心点からずれた位置において前記調速機リンク機構に取り付け、前記バランス錘の傾きを表示する手段を前記バランス錘に設けられてもよい。これにより、調速機リンク機構の状態を特別な測定器具無しに確認することも可能となる。
【００２２】
また、本発明の調速機は、エレベータのかごに設けられた非常止め装置を動作させるために、調速機ロープを把持することが可能なロープ掴みと、前記調速機ロープが巻装され、前記かごの速度に対応した速度で回転する綱車と、前記綱車の回転と連動して水平方向を向いた回転軸線を中心として回転するとともに、遠心力により前記回転軸線から離れるように変位する回転錘と、前記回転錘が取り付けられ,前記回転錘の変位に伴い運動してその運動が所定範囲を超えた場合に前記ロープ掴みを動作させる調速機リンク機構と、前記調速機リンク機構に設けられ、前期調速機リンク機構の運動に伴い変位して、その変位量に応じて発生する弾性力により前記調速機リンク機構の運動を抑制する第一の平衡力を発生する速度調整機構と、前記調速機リンク機構に設けられたバランス錘であって、このバランス錘に働く重力により生じる前記調速機リンク機構の運動を抑制する第２の平衡力を、前記調速機リンクに負荷するバランス錘と、前記バランス錘を複数に分割し、中央にバランス錘を結合する連結部材とを備え、前記調速機リンク機構の変位量が増大するに従って前記第２の平衡力が小さくなるように、前記バランス錘が前記調速機リンク機構に取り付けられている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による調速機の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２４】
［第１の実施形態］
図１は、本発明による調速機の第１の実施形態を示す図である。なお、この調速機１０は、図９に示す調速機１０５に代えて、エレベータに設けることができる。調速機１０は、調速機ロープ１０７が巻き掛けられた綱車１１を有する。綱車１１は、水平方向を向いた回転軸１２を中心として、調速機ロープ１０７の移動速度、すなわちかごの速度に対応した速度で回転する。回転軸１２は、支柱１０ａ，１０ｂに、水平方向に支持されている。
【００２５】
回転軸１２には、継手１３が、回転軸１２の軸線方向に移動可能に取り付けられている。継手１３は、回転軸１２の軸線方向に移動可能であってかつ回転軸１２とともに回転する第１筒体１４と、第１筒体１４とともに回転軸１２の軸線方向に移動可能であって、第１筒体１４に対して相対回転可能な（すなわち第１筒体１４が回転しても回転しない）第２筒体１５からなる。
【００２６】
回転軸１２および第１筒体１４には、調速機リンク機構の一部である第１リンク１６が取り付けられている。第１リンク１６は、Ｖ字をなすように結合されたアーム１７，１８を有する。アーム１７の一端は、回転軸１２に枢着されている。アーム１８の一端は、第１筒体１４に枢着されている。各アーム１７，１８の他端はアーム１７，１８の相対回転を可能とするように結合され、アーム１７，１８の結合点には、回転錘（フライウエイト）１９が取り付けられている。アーム１７，１８および回転錘１９の組は、回転軸１２に関して対称位置に２組設けられている。従って、回転軸１２がいかなる回転位置に存在しようが、アーム１７，１８および回転錘１９の質量は、継手１３を回転軸１２の軸線方向に移動させるようには働かない。これが、前述した「横型」の調速機の特徴である。
【００２７】
綱車１１の回転軸１２の回転により回転錘１９が回転すると、回転錘１９に働く遠心力により、回転錘１９は回転軸１２の放射方向外側に向けて変位する。これに伴い、第１リンク機構１６を構成するアーム１７，１８は閉じる方向に変位し、これにより、継手１３を図１左側方向に変位させる。
【００２８】
第２筒体１５には、調速機リンク機構の一部である第２リンク２０の一端が結合されている。第２リンク２０は、第２筒体１５の動きをロープ掴み１０６のフックを外してロープ掴み１０６を動作させるアーム（図１に詳細は図示せず）まで伝達するリンクである。第２リンク２０は、アーム２１、Ｌ字型アーム２２、アーム２３、ロッド２４とを含んで構成されている。
【００２９】
なお、第２リンク２０は、ロッド２４の下方に、ロープ掴み１０６のフックを外すためのアームやリミットスイッチを蹴るためのアーム（これらは明瞭に図示されてはいない）を有している。しかしながら、その部分の構成は本発明の要旨と直接関係ないため、本明細書においては説明を省略する。その部分は、当業者において公知の任意の構成を採用することが可能であり、例えば図１０下側に表示された構成とすることができる。
【００３０】
第２リンク２０のＬ字型アーム２２は、支柱１０ｂに固着された不動の軸２５を中心として揺動可能である。Ｌ字型アーム２２の第１辺２２ａの先端は、その一端が第２筒体１５に枢着されたアーム２１の他端に枢着されている。Ｌ字型アーム２２の第２辺２２ｂの先端にはバランス錘３０が枢着されている。Ｌ字型アーム２２の第２辺２２ｂの先端と軸２５との間において、アーム２３の一端が枢着されている。アーム２３の他端は、ロッド２４の一端（上端）に枢着されている。ロッド２４は、垂直方向の動きのみ可能である。従って、遠心力により回転錘１９が変位すると、ロッド２４は鉛直方向上方に変位する。
【００３１】
ロッド２４は、支柱１０ｂの内部に収容されている。ロッド２４には、速度調整バネ２６が装着されている。ロッド２４には、速度調整バネ２６の下端が着座する座２７が設けられている。また、支柱１０ａには、座２７と対向するように、不動の座２８が取り付けられている。従って、ロッド２４が上方に変位すると、速度調整バネ２６は圧縮され、これにより速度調整バネ２６は回転錘１９の変位、すなわち第１リンク１６および第２リンク２０の運動を抑制する方向の力を発生する。
【００３２】
なお、先に述べたように、調速機は、不要動作を防ぎ安定した動作を行うために、エレベータのかごの定格運転速度を僅かに超えるまで調速機リンク機構が運動しないように構成することが好ましい。従って、バランス錘３０の質量は、リンクの構成および寸法を考慮した上で、エレベータのかごが定格運転速度を僅かに超えた速度で移動している際における回転錘１９に働く遠心力とバランス錘３０により発生する平衡力とがおおむね釣り合うような値に設定することが好適である。
【００３３】
本明細書においては、説明の便宜上、調速機に含まれる調速機リンク機構を、回転軸１２とともに回転する部分（第１リンク１６）と、そうでない部分（第２リンク２０）とに分類して説明しているが、本明細書において、単に「調速機リンク機構」と言う場合には、第１および第２リンク１６、２０並びにこれらリンク１６，２０を相互に結合する継手１３からなるリンク構造の全体を意味する。
【００３４】
次に、図１に示す調速機の作用を、本発明が適用されていない図１１に示す比較例と対比して説明する。図１の調速機において、図１１に示す調速機と異なるところは、Ｌ字型アーム２２の第２の辺２２ｂの先端にはバランス錘３０が設けられている点である。
【００３５】
図１１に示す調速機および図１に示す調速機において、回転錘１９に働く遠心力Ｃおよびこれに対抗する平衡力Ｂは、以下のように表すことができる。
【００３６】
図１１の調速機：Ｃ＝２Ｂｔａｎα＝２ＰＳｔａｎα
図１の調速機 ：Ｃ＝２Ｂｔａｎα＝２（ＰＢ＋ＰＳ）ｔａｎα
ここで、
