JP2009541180A

JP2009541180A - カウンタウェイトを有さないエレベータにおける機構

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Publication number: JP2009541180A
Application number: JP2009517299A
Authority: JP
Inventors: ヨルマムスタラハティ、; エスコアウランコ、
Original assignee: Kone Corp
Current assignee: Kone Corp
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2009-11-26
Anticipated expiration: 2027-06-14
Also published as: FI20060627A7; KR20090034820A; EP2032490A2; EP2032490B1; EA013896B1; WO2008000886A3; CN101506083A; JP5478247B2; FI20060627A0; FI20060627L; US7798290B2; US20090120733A1; CN101506083B; EA200802393A1; WO2008000886A2

Abstract

本発明は、カウンタウェイトのないエレベータにおける機構に関するもので、このエレベータは、少なくとも、制御装置(5)、巻上機(3)およびそれに連結されたトラクションシーブ(4)、ならびに第１の端部で実質的に非可動な位置に、第２の端部で調整可能に取り付けられた巻上ロープ(2)で懸垂されるエレベータかご(1)を含み、エレベータかご(1)は、実質的に垂直方向に前後に移動するように取り付けられ、また、エレベータは、巻上ロープ(2)の第２の端部に作用する引締め部材(15)も含む。能動的に動作するアクチュエータ(17、21、24、29)は、引締め部材(15)に連結され、フィードバックによって、負荷の変化に応じてロープの張りを緩めたり、引き締めたりして、ロープの張力を実質的に所定のレベルに維持するように取り付けられる。
【選択図】図１

Description

詳細な説明

本発明は、請求項１の前段に記載されるカウンタウェイトのないエレベータにおける機構に関するものである。

トラクションシーブ・エレベータでは、エレベータかごはトラクションシーブおよび巻上ロープによって動かされる。また、巻上ロープの代わりに、巻上ベルトまたは同様の巻上部材を使用することもできる。以下において、巻上ロープについてのいかなる言及も、目的に適したすべての巻上部材を示す。

エレベータかごの動作を意図したように操作するためには、十分な摩擦力がトラクションシーブの綱溝と巻上ロープとの間に必要であり、その場合、各ロープはトラクションシーブ上を滑らない。従来技術の一つの方式は、移動型カウンタウェイトの使用であり、それは、反対方向にではあるが、常にエレベータかごと同時に動く。カウンタウェイトを使用するときに問題となるのは、少なくともカウンタウェイトに要するシャフト空間であり、それは一般的に、シャフトの全長の端から端までにわたり、シャフト内の空間を占める。この空間は非経済的であり、とくに高層ビルでは、カウンタウェイトに要する総スペースは非常に大きい。別の問題点には、カウンタウェイトおよびそれに結合するガイドレールなどの構造物の設置費、整備費および材料費がある。

カウンタウェイトを有さないエレベータでは、カウンタウェイトを省いた結果確保されるシャフト空間を、たとえば、建物の床面積を増大し、または床面積の点から見て面積の大きいエレベータかごを可能にするように用いることで、上述の問題を解消する。

しかし、カウンタウェイトを有さないエレベータにおける問題点は、あらゆる負荷状況に対して適切な摩擦力を決めることである。このため、カウンタウェイトのないエレベータでは、摩擦力は、巻上ロープを常に一定の張力で維持することで保たれる。必要とされる張力または張りは、従来技術では、標準的な大きさの付加的な重りまたはバネのいずれかを用いて受動的に保持され、それらは一般的に巻上ロープの一方の端部に取り付けられるものである。安全上の理由から、上述の張力は最大負荷に応じて計算しなければならないが、これは、巻上ロープが最大負荷であってもトラクションシーブ上で滑らないようにしなければならないためである。そのとき、適切な安全マージンを最大負荷に加えなければならず、この場合、ロープの張力は、実際には常に安全マージン分だけ最大負荷よりも大きくなるように保たなければならない。しかし、エレベータが最大負荷で運転されることはほとんどないので、上述の方式における張力はしばしば大きすぎることになる。このため、たとえば、巻上ロープおよびローププーリの綱溝の磨耗が早くなる。

