(57)【要約】【課題】  非常止め装置の減速度は、摩擦係数の低下によって小さくなってしまう。しかし、規格によっては、同じ制動子を用いて複数回の試験を行って減速度は規定範囲内に抑えなければならならないため摩擦係数の変動を抑える必要がある。【解決手段】  非常制動時に制動子1をガイドレール8に押し当て発生する摩擦力によって乗りかごを停止させる非常止め装置において、制動子1の摩擦面にガイドレール表面の加工硬化部を掘り起こす複数の突起3と、加工硬化部を剥ぎ取る略水平方向に延伸するエッジ2を備え、エッジ2は突起3よりも前記乗りかごの落下方向に対して下流側に位置し、かつ制動子1の摩擦面をガイドレール長手方向8に対して凸曲面として、エッジ2は凸部頂点近傍に位置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非常制動時に制動子をガイドレールに押し当て発生する摩擦力によって乗りかごを停止させる非常止め装置において、
前記制動子の摩擦面に前記ガイドレール表面の加工硬化部を掘り起こす複数の突起と、該加工硬化部を剥ぎ取る略水平方向に延伸するエッジを備え、該エッジは前記突起よりも前記乗りかごの落下方向に対して下流側に位置し、かつ制動子の摩擦面をガイドレール長手方向に対して凸曲面として、前記エッジは凸部頂点近傍に位置する非常止め装置。
【請求項２】
請求項１記載の非常止め装置であって、前記制動子を前記ガイドレールに押し当てるため前記制動子の背面に備えたローラユニットのローラの設置密度を前記エッジ近傍以外の背面位置に比べてエッジ近傍部を高くなるように設置することを特徴とする非常止め装置。
【請求項３】
請求項１に記載の非常止め装置であって、前記ローラユニットを制動子背面に押し当てるガイド材の形状を制動子背面に対して凸曲面とし、凸部頂点近傍が前記制動子の前記エッジ近傍の水平位となることを特徴とする非常止め装置。
【請求項４】
請求項１に記載の非常止め装置であって、前記制動子をガイドレールに押し当てるために制動子の背面側に備えた複数のばねのうち、前記制動子の前記エッジ近傍の背面に備えるばねのばね力は、他の部位に備える前記ばねのばね力に比べ大きいことを特徴とする非常止め装置。
【請求項５】
昇降路を昇降する乗りかごと、
前記乗りかごの昇降をガイドする前記昇降路に設置されたガイドレールと、
前記ガイドレールに制動子を押し付けて摺動することで制動力を発生させ、エレベーターの乗りかごを停止させる非常止め装置と、を備え、
前記非常止め装置は、前記ガイドレールに対向し、先端側の摺動面が狭く裾野が広くなる錐状により形成される複数の突起が摺動面の水平方向に配される第一の摺動部と、前記第一の摺動部より鉛直方向の下側に配され、前記ガイドレールに対して略直交する方向でかつ前記摺動面に水平方向に延伸される溝の上面に形成される第二の摺動部と、を有する制動子を有し、前記制動子の摺動面はガイドレールに対して鉛直方向において凸曲面が形成され、前記第二の摺動部は凸部頂点近傍に位置する、エレベーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベーターに関し、特に、エレベーターが有する非常止め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エレベーターは、乗りかごが一定の制限速度を越えて下降した際に、適切な減速度で乗りかごを停止させるための安全装置として非常止め装置を設置している。
【０００３】
非常止め装置は、乗りかごが所定の下降速度以上に達した場合、昇降路の内に設置されたガイドレールに、２個のくさび形の制動子を制動ばね内に引き上げて接触させ、制動ばねの弾性変形による復元力を与えて制動力を発生させるものであり、制動子は適度な摩擦係数と耐摩耗性を有する摩擦材を組み込まれることが一般的である。このような非常止め装置としては、例えば、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８９２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガイドレールは、基本的には規格によって寸法や化学成分、機械的性質などが定められているが、加工方法は特に定められてなく、各メーカーに委ねている。ガイドレールを所定の寸法に仕上げるには、フライス、ブローチ、またはプレーナ加工などの前加工の後に研磨機にて表面仕上げを行われる。一般的に、金属材料を塑性加工すると、変形の度合いが増すにつれて変形に対する抵抗が増大し，変形を受けていない材料よりも硬くなる。これを加工硬化という。これは、転位とよばれガイドレール結晶中の線状欠陥に関係する。金属の硬さは転位の動き易さが決めており動きにくいと硬い。金属は、塑性変形が増すと転位が増加、蓄積して絡み合い転位は動きにくくなる結果、硬くなる。
