WO2014122754A1 - エレベータ装置 - Google Patents

Abstract

　エレベータ装置においては、かごの加速度が異常加速度設定値に達した場合、綱車及びロープを含む質量体に発生する力を利用して非常止め装置を作動させる。綱車には、ロープに張力を与えるために上下動可能な張り車が含まれている。張り車に接続された上下振動抑制装置は、通常時に張り車の上下方向への変位を許容しつつ、かごの加速度が異常加速度設定値に達したときに張り車の上下方向への振動を抑制する。

Description

エレベータ装置

　この発明は、例えば懸架体の破断時に非常止め装置によりかごが非常停止されるエレベータ装置に関するものである。

　従来のエレベータ装置では、予め設定された値を超える加速度がかごに発生した場合に、異常加速度検出機構により非常止め装置が作動される。異常加速度検出機構は、かごの動きに関連して動作する質量体を有しており、かごに設定値を超える加速度が発生した場合に、質量体に発生する力を利用して非常止め装置を作動させる。また、質量体としては、非常止め装置の作動レバーが接続されている調速機ロープと、調速機ロープが巻き掛けられた調速機シーブ及び張り車が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

ＷＯ２０１２／０５９９７０Ａ１

　上記のような従来のエレベータ装置では、かごの昇降行程が長くなり、調速機ロープが長くなると、調速機ロープの縦振動が非常止め装置の動作速度に影響するようになる。具体的には、懸架体の破断時に異常加速度検出機構により非常止め装置が作動する際、張り車は振動により下方向へ変位する。そして、この下方向への変位が調速機ロープの回転振動を抑えることになり、作動レバーの引き上げ時間に遅れが生じる。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、異常加速度の検出時に非常止め装置をより短時間で作動させることができるエレベータ装置を得ることを目的とする。

　この発明に係るエレベータ装置は、昇降路内を昇降されるかご、かごに搭載されている非常止め装置、昇降路の上部及び下部に設けられている複数の綱車、及び綱車に巻き掛けられており、かつ非常止め装置に接続されており、かごの昇降に伴って循環移動されるロープを備え、綱車には、ロープに張力を与えるために上下動可能な張り車が含まれており、かごの加速度が予め設定された異常加速度設定値に達した場合に、綱車及びロープを含む質量体に発生する力を利用して非常止め装置を作動させ、張り車には、上下振動抑制装置が接続されており、上下振動抑制装置は、通常時に張り車の上下方向への変位を許容しつつ、かごの加速度が異常加速度設定値に達したときに張り車の上下方向への振動を抑制する。

　この発明のエレベータ装置は、かごの加速度が異常加速度設定値に達したときに上下振動抑制装置により張り車の上下方向への振動が抑制されるので、ロープの回転振動が抑制されるのが防止され、非常止め装置をより短時間で作動させることができる。

この発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図である。 図１のエレベータ装置の要部を模式的に示す構成図である。 図２のガバナ機構の１自由度の簡易モデルを示す説明図である。 図２の引上棒の変位の時間応答を示すグラフである。 図２のガバナ機構の３自由度の簡易モデルを示す説明図である。 図５の簡易モデルにおける１次振動モードを示す説明図である。 図５の簡易モデルにおける２次振動モードを示す説明図である。 図５の簡易モデルにおける３次振動モードを示す説明図である。 図６～図８の振動モードにおける周波数のかご位置に応じた変化を示すグラフである。 図４の引上棒の引き上げが遅延した場合を示すグラフである。 図２の張り車に力が作用したときの周波数と張り車の応答との関係を示すグラフである。 図２の上下振動抑制装置を示す正面図である。 図１２の上下振動抑制装置を示す側面図である。 この発明の実施の形態２によるエレベータ装置の上下振動抑制装置を示す正面図である。 図１４の上下振動抑制装置を示す側面図である。 図１４の楔受け部材の周波数応答を示すグラフである。 この発明の実施の形態３によるエレベータ装置の要部を模式的に示す構成図である。

　以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
　実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図である。図において、昇降路１の上部には、機械室２が設けられている。機械室２には、巻上機（駆動装置）３、そらせ車４、及び制御装置５が設置されている。巻上機３は、駆動シーブ６と、駆動シーブ６を回転させる巻上機モータと、駆動シーブ６の回転を制動する巻上機ブレーキ（電磁ブレーキ）７とを有している。

