JP2010526744A - 所期の耐用期間に基づいた初期安全係数を有するエレベータ耐荷重アセンブリ - Google Patents

Abstract

エレベータシステム（２０）の耐荷重アセンブリ（３０）が、各々が選択された強度を有する複数の耐荷重部材（３４）を含む。耐荷重部材（３４）の数とそれに関連する強度とにより耐荷重アセンブリ（３０）の初期安全係数が得られる。初期安全係数は、耐荷重アセンブリ（３０）について決定した所期の耐用期間と、所期の耐用期間の末期における耐荷重アセンブリ（３０）の所望の交換時期強度と、の関係に基づいて選択される。

Description

エレベータシステムはエレベータかごとカウンタウェイトを連結する耐荷重アセンブリを含む。従来の耐荷重アセンブリはエレベータかごとカウンタウェイトの重量を支える数本のスチールロープを含む。耐荷重アセンブリ設計を規定する周知のエレベータ基準が存在する。

現行の基準では最低の安全係数が要求され、これはエレベータシステムの運転時に予想されるロープの移動速度や、そのエレベータが乗客エレベータ用であるか貨物エレベータ用であるかに基づく。ある基準による安全係数は、一般にエレベータかごの定格速度に対応する実際のロープ速度に基づく。従来、安全係数はｆ＝S×N／Wの式を用いて計算され、Nは負荷を受けているロープの走行回数であり、Ｓはロープの製造業者によって評価される一本のロープの引張り強度であり、Wは昇降路内の任意の位置において、かごとその定格負荷がかかった全てのかごロープに加わる最大静荷重である。別の基準では、安全係数は速度とは無関係である。こうした例の一つでは３本以上のロープが使用される場合には少なくとも安全係数１２が必要とされ、２本のロープが用いられる場合には少なくとも安全係数１６が必要とされる。

従って、設置時に当該基準要件を満たす最低安全係数を有する耐荷重部材もしくはロープ配置を含むようにエレベータシステムが設計される。こうしたアプローチが有用であることは立証されているが、多少の制限や欠点が存在する。例えば、多くのエレベータシステムは基準により要求される程度を下回る安全係数の耐荷重アセンブリを用いて長年の間安全に運転される。こうした状況下では、基準要件により余分で不要な強度を耐荷重アセンブリに追加する必要があり、エレベータシステムの販売業者や顧客に余分なコストがかかる。従来のアプローチに伴うもう一つの欠点は、異なる状況における異なるニーズを認識することができないことである。使用頻度の非常に高いエレベータと使用頻度の低いエレベータとの両方のタイプのエレベータシステムを設置する際に同じ安全係数が用いられた場合、一般的に使用頻度の非常に高いエレベータのほうが使用頻度の低いエレベータに比べて早くロープ交換を必要とする。これにより所要のロープ交換のスケジュールが予測できないものとなる。

基準法により初期の安全係数が要求される理由となる一つの考慮すべき事項は、従来のスチールロープのエレベータ耐荷重アセンブリが手作業の検査手順を用いて年間基準で検査されることである。技術者はロープの表面に沿った個々のコードにおけるあらゆる破損を観察することにより個々のスチールロープを検査する。こうした手順は相対的に時間を要し、労働力を要し、費用がかかるため、年間基準で行われる。技術者は一般的にロープ全体を見てロープの外面を手で感知して破損を見つける。耐荷重アセンブリの設置時に必要以上の安全係数を付与する一般的な耐荷重アセンブリの過剰設計は、少なくとも部分的には、エレベータシステムの使用時における十分な耐荷重アセンブリ強度を確かなものにしたいという要望に加えて、ロープの検査手順の頻度が相対的に低いという事情に基づいている。

最近、他のエレベータロープ検査技術が導入された。例として特許文献１〜６が挙げられる。これらの文献の幾つかにも記載されているように、こうした新しい技術が導入される一部の理由は、新しいタイプのエレベータ耐荷重部材が提案されているからである。従来のスチールロープに代わってポリマロープやフラットベルトが新たに数種のエレベータシステムに使用されている。これらの特許文献に記載された検査技術の幾つかは２種類以上の耐荷重部材に有用であり、幾つかは従来のスチールロープの検査にも有用である。