カウンタウェイトのないエレベータにおける従来技術の機構の一つが、国際特許出願WO2004/094287号に示されている。この機構では、ロープ張力は引張部材によって維持され、その一実施例によると、カウンタウェイトがロープの下方端部に配され、その質量は設置時に所望の大きさに設定され、カウンタウェイトはエレベータが動くとき、実質的に静止したままである。その他に示された実施例では、巻上ロープの端部に配設されたバネまたは油圧シリンダを含んでいる。ロープの張力はこの方式ではいかなる手法でも測定されないので、引締め部材で得られる張力は最大負荷に応じて計算しなければならず、さらに安全マージンを加えなければならない。したがって、この方式でも、前に示したものと同じ問題がある。

本発明は、上述の欠点を解消して、カウンタウェイトを有さないエレベータにおいて信頼性の高い機構を実現することを目的とし、この機構では、エレベータの巻上ロープの張力を測定し、フィードバックを利用して、巻上ロープの張力を、あらゆる負荷状況において、必要な摩擦力を保持するのに十分なだけの大きさに維持できる。本発明の機構は、請求項１の特徴部分に記載されているものを特徴とする。同様に、本発明の他の実施例は、他の請求項に記載されているものを特徴とする。

また、本発明のいくつかの実施例は、本願の明細書部分でも論じられる。また、本願の発明の内容は、上述の特許請求の範囲に示されるものとは別の形で記載することも可能である。また、本発明の内容は、いくつかの別個の発明から構成することもでき、とくに、本発明は、明示的なもしくは暗黙的な下位機能に照らして、または達成される利点もしくは利点の区分の観点から考慮する場合がある。この場合、上述の特許請求の範囲に含まれる属性の一部は、別の発明思想の観点から不要にすることができる。同様にして、本発明の各実施例に関連して説明されるさまざまな詳細は、他の実施例に適用することも可能である。

本発明による方式の利点の一つは、エレベータが、あらゆる運転状況において利用者にとって安全であるということである。別の利点は、巻上ロープの最大負荷に合わせた張力を必要以上に維持しなくてもよいということであり、この場合、少なくともローププーリおよびロープの損耗は、最大負荷に応じて決められた方式のときよりも少ない。また、ロープの寸法決めをより最適化でき、この場合、もっと細いロープを使用したり、または、たとえば従来技術の方式よりもロープを１本少なくしたりすることも可能である。さらなる利点として、トラクションシーブの両端におけるロープ張力の比を、実質的に一定に維持することができ、この場合、過剰な負荷はどの懸垂位置にも生じない。

実際には、本発明によって、適切な安全マージンを考慮に入れてロープの張力を十分な大きさに維持し、ロープがトラクションシーブで滑らないようにする。また、ロープ張力を維持する必要性は、負荷に加えて、または負荷よりも、エレベータの機能または動作状態に依存し、またはこれらの組み合わせで決まる。たとえば、エレベータかごを加速する場合、ロープ張力は加速時に増大でき、この際、巻上ロープのトラクションシーブにかかる垂直力が増大し、それと同時に、トラクションシーブによる巻上ロープの把持が向上する。同様に、エレベータを制動する場合、ロープ張力はトラクションシーブを制動することで増大できる。

以下に、本発明を、その実施例として２つの例を挙げて添付図面を参照しながらより詳細に述べる。

図１は、本発明による一実施例を使用した、典型的なトラクションシーブ・エレベータを簡略化した概要側面図である。本エレベータは、好ましくは、制御装置５を備えたエレベータであり、エレベータかご１、平行する複数の巻上ロープ２で構成される巻上ローピング、およびトラクションシーブ４を備えた巻上機３がエレベータシャフト内に配設される。また、トラクションシーブを備える巻上機３は、シャフト外に設けることもできる。エレベータは、トラクションシーブ４と巻上ロープ２との間の摩擦によって、その揚力を巻上機３から受ける。