　巻上機ブレーキ７は、駆動シーブ６と同軸に結合されたブレーキ車（ドラム又はディスク）と、ブレーキ車に接離されるブレーキシューと、ブレーキシューをブレーキ車に押し付け制動力を印加するブレーキばねと、ブレーキばねに抗してブレーキシューをブレーキ車から開離させ制動力を解除する電磁マグネットとを有している。

　駆動シーブ６及びそらせ車４には、懸架体８が巻き掛けられている。懸架体８としては、複数本のロープ又は複数本のベルトが用いられている。懸架体８の第１の端部には、かご９が接続されている。懸架体８の第２の端部には、釣合おもり１０が接続されている。

　かご９及び釣合おもり１０は、懸架体８により昇降路１内に吊り下げられており、巻上機３により昇降路１内を昇降される。制御装置５は、巻上機３の回転を制御することにより、設定した速度でかご９を昇降させる。

　昇降路１内には、かご９の昇降を案内する一対のかごガイドレール１１と、釣合おもり１０の昇降を案内する一対の釣合おもりガイドレール１２とが設置されている。昇降路１の底部には、かご９の昇降路１の底部への衝突を緩衝するかご緩衝器１３と、釣合おもり１０の昇降路１の底部への衝突を緩衝する釣合おもり緩衝器１４とが設置されている。

　かご９の下部には、かごガイドレール１１に係合してかご９を非常停止させる非常止め装置１５が搭載されている。非常止め装置１５としては、次第ぎき式非常止め装置が用いられている（一般に、定格速度が４５ｍ／ｍｉｎを超えるエレベータ装置では、次第ぎき式非常止め装置が用いられる）。非常止め装置１５には、非常止め装置１５を作動させる作動レバー１６が設けられている。

　機械室２には、かご９の過速度走行を検出する調速機１７が設けられている。調速機１７は、綱車としての調速機シーブ１８、過速度検出スイッチ及びロープキャッチ等を有している。調速機シーブ１８には、調速機ロープ１９が巻き掛けられている。

　調速機ロープ１９は、昇降路１内に環状に敷設され、作動レバー１６に接続されている。また、調速機ロープ１９は、昇降路１の下部に配置された綱車としての張り車２０に巻き掛けられている。張り車２０は、調速機ロープ１９に張力を与えるために上下動可能になっている。かご９が昇降されると、調速機ロープ１９が循環移動され、かご９の走行速度に応じた回転速度で調速機シーブ１８が回転される。

　調速機１７では、かご９の走行速度が過速度に達したことが機械的に検出される。検出する過速度としては、定格速度Ｖｒよりも高い第１過速度Ｖｏｓと、第１過速度よりも高い第２過速度Ｖｔｒとが設定されている。

　かご９の走行速度が第１過速度Ｖｏｓに達すると、過速度検出スイッチが操作される。過速度検出スイッチが操作されると、巻上機３への給電が遮断され、巻上機ブレーキ７によりかご９が急停止される。

　かご９の下降速度が第２過速度Ｖｔｒに達すると、ロープキャッチにより調速機ロープ１９が把持され、調速機ロープ１９の循環が停止される。調速機ロープ１９の循環が停止されると、作動レバー１６が操作され、非常止め装置１５によりかご９が非常停止される。

　図２は図１のエレベータ装置の要部を模式的に示す構成図である。作動レバー１６は、引上棒２１を介して調速機ロープ１９に接続されている。実施の形態１の質量体は、作動レバー１６、調速機シーブ１８、調速機ロープ１９、張り車２０及び引上棒２１を有している。かご９の加速度が予め設定された異常加速度設定値に達した場合、質量体に発生する力を利用して作動レバー１６が操作され、非常止め装置１５が作動する。

　上記の異常加速度設定値は、異常加速度の検出により非常止め装置１５を作動させるときのかご９の速度が、第２過速度Ｖｔｒよりも低くなるように設定されている。また、異常加速度設定値は、制御装置５の異常等によるかご９の急加速も検出できるように、通常運転時の加速度よりも高い値に設定される。また、異常加速度設定値は、かご９の上昇中に停電などで急停止（所謂Ｅ－Ｓｔｏｐ）する際に非常止め装置１５が作動しないように、巻上機ブレーキ７による急停止時の減速度よりも高い値に設定される。