【０００６】
よって、加工時にどれだけ塑性変形するかで加工面の硬さは決まる。加工方法や条件、例えば切削速度、削り代、研磨方法、研磨材材質などは各メーカー独自で設定しているために塑性変形量が変わり表面硬度に差が現われる。そして、ガイドレールの深部にいくに従って徐々に硬度は低くなり深い領域では塑性変形を受けずに素材そのものの硬度値を示すため、ほぼ一定の値となる。ガイドレールの深さに対する硬度差は、表面近傍では大きくて深部では小さくなる傾向を示す。
【０００７】
ガイドレール硬度が異なると、制動子とガイドレールに発生する摩擦力、摩擦係数が変化する。ガイドレールが硬くなると、摩擦力、摩擦係数は小さくなる。これは、硬いとガイドレールと制動子間の真実接触面積aが小さくなるためである。摩擦力Fは、単位面積当たりの剪断力をｓとすると、F=a×ｓで表される。よって、接触面積aが小さいと摩擦力Fは小さくなるので摩擦係数も小さい。
【０００８】
非常止め装置の規格には、同じ制動子を用いて複数回の試験を行い所定の減速度に収めることが定められている。減速度はばね力、および摩擦係数の低下によって小さくなってしまう。
【０００９】
ばね力の低下原因は制動子の摩耗によるために従来技術においては、制動子を適正な硬さにして耐摩耗性を確保してばね力の低下をある程度抑えている。一方、摩擦係数の低下原因の一つとして１回目試験を行った制動子にはガイドレールの切粉が不均一に凝着することで2回目の試験においてガイドレールへの当接状態が不安定になる。また、切粉凝着層が制動子に比べて軟らかいために、ガイドレールへの食いつきが弱まり十分にガイドレール表面を切削出来ない。そのために、2回目試験では硬度が高いレール表面近傍での摩擦となるために摩擦係数が小さくなる。特に、定格速度の低い仕様においては、制動距離が短く上記現象が顕著になりやすい。その結果、複数回の試験において所定の減速度を確保出来ない可能性がある。
【００１０】
よって、本発明の目的は、同じ制動子を複数回用いても摩擦係数変動が小さく安定した制動特性を維持できる非常止め装置を備えたエレベーターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の一態様であるエレベーターは、非常制動時に制動子をガイドレールに押し当て発生する摩擦力によって乗りかごを停止させる非常止め装置を有する。その非常止め装置は、ガイドレールに対向し、先端側の摺動面が狭く裾野が広くなる錐状により形成される複数の突起が摺動面の水平方向に配される第一の摺動部と、第一の摺動部より鉛直方向の下側に配され、ガイドレールに対して略直交する方向でかつ摺動面に水平方向に延伸される溝の上面に形成される第二の摺動部と、を有する制動子を有する。制動子の摺動面はガイドレールに対して鉛直方向において凸曲面が形成され、第二の摺動部は凸部頂点近傍に位置する、
その非常止め装置は、制動子の摩擦面に前記ガイドレール表面の加工硬化部を掘り起こす複数の突起と該加工硬化部を剥ぎ取る横方向に延伸するエッジを備え、該エッジは前記突起よりも前記乗りかごの落下方向に対して下流側に位置し、かつ制動子の摩擦面をガイドレール長手方向に対して凸曲面として、エッジは凸部近傍に位置する。
【００１２】
また、非常止め装置は、制動子をガイドレールに押し当てるため制動子の背面に備えたローラユニットのローラの設置密度をエッジ近傍以外の背面位置に比べてエッジ近傍部を高くなるように設置されてもよい。
【００１３】
また、非常止め装置が有する制動子は、ローラユニットを制動子背面に押し当てるガイド材の形状を制動子背面に対して凸曲面とし、凸部頂点近傍が制動子のエッジ近傍の水平位置としてもよい。