ＰＳ：速度調整バネ２６による平衡力
ＰＢ：バランス錘３０による平衡力
α ：回転錘１９が取り付けられたアーム１７と回転軸１２とのなす角度
また、図１１に示す調速機および図１に示す調速機における回転錘１９に働く遠心力Ｃとこの遠心力Ｃに対抗する平衡力Ｂとの関係を、図２（ａ）および図２（ｂ）にそれぞれ示す。なお、図２に示される関係は概略的なものであり、バランス錘３０が取り付けられたＬ字型アームの揺動角度等に依存して実際にはもっと複雑である。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、図１１の調速機では、かごの全速度領域において、すなわち遠心力Ｃの大小に関わらず、必要な平衡力Ｂを速度調整バネ１１が発生する平衡力ＰＳのみによりまかなっている。
【００３８】
これに対して、図２（ｂ）に示すように、図１の調速機では、かごの速度が所定速度（この所定速度とは具体的には定格速度よりわずかに高い速度）未満の場合には、必要な平衡力Ｂをバランス錘３０が発生する平衡力ＰＢのみによりまかない、所定速度以上の場合に（この場合調速機リンク機構が運動を開始する）、必要な平衡力Ｂをバランス錘３０が発生する平衡力ＰＢおよび速度調整バネ１１が発生する平衡力ＰＳの双方によりまかなっている。
【００３９】
図２より理解できるように、図１１の調速機では、速度調整バネ２６が、かごの全速度領域（速度０から非常止め装置を動作させなければならない所定速度までの速度領域）に対して、回転錘１９に働く遠心力Ｃに対抗する平衡力Ｂの全てを発生させなければならないため、先に［従来の技術］の項で述べたように、速度調整バネ２６の大型化といった問題が生じる。また、速度調整バネ２６が平衡力Ｂの全てを発生させなければならないため、大きな力を発生できる速度調整バネ２６が必要となり、速度調整バネ２６の保持具（座）の大型化といった問題も派生する。このため、調速機をある定められたスペースに納めることが困難となる。
【００４０】
しかし、図１の調速機によれば、調速機リンク機構の動き出しを抑制するために必要な平衡力をバランス錘３０によって発生させているため、速度調整バネ２６は調速機リンク機構の動作速度を制御するためだけの平衡力を発生するだけで良いため、速度調整バネ２６を小型化することができる。また、強固なバネ保持具も不要となる。この結果、調速機本体を小型化することが可能となる。
【００４１】
［第２の実施形態］
次に、図３乃至図５を参照して、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、図１に示す第１の実施形態に対して、バランス錘３０が発生する平衡力が、調速機リンク機構の変位量の増大に伴い小さくなるように調速機リンク機構を構成するため、Ｌ字型アーム２２を別の形態のアーム２２Ａに置換した点が主として異なり、他は第１の実施形態と同一である。第２の実施形態の構成を示す図３および図４において、第１の実施形態を示す図１と同一部分については同一符号を付し重複説明は省略する。
【００４２】
以下の説明は、本実施形態の要部を示す図４と、本実施形態の作用を説明する図５のグラフを参照して行う。
【００４３】
図４に示すように、本実施形態では、調速機リンク機構が以下の条件（１）（２）を満足するように構成されている。
【００４４】
（１）調速機リンク機構の状態に関わらず、バランス錘３０の重心と軸２５とを結ぶ直線Ｃとバランス錘３０に働く重力の方向と一致する直線Ｇとがなす角度αが常に鋭角となっている。（なお、図１の調速機では、調速機リンク機構の変位量が０のとき角度αは鈍角で、その後鋭角に移行する。）すなわち、バランス錘３０が発生する平衡力が、調速機リンク機構の変位量の増大に伴い小さくなる。
【００４５】
（２）アーム２２Ａとアーム２３との枢着点２９と軸２５とを結ぶ直線と、速度調整バネ２６が発生する平衡力ＦＳによりアーム２３が枢着点２９に与える力の方向と一致する方向の直線とのなす角度βが、９０度近傍で推移する。
【００４６】
ところで、速度調整バネ２６とバランス錘３０によって発生する平衡力Ｂは以下のように表すことができ、
Ｂ＝（ｄ／ａ）ＦＳλＳ＋（ｃ／ａ）ＦＢλＢ
＝（ｄ／ａ）ｋδλＳ＋（ｃ／ａ）ＦＢλＢ
ここで、
ＦＳ：速度調整バネ２６が発生する平衡力［Ｎ］
ＦＢ：バランス錘３０が発生する平衡力（バランス錘に働く重力）［Ｎ］
λＳ：速度調整バネ連結部に関するリンク効率
λＢ：バランス錘連結部に関するリンク効率
ａ：アーム２２Ａとアーム２１との枢着点と軸２５との間の距離［ｍ］
ｃ：アーム２２Ａへのバランス錘３０の固定点と軸２５との間の距離［ｍ］
ｄ：アーム２２Ａとアーム２３との枢着点と軸２５との間の距離［ｍ］
ｋ：速度調節バネ２６のバネ定数［Ｎ／ｍ］
δ：調速機リンク機構の運動によって生じる速度調整バネ２６の変位［ｍ］
である。
【００４７】
リンク効率λは、アーム２２Ａの変位（アーム２２Ａの旋回角度）によって決まる値で、調速機リンク機構の運動によってその値は変化する。ここで、本実施形態に係る調速機は、上記（２）の条件を満足するように構成されているため、調速機リンク機構の運動に伴う速度調整バネ２６連結部に関するリンク効率λＳの変化は小さく、また、上記（１）の条件を満足するように構成されているため、バランス錘連結部に関するリンク効率λＢは調速機リンク機構の変位の増大に伴い減少してゆく。
【００４８】
従って、速度調整バネ２６が発生するバネ力がアーム２２Ａに与える軸２５まわりのモーメントＭｓおよびバランス錘３０に作用する重力がアーム２２Ａに与える軸２５まわりのモーメントＭｂと、調速機リンク機構の変位量との関係は、概略図５のような関係となる。
【００４９】
すなわち、図５に示すように、調速機リンク機構の変位量の増大に従って、速度調整バネ２６が発生する平衡力は大きくなるが、バランス錘３０による平衡力は小さくなる。このため、バネ定数の大きな速度調整バネ２６を用いた場合でも、バネ定数の小さなバネを用いた場合と同様の特性を得ることができる。
【００５０】
従って、本実施形態によれば、特にバネ定数の小さな速度調整バネ２６が必要となる超高速度のエレベータ用の調速機においても、バネ定数の大きい速度調整バネ２６を用いることができる。従って、速度調整バネ２６の小型化ひいては調速機全体の小型化を図ることができる。また、速度調整バネ２６の製造が容易となる。更に、バネ定数の製造誤差の影響を小さくすることができるので、性能の安定した調速機を製造することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態においては、バランス錘３０の形状を円筒形や球形等の回転対称形状とし、その回転対称軸にて調速機リンクのアーム２２Ａに固定する構造としている。これにより、バランス錘３０が調速機リンクの運動に伴い回動運動を行ってもバランス錘３０の重心とアーム２２Ａとの位置関係は変化せず（バランス錘３０の重心が常にアーム２２Ａに対する固定点にある）、バランス錘３０が調速機リンクに対して回転自由でなくとも調速機リンクに不要な力を生じさせることが無い。このため、調速機リンクの設計が容易になると共に、バランス錘３０によって安定して変化する平衡力を発生することが可能となる。さらに、バランス錘３０自体が回転する必要か無いため、バランス錘３０の固定部に軸受けなどの部品を用いる必要がなく、バランス錘３０を調速機リンクに固定するだけで良いため、製造性および保守性能が向上する。