米国特許第６６３３１５９号明細書 米国特許第７１２３０３０号明細書 米国特許第７１１７９８１号明細書 国際公開第２００５／０９４２５０号 国際公開第２００５／０９４２８号 国際公開第２００５／０９５２５２号 国際公開第００／５８７０６号 米国特許第５８３４９４２号明細書

当業者はエレベータシステムコンポーネントおよびエレベータシステムに関連する効率を向上させるように常に努力している。既存の基準で規定される初期の安全係数以外の考慮すべき事項に基づいてエレベータシステム耐荷重アセンブリを設計することができるようにすることが有用である。

実施例のエレベータシステム用の耐荷重アセンブリの設計方法が、耐荷重アセンブリの所期の耐用期間を決定することを含む。所期の耐用期間の末期における耐荷重アセンブリの所期の交換時期強度（ｒｅｔｉｒｅｍｅｎｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が決定される。次いで決定された所期の耐用期間と決定された所期の交換時期強度に基づいて耐荷重アセンブリについての設置時の初期安全係数が選択される。

一例のエレベータ耐荷重アセンブリは、この耐荷重アセンブリについて予め設定された所期の耐用期間と、この耐荷重アセンブリの予め設定された交換時期強度とに基づいた設置時の初期安全係数を有する。

以下の詳細な説明から、開示の例の種々の特徴および利点が当業者にとって明らかとなるであろう。詳細な説明に付随する図面の簡単な説明は以下の通りである。

エレベータシステムの選択された部分を概略的に示す図。 一例の耐荷重アセンブリの選択された部分を概略的に示す図。 一例のアプローチの概要を示すフローチャート図。 初期安全係数と、耐用期間と、交換時期強度との関係の幾つかの例を示すグラフ図。 初期安全係数と、耐用期間と、交換時期強度との関係のその他の幾つかの例を示すグラフ図。

図１はエレベータシステム２０の選択された部分を概略的に示す。この例では、エレベータかご２２がカウンタウェイト２４に連結されている。駆動装置２６が駆動シーブ２８を回転させてエレベータかご２２を周知の方法により所望のように移動させる。エレベータ耐荷重アセンブリ（ＬＢＡ）３０がエレベータかご２２とカウンタウェイト２４の重量を支える。ＬＢＡ３０は、駆動シーブ２８の動作に応じて移動して、エレベータかご２２を所望のように移動させる。

図示の例は、かご２２およびカウンタウェイト２４の重量を支えるＬＢＡ３０の能力を示す、ＬＢＡ３０の現在の強度に関する情報を提供するＬＢＡ監視装置３２を含む。一例では、例えば特許文献４〜６に記載されるような公知の抵抗に基づく検査技術を用いる。別の例では、ＬＢＡ監視装置３２は、特許文献７に示されるようにＬＢＡ３０の現在の強度の指標を提供するように公知の漏えい磁束技術を利用する。別の例では、ＬＢＡ監視装置３２は、特許文献３に示されるようにＬＢＡ３０の現在の強度を測定する目的でＬＢＡ３０の外面に可視表示を利用する。別の例では特許文献８に記載されるように、ＬＢＡ監視装置３２は、ＬＢＡ３０内に含まれる監視要素を利用する。

ＬＢＡ監視装置３２が完全にＬＢＡ３０の外部にあるにせよ、あるいはＬＢＡ３０の現在の強度の指標を提供するようにＬＢＡ３０と一体化した一つ以上のコンポーネントを利用するにせよ、監視装置３２は強度に関する情報を定期的に提供することができる。一例では、ＬＢＡ監視装置３２はＬＢＡ３０の現在の強度の指標を少なくとも月単位で提供する。別の例では、強度の指標が少なくとも週単位で提供される。別の例では、ＬＢＡ３０に関する強度指標は一日単位で提供される。一例では例えば時間単位のように一日で複数の強度指標を提供する。この記載の利益を有する当業者であれば特定の状況におけるニーズを満たすようにこうした指標を変更することができるであろう。例えば、エレベータ技術者により定期的に点検されるように指標をエレベータ監視装置に保存してもよく、またこうしたデータを定期的に監視する遠隔地にこれらの指標を自動的に送信してもよい。