図１に示すローピング方式では、各巻上ロープ２は、その第１の端部がエレベータシャフトの上部８における固定点７に実質的に非可動に取り付けられる。各固定点７から、巻上ロープ２は下向きに通されてエレベータかご１における１つ以上の転向プーリ10へと案内され、その底部の周りを通過した後、巻上ロープ２は巻上機３のトラクションシーブ４へと上向きに案内される。トラクションシーブ４と巻上ロープ２との間に可能な限り大きな接触角を実現するために、トラクションシーブ４付近に転向プーリ６があり、トラクションシーブ４の上部を周ってから導かれたロープは、それを周ってトラクションシーブ４に戻るように案内される。トラクションシーブ４を通過した後、巻上ロープ２は再度、転向プーリ６を越えてエレベータシャフトの底端部９付近の転向プーリ11の下を通り、それからエレベータシャフトの底端部９付近の第２の転向プーリ12の下へと案内され、転向プーリ12の周りを通過した後、巻上ロープ２は、エレベータかご１の下に配されてエレベータかご１と共に動く転向プーリ13へと上向きに案内される。転向プーリ13の上部の周りを通過した後、巻上ロープ２はさらに下降して、エレベータシャフトの底端部９付近に配設された巻上ロープの能動的な引締め部材15へと案内され、それに対して巻上ロープ２の第２の端部が調節可能に取り付けられる。ここでは、調節可能とは、巻上ロープ２の張りを変えることを意味し、すなわち、巻上ロープ２の第２の端部を動かして、ロープを引き締めたり、緩めたりする。

また、本機構は、少なくともかご負荷計量装置と、１つ以上の張力センサまたは他の同様の計測器具18とを含む。その器具は、少なくとも、いくつかの制御部材、たとえばエレベータの制御装置５で制御される能動的な巻上ロープ引締め部材15とフィードバック結合する。その器具から受信した測定データから、巻上ロープ２のその時点におけるロープの張力が、上述の制御部材を使用して実質的にリアルタイムで決定する。計測器具18は、図において概要的にかごの上部に示され、かごと共に動く転向プーリ10に結合している。しかし、計測器具18は、多くのさまざまな場所に配設可能である。同様に、かご負荷計量装置が上述の計測器具の役割を果たす場合には、かご負荷計量装置は、その目的に適していればどのような場所にでも配設可能である。計測器具18が、エレベータかごまたは巻上ロープ２の第１の端部の固定点７付近に結合している場合、測定したロープ張力は値T₁を受ける。同様に、計測器具18が巻上ロープ２の第２の端部の固定点付近に、すなわち巻上ロープの能動的な引締め部材15に結合している場合、測定したロープ張力は値T₂を受ける。

図１から図４に示す構造方式は、実質的に同様であるが、主に巻上ロープの能動的な引締め部材15の構造が互いに異なる。

図１による方式では、巻上ロープの能動的な引締め部材15は、少なくとも引締めドラム16と、電動機または他の適切なアクチュエータなどのアクチュエータ17とを含み、それはドラムを回転させ、制御部材で制御されるものである。計測器具18の測定データのフィードバックは、エレベータの制御装置５などの制御部材を介してアクチュエータ17に接続される。巻上ロープ２の第２の端部が引締めドラム16に取り付けられ、アクチュエータ17が引締めドラム16にトルクを与えるように取り付けられて、巻上ロープ２の張力T₁は、計測器具18から受け取った測定データに基づく、あらかじめ定められた値または値の範囲内で実質的に維持される。この場合、アクチュエータ17は、必要に応じて、負荷の変化に応じた巻上ロープ２の張力を増加または減少するように取り付けられる。

同様にして、図２に示す本発明の第２の実施例による方式では、巻上ロープの能動的な引締め部材15は、雄ねじを備えた少なくとも１つのねじ部材19（以下、ボルトと称する）と、雌ねじを備えたねじ部材20または同様の部材（以下、ナットと称する）とを含み、それはボルトにおいて回転するように取り付けられ、垂直方向に実質的に非可動に固定される。また、引締め部材15は、本実施例では、電動機または他の適切なアクチュエータなどのアクチュエータ21を含み、それがナット20を回転させる。計測器具18の測定データのフィードバックは、エレベータの制御装置５などの制御部材を介してアクチュエータ21に接続される。巻上ロープ２の第２の端部がボルト19の第１の端部、図に示す例ではボルトの上端部に取り付けられ、アクチュエータ21がナット20にトルクを与えるように取り付けられてナット20を回転させ、このようにしてボルト19を垂直方向に動かし、これによって巻上ロープ２の張力T₁は、計測器具18から受け取った測定データに基づくあらかじめ定められた値で実質的に維持される。また、本方式でも、アクチュエータ21は、必要に応じて、負荷の変化に応じた巻上ロープ２の張力を増加または減少するように取り付けられる。