【００５２】
なお、図６に示すように、バランス錘３０を中空として、バランス錘３０の内部に油などの液体もしくは粒状金属などの封入体３１を任意量封入することによりバランス錘３０の質量を任意に調整可能としてもよい。この様なバランス錘３０を用いることにより、調速機の調整時においてバランス錘３０の質量を調整する必要がある場合に、調速機リンク機構よりバランス錘３０自体を取り外して交換することなく、内部の封入体３１の量を調整することのみで対応できるので、調整作業を容易に行うことができる。また、バランス錘３０の質量を正確に加工する必要が無くなるとともに、質量の異なるバランス錘３０を何点か制作する必要も無くなるのでコストも低減することができる。
【００５３】
さらに、バランス錘３０の内部にある一定量の液体を封入し、バランス錘３０の内部においてその液体が運動可能とすることで、バランス錘３０に制振機能を持たせる事が可能となる。つまり、調速機が不安定状態となり調速機リンク機構が異常振動状態となった場合、バランス錘３０内の封入体の慣性が振動を打ち消す方向に作用するため、異常振動を減衰、抑制することができ、調速機を元の安定状態に移行させることができる。従って、調速機の誤動作や破損を未然に防ぐことができ、外乱に強く安定した性能を持つ信頼性の高い調速機を提供することが可能となる。
【００５４】
更に、図７に示すように、初期状態（調速機リンク機構が変位していない状態）にある、バランス錘３０を支持する緩衝具４０（ゴム等の弾性体や衝撃吸収体もしくはダンパなどから成る）を設けることも好適である。エレベータのかごが過速状態となりロープ掴み１０６が動作すると、綱車８の回転は急停止するため回転錘１９に働いていた遠心力も急激に消失する。すると、調速機リンク機構はバランス錘３０および速度調整バネ２６により急激に初期状態に復帰させられ、この時に大きな衝撃荷重が調速機リンク機構に負荷される。
【００５５】
しかし、緩衝具４０が設けられていれば、このときの衝撃荷重を慣性の一番大きなバランス錘３０で受け止めることができるので、効率よく衝撃を緩衝するができる。このため、調速機を保護することができ、より信頼性の高い調速機を提供することが可能となる。
【００５６】
［第３の実施形態］
次に図８を参照して第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、図３に示す第２の実施形態に対して、バランス錘３０の構成および取り付け構造が異なり、他は、図３に示す第２の実施形態と同一である。第３の実施形態において、図２に示す第２の実施形態と同一部分については同一符号を付し、重複説明は省略する。
【００５７】
本実施形態においては、図８に示すように、バランス錘３０は、バランス錘３０の重心からずれた位置にある軸３２を介してアーム２２Ａに回転可能に取り付けられている。バランス錘３０の側面には、複数の調整線３３が描かれている。複数ある調整線３３のうちいずれの調整線がアーム２２Ａの輪郭に一致するかにより、調速機リンク機構の状態を確認することができる。
【００５８】
すなわち、バランス錘３０は軸３２にて回転可能な状態で取り付けられているため、バランス錘３０の重心は常にバランス錘３０の固定点（軸３２）の直下に位置する。従って、調速機が水平に設置されている限り、アーム２２Ａの輪郭に一致するのがどの調整線３３であるかを確認することにより、調速機リンク機構の調整状態を確認することができる。
【００５９】
したがって、調整線３３を用いることにより、調速機リンク機構を構成する各部材の角度や寸法を測定すること無く、調速機リンク機構の調整を容易に行うことができる。このため、調速機設置時等における調整作業性を向上させることができる。
【００６０】
また、経年変化や他の要因による調速機リンク機構の狂いも一目で判断することができ、再調整も容易に行える。このため調速機の保守性を向上させることができるのみならず、調速機の信頼性を向上させることができる。
【００６１】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について図１３および図１４を参照して説明する。第４の実施形態では、図３に示す第２の実施形態におけるバランス錘３０を２つに分割して一対のバランス錘３０Ａとしている。これら２つのバランス錘３０Ａは、回転軸１２を通る鉛直面に対して対称位置に配置されている。バランス錘を２つ設けたことに伴い、第２の実施形態において１つづつ設けられていたアーム２１，２２Ａおよび２３も２つずつ設けられている。本実施形態を示す図１３および図１４においては、第２の実施形態のアーム２１，２２Ａおよび２３に相当するアームにそれぞれ符号２１’，２２Ａ’および２３’を付している。これらアーム２１’，２２Ａ’および２３’は、回転軸１２を通る鉛直面に対して対称な位置に配置されている。図１４に示すように、バランス錘３０Ａはアーム２２Ａ’の外側に配置されており、これにより一対のアーム２２Ａ’間に十分な間隔を確保している。一対のアーム２２Ａ’の間には、回転軸１２に接続されたかご位置を検出するためのエンコーダ６０が配置されている。２つのバランス錘３０Ａは、連結棒５０により結合されている。連結棒５０は、アーム２２Ａ’の位置に関わらずエンコーダ６０に干渉しないような位置で、２つのバランス錘３０Ａを連結している。
【００６２】
本実施形態によれば、バランス錘３０Ａを分割して配置しているため、回転軸１２の延長線上に部品を配置することが可能な空間を確保することができ、この空間に部品を配置することにより調速機をコンパクトに構成することが可能となる。特に本実施形態においては、前記空間に、回転軸１２と接続することが好ましいエンコーダ６０を配置しているため、その効果は顕著である。
【００６３】
また、本実施形態においては、一対のバランス錘３０Ａが連結棒５０を介して結合されるため、バランス錘３０Ａおよび連結棒５０からなる組立体の重心位置が回転軸１２を通る鉛直面上に位置する。さらに、バランス錘３０Ａ、アーム２１’，２２Ａ’および２３’が回転軸１２を通る鉛直面に対して対称位置に配置される。このため、リンク機構をより安定して動作させることができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、安定した特性の横型の調速機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエレベータの調速機の第１の実施形態を示す図。
【図２】図１および図１１に示す調速機の作用の相違を説明するグラフ図。
【図３】本発明によるエレベータの調速機の第２の実施形態を示す図。
【図４】図３に示す調速機の作用を説明する図。
【図５】図３の調速機の構成に基づく効果を説明するグラフ図。
【図６】図３に示す調速機の変形例を示す図。
【図７】図３に示す調速機の他の変形例を示す図。
【図８】本発明によるエレベータの調速機の第３の実施形態を示す図。
【図９】一般的なエレベータの概略構成図。
【図１０】一般的な縦型調速機の一例を示す図。
【図１１】横型調速機の構成例を示す図。
【図１２】調速機の回転錘に発生する遠心力を示す図。
【図１３】本発明のエレベータの調速機の第4の実施形態の側面図。
【図１４】本発明のエレベータの調速機の第4の実施形態の正面図。
【符号の説明】
１１ 綱車
１９ 回転錘
１６，２０ 調速機リンク機構
２６，２７，２８ 速度調整機構