　作動レバー１６及び引上棒２１には、かご９の通常の昇降時や巻上機ブレーキ７による非常停止時に非常止め装置１５が作動しないように、非常止め装置１５を作動させる方向とは反対方向のトルク（抵抗力）が付与されている。

　張り車２０には、上下振動抑制装置２２が接続されている。上下振動抑制装置２２は、通常時に張り車２０の上下方向への変位を許容しつつ、かご９の加速度が異常加速度設定値に達したときに張り車２０の上下方向への振動を抑制する。具体的には、上下振動抑制装置２２は、質量体の１次の固有振動数よりも低い振動周波数では張り車２０の上下方向への変位を許容し、１次の固有振動数以上の振動周波数では張り車２０の上下方向への振動を抑制する。

　また、上下振動抑制装置２２は、昇降路１の下部と張り車２０との間に直列に接続されたダンパ２３及びばね２４を有している。

　以下、上下振動抑制装置２２の作用について説明する。図３は図２のガバナ機構の１自由度の簡易モデルを示す説明図である。上記のように、作動レバー１６及び引上棒２１には、非常止め装置１５を作動させる方向とは反対方向の力、例えば抵抗ばね２５による下向きの押付力が付与されている。

　そして、質量体と抵抗ばね２５とを含むガバナ機構は、簡易的に、調速機ロープ１９、作動レバー１６及び引上棒２１の全質量と、調速機シーブ１８及び張り車２０の回転慣性質量とを足し合わせた全質量２６が、抵抗ばね２５で支持される構造として評価できる。このため、質量体の慣性動作による非常止め装置１５の動作は、引上棒２１が、全質量２６と抵抗ばね２５とで決まる固有振動数で振動する現象と言える。

　図４は図２の引上棒２１の変位の時間応答を示すグラフであり、非常止め装置１５がかごガイドレール１１に接触する位置を破線で示している。引上棒２１の振動波形は、単振動の振動波形となり、非常止め装置１５がかごガイドレール１１に接触する位置まで引き上げられた段階で、非常止め装置１５が作動し、かご９の減速が始まる。

　非常止め装置１５が動作するまでの時間（Ｔ０）が長くなるほど、かご９の速度が上昇してしまうため、異常加速度設定値の検出から２００ｍｓｅｃ程度で非常止め装置１５が作動するのが望ましい。

　しかしながら、かご９の昇降行程が長くなると、調速機ロープ１９の長さが長くなり、図３の全質量２６が一体となって運動するモデルは成り立たなくなる。従って、昇降行程が長い場合は、図５に示すように、３自由度の振動モデルを考える必要がある。

　図６は図５の簡易モデルにおける１次振動モード（張り車２０の上下振動）を示す説明図、図７は図５の簡易モデルにおける２次振動モード（調速機シーブ１８及び張り車２０の同相振動）を示す説明図、図８は図５の簡易モデルにおける３次振動モード（調速機シーブ１８及び張り車２０の逆相振動）を示す説明図、図９は図６～図８の振動モードにおける周波数のかご位置に応じた変化を示すグラフである。

　昇降行程が短い場合の引上棒２１の動きは、図４に示したように、単振動の応答（固有振動数ω）となる。一方、昇降行程が長くなると、図９に示す固有振動数が下がっていくため、１次振動モード（の固有振動数ω１）が固有振動数ωに近づいていく。

　この場合、図６に示すように、引上棒２１の引き上げに費やされるべき質量体の慣性力の一部が、張り車２０の上下振動に使われるため、引上棒２１の引き上げ力が低下してしまい、非常止め装置１５が作動するまでの時間Ｔ０が長くなってしまう（図１０）。このため、非常止め装置１５が作動するまでにかご９の速度が高くなり過ぎてしまう。

　従って、昇降行程が長くなった場合は、張り車２０の上下振動を抑制する対策が必要となる。一方、張り車２０の上下振動を抑えるために、単に張り車２０の上下の動きを拘束すると、経年変化により調速機ロープ１９が伸びたときに、張り車２０の自重によって調速機ロープ１９に与えていた張力が減少してしまい、調速機ロープ１９の回転運動に影響を与えることになる。