【００１４】
また、非常止め装置が有する制動子をガイドレールに押し当てるために、制動子の背面側に備えた複数のばねのうち制動子のエッジ近傍の背面に備えるばねを他の部位に比べ大きなばね力に設定する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一態様によれば、同じ制動子を複数回用いても摩擦係数変動が小さく安定した制動特性を維持できる非常止め装置を備えたエレベーターを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例におけるエレベーターの構成を示す図。
【図２】本発明による一実施の形態である非常止め装置の制動子を示す正面図と縦断面図。
【図３】本発明による一実施の形態である非常止め装置を示す正面図。
【図４】ガイドレールの深さ方向に対する硬度変化度合いを説明する図。
【図５】比較例の制動子を示す正面図。
【図６】比較例の制動子を用いた場合の1回目のガイドレール表面の削れ方を説明する図。
【図７】比較例の制動子を用いた場合の2回目のガイドレール表面の削れ方を説明する図。
【図８】本発明の非常止め装置の制動子を用いた場合の1回目のガイドレール表面の削れ方を説明する図。
【図９】本発明の非常止め装置の制動子を用いた場合の1回目のガイドレール表面の削れ方を説明する図。
【図１０】比較例と本発明の非常止め装置の制動子での摩擦係数の変動割合を示した図。
【図１１】本発明によるさらに他の形態である非常止め装置を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、非常止め装置を備えたエレベーターの構成を示す。図１において、乗客を乗せる乗りかご４６は、複数本のロープ４５によって建物最上階にある図示しない駆動系に連結されている。図１ではドア開閉機、外枠の詳細等は図示していない。
【００１８】
昇降路の両側の昇降路壁には、乗りかご４６の昇降をガイドする一対のガイドレール８が設置されている。非常止め装置７は、図示しないが反対側のガイドレール８にも備えてあり両者は図示されていない接続機構によって連結されている。一対の制動子１は、ガイドレール8を挟持可能にガイドレール8と僅かな隙間を持って配置されている。制動子１の背面は上方が狭くなるくさび状の平滑な傾斜面になっている。ガイドレール８の材質は金属からなり例えば、一般構造用圧延鋼材などが用いられる。また、ガイドレール８の表面から所定の深さまでは加工硬化部を有し、表面に近づくほど硬度が高くなる。乗りかご４６の下端部には、非常止め装置７が各ガイドレール８を挟むように設置されている。非常止め装置７は筐体９を有し、筐体９の内部に、複数の制動子１が含まれる。
【００１９】
複数の制動子１は、乗りかご４６が非常止装置６への接地に応じて複数の制動子１は、ガイドレール８を挟みこむ。また、制動子１は、ガイドレール８に対して左右対称に構成されていてもよい。
【００２０】
図２は、本発明の一実施の形態である非常止め装置７の制動子１の正面図と縦断面図である。正面図より、図１に示すガイドレール８と接触する摩擦面には、複数の突起3と略水平方向(矢印36)に延伸するエッジ2（以下、横エッジ2と呼ぶ）2が備わる。突起3は、略菱形の摩擦面3aを有する。摩擦面3aは、例えば摩擦面に所定間隔をあけて複数の両斜め溝4a,4bを加工することで得られる。両斜め溝4a,4bの角度は略90度になっているが、これに限定はしない。一方、横エッジ2は例えば制動子1の矢印36方向に溝を加工することで得られる。そして、横エッジ2は、突起3の配置位置よりも乗りかご落下方向(矢印35)に対して下流側とし、制動子長手方向の中央近傍に位置する。
【００２１】
断面図は正面図のAA部を切断した図を示す。制動子１は、上辺が狭く下辺が広いくさび状をなしている。摩擦面は、かご落下方向(矢印35)に凸曲面27が形成され、背面は平滑な傾斜面になっている。例えば、摩擦面の凸曲面の突出高さ26は約数十ミクロンとしている。突起3部の溝部6の断面形状は略V字型をなして矢印37に対して傾斜角度は略±４５度である。よって、突起3は先端側の摩擦面3aが狭く、溝底面側の裾野が広くなる角錐状となる。この角錐状にすることで、小さい突起でも強度が保たれ摩擦面に摩擦力が作用しても破壊することはない。横エッジ2は摩擦面2aと摩擦面に備えた水平方向(矢印36)に延伸する凹部溝の上面2bの２面で形成され、2面間の角度は略90度である。
