JP5919856B2 - エレベータ巻上機用制動装置 - Google Patents

Description

この発明は、エレベータ巻上機用制動装置に関するものである。

エレベータ巻上機には、回転駆動する綱車と綱車の回転を制動する制動装置とを設けている。そして、綱車に巻き掛けたロープにかごを懸架している。そして、制動装置には、例えばブレーキディスク、摩擦材、バネ、電磁石を設けている。ブレーキディスクが綱車と一体に回転するようにしておき、バネの弾性力により摩擦材をブレーキディスクに押付けたり、バネの弾性力に抗して電磁石の吸引力により摩擦材をブレーキディスクから引離したりしている。

かごを昇降する場合には、ブレーキディスクから摩擦材を引離してブレーキディスク及び綱車を回転可能にし、綱車を回転駆動している。かごを停止する場合には、摩擦材をブレーキディスクに押付けてブレーキディスク及び綱車の回転を止めている。エレベータの仕様によって、大きな制動力が必要となる場合には、一般的にはバネの弾性力及び電磁石の吸引力を大きくして対応し、制動装置も大型になっている。
（例えば、特許文献１参照）

特開２００６−５２０３５（図１）

ところで、エレベータでは速度監視部でかごの速度を監視しており、何らかの理由によりかごの速度が規定値を超えたことを検出すると、速度監視部が制動信号を出して制動装置を動作させ、検出時点のかごの位置から所定の距離以内でかごを停止するようにしている。しかし、検出してから制動装置が動作して制動力が働き始めるまでの間、つまりブレーキディスクと離れていた摩擦材が、ブレーキディスクの方へ移動してブレーキディスクに押し当たり制動力が働き始めるまでの間、かごは制動されることなく昇降して空走距離が生じる。

従って、かごが停止するための所定の距離のうちの一部は空走距離として費やされ、実際に制動力が働く制動距離は短くなる。そして、制動距離が短くなる分だけ大きな制動力を発生させる必要があり、制動装置を大型にしなければならなかった。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、かごの速度が規定値を超えたことをかごの速度監視部が検出した時点のかごの位置から所定の距離以内でかごを停止させるのに必要な制動力を小さくして、制動装置を小型化できるエレベータ巻上機用制動装置を得ることを目的とする。

本発明に係るエレベータ巻上機用制動装置は、巻上機に回転可能に設けられた綱車に巻き掛けられた懸架手段の一端に繋がれて綱車の回転にともない昇降するかごの速度を監視するとともに速度が規定値を超えたことを検出すると制動信号を発生する速度監視手段と、巻上機に設けられるとともに制動信号を受けて速度を抑制する第１の制動力を有する第１の制動手段と、巻上機に設けられるとともに制動信号を受けて昇降を制動する第２の制動力を有する第２の制動手段とを備え、第１の制動力は第２の制動力より小さく、第１の制動力は第２の制動力より早く制動を開始し、第１の制動手段と第２の制動手段とにより検出した時点のかごの位置から所定の距離以内でかごが停止される。

本発明によれば、綱車の回転にともない昇降するかごの速度が規定値を超えると、速度監視手段が検出して制動信号を発生する。そして、この制動信号を受けて、まず第１の制動手段が、第１の制動力で、制動を開始してかごが昇降する速度を抑制する。次に、第１の制動手段に加えて、第２の制動手段が第２の制動力にてかごの昇降の制動を開始し、かごを停止する。第１の制動力と第２の制動力により所定の距離以内でかごを停止させるにあたり、まず第１の制動力がかごの速度を抑制するので、第１の制動力と第２の制動力の両方の制動力が働き始めるまでのかごの走行距離を短くできる。つまり、停止させるための所定の距離のうち、制動力が働かない空走距離が短くなり、制動力が働く制動距離が長くなるため必要な制動力は小さくなり、従って制動装置を小型化できる。

本発明によれば、かごの速度が規定値を超えたことをかごの速度監視部が検出した時点のかごの位置から所定の距離以内でかごを停止させるのに必要な制動力を小さくして、制動装置を小型化できるエレベータ巻上機用制動装置を得ることができる。