３０，３０Ａ バランス錘
４０ 緩衝具
５０ 連結部材（連結棒）
１０１ かご
１０３ ガイドレール
１０４ 非常止め装置
１０６ ロープ掴み
１０７ 調速機ロープ
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレベータのかご若しくは釣り合い錘（カウンターウエイト）の走行速度の超過を検知する調速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エレベータでは安全装置として、建築基準法施行令の１２９条の９第７号において、下降するかごの速度が規定された値を超えると、かごの下降を自動的に制止する装置を設けなければならないことが規定されている。
【０００３】
図９は、非常停止装置が設けられた一般的なエレベータの機構の概略を示す図であり、エレベータのかご１０１は、主ロープ１０２で吊られ巻上げ機（図示せず）によって昇降路内を昇降するとともに、昇降路に設けられたガイドレール１０３によってその昇降が案内される。かご１０１には非常止め装置１０４が装着されている。主ロープ１０２が切断したり巻上げ機の回転速度が異常に増大することによりエレベータのかご１０１の速度が定格速度以上になった場合に、非常止め装置１０４はガイドレール１０３を掴みかご１０１を機械的に停止させる。
【０００４】
すなわち、エレベータの過速を機械室に設けられた調速機１０５が検知すると、調速機１０５に組み込まれているロープ掴み１０６が動作し、調速機１０５の綱車に巻装されている調速機ロープ１０７が把持される。調速機ロープ１０７が把持されると、かご１０１に装着されているセフティーリンク１０８を介し、非常止め装置１０４が動作する。
【０００５】
図１０に高速エレベータに使用する一般的な調速機を示す。この調速機は、遠心調速機の一種である。調速機ロープ１０７が巻装された綱車１０８が回転すると、その回転は歯車１１２により鉛直方向を向いた回転軸１１３により伝達される。回転軸１１３には調速機リンク機構１１０の一部をなす第１リンク１１０Ａが取り付けられており、第１リンク１１０Ａのリンク腕の先端には回転錘（フライウエイト）１０９が取り付けられている。綱車１０８が回転すると、回転錘１０９に働く遠心力Ｃにより回転錘１０９が取り付けられたリンク腕が開き、これにより回転軸１１３に装着された軸滑筒が上下動する。軸滑筒には調速機リンク機構１１０の他の一部をなす第２リンク１１０Ｂの一つの支軸が取り付けられている。第２リンク１１０Ｂは、軸滑筒の上下方向の変位に伴い運動し、軸滑筒の変位量が所定値を超えると、第２リンク１１０Ｂの末端に設けられているフック（図では明瞭には見えない）がロープ掴み１０６から外れる。これによりロープ掴み１０６が調速機ロープ１０７を把持し、調速機ロープ１０７の動きが停止する。すると、かご１０１に装着されているセフティーリンク１０８を介し、非常止め装置１０４が動作する（図９参照）。
【０００６】
ところで、一般的に、調速機は、不要動作を防ぎ安定した動作を行うために、エレベータのかごの定格運転速度を僅かに超えるまで第１および第２リンク１１０Ａ，１１０Ｂすなわち調速機リンク機構１１０が運動しないように調整されている。この目的のため、第１リンク１１０Ａには速度調整バネ１１１が設けられており、この速度調整バネ１１１が、エレベータのかご１０１の定格走行速度において回転錘１０９に働く遠心力Ｃと対抗する平衡力を発生させる。また、速度調整バネ１１１は、かご１０１の速度が規定値を超えたときにちょうど第２リンク１１０Ｂがロープ掴み１０６を動作させるように、調速機リンク機構１１０の運動を制限するようなバネ力を発生するように調整されている。
【０００７】
図１０に示す調速機は、回転錘１０９の回転軸１１３が鉛直方向を向いているため、「縦型」と呼ばれる。これに対して、回転錘の回転軸が水平方向を向いた「横型」の遠心調速機もある。その一例を図１１に示す。なお、図１１に示す調速機の構成は［発明の実施の形態］の項で後に詳述される図１に示す調速機の構成を参照することにより理解できる。図１１に示す調速機は、後に［発明の実施の形態］の項において本発明による調速機との作用効果の対比説明を行うことを目的として描かれたものであり、図１１に示す調速機の構成全体が公知であるわけではない。
【０００８】
図１０に示すような縦型の遠心調速機では、綱車１０８の水平方向軸線まわりの回転を鉛直方向軸線まわりの回転に変換するために、歯車１１２を設ける必要がある。このため機構が複雑になり部品数が多くなる短所がある。その一方で、回転錘１０９やリンク機構１１０Ａの質量自体が回転錘１０９に働く遠心力Ｃに対抗する平衡力として作用するため、調速機の運動をこれらの質量により抑制できる利点がある。
【０００９】
これに対して、図１１に示すような横型の遠心調速機では、回転錘１９の回転軸を綱車の回転軸と共有できるため、歯車等の機構が不必要となる。このため、縦型のものに比べて部品数を減らすことができる。また、綱車１１の回転軸が直接的に回転錘を回転させるため、エレベータの運転速度の変化に対して、調速機がよりリニアに動作するといった利点、すなわち調速機の精度向上という利点がある。しかし、一対の回転錘１９およびそれに付随するリンク１６は、回転軸１３まわりの重量バランスをとった状態で配置されているため、回転錘１９やリンク１６等の質量は遠心力Ｃに対抗する平衡力として作用しない。このため、速度調整バネ２６が発生するバネ力のみにより調速機リンク機構の運動を抑制すなわち制御しなくてはらないという短所がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、回転錘に働く遠心力Ｃの大きさは
Ｃ＝ｍｒω２＝ｍｖ２／ｒ
Ｃ：遠心力，ｍ：回転錘の質量，ｒ：回転錘の回転半径
ω：回転錘の角速度，ｖ：エレベータの速度
の形で表される。
【００１１】
この式よりわかるように、遠心力Ｃは回転速度の２乗に比例して大きくなる。近年においては、定格速度が６００ｍ／ｍｉｎを超えるような超高速度のエレベータも現れてきており、このような高速のエレベータの調速機においては、図１２に示すように回転錘に働く遠心力Ｃの大きさ自体のみならず、遠心力Ｃの幅（すなわち定格速度における遠心力と非常止め装置を動作させるべき過速状態における遠心力の差）も、従来型のものに比べて非常に大きくなる。このため、広い速度範囲にわたって、回転錘および調速機リンク機構の動作を的確に制御しうる機能を有する調速機が必要となる。
【００１２】
すなわち、エレベータの定格運転速度が高ければ高いほど、調速機リンク機構が運動を開始してから非常止め装置を動作させるまでの狭い速度域の中で遠心力は急激に増加する。このため、安定した特性を得るためには、遠心力に対抗するための制御力の変化が穏やかになるように、速度調整バネのバネ定数を小さくする必要がある。
【００１３】
一方、調速機リンク機構の運動開始速度も高くなるため、調速機リンク機構が運動を開始した時の遠心力Ｃも大きくなり、調速機リンク機構の動作を抑制するために必要な平衡力も大きくなる。このため、回転錘や調速機リンク機構等の質量が遠心力Ｃに対抗して作用しない横型の遠心調速機では、大きな力を発生できる速度調整バネが必要となる。
【００１４】
