JP4838633B2 - エレベータのかごバランス補正装置 - Google Patents

Description

本発明は、エレベータのかごを傾けようとする偏荷重をバランスウエイトをもって相殺するかごバランス補正装置に関し、特に、例えば補償ロープ等のかご底部に吊下げられた吊下げ部材のかごへの吊下げ重量がかご昇降動作に伴って変化することにより生じる偏荷重を可動式のバランスウエイトをもって相殺する装置に関する。

エレベータのかご底部にはかごと制御盤との間で制御信号を伝送するトラベリングケーブルが吊下げられているとともに、かご側およびカウンターウエイト側のメインロープ自重の不均衡を補正する目的でかご底部とカウンターウエイト底部との間に補償ロープが掛け渡されている。

一般にトラベリングケーブルおよび補償ロープはかご平面視においてかごの吊り芯位置からずれた位置に取り付けられているとともに、かご昇降動作に伴ってかごに吊り下げられたトラベリングケーブルおよび補償ロープのかごへの吊下げ重量が変化することから、トラベリングケーブルおよび補償ロープの上記吊下げ重量の変化によりかごを傾けようとする偏荷重が生じることとなる。そのため、かご底部に固定式または可動式のバランスウエイトを設け、そのバランスウエイトをもって上記偏荷重を相殺するようにしている。

この種の技術としては、例えば特許文献１に記載のように、かごの高さ位置に応じたバランスウエイトの移動距離を予め規定しておき、バランスウエイト駆動用のモータによりかごの高さ位置に応じてバランスウエイトを所定距離移動させ、上記偏荷重を相殺する技術が提案されている。

また、特許文献２に記載のように、ロードセンサを用いてかごの重心位置を検出し、検出したかごの重心位置がかごの吊り芯位置からずれている場合に、かごの重心位置をかごの吊り芯位置と一致させるべく、バランスウエイト駆動用のモータを用いてバランスウエイトを水平面上の任意の位置に移動させる技術が提案されている。
特開２００４−７５２３５号公報 特開平６−３２５６４号公報

特許文献１，２に記載の技術ではいずれもバランスウエイト駆動用のモータを用いてバランスウエイトを移動させるため、コスト的に不利となるほか、省エネルギーの観点から必ずしも好ましいものではなかった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、バランスウエイト駆動用のアクチュエータを用いずにバランスウエイトを移動可能とすることでコストを削減でき、且つ省エネルギー化を図ったエレベータのかごバランス補正装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明はかごから垂下した吊下げ部材がかごとカウンターウエイトまたは建物躯体との間に掛け渡され、かご昇降動作に伴う上記吊下げ部材のかごへの吊下げ重量の変化によるかごの偏荷重をかご昇降動作に伴って移動するバランスウエイトをもって相殺するエレベータのかごバランス補正装置であることを前提としていて、バランスウエイトと上記吊下げ部材とを連結し、かご昇降動作に伴う上記吊下げ部材の機械的変位に連動してバランスウエイトが上記偏荷重を相殺する方向に移動するようにしたことを特徴としている。

したがって請求項１に記載の発明では、バランスウエイトと上記吊下げ部材とを連結することにより、かご昇降動作に伴ってバランスウエイトが移動して上記偏荷重を相殺することとなる。

例えば、請求項２，３に記載のように、バランスウエイトをかご上昇動作に伴う移動方向に上記吊下げ重量をもって牽引するように上記吊下げ部材と連結するとともに、バランスウエイトをかご下降動作に伴う移動方向に付勢する弾性部材を設け、バランスウエイトを上記吊下げ重量をもって上記弾性部材の付勢力に抗して牽引すると、上記吊下げ部材の機械的変位、すなわちその機械的変位に伴う上記吊下げ部材のかごへの吊下げ長さの変化に応じて上記吊下げ重量が変化することから、かごの昇降動作に伴ってバランスウエイトが上記吊下げ部材または弾性部材に牽引されて移動する。

より具体的には請求項４に記載のように、バランスウエイトをかご底部に設けるとともに、かご底部に設けたガイドプーリに索状体を巻き掛け、上記索状体の一端部をバランスウエイトの移動方向に沿って配設してバランスウエイトに連結する一方で、上記索状体の他端部を垂下させて上記吊下げ部材に連結すると、上記吊下げ重量によりバランスウエイトが上記索状体を介して牽引される。

