WO2013076790A1 - エレベータ装置、並びに、エレベータ装置におけるかご及び釣り合いおもりの昇降方法 - Google Patents

Abstract

　かごと釣り合いおもりとの重量バランスの変更を迅速に行うことができる、エレベータ装置を提供する。かご３ａは、かご吊ロープ９によってかご綱車６に対して吊り下げ支持される。釣り合いおもり４は、釣り合いおもり吊ロープ１０によって釣り合いおもり綱車７に対して吊り下げ支持される。かご綱車は、巻上機５によって駆動される。一方、釣り合いおもり綱車は、かご綱車の動作力を、可変プーリー式ベルト変速機１１を介して釣り合いおもり綱車に伝達させることによって、駆動される。

Description

エレベータ装置、並びに、エレベータ装置におけるかご及び釣り合いおもりの昇降方法

　本発明は、エレベータのかご負荷に応じて釣り合いおもりのバランスを最適に修正する技術に関するものである。

　既存のロープ式エレベータは、かごと釣り合いおもりとを、巻上機綱車を介して天秤式に吊上げている。一般的には釣り合いおもりの重量をかごの積載量の半分（５０％）に合わせている。すなわち、かごの負荷が積載量の半分のときにかごと釣り合いおもりとがバランスする状態であり、よって、この状態が巻上機駆動モータにかかる負荷が最小となる。

　ここで、朝の出勤時等、ラッシュ時間帯は、利用客が多くエレベータかごの負荷は最大で積載量の１００％になることもある。逆に昼間の閉散時は、乗客は例えば１人か２人と少なく、このときは、かごの負荷は積載量の１０～２０％程度である。しかし、釣り合いおもりバランス量は、積載量の５０％に設定してあるため、駆動モータにかかる負荷は、小さくはない。

　特許文献１に開示のエレベータでは、釣り合いおもりにタンクが設けられ、昇降路内には釣り合いおもりの位置検出装置が設けられている。そして、昇降路上部に上記タンクに液体を注入するための注入装置を設けておき、位置検出装置によって、釣り合いおもりが所定の位置に到達したことが検知されるとタンク内に液体を注入する。また、タンクには排出装置が設けられており、位置検出装置によって釣り合いおもりが別の所定の位置に到達したことが検知されると、タンク内の液体が排出される。このような仕組みを用い、かごの重量に合わせるように釣り合いおもりの重量を増減させることで、巻上機の電力消費量の低減を図っていた。

　また、特許文献２に開示のエレベータでは、駆動シーブを有する駆動装置と、駆動シーブに巻き掛けられている主索と、この主索により昇降路内に吊り下げられ、昇降されるかごおよび釣り合いおもりと、一端部がかごに接続され他端部が釣り合いおもりに接続されて吊り下げられている釣り合い鎖とが設けられている。釣り合い鎖は、かご側及び釣り合いおもり側のそれぞれに設けられた巻取りドラムによって移動され、さらにかご側及び釣り合いおもり側のそれぞれに設けられた鎖収納器に収納される量の変更によって、かご側及び釣り合いおもり側の間の重量バランスが調整され、駆動装置の負荷の軽減化を図っている。

特開２０００－３３５８５０号公報 特開２００５－１８７１５６号公報

　しかしながら、特許文献１に開示の構成では、釣り合いおもりの重量を増減させるため釣り合いおもりにタンクを設け、かごの重量に近い値に合わせるために、使用する油の貯留タンク、油管、油を送るポンプ等の設備が必要となり、多数の付帯設備が必要で装置が大型化して高価となるという問題があった。また、ラッシュ時間帯は建屋の例えば１階から各階へ上昇するときはかごの負荷が積載量の１００％であっても、上階に向かった乗客が降りた後で１階に戻る下降時には殆ど乗客がいないことが多いので、かごの負荷は積載量の０％に近くなる。このため、積載量の１００％と０％とに対応させるように釣り合いおもりに液体を注入したり液体を排出したりすることが必要であるが、そのような頻繁且つ広範囲な液体の移動は短時間ではできず、駆動装置の負荷軽減効率を良くすることができないといった問題も生じうる。