従って、横型の遠心調速機では、バネ定数が小さく、かつ、大きな平衡力を発生することが可能な速度調整バネが必要となる。このため、外形寸法が非常に大きな速度調整バネが必要となってしまう。このため、限られたスペースで調速機を構成できなくなる。また、構成できたとしても、速度調整バネのバネ定数が小さいため、速度調整バネの製造誤差や調速機の個体差等の影響が大きく現れ、安定した性能の調速機を提供できなくなる。
【００１５】
従って、本発明はこの様な点に鑑み、速度調整バネおよび調速機本体を小型化することが可能で、製造性及び保守性に優れた信頼性の高い横型の調速機を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、エレベータのかごに設けられた非常止め装置を動作させるために、調速機ロープを把持することが可能なロープ掴みと、前記調速機ロープが巻装され、前記かごの速度に対応した速度で回転する綱車と、前記綱車の回転と連動して水平方向を向いた回転軸線を中心として回転するとともに、遠心力により前記回転軸線から離れるように変位する回転錘と、前記回転錘が取り付けられ、前記回転錘の変位に伴い運動してその運動が所定範囲を超えた場合に前記ロープ掴みを動作させる調速機リンク機構と、前記調速機リンク機構に設けられ、前記調速機リンク機構の運動に伴い変位して、その変位量に応じて発生する弾性力により前記調速機リンク機構の運動を抑制する第１の平衡力を発生する速度調整機構と、前記調速機リンク機構に設けられたバランス錘であって、このバランス錘に働く重力により生じる前記調速機リンク機構の運動を抑制する第２の平衡力を、前記調速機リンク機構に負荷するバランス錘とを備え、前記調速機リンク機構の変位量が増大するに従って前記第２の平衡力が小さくなるように、前記バランス錘が前記調速機リンク機構に取り付けられているエレベータの調速機を提供する。
【００１７】
この調速機は、前記かごの速度が所定速度未満の場合には、前記調速機リンク機構の運動の抑制は前記第２の平衡力のみにより行われ、前記かごの速度が前記所定速度以上の場合には、前記調速機リンク機構の運動の抑制は、前記第２の平衡力および前記第１の平衡力の双方により行われるように構成することができる。
【００１８】
前記バランス錘を中空に形成し、内部に物体を収容可能とすることもできる。この場合、収容される物体によりバランス錘の全体重量を調整することができる。また、内部に収容される物体により、調速機リンク機構の制振効果を得ることも可能である。
【００１９】
バランス錘は、円筒形または球形等の回転体（回転面により囲まれた立体図形の意）の形状に形成することができる。この場合、バランス錘の中心軸の位置でバランス錘を調速機リンク機構の一部をなすアームに取り付けることが好適である。
【００２０】
この調速機は、前記調速機リンク機構が変位していない場合に前記バランス錘が存在する位置に設けられた緩衝具を更に備えて構成することができる。この場合、前記ロープ掴みの動作により前記綱車が停止した場合に初期位置に復元しようとする前記バランス錘を前記緩衝具により支持することができ、これにより調速機の損傷を防止することができる。
【００２１】
前記バランス錘を、その重心点からずれた位置において前記調速機リンク機構に取り付け、前記バランス錘の傾きを表示する手段を前記バランス錘に設けられてもよい。これにより、調速機リンク機構の状態を特別な測定器具無しに確認することも可能となる。
【００２２】
また、本発明の調速機は、エレベータのかごに設けられた非常止め装置を動作させるために、調速機ロープを把持することが可能なロープ掴みと、前記調速機ロープが巻装され、前記かごの速度に対応した速度で回転する綱車と、前記綱車の回転と連動して水平方向を向いた回転軸線を中心として回転するとともに、遠心力により前記回転軸線から離れるように変位する回転錘と、前記回転錘が取り付けられ,前記回転錘の変位に伴い運動してその運動が所定範囲を超えた場合に前記ロープ掴みを動作させる調速機リンク機構と、前記調速機リンク機構に設けられ、前期調速機リンク機構の運動に伴い変位して、その変位量に応じて発生する弾性力により前記調速機リンク機構の運動を抑制する第一の平衡力を発生する速度調整機構と、前記調速機リンク機構に設けられたバランス錘であって、このバランス錘に働く重力により生じる前記調速機リンク機構の運動を抑制する第２の平衡力を、前記調速機リンクに負荷するバランス錘と、前記バランス錘を複数に分割し、中央にバランス錘を結合する連結部材とを備え、前記調速機リンク機構の変位量が増大するに従って前記第２の平衡力が小さくなるように、前記バランス錘が前記調速機リンク機構に取り付けられている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による調速機の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２４】
［第１の実施形態］
図１は、本発明による調速機の第１の実施形態を示す図である。なお、この調速機１０は、図９に示す調速機１０５に代えて、エレベータに設けることができる。調速機１０は、調速機ロープ１０７が巻き掛けられた綱車１１を有する。綱車１１は、水平方向を向いた回転軸１２を中心として、調速機ロープ１０７の移動速度、すなわちかごの速度に対応した速度で回転する。回転軸１２は、支柱１０ａ，１０ｂに、水平方向に支持されている。
【００２５】
回転軸１２には、継手１３が、回転軸１２の軸線方向に移動可能に取り付けられている。継手１３は、回転軸１２の軸線方向に移動可能であってかつ回転軸１２とともに回転する第１筒体１４と、第１筒体１４とともに回転軸１２の軸線方向に移動可能であって、第１筒体１４に対して相対回転可能な（すなわち第１筒体１４が回転しても回転しない）第２筒体１５からなる。
【００２６】
回転軸１２および第１筒体１４には、調速機リンク機構の一部である第１リンク１６が取り付けられている。第１リンク１６は、Ｖ字をなすように結合されたアーム１７，１８を有する。アーム１７の一端は、回転軸１２に枢着されている。アーム１８の一端は、第１筒体１４に枢着されている。各アーム１７，１８の他端はアーム１７，１８の相対回転を可能とするように結合され、アーム１７，１８の結合点には、回転錘（フライウエイト）１９が取り付けられている。アーム１７，１８および回転錘１９の組は、回転軸１２に関して対称位置に２組設けられている。従って、回転軸１２がいかなる回転位置に存在しようが、アーム１７，１８および回転錘１９の質量は、継手１３を回転軸１２の軸線方向に移動させるようには働かない。これが、前述した「横型」の調速機の特徴である。
【００２７】
綱車１１の回転軸１２の回転により回転錘１９が回転すると、回転錘１９に働く遠心力により、回転錘１９は回転軸１２の放射方向外側に向けて変位する。これに伴い、第１リンク機構１６を構成するアーム１７，１８は閉じる方向に変位し、これにより、継手１３を図１左側方向に変位させる。
【００２８】
第２筒体１５には、調速機リンク機構の一部である第２リンク２０の一端が結合されている。第２リンク２０は、第２筒体１５の動きをロープ掴み１０６のフックを外してロープ掴み１０６を動作させるアーム（図１に詳細は図示せず）まで伝達するリンクである。第２リンク２０は、アーム２１、Ｌ字型アーム２２、アーム２３、ロッド２４とを含んで構成されている。
【００２９】