本発明の一実施の形態を示すエレベータ巻上機用制動装置の全体図である。 図１の矢視Ｅの部分拡大図である。 本発明の一実施の形態を示すエレベータ巻上機用制動装置を適用したエレベータの速度変化を示す図である。

実施の形態１．
本発明の一実施の形態を図１〜図３により説明する。図１は本発明の一実施の形態を示すエレベータ巻上機用制動装置の全体図である。図２は図１の矢視Ｅの部分拡大図で、制動装置が制動した状態を示す図である。図３は本発明の一実施の形態を示すエレベータ巻上機用制動装置を適用したエレベータの速度変化を示す図である。

図１において、綱車７が回転可能に巻上機１のハウジング５に設けられている。綱車７に巻き掛けられた懸架手段であるロープ１１の一端にはかご１５がつながれている。綱車７に巻き掛けられたロープ１１の他端側はそらせ車９にも掛けられたうえでおもり１７がつながれている。また、巻上機１の制動装置３として、綱車７と一体に回転可能に被制動部材としての円盤状のブレーキディスク１３が設けられ、ブレーキディスク１３の外周側の縁部を制動、解放可能に第１の制動手段としての制動部２０と第２の制動手段としての制動部４０とがそれぞれハウジング５に設けられている。更に、速度監視手段としてのかご速度監視部５０が巻上機１に接続されている。

巻上機１には綱車７の回転数を検出する回転計８が設けられており、検出された綱車７の回転数はかご速度監視部５０に送られる。かご速度監視部５０では、綱車７の回転数からかご１５の速度を算出して監視するとともに、かご１５の速度が規定値として予め定めた速度上限値ｓ２を超えたことを検出すると制動部２０と制動部４０とに制動信号を送り、ブレーキディスク１３と綱車７の回転を制動してかご１５を停止する。

図２において、ブレーキディスク１３の外周側の縁部は、制動部２０の略凹状をした本体２１の溝部２１ａに差し込まれている。ブレーキディスク１３を間に挟んで対向する溝部内壁２１ｂ，２１ｂには、一対の駆動摩擦部２２，２２が設けられている。駆動摩擦部２２では固定鉄心３１が溝部内壁２１ｂに取付けられ、固定鉄心３１のブレーキディスク１３側には第１の可動鉄心としての可動鉄心２７が、ブレーキディスク１３側へ進退可能に設けられている。

固定鉄心３１の可動鉄心２７対向部には電磁コイル３３が埋め込まれ、固定鉄心３１と電磁コイル３３により第１の電磁石を構成している。また、固定鉄心３１の可動鉄心２７対向部には可動鉄心２７をブレーキディスク１３側へ付勢する第１の弾性部材としてのバネ２９を挿入する穴３１ａが設けられている。バネ２９は基端部が穴３１ａに挿入され、先端部は可動鉄心２７に当接されている。電源（図示せず）から電磁コイル３３に電流が供給されて電磁コイル３３が励磁されると、可動鉄心２７は第１の制動力としてのバネ２９の付勢力に抗して電磁コイル３３側へ吸引されて固定鉄心３１に当接する。電流が遮断されると電磁コイル３３は消磁されて吸引力が弱まっていき、バネ２９の付勢力により可動鉄心２７は固定鉄心３１から離れてブレーキディスク１３側へ付勢される。

ブレーキディスク１３に対向するように、第１の摩擦材としての摩擦材２３がシュー２５を介して可動鉄心２７に取付けられている。可動鉄心２７がバネ２９によりブレーキディスク１３側へ付勢されたり、バネ２９の付勢力に抗して励磁された電磁コイル３３側へ吸引されて固定鉄心３１に当接されたりするのにともない、摩擦材２３はブレーキディスク１３に押付けられたり、引離されたりする。

制動部４０も制動部２０と同様に構成されている。ブレーキディスク１３の外周側の縁部は、制動部４０の略凹状をした本体４１の溝部４１ａに差し込まれている。ブレーキディスク１３を間に挟んで対向する溝部内壁４１ｂ，４１ｂには、一対の駆動摩擦部４２，４２が設けられている。駆動摩擦部４２では固定鉄心５１が溝部内壁４１ｂに取付けられ、固定鉄心５１のブレーキディスク１３側には第２の可動鉄心としての可動鉄心４７が、ブレーキディスク１３側へ進退可能に設けられている。