図３に示す本発明の第３の実施例による方式では、巻上ロープの能動的な引締め部材15は、少なくとも１つの動力シリンダを含み、それは、たとえばピストン22を備えた油圧シリンダ23でよい。また、本実施例の引締め部材15は、流用チャネル30および流体貯蔵器25を備えたポンプなどのアクチュエータ24を含み、それは、油圧シリンダ内のピストン22を実質的にエレベータロープの長手方向に前後に動かす。流用チャネルは、たとえば、所要の流入チャネルおよび流出チャネル、ならびにバルブを含む。計測器具18の測定データのフィードバックは、エレベータの制御装置５などの制御部材を介してアクチュエータ24に接続される。巻上ロープ２の第２の端部がピストン22のロッドの上端部に取り付けられ、アクチュエータ24が油圧シリンダ23のピストン22を動かすように取り付けられ、このようにして巻上ロープ２の張力T₁は、計測器具18から受け取った測定データに基づくあらかじめ定められた値に実質的に維持される。また、本方式においても、アクチュエータ21は、必要に応じて、負荷の変化に応じた巻上ロープ２の張力を増加または減少するように取り付けられる。

図４は、巻上ロープ２の張力を所望するものに積極的に維持する、さらなる他の方式を示す。この方式では、巻上ロープの能動的な引締め部材15は、少なくとも、カウンタウェイト26、ならびに第１の転向プーリ27および第２の転向プーリ28を含み、それらの転向プーリはエレベータシャフトの底端部９付近に配設される。巻上ロープ２は、エレベータかご１の下方に設けられた転向プーリ13から第１の転向プーリ27の下方を通り、さらに第２の転向プーリ28の下を通るように案内される。次に、巻上ロープ２の第２の端部は、転向プーリ28の上部の周りを通過した後、カウンタウェイト26に取り付けられ、カウンタウェイトの質量は、エレベータの最大負荷に応じて、上述の安全マージンが加えられて決められる。また、第１の転向プーリ27なしで本方式を実行することも可能であり、この場合、第２の転向プーリ28の縁部における巻上ロープ２の接触角は、ここに示した方式における角度よりも実質的に90度大きい。また、本実施例の引締め部材15は、たとえば電動機または他の適切なアクチュエータなどのアクチュエータ29を含み、それは、第２の転向プーリ28を回転させる。計測器具18の測定データのフィードバックは、エレベータの制御装置５などの制御部材を介してアクチュエータ29に接続される。アクチュエータ29は、転向プーリ28にトルクを与えるように取り付けられ、必要に応じて、カウンタウェイト26によって生ずるトルクに逆らって転向プーリ28を回転させて、このようにして、巻上ロープ２の張力は、計測器具18から受け取った測定データに基づくあらかじめ定められた値で実質的に維持される。本方式では、カウンタウェイト26は巻上ロープ２の張力を増加させるように取り付けられ、アクチュエータ29は必要に応じて巻上ロープ２の張力を減少させるように取り付けられ、いずれも多かれ少なかれ負荷の変化に応じるものである。本方式の利点は、とりわけ、たとえば電力の供給停止に関連した安全性であり、これは、カウンタウェイト26が最大負荷および安全マージンに応じて決められるからである。電力の停止中は、アクチュエータ29による負荷軽減は作用せず、この場合、ロープの引き締めは可能な限り大きくなり、大きな負荷がかかっていても、トラクションシーブ４上でロープが滑ることはない。