エレベータシステム２０内にＬＢＡ監視装置３２を含む一態様では、ＬＢＡ３０の現在の強度に関する情報を定期的に頻繁に得ることができる。こうした情報によりＬＢＡ３０がエレベータかご２２およびカウンタウェイト２４を支えるのに必要なもしくはそれ以上の強度を現在有していることを確認できるという効果がある。一例では、強度が所期のレベルを下回ることをＬＢＡ監視装置３２が測定したときはいつでも、対応するエレベータシステムが自動的にシャットダウンされ、補正処置（例えば、ロープの交換）が行われるまでサービスが停止される。

図示の例により、例えば従来のスチールローピング耐荷重アセンブリの初期安全係数を選択するために用いられるエレベータ基準に従う、ＬＢＡ３０の初期安全係数を選択する従来の技術を変更させるように、ＬＢＡ３０を設計もしくは配置することができる。一方、図示の例により、特定のエレベータシステムに特有のニーズに合わせて変更される、ＬＢＡ３０の初期安全係数を選択することも可能である。

図２を参照すると、一例のＬＢＡ３０の選択された部分が示される。この例では、複数のフラットベルトの耐荷重部材３４が使用される。各々の耐荷重部材３４の強度とこれらの部材の選択された数とによりＬＢＡ３０の初期安全係数が付与される。

図３は、ＬＢＡ３０の設計のための一例のアプローチの概要を示すフローチャート図を示し、特定のエレベータシステムの形態およびこれに対応する所望の性能に基づく初期安全係数の選択を含む。フローチャート４０はステップ４２で始まり、ここでＬＢＡ３０の所期の耐用期間はどのくらいであるかに関する決定がなされる。所期の耐用期間は、例えば年数もしくはエレベータシステムのサイクル数が基準でもよい。ステップ４４では、ステップ４２で決定された所期の耐用期間の末期における、ＬＢＡ３０の交換時期における所期の強度に関する決定を行う。所期の交換時期強度（ｒｅｔｉｒｅｍｅｎｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）により、かご２２とカウンタウェイト２４とが適切に支持される。ある例では、所期の交換時期強度は、ＬＢＡ３０の強度が連続使用に伴う劣化により、エレベータシステムの運転時にかご２２およびカウンタウェイト２４を所望のように支持するために期待される適当な強度を下回る前に交換が必要となる強度に対応する。多くの場合では、所期の交換時期強度は、エレベータシステムの通常運転時にＬＢＡ３０が適切に支持することができなくなる破壊強度より高い。

ステップ４６では、ＬＢＡ３０の初期の安全係数はステップ４２で決定された所期の耐用期間と安全係数との関係に基づいて決定される。初期安全係数を選択するためのこのようなアプローチにより、エレベータシステムの販売業者や顧客（例えば、ビルディングオーナ）の特定のニーズに応えるようにＬＢＡ３０の設計のカスタマイズが可能となり、これにより所望の耐用期間、耐用期間に亘る十分なＬＢＡ性能、および経済効率の高いＬＢＡの要望に対する満足を提供する。こうした例のアプローチでは、例えばエレベータシステムパフォーマンスに対する異なる期待や耐用期間を短くしたいとの意向により、特定のエレベータシステムパフォーマンス特性や特定の耐用期間に適合するより高価なＬＢＡ３０、もしくはより安価のＬＢＡ３０を選択できるように初期の安全係数を決定することが可能である。特定のエレベータを設置するためにＬＢＡ３０を設計するこのアプローチにより、エレベータ基準により規定される安全係数とは異なる初期安全係数を選択することができる。