固定鉄心５１の可動鉄心４７対向部には電磁コイル５３が埋め込まれ、固定鉄心５１と電磁コイル５３により第２の電磁石を構成している。また、固定鉄心５１の可動鉄心４７対向部には可動鉄心４７をブレーキディスク１３側へ付勢する第２の弾性部材としてのバネ４９を挿入する穴５１ａが設けられている。バネ４９は基端部が穴５１ａに挿入され、先端部は可動鉄心４７に当接されている。電源（図示せず）から電磁コイル５３に電流が供給されて電磁コイル５３が励磁されると、可動鉄心４７は第２の制動力としてのバネ４９の付勢力に抗して電磁コイル５３側へ吸引されて固定鉄心５１に当接する。電流が遮断されると電磁コイル５３は消磁されて吸引力が弱まっていき、バネ４９の付勢力により可動鉄心４７は固定鉄心５１から離れてブレーキディスク１３側へ付勢される。

ブレーキディスク１３に対向するように、第２の摩擦材としての摩擦材４３がシュー４５を介して可動鉄心４７に取付けられている。可動鉄心４７がバネ４９によりブレーキディスク１３側へ付勢されたり、バネ４９の付勢力に抗して励磁された電磁コイル５３側へ吸引されて固定鉄心５１に当接されたりするのにともない、摩擦材４３はブレーキディスク１３に押付けられたり、引離されたりする。摩擦材２３及び摩擦材４３がブレーキディスク１３に押付けられると、ブレーキディスク１３は制動される。摩擦材２３及び摩擦材４３がブレーキディスク１３から引離されると、ブレーキディスク１３は解放されて回転可能になる。

摩擦材２３と摩擦材４３、固定鉄心３１と固定鉄心５１のように、制動部２０及び制動部４０をそれぞれ対応して構成している部品は、同じ材質により製作している。また、第１の制動力としての制動部２０の制動力と、第２の制動力としての制動部４０の制動力は、これら両方の制動力により、かご１５の速度が速度上限値ｓ２を超えたことをかご速度監視部５０が検出した時点のかご１５の位置から所定の距離以内でかご１５を停止できる大きさに設定してある。

これらの制動力の大きさは、摩擦係数、押付け力、回転中心から押付け位置までの距離により決まる。つまり、ブレーキディスク１３と摩擦材２３、摩擦材４３との摩擦係数、ブレーキディスク１３に摩擦材２３、摩擦材４３をそれぞれ押付けるバネ２９、バネ４９の付勢力、ブレーキディスク１３の回転中心から摩擦材２３、摩擦材４３を押付ける位置までの距離により決まる。このうち摩擦材２３と摩擦材４３は同じ材質で製作しており摩擦係数は同じである。また、回転中心から押付け位置までの距離も同じにしてある。従って、バネ２９、バネ４９の付勢力により制動力の大きさが変わるようにしてある。そして、制動部２０の制動力が制動部４０の制動力より小さくなるようにバネ２９の付勢力はバネ４９の付勢力より小さく設定されている。

また、バネ２９の付勢力がバネ４９の付勢力より小さく設定されていることから、固定鉄心３１部の吸引力は、固定鉄心５１部の吸引力より小さく設定することができる。このため、固定鉄心３１部が消磁される時間を固定鉄心５１部が消磁される時間より短く設定できる。これにより、制動部２０と制動部４０が制動信号を受けると、それぞれの電磁コイル３３と電磁コイル５３に供給していた電流を遮断し、固定鉄心３１部の方が固定鉄心５１部より短い時間で消磁して吸引力が弱まる。そして、制動部２０が先に制動を開始し、その後、固定鉄心５１部の吸引力が弱まった制動部４０が制動を開始する。

このように構成されたエレベータ巻上機用制動装置の動作を説明する。図３では、例えば速度ｓ１で上昇又は下降していたかご１５が、何らかの理由により予め定めた速度上限値ｓ２を超えた場合のかご１５の速度変化をグラフ線ｃで示している。かご１５が速度上限値ｓ２を超えたことをかご速度監視部５０が時刻ｔ１に検出すると、かご速度監視部５０は制動部２０と制動部４０に制動信号を送る。そして、制動信号を受けた制動部２０と制動部４０では、制動部２０が先に制動を開始し、その後、制動部４０が制動を開始する。