　これに対して、実施の形態１の上下振動抑制装置２２は、通常時に張り車２０の上下方向への変位を許容しつつ、かご９の加速度が異常加速度設定値に達したときに張り車２０の上下方向への振動を抑制するため、通常時の張り車２０の回転に悪影響を与えず、異常加速度の検出時に調速機ロープ１９の回転振動が抑制されるのが防止され、非常止め装置１５をより短時間で作動させることができる。

　このような上下振動抑制装置２２を実現するための構成として、以下の設計が考えられる。図２の張り車２０に上下方向の力Ｆが作用すると、張り車２０の変位Ｘは、次式で示す関係となる。但し、Ｋはばね２４のばね定数、Ｃはダンパ２３の減衰定数である。
　ｄＸ／ｄｔ＝Ｆ＊１／Ｃ＋ｄＦ／ｄｔ＊１／Ｋ

　この式から、力Ｆに対する変位Ｘの応答を求めると、図１１となる。応答は２直線で近似することができ、切り替わりの周波数はＫ／Ｃとなる。この値を１次の固有振動数ω１と一致させた場合、
　ω１＝Ｋ／Ｃ
　となる。そして、１次の固有振動数よりも低い周波数では、張り車２０にかかる抵抗は殆どなく、張り車２０が上下に大きく振動できる。

　一方、１次の固有振動数よりも高い周波数では、張り車２０の変位が
　Ｘ＝Ｆ／Ｋ
　に近づく。そのため、張り車２０の上下変位を許容値に抑えるようにばね定数Ｋを設定し、１次の固有振動数で切り替わりの周波数となるように減衰定数Ｃを設定すれば、張り車２０は、力Ｆの周波数に応じて適切に変位する。従って、調速機ロープ１９の伸びに対する影響を受けることなく、非常止め装置１５の作動時における張り車２０の上下振動を効果的に抑制することができる。

　また、調速機ロープ系の回転慣性を利用することによって、懸架体８が破断した場合に、調速機１７における過速度設定値よりも低速の状態で非常止め装置１５を短時間で作動させることができる。

　図１２は図２の上下振動抑制装置２２を示す正面図、図１３は図１２の上下振動抑制装置２２を示す側面図である。昇降路１の底部には、一対の張り車ガイドレール２７が鉛直に設置されている。張り車２０は、張り車取付部材２８に回転自在に取り付けられている。張り車取付部材２８は、張り車ガイドレール２７に案内されて上下動可能になっている。張り車２０及び張り車取付部材２８により、張り車装置２９が構成されている。張り車装置２９は、上下方向へのみ変位可能となっている。

　張り車ガイドレール２７の下端部近傍には、ベース３０が固定されている。ダンパ２３は、ベース３０上に設置されている。そして、ダンパ２３のシリンダ部分が、ばね２４（図１２、１３では図示せず）を介して張り車装置２９に接続されている。

　実施の形態２．
　次に、図１４はこの発明の実施の形態２によるエレベータ装置の上下振動抑制装置を示す正面図、図１５は図１４の上下振動抑制装置を示す側面図である。張り車取付部材２８の下部には、左右一対ずつの楔３１が取り付けられている。楔３１は、張り車ガイドレール２７を挟んで配置されており、通常時は張り車ガイドレール２７に対して摺動可能になっている。

　また、張り車取付部材２８の下部には、一対の支持ばね３２を介して楔受け部材３３が支持されている。楔受け部材３３には、テーパ状の楔挿入孔３３ａが設けられている。通常時は、楔３１と楔挿入孔３３ａとの間には隙間が確保されている。

　実施の形態２の上下振動抑制装置３６は、楔３１、支持ばね３２及び楔受け部材３３を有している。他の構成は、実施の形態１と同様である。

　図１６は図１４の楔受け部材３３の周波数応答を示すグラフである。楔受け部材３３の共振周波数は、張り車２０の上下振動の固有振動数（ω１）よりも低く設定される。そのため、調速機ロープ１９の伸びに対しては、張り車装置２９、楔３１、支持ばね３２及び楔受け部材３３が、調速機ロープ１９の伸びと同じだけ下降し、楔３１は楔受け部材３３に接触しない。

　一方、懸架体８の破断時に生じる張り車２０の上下振動に対しては、張り車２０の振動の周波数（ω１）に対して楔受け部材３３が応答しないため、楔３１が楔受け部材３３に接触する。このとき、楔３１が楔挿入孔３３ａに食い込むことにより、楔３１が張り車ガイドレール２７に押し付けられ、張り車装置２９の上下振動が抑えられる。