また、請求項５に記載のように、バランスウエイトを移動可能に案内するガイド手段を備えていることがバランスウエイトを円滑に動作させる上で望ましい。

さらに、請求項６に記載のように、かご底部に上記吊下げ部材が複数設けられている場合には、各吊下げ部材のうちいずれかの吊下げ部材をバランスウエイトに連結するとよい。

請求項１に記載の発明によれば、上記吊下げ部材とバランスウエイトを連結することでバランスウエイトをかご昇降動作に伴って移動させるため、バランスウエイト駆動用に例えばモータ等のアクチュエータを設置する必要がなくなり、コストを削減できる上に、エレベータの省エネルギー化を図ることができるメリットがある。

図１は本発明のより具体的な実施の形態を示す図であって、エレベータの概要を示す概略図である。

図１に示すように、エレベータの巻上機１にはメインロープ２が巻き掛けられているとともに、メインロープ２の一端にかご３が、他端にカウンターウエイト４がそれぞれ吊下げられていて、かご３は巻上機１にて駆動されて昇降路５内を昇降動作することとなる。

また、かご３の底部から吊下げ部材たる補償ロープ６が垂下しているとともに、補償ロープ６はかご３の底部とカウンターウエイト４の底部との間に掛け渡されていて、かご３側およびカウンターウエイト４側のメインロープ２の自重の不均衡を補償ロープ６によって補正するようになっている。なお、補償ロープ６は昇降路５の底部に設けられたテンションプーリ７に巻きかけられていて、テンションプーリ７により補償ロープ６に所定の張力が付与されている。

さらに、かご３の底部にはかご３と制御盤８との間で制御信号を伝送するトラベリングケーブル９が吊下げ部材として吊下げられていて、トラベリングケーブル９は建物躯体たる昇降路５の内壁面に取り付けられた中継箱１０に接続されている。換言すれば、トラベリングケーブル９はかご３と昇降路５の内壁面との間に掛け渡されている。

図２は図１におけるかご３の詳細を示す正面図である。

図２に示すように、かご３はかご枠１１とかご室１２から構成されており、かご枠１１は一対の縦枠１１ａと上梁１１ｂおよび下梁１１ｃにて矩形状に枠組みされていて、下梁１１ｃ上にかご室１２が固定されている。一方で、上梁１１ｂの吊り芯位置Ｒにメインロープ２の一端を止着していて、かご３が上梁１１ｂおよび下梁１１ｃの左右両端部にそれぞれ設けられたかごガイドシュー１３を介してかごガイドレール１４に案内されながら昇降動作するようになっている。

ここで、かご３から吊下げられた補償ロープ６およびトラベリングケーブル９は平面視においてかご３の吊り芯位置Ｒからずれた位置にその吊下げ位置が設定されているとともに、かご３の昇降動作に伴う補償ロープ６およびトラベリングケーブル９の機械的変位、すなわちその機械的変位に伴う吊下げ長さの変化により、補償ロープ６およびトラベリングケーブル９のかご３への吊下げ重量が変化することから、上記吊下げ重量によってかご３を傾けようとする偏荷重が生じることとなる。そのため、上記偏荷重を相殺する目的でかご３の底部に可動式のバランスウエイト１８が設けられている。

バランスウエイト１８は後述するように台車１７に取り付けられていて、台車１７は下梁１１ｃにブラケット１５を介して取り付けられた水平なウエイトガイドレール１６により移動可能に案内されている。すなわち、かご３底部に設けられたウエイトガイドレール１６および台車１７がバランスウエイト１８を移動可能に案内するガイド手段として機能することとなり、後述するようにウエイトガイドレール１６の延設方向、すなわちバランスウエイト１８の移動方向は図３に示すように平面視にて斜めの移動軌跡Ａ上に設定されている。