つまり、まず、時刻ｔ１から時間ｐ１経過後の時刻ｔ２に制動部２０において摩擦材２３をブレーキディスク１３に押付けて制動を開始し、かご１５の速度を抑制する。次に、時刻ｔ１から時間ｐ２経過後の時刻ｔ３に制動部４０において摩擦材４３をブレーキディスク１３に押付けて制動を開始する。時間ｐ１、ｐ２の関係は、ｐ１＜ｐ２である。そして、速度上限値ｓ２を超えたことを検出した時刻ｔ１のかご１５の位置から所定の距離以内で、制動部２０と制動部４０によりかご１５を停止する。

このように、かご１５の速度が速度上限値ｓ２を超えたことをかご速度監視部５０が検出した時点のかご１５の位置から所定の距離以内で、制動部２０と制動部４０によりかご１５を停止させるにあたり、まず制動部２０がかご１５の速度を抑制するので、制動部２０と制動部４０の両方の制動部が制動を始めるまでのかごの走行距離を短くできる。つまり、かご１５を停止させるための所定の距離のうち、制動力が働かない空走距離が短くなり、制動力が働く制動距離が長くなるため必要な制動力は小さくなり、従って制動装置３を小型化できる。

本実施の形態と比較するために、例えば１つの制動部を備えた制動装置により制動する場合のかごの速度変化を図３のグラフ線ｄで示す。速度ｓ１で上昇又は下降していたかごが、速度上限値ｓ２を超えたことをかご速度監視部が時刻ｔ１に検出すると、かご速度監視部は制動部に制動信号を送る。１つの制動部で制動するため、この制動部の制動力は制動部２０、制動部４０のそれぞれの制動力よりも大きくする必要があり、バネの付勢力と固定鉄心部の吸引力は、制動部２０や制動部４０よりも大きくする必要がある。

このため、電磁コイルへの電流を遮断して消磁し、固定鉄心部の吸引力が弱くなって制動を開始するまでの時間は制動部４０よりも長くかかり、時刻ｔ１から時間ｐ３経過後の時刻ｔ４となる。時間ｐ１、ｐ２、ｐ３の関係は、ｐ１＜ｐ２＜ｐ３となる。つまり、本実施の形態と比べると、かごを停止させるための所定の距離のうち空走距離が長くなるとともに制動距離が短くなって、必要な制動力は大きくなり、従って制動装置は大型になる。

なお、本実施の形態における制動部２０のバネ２９の付勢力の大きさを、エレベータ通常運転中の停止時にかご１５を静止保持するのに必要な付勢力の大きさに設定しておいても良い。この場合には、制動部２０よりも制動力が大きい制動部４０でも静止保持できることになる。これにより、エレベータ巻上機用制動装置の信頼性向上のために制動部を複数設ける場合に、制動部２０と制動部４０とで複数化に対応できる。

また、本実施の形態では、被制動部材として円盤状のブレーキディスク１３の場合で説明したが、被制動部材として円筒形状のブレーキドラムを使用しても同様の効果が得られる。
また、本実施の形態では、各制動部に電磁コイルと固定鉄心を２つずつ備えた制動装置の場合で説明したが、電磁コイルと固定鉄心を１つずつ備えた制動装置など、電磁コイルと固定鉄心の数は他の場合でも同様の効果が得られる。

また、本実施の形態では、制動部２０及び制動部４０をそれぞれ対応して構成している部品は、同じ材質により製作し、固定鉄心３１部、固定鉄心５１部が消磁する時間差により制動部２０と制動部４０の制動開始時刻が変わる場合で説明した。しかし、制動部２０と制動部４０の制動力の大小関係、それぞれの制動開始時刻の関係、両方の制動部の合計の制動力の大きさが本実施の形態と同様の条件を満たしていれば、それぞれの制動部を構成する部品の材質が同じでなくても、また、消磁する時間差以外の要因により制動開始時刻が変わる場合でも、本実施の形態と同様の効果が得られる。