ある例では、初期の安全係数は、対応するエレベータ基準により要求される初期の安全係数を下回る。別の例では、初期の安全係数は基準により要求される安全係数を上回る。後者の場合、エレベータシステムは他の設置の場合と比べてより頻繁に使用されることが予想される。例えば、高層カジノでは２４時間中かなりのエレベータ交通量があるのに対し、高層オフィスビルでは一般に通常の勤務時間のみにエレベータの交通が発生する。開示の例により、こうした考慮すべき事項に基づいて初期の安全係数をカスタマイズすることができる。

一例では、初期の安全係数は、ＬＢＡの所望の耐用期間に対して決定される関係にある潜在的な安全係数の中から選択される。一例では、安全係数、エレベータシステムの荷重もしくは引張り特性（例えば、エレベータかごとカウンタウェイトに関連する荷重、およびこれに対応するＬＢＡの耐荷重部材に加わる張力）、ＬＢＡの移動を案内するために使用される綱車の大きさや数、および、ＬＢＡが特定の交換時期強度に達するまでにかかる繰り返し数もしくは時間、の関係を向上させるための検査機器の利用を含む。別の例では、実際のエレベータシステムの運転を観察することによるこうした情報の収集を含む。特定のエレベータシステム配置や選択された交換時期強度に基づく種々の異なるＬＢＡ構成（例えば、異なる初期安全係数）の情報を実験的に求めることにより、初期安全係数と、ＬＢＡの所望の耐用期間と、その耐用期間の末期における所望の交換時期強度と、の関係を決定することが可能となる。

図４は一例のアプローチを図示したものである。この例では、予想される運転時の予想されるエレベータシステム性能に対応する複数のサイクル期間に亘ってＬＢＡを走行させるように検査機器が用いられる。この例では、それぞれ符号６０，６２，６４に示す３つの異なる線を生じさせる３つの異なるＬＢＡ構成が検査された。線６０は検査された３つの構成の中で最も高い安全係数を有するＬＢＡに対応する。一例では、線６０は初期安全係数が１７に対応する。線６４は３つの選択されたサンプルの中で最も低い初期安全係数を有するＬＢＡの性能を示す。一例では、線６２のＬＢＡは初期安全係数が１２であり、線６４のＬＢＡは初期安全係数が９である。この例では、所期の交換時期強度６６は、交換することが予想される時期のＬＢＡの強度に対応する。図４の横軸は時間を示し、ＬＢＡ強度が交換時期強度６６に達する地点がＬＢＡの耐用期間を示す。

図４における異なる３つの例のＬＢＡは、それぞれが符号６６で示す交換時期強度に達するまでに同じ耐用期間を有する。一例では、耐用期間は２０年である。この例では、各々のＬＢＡは異なる方法で使用されることが予想される。線６４に対応するＬＢＡは、比較的使用数の少ないエレベータシステムの環境下で使用されるものとして試験が行われた。このＬＢＡは、例えば、大幅なエレベータ交通量が朝および夕方前か夕方にしか発生しないビルディングにあってもよい（例えば、アパート）。線６２に対応するＬＢＡは、大幅なエレベータ交通量が線６４に対応する試験条件で予想されるものに比べてより頻繁に発生する、中位すなわち通常の使用条件下で使用されるものとして試験が行われた。線６０は、通常の２４時間周期のうちの大部分もしくはそのほとんどにおいて大幅なエレベータ交通量が予想される高層ビルなど、相対的に高い使用頻度に対応する条件の下でＬＢＡの試験を行った結果に対応する。

図４の例は、予想されるエレベータシステムの使用パターンに基づいて所望の耐用期間および選択された交換時期強度６６を達成するためにどのようにして初期安全係数を選択し対応するＬＢＡ設計を選択すればよいかを示す。この特定の例では、各々のＬＢＡは同じ耐用期間を提供するが運転条件は異なる（例えば、耐用期間における使用量）。

図５は別の例のアプローチを示す。図５では、３つの異なる線７０，７２，７４は、それぞれ対応する所定の初期安全係数（ＦＯＳ）を有するＬＢＡの予想される性能を示す。この例では、各ＬＢＡの試験条件は同じであった。最も低い初期安全係数を有するＬＢＡは線７４に一致して機能する。図から理解されるように、このようなＬＢＡ設計は、より高い初期安全係数を有するその他のＬＢＡ（例えば、初期の耐荷重部材はより高強度を有し、もしくはより多くの耐荷重部材がＬＢＡに含まれる）に比べて早く交換時期強度７６に到達する。