　また、特許文献２に開示の構成では、釣り合い鎖とそれを巻き取る装置とをそれぞれ、かご側及び釣り合いおもり側に設け、かごの負荷に応じて鎖を巻き取ったりまたは繰り出したりすることで釣り合いおもりとかごとの重量バランスを調整していたが、しかしながら、これもまた、特許文献１と同様にラッシュ時には上昇時と下降時との間で鎖の巻き取り繰り出しを頻繁に行う必要があり、やはり時間が掛かり、負荷軽減効率が逆に悪くなるといった問題があった。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、かごと釣り合いおもりとの重量バランスの変更を迅速に行うことができる、エレベータ装置等を提供することを目的とする。

　上述した目的を達成するため、本発明のエレベータ装置は、巻上機と、かご吊部材と、釣り合いおもり吊部材と、かごと、釣り合いおもりとを備え、前記巻上機は、駆動源と、かご綱車と、釣り合いおもり綱車と、変速機とを含み、前記かごは、前記かご吊部材によって前記かご綱車に対して吊り下げ支持されており、前記釣り合いおもりは、前記釣り合いおもり吊部材によって前記釣り合いおもり綱車に対して吊り下げ支持されており、前記かご綱車は、前記駆動源によって駆動され、前記釣り合いおもり綱車は、前記かご綱車の動作力を、前記変速機を介して該釣り合いおもり綱車に伝達させることによって、駆動される。
　また、同目的を達成するため、本発明は、エレベータ装置におけるかご及び釣り合いおもりの昇降方法も提供する。当該昇降方法は、かごを、かご吊部材によってかご綱車に対して吊り下げ支持し、且つ、釣り合いおもりを、釣り合いおもり吊部材によって釣り合いおもり綱車に対して吊り下げ支持しておき、前記かご綱車は、巻上機の駆動源によって駆動させ、前記釣り合いおもり綱車は、前記かご綱車の動作力を、変速機を介して該釣り合いおもり綱車に伝達させることによって、駆動させる。

　本発明によれば、かごと釣り合いおもりとの重量バランスの変更を迅速に行うことができる。

本発明を実施したエレベータ装置の昇降路の縦断面図である。 図１の側面図である。 図１のエレベータ装置における巻上機の斜視図である。 実施の形態１として構成された巻上機の正面図である。 図４の巻上機に関し、内部構造を示す斜視図及び断面図である。 実施の形態２として構成された巻上機に関する図５と同態様の図である。 実施の形態３として構成された巻上機に関する図５と同態様の図である。

　以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

　実施の形態１．
　図１及び図２に示されるようにエレベータ装置の昇降路１は、昇降路壁２によって画定されており、内部には、主に、かご枠３に固定されたかご３ａ、釣り合いおもり４、巻上機５等が設けられている。

　さらに、図３～図５を用いて、本実施の形態に関する巻上機について説明する。図３は、巻上機の斜視図、図４は、その正面図である。また、図５の（ａ）は、内部構造を一部破断させて示す巻上機の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＶ－Ｖ線に関する断面図である。

　巻上機５は、駆動源の一例であるモータ１５と、同軸上に配置されたドラム式の一対の綱車と、後述する変速機とを含む。一方の綱車であるかご綱車６は、かご３ａを吊り上げるかご吊ロープ（かご吊部材）９を巻き取り、他方の綱車である釣り合いおもり綱車７は、釣り合いおもり４を吊り上げる釣り合いおもり吊ロープ（釣り合いおもり吊部材）１０を巻き取る。なお、巻上機５は、機械台８の上に搭載されており、符号５ａはベッド、符号５ｂ，５ｃはフランジ、符号５ｄはボルト、符号５ｅは防振ゴムを示している。また、かご吊部材及び釣り合いおもり吊部材は、それぞれ、巻き取り繰り出し可能な部材であれば特にロープに限定されるものではない。