図３は図２におけるかご３の底面図である。なお、図３においてウエイトガイドレール１６および下梁１１ｃの図示は省略している。

また、図２のほか図３に示すように、かご３底部のうち補償ロープ６の直上部にアイドラプーリ１９がガイドプーリとして設けられているとともに、同じくかご３底部のうち台車１７（バランスウエイト１８）を挟んでアイドラプーリ１９と反対側に返しプーリ２０がガイドプーリとして設けられている。アイドラプーリ１９および返しプーリ２０には索状体たる牽引ロープ２１が巻き掛けられていて、牽引ロープ２１のうちアイドラプーリ１９側端部は補償ロープ６に連結されて補償ロープ６とともに垂下している一方で、牽引ロープ２１のうち返しプーリ２０側端部は台車１７の走行方向、すなわちバランスウエイト１８の移動方向に沿って配設されて台車１７に連結されている。換言すれば、バランスウエイト１８と補償ロープ６とが台車１７および牽引ロープ２１を介して連結されていて、補償ロープ６のかご３への吊下げ重量をもってバランスウエイト１８を牽引するようになっている。

台車１７の反返しプーリ２０側には弾性部材たる引張タイプのコイルスプリング２２が台車１７の移動方向に沿って配設されている。コイルスプリング２２の一端は台車１７に連結されている一方で、コイルスプリング２２の他端はウエイトガイドレール１６上に設けられたスプリングブラケット２３に連結されていて、このコイルスプリング２２はバランスウエイト１８を図２の左方向に引張るようにして付勢している。

図４は図２における台車１７の詳細を示す拡大図であって、図４の（ａ）は図２におけるＡ―Ａ断面図、図４の（ｂ）は図４の（ａ）の側面図、図４の（ｃ）は図４の（ｂ）の平面図である。

図４に示すように、台車１７を構成するトッププレート１７ａのうち台車１７の走行方向両端面に牽引ロープ２１およびコイルスプリング２２がそれぞれ止着されているとともに、そのトッププレート１７ａの下面には一対のウエイトハンガー１７ｂが対向配置されている。各ウエイトハンガー１７ｂはチャンネル状であって、その上端のフランジ部１７ｃをそれぞれトッププレート１７ａと重合させてトッププレート１７ｃに固定している。また、両端に車輪１７ｄを備えた２本の車軸１７ｅがそれぞれ各ウエイトハンガー１７ｂを貫通するように配置されていて、アングル状のウエイトガイドレール１６上を各車輪１７ｄが転動して台車１７が走行するようになっている。

台車１７に取り付けられたバランスウエイト１８は複数枚のウエイトプレート１８ａを主要な構成要素としていて、各ウエイトプレート１８ａを重合させ、断面Ｌ字状のウエイトブラケット１８ｂ同士の間に各ウエイトプレート１８ａをその重合方向で挟み込んだ上で、各ウエイトプレート１８ａおよび各ウエイトブラケット１８ｂを通しボルト１８ｃおよびナット１８ｄにていわゆる共締め状態で圧締固定することでバランスウエイト１８が構成されている。

各ウエイトプレート１８ａおよび各ウエイトブラケット１８ｂには切欠き部１８ｅがそれぞれ形成されているとともに、各切欠き部１８ｅは各バランスウエイト１８および各ウエイトブラケット１８ｂを圧締固定した状態で連通するようになっていて、この各切欠き部１８ｅを各ウエイトハンガー１７ｂのうち下端のフランジ部１７ｆと係合させることで、バランスウエイト１８が台車１７に着脱可能に取り付けられている。

ここで、上述したようにかご３が昇降移動すると補償ロープ６およびトラベリングケーブル９のかご３への吊下げ長さが変化してその吊下げ重量が変化するが、図１に示すように補償ロープ６のかご３への吊下げ長さはかご３の昇降移動距離分変化するのに対して、トラベリングケーブル９のかご３への吊下げ長さはいわゆる動滑車の原理によりかご３の昇降移動距離の半分だけ変化する。このため、補償ロープ６の吊下げ重量の変化量の方がトラベリングケーブル９の吊下げ重量の変化量よりも大きく、例えばかご３が上昇動作すると補償ロープ６およびトラベリングケーブル９の上記吊下げ重量が増加し、かご３のうち図３に示す吊り芯Ｒよりも補償ロープ６側を下方に牽引する偏荷重が発生するとともに、その偏荷重がかご３の上昇動作に伴って次第に増大していくこととなる。