なお、第２リンク２０は、ロッド２４の下方に、ロープ掴み１０６のフックを外すためのアームやリミットスイッチを蹴るためのアーム（これらは明瞭に図示されてはいない）を有している。しかしながら、その部分の構成は本発明の要旨と直接関係ないため、本明細書においては説明を省略する。その部分は、当業者において公知の任意の構成を採用することが可能であり、例えば図１０下側に表示された構成とすることができる。
【００３０】
第２リンク２０のＬ字型アーム２２は、支柱１０ｂに固着された不動の軸２５を中心として揺動可能である。Ｌ字型アーム２２の第１辺２２ａの先端は、その一端が第２筒体１５に枢着されたアーム２１の他端に枢着されている。Ｌ字型アーム２２の第２辺２２ｂの先端にはバランス錘３０が枢着されている。Ｌ字型アーム２２の第２辺２２ｂの先端と軸２５との間において、アーム２３の一端が枢着されている。アーム２３の他端は、ロッド２４の一端（上端）に枢着されている。ロッド２４は、垂直方向の動きのみ可能である。従って、遠心力により回転錘１９が変位すると、ロッド２４は鉛直方向上方に変位する。
【００３１】
ロッド２４は、支柱１０ｂの内部に収容されている。ロッド２４には、速度調整バネ２６が装着されている。ロッド２４には、速度調整バネ２６の下端が着座する座２７が設けられている。また、支柱１０ａには、座２７と対向するように、不動の座２８が取り付けられている。従って、ロッド２４が上方に変位すると、速度調整バネ２６は圧縮され、これにより速度調整バネ２６は回転錘１９の変位、すなわち第１リンク１６および第２リンク２０の運動を抑制する方向の力を発生する。
【００３２】
なお、先に述べたように、調速機は、不要動作を防ぎ安定した動作を行うために、エレベータのかごの定格運転速度を僅かに超えるまで調速機リンク機構が運動しないように構成することが好ましい。従って、バランス錘３０の質量は、リンクの構成および寸法を考慮した上で、エレベータのかごが定格運転速度を僅かに超えた速度で移動している際における回転錘１９に働く遠心力とバランス錘３０により発生する平衡力とがおおむね釣り合うような値に設定することが好適である。
【００３３】
本明細書においては、説明の便宜上、調速機に含まれる調速機リンク機構を、回転軸１２とともに回転する部分（第１リンク１６）と、そうでない部分（第２リンク２０）とに分類して説明しているが、本明細書において、単に「調速機リンク機構」と言う場合には、第１および第２リンク１６、２０並びにこれらリンク１６，２０を相互に結合する継手１３からなるリンク構造の全体を意味する。
【００３４】
次に、図１に示す調速機の作用を、本発明が適用されていない図１１に示す比較例と対比して説明する。図１の調速機において、図１１に示す調速機と異なるところは、Ｌ字型アーム２２の第２の辺２２ｂの先端にはバランス錘３０が設けられている点である。
【００３５】
図１１に示す調速機および図１に示す調速機において、回転錘１９に働く遠心力Ｃおよびこれに対抗する平衡力Ｂは、以下のように表すことができる。
【００３６】
図１１の調速機：Ｃ＝２Ｂｔａｎα＝２ＰＳｔａｎα
図１の調速機 ：Ｃ＝２Ｂｔａｎα＝２（ＰＢ＋ＰＳ）ｔａｎα
ここで、
ＰＳ：速度調整バネ２６による平衡力
ＰＢ：バランス錘３０による平衡力
α ：回転錘１９が取り付けられたアーム１７と回転軸１２とのなす角度
また、図１１に示す調速機および図１に示す調速機における回転錘１９に働く遠心力Ｃとこの遠心力Ｃに対抗する平衡力Ｂとの関係を、図２（ａ）および図２（ｂ）にそれぞれ示す。なお、図２に示される関係は概略的なものであり、バランス錘３０が取り付けられたＬ字型アームの揺動角度等に依存して実際にはもっと複雑である。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、図１１の調速機では、かごの全速度領域において、すなわち遠心力Ｃの大小に関わらず、必要な平衡力Ｂを速度調整バネ１１が発生する平衡力ＰＳのみによりまかなっている。
【００３８】
これに対して、図２（ｂ）に示すように、図１の調速機では、かごの速度が所定速度（この所定速度とは具体的には定格速度よりわずかに高い速度）未満の場合には、必要な平衡力Ｂをバランス錘３０が発生する平衡力ＰＢのみによりまかない、所定速度以上の場合に（この場合調速機リンク機構が運動を開始する）、必要な平衡力Ｂをバランス錘３０が発生する平衡力ＰＢおよび速度調整バネ１１が発生する平衡力ＰＳの双方によりまかなっている。
【００３９】
図２より理解できるように、図１１の調速機では、速度調整バネ２６が、かごの全速度領域（速度０から非常止め装置を動作させなければならない所定速度までの速度領域）に対して、回転錘１９に働く遠心力Ｃに対抗する平衡力Ｂの全てを発生させなければならないため、先に［従来の技術］の項で述べたように、速度調整バネ２６の大型化といった問題が生じる。また、速度調整バネ２６が平衡力Ｂの全てを発生させなければならないため、大きな力を発生できる速度調整バネ２６が必要となり、速度調整バネ２６の保持具（座）の大型化といった問題も派生する。このため、調速機をある定められたスペースに納めることが困難となる。
【００４０】
しかし、図１の調速機によれば、調速機リンク機構の動き出しを抑制するために必要な平衡力をバランス錘３０によって発生させているため、速度調整バネ２６は調速機リンク機構の動作速度を制御するためだけの平衡力を発生するだけで良いため、速度調整バネ２６を小型化することができる。また、強固なバネ保持具も不要となる。この結果、調速機本体を小型化することが可能となる。
【００４１】
［第２の実施形態］
次に、図３乃至図５を参照して、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、図１に示す第１の実施形態に対して、バランス錘３０が発生する平衡力が、調速機リンク機構の変位量の増大に伴い小さくなるように調速機リンク機構を構成するため、Ｌ字型アーム２２を別の形態のアーム２２Ａに置換した点が主として異なり、他は第１の実施形態と同一である。第２の実施形態の構成を示す図３および図４において、第１の実施形態を示す図１と同一部分については同一符号を付し重複説明は省略する。
【００４２】
以下の説明は、本実施形態の要部を示す図４と、本実施形態の作用を説明する図５のグラフを参照して行う。
【００４３】
図４に示すように、本実施形態では、調速機リンク機構が以下の条件（１）（２）を満足するように構成されている。
【００４４】
（１）調速機リンク機構の状態に関わらず、バランス錘３０の重心と軸２５とを結ぶ直線Ｃとバランス錘３０に働く重力の方向と一致する直線Ｇとがなす角度αが常に鋭角となっている。（なお、図１の調速機では、調速機リンク機構の変位量が０のとき角度αは鈍角で、その後鋭角に移行する。）すなわち、バランス錘３０が発生する平衡力が、調速機リンク機構の変位量の増大に伴い小さくなる。
【００４５】
（２）アーム２２Ａとアーム２３との枢着点２９と軸２５とを結ぶ直線と、速度調整バネ２６が発生する平衡力ＦＳによりアーム２３が枢着点２９に与える力の方向と一致する方向の直線とのなす角度βが、９０度近傍で推移する。
【００４６】
ところで、速度調整バネ２６とバランス錘３０によって発生する平衡力Ｂは以下のように表すことができ、
Ｂ＝（ｄ／ａ）ＦＳλＳ＋（ｃ／ａ）ＦＢλＢ
＝（ｄ／ａ）ｋδλＳ＋（ｃ／ａ）ＦＢλＢ
ここで、
ＦＳ：速度調整バネ２６が発生する平衡力［Ｎ］
ＦＢ：バランス錘３０が発生する平衡力（バランス錘に働く重力）［Ｎ］