　かご吊ロープ９及び釣り合いおもり吊ロープ１０はそれぞれ、対応するロープ端末金具９ａ，１０ａによって、かご綱車６及び釣り合いおもり綱車７に留められている。かご３ａが最下階にあるときは、かご綱車６にはかご吊ロープ９が殆んど巻き付けられていない状態にある一方、釣り合いおもり綱車７には釣り合いおもり吊ロープ１０がほぼいっぱいまで巻きつけられた状態にある。なお、符号７ａはそらせ車、符号７ｂはそらせ車軸を示している。

　続いて、綱車の駆動態様、すなわち、かご及び釣り合いおもりの昇降方法について説明する。まず、かご綱車６は、モータ１５の駆動力によって駆動され、さらに、釣り合いおもり綱車７は、かご綱車６の動作力を後述する変速機（本例では減速機）を介して釣り合いおもり綱車７に伝達させることによって、駆動される。これにより、釣り合いおもり綱車７の回転を、かご綱車６の回転よりも段階的に下げたり戻したりすることができる。具体的には、かご３ａの負荷を検出する装置を設けておき、その負荷に応じて、かご綱車６の回転数に対し、釣り合いおもり綱車７の回転数を段階的に下げたり戻したりする制御が自動で行われる。

　巻上機５（モータ１５）の駆動軸６ａは，かご綱車６の中心と釣り合いおもり綱車７の中心とを通り、釣り合いおもり綱車７の端部の軸受け（ベアリング）７ｃで支持されている。かご綱車６は、巻上機５の駆動軸６ａと一体で回転をするが、釣り合いおもり綱車７は、変速機によって回転される。

　本実施の形態では、変速機として、可変プーリー式ベルト変速機１１が用いられている。その詳細について説明すると、図４及び図５に示されるように、まず、かご綱車６の端部にある第１の歯車８ａから第２の歯車８ｃに回転が伝えられる。第２の歯車軸には第２のベルト車のプーリー８ｅがあり、プーリー８ｅからベルト８ｇを介して第３歯車８ｄのプーリー８ｆへ駆動力が伝えられる。そして、第３の歯車８ｄから釣り合いおもり綱車７の側面の第４の歯車８ｂに駆動力が伝えられ、釣り合いおもり綱車７が回転する。

　第２の歯車８ｃのプーリー８ｅと、第３の歯車８ｄのプーリー８ｆとは、ベルト巻き付け部がテーパ状であってプーリーの溝幅が伝達速度により可変する。よって、プーリーの巻付け半径が変化すると共にプーリー間の距離も変化する。減速比の変更は、操作モータ８ｊのモータ軸の回転でネジ棒８ｋが伸縮方向（棒軸方向）に動作し、変速レバー８ｈが操作されることで行われる。減速切り替えモータである操作モータ８ｊは、図示省略したかご負荷検出装置を介してエレベータ制御装置からの指令で自動的に操作される。なお、符号８ｎは、中間軸受け兼変速機支持台である。

　このエレベータ装置では、例えば、かご綱車６の回転数に対し釣り合いおもり綱車７の回転数は９０％となる状態を基準として設定する。よって、釣り合いおもり４はかご３ａの昇降路行程の９０％の動きを行う。一例として、かご自重１７００ｋｇ、かごの積載量１０００ｋｇ、釣り合いおもりバランス量５０％（積載量の５０％）として概算すると、ロープや釣り合い鎖の重量を無視すると、釣り合いおもり重量は１７００ｋｇ＋５００ｋｇで２２００ｋｇとなる。しかし本案ではかごの行程に対しおもり行程は９０％なので１００％分の仕事をこなせるよう、釣り合いおもりの重量は２２００ｋｇ×１．０／０．９＝２４４４ｋｇとする。