したがって、牽引ロープ２１がコイルスプリング２２の付勢力に抗してバランスウエイト１８を牽引する牽引力がかご３の上昇動作に伴って増加し、バランスウエイト１８は上記偏荷重を相殺する方向、すなわち図３に示す平面視において補償ロープ６から遠ざかる方向（図３における右下方向）にウエイトガイドレール１６上を移動して上記偏荷重を相殺することとなる。言い換えれば、牽引ロープ２１による牽引力とコイルスプリング２２の付勢力とが釣り合う位置に台車１７がバランスウエイト１８とともに移動し、上記偏荷重を相殺する。

すなわち、かご３が上昇して補償ロープ６の上記吊下げ重量が増加した場合には、台車１７がバランスウエイト１８とともに牽引ロープ２１にて牽引されて移動することにより上記偏荷重が相殺される一方で、かご３が下降して補償ロープ６の上記吊下げ重量が減少した場合には、台車１７がバランスウエイト１８とともにコイルスプリング２２に牽引されて移動することにより上記偏荷重が相殺される。言い換えれば、かご３昇降動作に伴う補償ロープ６の機械的変位に連動して上記吊下げ重量が変化することでバランスウエイト１８が上記偏荷重を相殺する方向に移動する。なお、バランスウエイト１８の移動方向およびコイルスプリング２２のばね定数は補償ロープ６およびトラベリングケーブル９の吊下げ位置および重量を考慮して設定するとともに、バランスウエイト１８の初期位置、すなわちかご３が最下階に停止している状態におけるバランスウエイト１８の取付位置はその状態においてかご３に偏荷重が生じないように設定する。

図５は吊り芯位置Ｒを原点する水平な二次元直交座標系としてかご３の底面を表した図である。

より詳細には、図５に示すように吊り芯位置Ｒを原点とする水平な二次元直交座標系上で、補償ロープ６の取付位置Ｃが（ｘ_comp，ｙ_comp）（ｍ）、トラベリングケーブル９の取付位置Ｔが（ｘ_tc，ｙ_tc）（ｍ）であるとともに、補償ロープ６の単位重量がｍ_comp（Ｎ／ｍ）、トラベリングケーブル９の単位重量がｍ_tc（Ｎ／ｍ）であるとすると、かご３が１ｍ上昇移動した場合におけるｘ軸周りのモーメントの変化量Ｍ_x（Ｎ・ｍ）は下記式（１）で、ｙ軸周りのモーメントの変化量Ｍ_y（Ｎ・ｍ）は下記式（２）でそれぞれ表される。

そして、バランスウエイト１８の移動軌跡Ａがｘ軸から下記式（３）に示すθ（ｒａｄ）傾斜するように設定し、バランスウエイト１８の重量（台車の重量を含む）をｍ_b（Ｎ）とした場合に、かご３が１ｍ上昇移動する毎にバランスウエイト１８が下記式（４）に示すＳ（ｍ）移動するように設定することで、上記偏荷重がバランスウエイト１８をもって相殺される。言い換えると、上記偏荷重によって生じるモーメントがバランスウエイト１８の重量によって生じるモーメントにて相殺される。

すなわち、ウエイトガイドレール１６を水平面上においてｘ軸からθ（ｒａｄ）傾斜させて配設するとともに、コイルスプリング２２は下記式（５）に示すバネ定数ｋ（Ｎ／ｍ）のものを用いる。なお、かご３の昇降行程をＴとすると、バランスウエイト１８の可動距離Ｓ_maxは下記式（６）で表される。

なお、補償ロープ６に代えてトラベリングケーブル９と台車１７とを牽引ロープ２１にて連結することも可能だが、本実施の形態のように、かご３の昇降動作に伴うかご３への吊下げ重量の変化量の大きい補償ロープ６と台車１７とを牽引ロープ２１にて連結することが台車１７の移動量を精度よく制御する上で望ましい。

したがって、以上のように構成したエレベータのかごバランス補正装置によれば、補償ロープ６の自重をもってバランスウエイト１８を移動させるため、バランスウエイト駆動用に例えばモータ等のアクチュエータを設置する必要がなくなり、コストを削減できる上に、エレベータの省エネルギー化を図ることができるメリットがある。

その上、上記台車１７にバランスウエイト１８を着脱可能に取り付けてあるため、必要に応じて容易にバランスウエイト１８の重量を調整することが可能となり、エレベータの機種汎用性が向上するほか、メンテナンス性が向上するメリットがある。