λＳ：速度調整バネ連結部に関するリンク効率
λＢ：バランス錘連結部に関するリンク効率
ａ：アーム２２Ａとアーム２１との枢着点と軸２５との間の距離［ｍ］
ｃ：アーム２２Ａへのバランス錘３０の固定点と軸２５との間の距離［ｍ］
ｄ：アーム２２Ａとアーム２３との枢着点と軸２５との間の距離［ｍ］
ｋ：速度調節バネ２６のバネ定数［Ｎ／ｍ］
δ：調速機リンク機構の運動によって生じる速度調整バネ２６の変位［ｍ］
である。
【００４７】
リンク効率λは、アーム２２Ａの変位（アーム２２Ａの旋回角度）によって決まる値で、調速機リンク機構の運動によってその値は変化する。ここで、本実施形態に係る調速機は、上記（２）の条件を満足するように構成されているため、調速機リンク機構の運動に伴う速度調整バネ２６連結部に関するリンク効率λＳの変化は小さく、また、上記（１）の条件を満足するように構成されているため、バランス錘連結部に関するリンク効率λＢは調速機リンク機構の変位の増大に伴い減少してゆく。
【００４８】
従って、速度調整バネ２６が発生するバネ力がアーム２２Ａに与える軸２５まわりのモーメントＭｓおよびバランス錘３０に作用する重力がアーム２２Ａに与える軸２５まわりのモーメントＭｂと、調速機リンク機構の変位量との関係は、概略図５のような関係となる。
【００４９】
すなわち、図５に示すように、調速機リンク機構の変位量の増大に従って、速度調整バネ２６が発生する平衡力は大きくなるが、バランス錘３０による平衡力は小さくなる。このため、バネ定数の大きな速度調整バネ２６を用いた場合でも、バネ定数の小さなバネを用いた場合と同様の特性を得ることができる。
【００５０】
従って、本実施形態によれば、特にバネ定数の小さな速度調整バネ２６が必要となる超高速度のエレベータ用の調速機においても、バネ定数の大きい速度調整バネ２６を用いることができる。従って、速度調整バネ２６の小型化ひいては調速機全体の小型化を図ることができる。また、速度調整バネ２６の製造が容易となる。更に、バネ定数の製造誤差の影響を小さくすることができるので、性能の安定した調速機を製造することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態においては、バランス錘３０の形状を円筒形や球形等の回転対称形状とし、その回転対称軸にて調速機リンクのアーム２２Ａに固定する構造としている。これにより、バランス錘３０が調速機リンクの運動に伴い回動運動を行ってもバランス錘３０の重心とアーム２２Ａとの位置関係は変化せず（バランス錘３０の重心が常にアーム２２Ａに対する固定点にある）、バランス錘３０が調速機リンクに対して回転自由でなくとも調速機リンクに不要な力を生じさせることが無い。このため、調速機リンクの設計が容易になると共に、バランス錘３０によって安定して変化する平衡力を発生することが可能となる。さらに、バランス錘３０自体が回転する必要か無いため、バランス錘３０の固定部に軸受けなどの部品を用いる必要がなく、バランス錘３０を調速機リンクに固定するだけで良いため、製造性および保守性能が向上する。
【００５２】
なお、図６に示すように、バランス錘３０を中空として、バランス錘３０の内部に油などの液体もしくは粒状金属などの封入体３１を任意量封入することによりバランス錘３０の質量を任意に調整可能としてもよい。この様なバランス錘３０を用いることにより、調速機の調整時においてバランス錘３０の質量を調整する必要がある場合に、調速機リンク機構よりバランス錘３０自体を取り外して交換することなく、内部の封入体３１の量を調整することのみで対応できるので、調整作業を容易に行うことができる。また、バランス錘３０の質量を正確に加工する必要が無くなるとともに、質量の異なるバランス錘３０を何点か制作する必要も無くなるのでコストも低減することができる。
【００５３】
さらに、バランス錘３０の内部にある一定量の液体を封入し、バランス錘３０の内部においてその液体が運動可能とすることで、バランス錘３０に制振機能を持たせる事が可能となる。つまり、調速機が不安定状態となり調速機リンク機構が異常振動状態となった場合、バランス錘３０内の封入体の慣性が振動を打ち消す方向に作用するため、異常振動を減衰、抑制することができ、調速機を元の安定状態に移行させることができる。従って、調速機の誤動作や破損を未然に防ぐことができ、外乱に強く安定した性能を持つ信頼性の高い調速機を提供することが可能となる。
【００５４】
更に、図７に示すように、初期状態（調速機リンク機構が変位していない状態）にある、バランス錘３０を支持する緩衝具４０（ゴム等の弾性体や衝撃吸収体もしくはダンパなどから成る）を設けることも好適である。エレベータのかごが過速状態となりロープ掴み１０６が動作すると、綱車８の回転は急停止するため回転錘１９に働いていた遠心力も急激に消失する。すると、調速機リンク機構はバランス錘３０および速度調整バネ２６により急激に初期状態に復帰させられ、この時に大きな衝撃荷重が調速機リンク機構に負荷される。
【００５５】
しかし、緩衝具４０が設けられていれば、このときの衝撃荷重を慣性の一番大きなバランス錘３０で受け止めることができるので、効率よく衝撃を緩衝するができる。このため、調速機を保護することができ、より信頼性の高い調速機を提供することが可能となる。
【００５６】
［第３の実施形態］
次に図８を参照して第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、図３に示す第２の実施形態に対して、バランス錘３０の構成および取り付け構造が異なり、他は、図３に示す第２の実施形態と同一である。第３の実施形態において、図２に示す第２の実施形態と同一部分については同一符号を付し、重複説明は省略する。
【００５７】
本実施形態においては、図８に示すように、バランス錘３０は、バランス錘３０の重心からずれた位置にある軸３２を介してアーム２２Ａに回転可能に取り付けられている。バランス錘３０の側面には、複数の調整線３３が描かれている。複数ある調整線３３のうちいずれの調整線がアーム２２Ａの輪郭に一致するかにより、調速機リンク機構の状態を確認することができる。
【００５８】
すなわち、バランス錘３０は軸３２にて回転可能な状態で取り付けられているため、バランス錘３０の重心は常にバランス錘３０の固定点（軸３２）の直下に位置する。従って、調速機が水平に設置されている限り、アーム２２Ａの輪郭に一致するのがどの調整線３３であるかを確認することにより、調速機リンク機構の調整状態を確認することができる。
【００５９】
したがって、調整線３３を用いることにより、調速機リンク機構を構成する各部材の角度や寸法を測定すること無く、調速機リンク機構の調整を容易に行うことができる。このため、調速機設置時等における調整作業性を向上させることができる。
【００６０】
また、経年変化や他の要因による調速機リンク機構の狂いも一目で判断することができ、再調整も容易に行える。このため調速機の保守性を向上させることができるのみならず、調速機の信頼性を向上させることができる。