本発明による機構では、巻上ロープ２をフィードバックによって能動的に引き締めたり、緩めたりしてすることで、ロープ張力をあらゆる負荷条件においても実質的にあらかじめ定められたレベルに維持する。この例では、ロープ張力は、常に実質的に一定に、または所定のあらかじめ定められた範囲内に保たれる。また、その場合、巻上ロープ２とトラクションシーブ４の綱溝との間のトラクションシーブ４に作用する摩擦力も、あらゆる負荷状況において、実質的に一定に、または所定のあらかじめ定められた範囲内のままである。同様にして、トラクションシーブ４のさまざまな側におけるロープ張力の比T₁/T₂は、あらゆる負荷状況において、実質的に一定に、または所定のあらかじめ定められた範囲内のままである。所望の手法でロープ懸垂を作動するためには、ロープ張力の比T₁/T₂は、１よりも大きく、すなわち、T₁/T₂＞１でなければならない。

当業者には明らかであるように、本発明は、上述の例のみに限定されず、上述の特許請求の範囲内において変更可能である。したがって、たとえば、ロープの張力を、負荷計量情報を用いる以外の他の手法で測定し、または巻上ロープの第１の端部付近以外で測定することができる。ロープの張力を測定する方法の１つとして、たとえば、トラクションシーブのさまざまな側における張力の差を測定するものがある。ロープの第１の端部の側では、ロープ張力は上述のT₁であり、これに対して、ロープの第２の端部の側では、T₂である。張力T₁およびT₂間の差または比T₁/T₂のフィードバック値は、巻上ロープの能動的な引締め部材のために測定される。計測器具は、この場合、たとえば、ストレインゲージまたは他の同様なセンサで、巻上ロープの端部付近に配設されて張力を測定する。

また、当業者には明らかであるように、巻上ロープの能動的な引締め部材も上述したものと異なるものでもよい。そのアイデアは、ロープの張力を測定して、ロープ張力の測定から能動的な引締め部材へのフィードバックを調整することであり、それは、測定データに基づいて、あらゆる負荷状況において、ロープ張力をあらかじめ定められたレベルの大きさに実質的に維持するように取り付けられる。

さらに、当業者にとって明らかであるように、引締め部材の制御部材は、エレベータの制御装置に接続された制御部材以外のものでもよい。制御部材は、計測器具に関連して、または引締め部材に関連して配設することができ、もしくは、計測器具および引締め部材の双方に接続される完全に独立した装置でもよい。制御部材は、測定データを処理する手段および制御データを引締め部材に送る手段を少なくとも含む。

またさらに、当業者には明らかであるように、本発明は、図に示した２：１の懸垂比以外のロープ懸垂でも差し支えなく用いられる。同様にして、エレベータの巻上機の位置決めおよび構造、ならびに転向プーリの数も、上述のものと異なるものでよい。

本発明による一実施例を使用したエレベータ方式を簡略化した概要側面図である。本発明による第２の実施例を使用したエレベータ方式を簡略化した概要側面図である。本発明による第３の実施例を使用したエレベータ方式を簡略化した概要側面図である。本発明による第４の実施例を使用したエレベータ方式を簡略化した概要側面図である。