ＬＢＡの価格設定に対する要望やＬＢＡの所望の耐用期間に基づいて、システム設計者もしくは顧客が特定の要望に応えるように初期の安全係数を選択してもよい。例えば、あるビル所有者は先行出費を抑えたいと考え、より低い初期安全係数を有するＬＢＡを選択することによりこうした節約を実現するようにすぐにＬＢＡ交換することを厭わない。一方、あるビル所有者は著しく長い期間ＬＢＡを交換したくないと考えるため、著しく高い安全係数を有するＬＢＡを設置するように交渉するかもしれないが、これに対応して費用はより高くなる。

開示の例により、エレベータの設計や設置工程に携わる者が、自分たちにとって最も重要な基準を満たすようにＬＢＡ特性を選択することができる。これは設置時に特定様式のエレベータシステムの規定要件に対応する安全係数を有するＬＢＡを選択する、従来のアプローチからの飛躍的な脱却である。一般に基準要件は所定のエレベータシステムの運転速度に基づく一つの初期安全係数を考慮するだけである。

図４，５の例の線は実験の結果として得られた実験データを示す。実験データは、初期安全係数と、ＬＢＡが選択された交換時期強度を有するための所期の耐用期間と、の関係を提供する。図４および図５に図示の関係はＬＢＡの予想される性能を示す。図１の例はＬＢＡ３０の現在の強度の指標を頻繁に提供するＬＢＡ監視装置３２を含み、これによりＬＢＡが所期の耐用期間に到達する前に交換時期強度に達していないことを確認する。継続的に（例えば、時間ごと、一日ごと、一週間ごと、一ヶ月ごと、もしくはこれらの組み合わせで）強度指標に関する情報を提供することにより、対応するＬＢＡ設計が、所期の耐用期間の終り頃に交換時期強度に到達する予想と一致するように機能するという、適正な確かさを提供しつつ、基準により要求される値とは異なる初期安全係数を選択できるという効果がある。

前記の記述は例示に過ぎない。実施例に対する種々の変形および修正が本発明の真意を逸脱することなく考案されうることが当業者にとって理解できるであろう。本発明の法的保護の範囲は付記の特許請求の範囲を検討することによってのみ画定されるものである。

Claims (17)