さらに、補償ロープ６の自重をもって台車１７を牽引してバランスウエイト１８を移動させるため、かご３の昇降動作に対するバランスウエイト１８の応答性が極めて優れている。

ここで、例えば補償ロープ６の取付位置Ｃ（ｘ_comp，ｙ_comp）＝（−３００，６５０）（ｍｍ）、補償ロープ６の単位重量ｍ_comp≒２１．９（Ｎ／ｍ）、トラベリングケーブル９の取付位置Ｔ（ｘ_tc，ｙ_tc）＝（５５０，−４５０）（ｍｍ）、トラベリングケーブル９の単位重量ｍ_tc≒１４．７（Ｎ／ｍ）、かご３の自重が約１４７００（Ｎ）、かご３の重心位置Ｇ（ｘ_g，ｙ_g）＝（−５０，−５０）（ｍｍ）、バランスウエイト１８の重量ｍ_b≒２３５２（Ｎ）のエレベータに本実施の形態におけるかごバランス補正装置を適用した場合、バランスウエイト１８の初期位置Ｂが（ｘ_b,ｙ_b）＝（３１２．５，３１２．５）（ｍｍ）となるとともに、上記各式から、バランスウエイトの移動方向θ≒１．３（ｒａｄ）、バランスウエイト１８の移動距離Ｓ≒４．８（ｍｍ）、コイルスプリング２２のばね定数ｋ≒４５９６（Ｎ／ｍ）となり、可動式のバランスウエイト１８をもって上記偏荷重を効果的に相殺できることが確認できた。

本発明の実施の形態を示す図であって、エレベータの概要を示す外略図。 図１におけるかごの詳細を示す正面図。 図２におけるかごの底面図。 図２における台車の詳細を示す拡大図であって、同図（ａ）は図２におけるＡ−Ａ断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の側面図、同図（ｃ）は同図（ｂ）の平面図。 吊り芯位置Ｒを原点する水平な二次元直交座標系としてかご３の底面を表した図

符号の説明

３…かご
４…カウンターウエイト
６…補償ロープ（吊下げ部材）
９…トラベリングケーブル（吊下げ部材）
１６…ウエイトガイドレール（ガイド手段）
１７…台車（ガイド手段）
１８…バランスウエイト
１９…アイドラプーリ（ガイドプーリ）
２０…返しプーリ（ガイドプーリ）
２２…コイルスプリング（弾性部材）

Claims (6)

1. かごから垂下した吊下げ部材がかごとカウンターウエイトまたは建物躯体との間に掛け渡され、かご昇降動作に伴う上記吊下げ部材のかごへの吊下げ重量の変化によるかごの偏荷重をかご昇降動作に伴って移動するバランスウエイトをもって相殺するエレベータのかごバランス補正装置において、
   バランスウエイトと上記吊下げ部材とを連結し、かご昇降動作に伴う上記吊下げ部材の機械的変位に連動してバランスウエイトが上記偏荷重を相殺する方向に移動するようにしたことを特徴とするエレベータのかごバランス補正装置。
2. かご上昇動作に伴う移動方向に上記吊下げ重量をもってバランスウエイトを牽引するように、バランスウエイトと上記吊下げ部材とを連結したことを特徴とする請求項１に記載のエレベータのかごバランス補正装置。
3. バランスウエイトをかご下降動作に伴う移動方向に付勢する弾性部材を設け、上記吊下げ重量をもって上記弾性部材の付勢力に抗してバランスウエイトを牽引するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のエレベータのかごバランス補正装置。
4. バランスウエイトをかご底部に設けるとともに、かご底部に設けたガイドプーリに索状体を巻き掛け、上記索状体の一端部をバランスウエイトの移動方向に沿って配設してバランスウエイトに連結する一方で、上記索状体の他端部を垂下させて上記吊下げ部材に連結したことを特徴とする請求項２または３に記載のエレベータのかごバランス補正装置。
5. バランスウエイトを移動可能に案内するガイド手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエレベータのかごバランス補正装置。
6. かご底部に上記吊下げ部材が複数設けられていて、各吊下げ部材のうちいずれかの吊下げ部材をバランスウエイトに連結していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のエレベータのかごバランス補正装置。
   

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