　従って、実施の形態２のような構成によっても、調速機ロープ１９の伸びに対する影響を受けることなく、非常止め装置１５の作動時における張り車２０の上下振動を効果的に抑制することができる。

　実施の形態３．
　次に、図１７はこの発明の実施の形態３によるエレベータ装置の要部を模式的に示す構成図である。実施の形態１では、調速機１７が昇降路１の上部に設置されているが、実施の形態３では、昇降路１の下部に設置されている。昇降路１の上部には、上部綱車３４が設置されている。また、昇降路１の下部の調速機シーブ１８の上方には、転向綱車３５が設けられている。そして、張り車２０は、転向綱車３５の下方に配置されている。

　調速機ロープ１９は、引上棒２１との接続部から下方へ向かい、調速機シーブ１８に巻き掛けられて上方へ折り返され、転向綱車３５に巻き掛けられて下方へ折り返され、張り車２０に巻き掛けられて再度上方へ折り返され、上部綱車３４に巻き掛けられている。

　調速機シーブ１８、上部綱車３４及び転向綱車３５は、上下方向に拘束されている。他の構成は、実施の形態１と同様であり、上下振動抑制装置２２は張り車２０に接続されている。

　このように、調速機１７が昇降路１の下部に設置されるタイプのエレベータ装置にもこの発明は適用でき、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

　なお、実施の形態３に示したタイプのエレベータ装置に実施の形態２の上下振動抑制装置を適用してもよい。
　また、上記の例では、調速機シーブ及び調速機ロープを示したが、ロープは調速機ロープでなくてもよく、綱車は調速機シーブでなくてもよい。
　さらに、図１では１：１ローピングのエレベータ装置を示したが、ローピング方式はこれに限定されるものではなく、例えば２：１ローピングのエレベータ装置にもこの発明は適用できる。
　さらにまた、この発明は、機械室２を持たない機械室レスエレベータや、種々のタイプのエレベータ装置に適用できる。

Claims (4)

1. 　昇降路内を昇降されるかご、
   　前記かごに搭載されている非常止め装置、
   　前記昇降路の上部及び下部に設けられている複数の綱車、及び
   　前記綱車に巻き掛けられており、かつ前記非常止め装置に接続されており、前記かごの昇降に伴って循環移動されるロープ
   　を備え、
   　前記綱車には、前記ロープに張力を与えるために上下動可能な張り車が含まれており、
   　前記かごの加速度が予め設定された異常加速度設定値に達した場合に、前記綱車及び前記ロープを含む質量体に発生する力を利用して前記非常止め装置を作動させるエレベータ装置であって、
   　前記張り車には、上下振動抑制装置が接続されており、
   　前記上下振動抑制装置は、通常時に前記張り車の上下方向への変位を許容しつつ、前記かごの加速度が前記異常加速度設定値に達したときに前記張り車の上下方向への振動を抑制するエレベータ装置。
2. 　前記上下振動抑制装置は、前記質量体の１次の固有振動数よりも低い振動周波数では前記張り車の上下方向への変位を許容し、前記１次の固有振動数以上の振動周波数では前記張り車の上下方向への振動を抑制する請求項１記載のエレベータ装置。
3. 　前記上下振動抑制装置は、前記昇降路と前記張り車との間に直列に接続されているダンパ及びばねを有している請求項２記載のエレベータ装置。
4. 　前記張り車の上下方向への変位を案内する張り車ガイドレールをさらに備え、
   　前記上下振動抑制装置は、前記張り車とともに上下方向へ変位する楔と、前記張り車に対して支持ばねを介して接続されている楔受け部材とを有しており、
   　前記楔受け部材には、楔挿入孔が設けられており、
   　前記楔受け部材の周波数応答は、通常時の前記張り車の上下方向変位に対しては楔受け部材が前記張り車とともに変位し、前記かごの加速度が前記異常加速度設定値に達したときには前記楔受け部材が変位しないように設定されており、
   　前記かごの加速度が前記異常加速度設定値に達したときに、前記楔が前記楔挿入孔に食い込むことにより、前記楔が前記張り車ガイドレールに押し付けられ、前記張り車の上下振動が抑えられる請求項１記載のエレベータ装置。

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