Claims

エレベータが、少なくとも制御装置(5)、巻上機(3)およびそれに連結されたトラクションシーブ(4)、ならびに第１の端部で実質的に非可動な位置に、第２の端部で調整可能に取り付けられた巻上ロープ(2)に懸垂されるエレベータかご(1)を含み、該エレベータかご(1)が、実質的に垂直方向に前後に移動するように取り付けられ、また、前記エレベータが、前記巻上ロープ(2)の第２の端部に作用する引締め部材(15)を含む、カウンタウェイトのないエレベータにおける機構において、該機構は、能動的に作動するアクチュエータ(17、21、24、29)が、前記引締め部材(15)と連結され、該アクチュエータは、前記エレベータで検出された情報によって、または該エレベータの制御データによって、少なくとも１つのロープ張力(T₁、T₂)を変化させるように、および／または負荷の変化に応じて前記ロープの張りを引き締めたり緩めたりして、前記エレベータかごの上方および該エレベータかごの下方における前記ロープ張力(T₁、T₂)の比を所定値で実質的に維持するように取り付けられることを特徴とする機構。
請求項１に記載の機構において、該機構は、負荷に関する情報をロープ張力の大きさの制御のためにフィードバックすることを特徴とする機構。
請求項１または２に記載の機構において、前記アクチュエータ(17、21、24、29)に配されるフィードバック情報は、エレベータの負荷を測定するかご負荷計量装置などの計測器具(18)の負荷計量情報であることを特徴とする機構。
請求項１または２に記載の機構において、前記アクチュエータ(17、21、24、29)に配されるフィードバック情報は、計測器具(18)で測定された前記エレベータの巻上ロープの張力に関する張力情報であることを特徴とする機構。
請求項１または２に記載の機構において、前記アクチュエータ(17、21、24、29)に配される前記フィードバック情報は、ロープ張力T₁およびT₂間の差から、または前記トラクションシーブ(4)のさまざまな側で測定された比T₁/T₂から定めたフィードバック情報であることを特徴とする機構。
前記請求項のいずれかに記載の機構において、前記巻上ロープの能動的な引締め部材(15)は、少なくとも１つのドラム(16)を含んで、それに対して、前記巻上ロープ(2)の第２の端部が取り付けられ、前記アクチュエータ(17)は、前記ドラム(16)を回転させるように取り付けられて、それに対して、その時点での負荷状況における前記巻上ロープ(2)の張力に関する実質的にリアルタイムのフィードバック情報が配されることを特徴とする機構。
請求項１ないし５のいずれかに記載の機構において、前記巻上ロープの能動的な引締め部材(15)は、ボルトなどの雄ねじを備えた少なくとも１つのねじ部材(19)を含んで、その第１の端部に対して前記巻上ロープ(2)の第２の端部が取り付けられ、前記ボルトにおいてナットまたは同様の部材などの雌ねじを備えたねじ部材(20)が回転可能に取り付けられ、前記ナットが垂直方向に非可動であるように取り付けられ、前記引締め部材(15)は、電動機または他の適切なアクチュエータなどの、ナットを回転させるように取り付けられたアクチュエータ(21)を含んで、該アクチュエータに対して、その時点での負荷状況における前記巻上ロープ(2)の張力に関する実質的にリアルタイムのフィードバック情報が配されることを特徴とする機構。
請求項１ないし５のいずれかに記載の機構において、前記巻上ロープの能動的な引締め部材(15)は、少なくとも１つのシリンダ(23)を備えた動力装置と、前記シリンダ内で動くピストン(22)と、流用チャネル(30)と、該シリンダを動かすアクチュエータ(24)として機能するポンプと、圧力媒体貯蔵器(25)とを含み、その時点での負荷状況における前記巻上ロープ(2)の張力に関する実質的にリアルタイムのフィードバック情報が前記アクチュエータ(24)に配されることを特徴とする機構。
請求項１ないし５のいずれかに記載の機構において、前記巻上ロープの能動的な引締め部材(15)は、少なくともカウンタウェイト(26)および少なくとも１つの転向プーリ(28)を含んで、該転向プーリ(28)の底部周辺に前記巻上ロープ(2)の第２の端部が案内され、該巻上ロープ(2)の第２の端部に前記カウンタウェイト(26)が取り付けられ、前記引締め部材(15)は、電動機または他の適切なアクチュエータなどの、前記転向プーリ(28)を回転させるように取り付けられたアクチュエータ(29)を含んで、該アクチュエータに対して、その時点での負荷状況における前記巻上ロープ(2)の張力に関する実質的にリアルタイムのフィードバック情報が配され、前記アクチュエータ(29)は、前記カウンタウェイト(26)によって生じる引き締めを軽減するように取り付けられることを特徴とする機構。
前記請求項のいずれかに記載の機構において、前記引締め部材用の前記制御データは、機能状態および／または動作状態を示すことを特徴とする機構。
前記請求項のいずれかに記載の機構において、前記ロープ張力(T₁、T₂)の比(T₁/T₂)は一定であることを特徴とする機構。