【００６１】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について図１３および図１４を参照して説明する。第４の実施形態では、図３に示す第２の実施形態におけるバランス錘３０を２つに分割して一対のバランス錘３０Ａとしている。これら２つのバランス錘３０Ａは、回転軸１２を通る鉛直面に対して対称位置に配置されている。バランス錘を２つ設けたことに伴い、第２の実施形態において１つづつ設けられていたアーム２１，２２Ａおよび２３も２つずつ設けられている。本実施形態を示す図１３および図１４においては、第２の実施形態のアーム２１，２２Ａおよび２３に相当するアームにそれぞれ符号２１’，２２Ａ’および２３’を付している。これらアーム２１’，２２Ａ’および２３’は、回転軸１２を通る鉛直面に対して対称な位置に配置されている。図１４に示すように、バランス錘３０Ａはアーム２２Ａ’の外側に配置されており、これにより一対のアーム２２Ａ’間に十分な間隔を確保している。一対のアーム２２Ａ’の間には、回転軸１２に接続されたかご位置を検出するためのエンコーダ６０が配置されている。２つのバランス錘３０Ａは、連結棒５０により結合されている。連結棒５０は、アーム２２Ａ’の位置に関わらずエンコーダ６０に干渉しないような位置で、２つのバランス錘３０Ａを連結している。
【００６２】
本実施形態によれば、バランス錘３０Ａを分割して配置しているため、回転軸１２の延長線上に部品を配置することが可能な空間を確保することができ、この空間に部品を配置することにより調速機をコンパクトに構成することが可能となる。特に本実施形態においては、前記空間に、回転軸１２と接続することが好ましいエンコーダ６０を配置しているため、その効果は顕著である。
【００６３】
また、本実施形態においては、一対のバランス錘３０Ａが連結棒５０を介して結合されるため、バランス錘３０Ａおよび連結棒５０からなる組立体の重心位置が回転軸１２を通る鉛直面上に位置する。さらに、バランス錘３０Ａ、アーム２１’，２２Ａ’および２３’が回転軸１２を通る鉛直面に対して対称位置に配置される。このため、リンク機構をより安定して動作させることができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、安定した特性の横型の調速機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエレベータの調速機の第１の実施形態を示す図。
【図２】図１および図１１に示す調速機の作用の相違を説明するグラフ図。
【図３】本発明によるエレベータの調速機の第２の実施形態を示す図。
【図４】図３に示す調速機の作用を説明する図。
【図５】図３の調速機の構成に基づく効果を説明するグラフ図。
【図６】図３に示す調速機の変形例を示す図。
【図７】図３に示す調速機の他の変形例を示す図。
【図８】本発明によるエレベータの調速機の第３の実施形態を示す図。
【図９】一般的なエレベータの概略構成図。
【図１０】一般的な縦型調速機の一例を示す図。
【図１１】横型調速機の構成例を示す図。
【図１２】調速機の回転錘に発生する遠心力を示す図。
【図１３】本発明のエレベータの調速機の第4の実施形態の側面図。
【図１４】本発明のエレベータの調速機の第4の実施形態の正面図。
【符号の説明】
１１ 綱車
１９ 回転錘
１６，２０ 調速機リンク機構
２６，２７，２８ 速度調整機構
３０，３０Ａ バランス錘
４０ 緩衝具
５０ 連結部材（連結棒）
１０１ かご
１０３ ガイドレール
１０４ 非常止め装置
１０６ ロープ掴み
１０７ 調速機ロープ
Claims (7)
- エレベータのかごに設けられた非常止め装置を動作させるために、調速機ロープを把持することが可能なロープ掴みと、
前記調速機ロープが巻装され、前記かごの速度に対応した速度で回転する綱車と、
前記綱車の回転と連動して水平方向を向いた回転軸線を中心として回転するとともに、遠心力により前記回転軸線から離れるように変位する回転錘と、
前記回転錘が取り付けられ、前記回転錘の変位に伴い運動してその運動が所定範囲を超えた場合に前記ロープ掴みを動作させる調速機リンク機構と、
前記調速機リンク機構に設けられ、前記調速機リンク機構の運動に伴い変位して、その変位量に応じて発生する弾性力により前記調速機リンク機構の運動を抑制する第１の平衡力を発生する速度調整機構と、
前記調速機リンク機構に設けられたバランス錘であって、このバランス錘に働く重力により生じる前記調速機リンク機構の運動を抑制する第２の平衡力を、前記調速機リンク機構に負荷するバランス錘と、
を備え、
前記調速機リンク機構の変位量が増大するに従って前記第２の平衡力が小さくなるように、前記バランス錘が前記調速機リンク機構に取り付けられていることを特徴とする、エレベータの調速機。 - 前記かごの速度が所定速度未満の場合には、前記調速機リンク機構の運動の抑制は前記第２の平衡力のみにより行われ、
前記かごの速度が前記所定速度以上の場合には、前記調速機リンク機構の運動の抑制は、前記第２の平衡力および前記第１の平衡力の双方により行われることを特徴とする、請求項１に記載の調速機。 - 前記バランス錘は中空に形成され、前記バランス錘の内部に物体を収容可能としたこと特徴とする、請求項１に記載の調速機。
- 前記調速機リンク機構が変位していない場合に前記バランス錘が存在する位置に設けられた緩衝具を更に備え、
前記ロープ掴みの動作により前記綱車が停止した場合に初期位置に復元しようとする前記バランス錘を前記緩衝具により支持することを特徴とする、請求項１に記載の調速機。 - 前記バランス錘は、その重心点からずれた位置において前記調速機リンク機構に取り付けられており、前記バランス錘の傾きを表示する手段が、前記バランス錘に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の調速機。
- 昇降路内をガイドレールに案内されて昇降するかごと、
前記かごの移動と連動して動く調速機ロープと、
前記調速機ロープが巻装された綱車を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の調速機と、
前記かごに設けられ、前記調速機のロープ掴みが作動した場合に前記ガイドレールを把持してかごを停止させる非常止め装置と、
を備えたことを特徴とするエレベータ。 - エレベータのかごに設けられた非常止め装置を動作させるために、調速機ロープを把持することが可能なロープ掴みと、
前記調速機ロープが巻装され、前記かごの速度に対応した速度で回転する綱車と、
前記綱車の回転と連動して水平方向を向いた回転軸線を中心として回転するとともに、遠心力により前記回転軸線から離れるように変位する回転錘と、
前記回転錘が取り付けられ、前記回転錘の変位に伴い運動してその運動が所定範囲を超えた場合に前記ロープ掴みを動作させる調速機リンク機構と、
前記調速機リンク機構に設けられ,前期調速機リンク機構の運動に伴い変位して、その変位量に応じて発生する弾性力により前記調速機リンク機構の運動を抑制する第一の平衡力を発生する速度調整機構と、
前記調速機リンク機構に設けられたバランス錘であって、このバランス錘に働く重力により生じる前記調速機リンク機構の運動を抑制する第２の平衡力を、前記調速機リンク機構に負荷するバランス錘と、
前記バランス錘を複数に分割し、中央にバランス錘を結合する連結部材と、
を備え、
前記調速機リンク機構の変位量が増大するに従って前記第２の平衡力が小さくなるように、前記バランス錘が前記調速機リンク機構に取り付けられていることを特徴とする、エレベータの調速機。
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