また、本実施の形態では、図３の時刻ｔ２からｔ３の間にグラフ線ｃで示すように、制動部２０のみによりかご１５の昇降を制動している場合は、かご１５がほぼ一定速度で昇降するように説明した。しかし、制動部２０の制動力を本実施の形態より大きく設定して、時刻ｔ２からｔ３の間でかご１５の速度が減速するようにしても良いし、制動部２０の制動力を本実施の形態より小さく設定して、時刻ｔ２からｔ３の間でかご１５の速度が増速するようにしても良い。どちらの場合でも、制動部２０と制動部４０とによりかご１５を所定の距離以内で停止できるように設定しておけば、本実施の形態と同様の効果が得られる。

また、本実施の形態では、バネの付勢力に抗して摩擦材をブレーキディスクから引離すために電磁コイルと固定鉄心による吸引力を使用した場合で説明したが、油圧装置を使用して油圧力により摩擦材をブレーキディスクから引離すようにしても良い。大きい油圧力を発生する油圧装置と小さい油圧力を発生する油圧装置とを比べると、油圧力を解除して消滅させるのに必要な時間は大きい油圧力を消滅させる方が時間が掛かる。このため、電磁コイルと固定鉄心による吸引力を使用した場合と同様の効果が得られる。

１ 巻上機、 ３ 制動装置、 ７ 綱車、 １１ ロープ、 １３ ブレーキディスク、 １５ かご、 ２０，４０ 制動部、 ２３，４３ 摩擦材、 ２７，４７ 可動鉄心、 ２９，４９ バネ、 ３１，５１ 固定鉄心、 ３３，５３ 電磁コイル、
５０ かご速度監視部

Claims (3)

1. 巻上機に回転可能に設けられた綱車に巻き掛けられた懸架手段の一端に繋がれて前記綱車の回転にともない昇降するかごの速度を監視するとともに前記速度が規定値を超えたことを検出すると制動信号を発生する速度監視手段と、
   前記巻上機に設けられるとともに前記制動信号を受けて前記速度を抑制する第１の制動力を有する第１の制動手段と、
   前記巻上機に設けられるとともに前記制動信号を受けて前記昇降を制動する第２の制動力を有する第２の制動手段とを備え、
   前記第１の制動力は前記第２の制動力より小さく、前記第１の制動手段は前記第２の制動手段より早く制動を開始し、前記第１の制動力と前記第２の制動力とにより前記検出した時点の前記かごの位置から所定の距離以内で前記かごが停止されることを特徴とするエレベータ巻上機用制動装置。
2. 前記綱車と一体に回転する被制動部材が設けられ、
   前記第１の制動手段は、前記被制動部材に接離可能に設けられた第１の摩擦材と、前記第１の摩擦材と一体に変位可能に設けられた第１の可動鉄心と、前記第１の摩擦材及び前記第１の可動鉄心を前記被制動部材側へ付勢する第１の弾性部材と、励磁及び消磁可能であるとともに前記第１の弾性部材の付勢力に抗して前記第１の摩擦材が前記被制動部材から引離されるように前記第１の可動鉄心を吸引可能な第１の電磁石とを有し、
   前記第２の制動手段は、前記被制動部材に接離可能に設けられた第２の摩擦材と、前記第２の摩擦材と一体に変位可能に設けられた第２の可動鉄心と、前記第２の摩擦材及び前記第２の可動鉄心を前記被制動部材側へ付勢する第２の弾性部材と、励磁及び消磁可能であるとともに前記第２の弾性部材の付勢力に抗して前記第２の摩擦材が前記被制動部材から引離されるように前記第２の可動鉄心を吸引可能な第２の電磁石とを有し、
   前記第１の弾性部材の付勢力を前記第２の弾性部材の付勢力より小さくすることにより前記第１の制動力は前記第２の制動力より小さくなり、
   前記第１の電磁石が消磁される時間を前記第２の電磁石が消磁される時間より短くすることにより前記第１の制動手段は前記第２の制動手段より早く制動を開始することを特徴とする請求項１に記載のエレベータ巻上機用制動装置。
3. 前記第１の制動力により前記かごが静止保持されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエレベータ巻上機用制動装置。

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