1. エレベータシステム用の耐荷重アセンブリの設計方法であって、
   前記耐荷重アセンブリの所期の耐用期間を決定し、
   前記所期の耐用期間の末期における前記耐荷重アセンブリの所期の交換時期の強度を決定し、
   前記決定した所期の耐用期間と前記所期の交換時期強度とに基づいて前記耐荷重アセンブリの設置時の初期安全係数を選択することを備えた耐荷重アセンブリの設計方法。
2. 複数の安全係数の値の各々に関して、前記所期の耐用期間と、前記所期の交換時期強度と、前記初期安全係数との間の少なくとも一つの関係を決定し、
   前記決定された関係のうち、どの関係が前記所期の耐用期間と前記所期の交換時期強度とに最も密接に対応するかを決定し、
   最も密接な対応関係を有する前記安全係数を選択することを備えることを特徴とする請求項１に記載の耐荷重アセンブリの設計方法。
3. 前記耐荷重アセンブリの現在の強度が前記所期の交換時期強度を上回ることを確認するように、少なくとも週に１回、該耐荷重アセンブリの現在の強度を監視し、
   前記現在の強度が前記所期の交換時期強度以下の場合に指標を提供することを備えることを特徴とする請求項１に記載の耐荷重アセンブリの設計方法。
4. 前記現在の強度を少なくとも一日１回測定することを備えることを特徴とする請求項３に記載の耐荷重アセンブリの設計方法。
5. 前記現在の強度が前記所期の交換時期強度以下となることを測定した場合に応答して前記エレベータシステムを自動的に停止させることを備えることを特徴とする請求項３に記載の耐荷重アセンブリの設計方法。
6. 前記所期の耐用期間を決定することが、
   関連するエレベータシステムの予想される使用量を決定し、
   関連するエレベータかごの移動に伴い前記耐荷重アセンブリを案内する少なくとも一つの綱車の大きさを決定し、
   前記耐荷重アセンブリにおける選択された数の耐荷重部材について、各々の部材にかかる予想される荷重を決定すること、のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の耐荷重アセンブリの設計方法。
7. 前記所期の耐用期間を決定することが、
   前記耐荷重アセンブリの強度を決定するために、前記決定した予想される使用量と、前記決定した各々の耐荷重部材にかかる予想される荷重と、をエレベータシステムの運転のサイクル数の関数として利用することを備えることを特徴とする請求項６に記載の耐荷重アセンブリの設計方法。
8. 前記所期の耐用期間を、エレベータシステム運転時の耐荷重アセンブリの駆動の年数もしくはサイクル数のうちの一つとして判断することを特徴とする請求項１に記載の耐荷重アセンブリの設計方法。
9. 関連するエレベータシステムの予想される使用頻度が、従来の使用頻度特性を上回るか、同じであるか、もしくは下回るかを判断することにより、前記初期安全係数を選択することを備えることを特徴とする請求項１に記載の耐荷重アセンブリの設計方法。
10. 前記初期安全係数が、前記エレベータシステムが設置される地域で適用される基準により要求される対応する安全係数に比べて高くもしくは低くなるうちの少なくとも一つとなるように、該初期安全係数を選択することを備えることを特徴とする請求項１に記載の耐荷重アセンブリの設計方法。
11. 前記耐荷重アセンブリに複数の耐荷重部材が含まれるように選択し、かつこれらの耐荷重部材の各々の強度を選択することにより、前記初期安全係数を選択することを特徴とする請求項１に記載の耐荷重アセンブリの設計方法。
12. 複数の耐荷重部材を備えたエレベータシステム用の耐荷重アセンブリであって、
    前記耐荷重部材の各々は選択された強度を有し、この選択された強度と、これらの耐荷重部材の数とにより前記耐荷重アセンブリの初期安全係数が付与されるとともに、該初期安全係数は、前記耐荷重アセンブリの所期の耐用期間と、前記所期の耐用期間の末期における前記耐荷重アセンブリの選択された交換時期強度とに基づくことを特徴とする耐荷重アセンブリ。
13. 前記耐荷重アセンブリの現在の強度が前記所期の交換時期強度を上回ることを確認するように、少なくとも一週間に１回、前記耐荷重アセンブリの現在の強度を監視するように構成された強度監視装置であって、前記現在の強度が前記所期の交換時期強度以下の場合に指標を提供する強度監視装置を備えることを特徴とする請求項１２に記載の耐荷重アセンブリ。
14. 前記監視装置が、少なくとも一日に１回、前記現在の強度を測定するように構成されることを特徴とする請求項１３に記載の耐荷重アセンブリ。
15. 前記監視装置は、前記現在の強度が前記所期の交換時期強度以下となった場合に前記エレベータシステムを自動的に停止させるように構成されることを特徴とする請求項１３に記載の耐荷重アセンブリ。
16. 前記初期安全係数は、前記耐荷重アセンブリが設置される地域で適用される基準によって要求される対応する安全係数に比べて高いかもしくは低いかのいずれかであることを特徴とする請求項１２に記載の耐荷重アセンブリ。
17. 前記耐荷重部材に連結されたエレベータかごと、
    前記エレベータかごと同時に移動するように前記耐荷重部材に連結されたカウンタウェイトと、
    前記耐荷重部材の移動により前記エレベータかごを所望のように移動させる少なくとも一つの駆動綱車であって、前記初期の安全係数に関して前記耐荷重アセンブリの前記所期の耐用期間を達成するように選択された直径を有する少なくとも一つの駆動綱車と、
    を備えることを特徴とする請求項１２に記載の耐荷重アセンブリ。

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