　ラッシュ時等、かごの負荷１００％のときは、釣り合いおもり綱車７の回転をかご綱車６と同じにする。よって、釣り合いおもりの見掛け上の重量は、２４４４ｋｇ×１．０／０．９＝２７１５．５ｋｇとなる。つまり仕事量比較すると、２７１５．５－２４４４＝２７１．５ｋｇとなり、釣り合いおもりは見掛け上、２７１．５ｋｇ重く作用したことになる、これはかごの積載量１０００ｋｇの２７．１５％すなわち通常のエレベータに換算し５０％＋２７．１５％＝７７．１５％となり、ほぼ釣り合いおもりバランス量７８％にしたことと同じである。

　逆に昼間の閑散時は、乗客は１人～３人程度と少なく、このときの負荷は例えば１０～２０％として考える。釣り合いおもり綱車７の回転数をかご綱車の８０％に下げる。仕事量でみると２４４４×０．８／０．９＝２１７２ｋｇとなり、釣り合いおもりの重量は見掛け上、２４４４ｋｇを２１７２ｋｇに下げたことになる。この差は２７２ｋｇとなる。これはかごの積載量１０００ｋｇの２７．２％で通常エレベータに換算すると５０－２７．２＝２２．８となり、すなわち、釣り合いおもりバランス量を２２．８％に変化させたことと同じである。

　以上より、釣り合いおもり綱車７の回転数を可変することで釣り合いおもり４の仕事量が変わるので、釣り合いおもりバランス量を７８％～２２．８％に変化させたことと同じになる。

　このようにエレベータ負荷に応じて釣り合いおもりバランス量を変化させたることで省エネ運転ができ、且つ、かごの負荷を検出し動き出す時に瞬時に変速操作ができるので、従来技術のようにバランス切り替える時間を待つといった無駄がなく、素早く対応ができる。

　以上の説明では釣り合いおもり側綱車の回転数をかご側綱車の９０％、１００％、８０％としたが、ここで釣り合いおもりバランス量を混雑時７８％として閑散時２２．８％としたことで、各階に乗客を下ろして戻る場合にはかご負荷０％になるため戻りのときは２２．８％に切り替えるようにすることができる。また、釣り合いおもりバランス可変範囲を１００％から０％にすれば大きな省エネとなるがあえて欲張らず中間値近くの値にしたのは頻繁の切り替えが必要なのであえてその切り替え負荷を低減させるため少し余裕度をもたせたためである。なお、このように設定値を決めたが、エレベータの使用条件に合わせて数値を改変して実施できることも勿論可能である。

　すなわち、本発明は、まず、かごの自重、かごの積載量、設定した釣り合いおもりバランス量（かごの積載量のどのくらいの割合のときの状態で釣り合いが得られるように設定しているかであり、上記例では５０％に設定）に対して、いったん、基準釣り合いおもり重量Ｗｓ（上記例では２２００ｋｇ）を設定しておく。そして、かご綱車に対する釣り合いおもり綱車の動作割合Ｒを、Ｒ＜１．０で設定し、基準釣り合いおもり重量Ｗｓを、１００％分の仕事ができるように修正し、実釣り合いおもり重量Ｗｒ（上記例では２４４４ｋｇ）としてそれを釣り合いおもりの実際の重量にする。そして、エレベータの運転に際しては、搭乗状態に応じて、相対的な混雑時の動作割合Ｒｕ、相対的な閑散時の動作割合Ｒｄ（より効果的にはＲｕ＞Ｒ＞Ｒｄ）を実現するように、変速機を動作させる。

　実施の形態２．
　次に、図６を用いて本発明の実施の形態２について説明する。図６の（ａ）は、内部構造を一部破断させて示す本実施の形態２に関する巻上機の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＶＩ－ＶＩ線に関する断面図である。実施の形態１の巻上機５では、可変プーリー式ベルト変速機１１が用いられていたが、本実施の形態２の巻上機１０５では、遊星歯車変速機（減速機）が用いられている。

　実施の形態１と同じくかご綱車６に取付けた第１の歯車８ａの軸を遊星歯車変速機１２の太陽歯車軸につなげ、遊星歯車変速機１２を介して釣り合いおもり綱車７に取付けた第４の歯車８ｂに回転を伝えるようにした。遊星歯車変速機は図示では単式としたが複列式としてもよい。

　かかる構成によっても、実施の形態１と同様、エレベータ負荷に応じて釣り合いおもりバランスを変化させたることで省エネ運転ができ、且つ、かごの負荷を検出し動き出す時に瞬時に変速操作ができるので従来技術のようにバランス切り替える時間を待つといった無駄がなく、素早く対応ができる。

　実施の形態３．
　さらに、図７を用いて本発明の実施の形態３について説明する。図７の（ａ）は、内部構造を一部破断させて示す本実施の形態３に関する巻上機の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩ－ＶＩＩ線に関する断面図である。本実施の形態３の巻上機２０５では、歯車式変速機（減速機）が用いられている。すなわち、かご綱車６に取付けた第１の歯車８ａから歯車変速機１３を介して、釣り合いおもりの綱車に取付けた第４の歯車に回転を伝えるようにした。かかる構成によっても、実施の形態１及び２と同様な作用が得られる。

　以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

　３ａ　かご、４　釣り合いおもり、５，１０５，２０５　巻上機、６　かご綱車、７　釣り合いおもり綱車、９　かご吊ロープ、１１　可変プーリー式ベルト変速機、１２　遊星歯車変速機、１３　歯車変速機、モータ１５。

Claims (4)

1. 　巻上機と、かご吊部材と、釣り合いおもり吊部材と、かごと、釣り合いおもりとを備え、
   　前記巻上機は、駆動源と、かご綱車と、釣り合いおもり綱車と、変速機とを含み、
   　前記かごは、前記かご吊部材によって前記かご綱車に対して吊り下げ支持されており、
   　前記釣り合いおもりは、前記釣り合いおもり吊部材によって前記釣り合いおもり綱車に対して吊り下げ支持されており、
   　前記かご綱車は、前記駆動源によって駆動され、
   　前記釣り合いおもり綱車は、前記かご綱車の動作力を前記変速機を介して該釣り合いおもり綱車に伝達させることによって、駆動される、
   エレベータ装置。
2. 　前記かご綱車と、前記釣り合いおもり綱車とは同軸に配置されている、
   請求項１のエレベータ装置。
3. 　かごを、かご吊部材によってかご綱車に対して吊り下げ支持し、且つ、釣り合いおもりを、釣り合いおもり吊部材によって釣り合いおもり綱車に対して吊り下げ支持しておき、
   　前記かご綱車は、巻上機の駆動源によって駆動させ、前記釣り合いおもり綱車は、前記かご綱車の動作力を、変速機を介して該釣り合いおもり綱車に伝達させることによって、駆動させる、
   エレベータ装置におけるかご及び釣り合いおもりの昇降方法。
4. 　前記かごの自重、前記かごの積載量、設定した釣り合いおもりバランス量に対して、いったん、基準釣り合いおもり重量Ｗｓを設定し、
   　前記かご綱車に対する前記釣り合いおもり綱車の動作割合Ｒを、Ｒ＜１．０で設定し、
   　前記基準釣り合いおもり重量Ｗｓを、１００％分の仕事ができるように修正し、実釣り合いおもり重量Ｗｒ（上記例では２４４４ｋｇ）としてそれを釣り合いおもりの実際の重量にし、
   　エレベータの運転に際しては、搭乗状態に応じて、相対的な混雑時の動作割合Ｒｕ、相対的な閑散時の動作割合Ｒｄ（より効果的にはＲｕ＞Ｒ＞Ｒｄ）を実現するように、前記変速機を動作させる、
   請求項３のエレベータ装置におけるかご及び釣り合いおもりの昇降方法。

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