【００２２】
つまり、非常止め装置７は、ガイドレール８に対向し、先端側の摺動面が狭く裾野が広くなる錐状により形成される複数の突起３aが摺動面の水平方向に配される第一の摺動部３と、第一の摺動部３より鉛直方向の下側３６に配され、ガイドレール８に対して略直交する方向でかつ摺動面に水平方向に延伸される溝２ｂの上面に形成される第二の摺動部２aと、を有する制動子１を有する。制動子１の摺動面はガイドレール８に対して鉛直方向において凸曲面２７が形成され、第二の摺動部２aは凸部頂点近傍に位置する。
【００２３】
制動子1の材質は、適度な摩擦特性と耐摩耗性を備えた、例えば工具鋼に用いられるＳＫ材などが適用できる。また、凸曲面の加工は一般的な機械加工で行うことができる。
【００２４】
図３は、本発明の一実施の形態である非常止め装置を示す正面図である。非常止め装置７は、ガイドレール8を挟んで左右対称に構成されている。ガイドレール8の材質は金属からなり例えば、一般構造用圧延鋼材などが用いられる。一対の制動子１は、ガイドレール8を挟持可能にガイドレール8と僅かな隙間を持って配置されている。制動子１の背面は上方が狭くなるくさび状の平滑な傾斜面になっている。一対のガイド部材10は、内側が制動子１の傾斜面と平行な傾斜面を成し、外側は垂直面となっており、垂直面をばね11で挟み込んでいる。ばね11は、ガイドレール8に対向する側が開放されたＵ字状になっている。制動子1とガイド部材10の間には、ローラユニット12が設けられている。制動子１の下方には、非常止め装置７を起動させる図示しない駆動手段が有する引き上げ板４が設けられている。上記の制動子1、および引き上げ板4、ガイド部材10，ばね11、は筐体9内に収容されている。
【００２５】
非常止め装置は、図１に示すように乗りかごの昇降方向の下降方向、例えばピットに設置され、昇降路壁に設置した２本のガイドレールに対して、個別に取り付けられる。
【００２６】
図４は、ガイドレールの深さ方向に対する硬度変化度合いを説明する図である。ガイドレール15の硬度は、表面が高く、深さ方向に深くなるに従って硬度は低くなる傾向を示す。これは、前述した加工硬化によるものである。これは、加工メーカーによってガイドレールの加工方法や条件の違いなどによってガイドレール表面の塑性変形量が変わり硬度に差が現われる。この加工硬化部は、多少違いはあるもののガイドレール表面から僅か0.04〜0.1mm程度の深さであり、これ以上深い領域では塑性変形を受けずに素材そのものの硬度値を示すため、ほぼ一定の値となる。また、ガイドレールの深さに対する硬度差は、表面近傍では大きくて深部では小さくなる傾向を示す。さらに、図示はしないが、ガイドレールのもう一方の面(裏面)に近づけば、硬度は徐々に高くなる。
【００２７】
次に、硬度差をガイドレール深さ方向で比較する。深さ位置D1の硬度をH4、深さ位置D2の硬度をH3、深さ位置D3の硬度をH2、深さ位置D4の硬度をH1とし、深さ位置の差異D2-D1とD4-D3が等しいとしたとき、深さD2とD1の硬度差H4-H3と深さD4とD3の硬度差H2-H1との関係はH4-H3>H2-H1になる。すなわち、ガイドレールの表面から深くなるほど塑性変形量が急激に小さくなり素材そのものの硬度値を示すため、同じ深さ位置の差異が発生しても表面側では硬度差が大きくなり、逆に深部側では小さくなる。
【００２８】
図５は、図２に示した本実施例の制動子に対する比較例の制動子の正面図を示す。本実施例の制動子に比べ、横エッジのない突起3のみが摩擦面に形成されている制動子である。制動子を非常止め装置に搭載してばね力を調整すれば、制動子とガイドレールの間では所定の摩擦力が発揮され1回目の試験においては規定の減速度が得られる。
【００２９】
図６は、比較例の制動子を用いた場合の1回目のガイドレール表面の削れ方を説明する図である。（ａ）には、ガイドレール8の横断面図を示す。横軸がガイドレール幅方向で縦軸がガイドレール深さ方向を示す。ガイドレール表面位置より深い位置をＤ２とする。ガイドレール断面は、加工硬化部16と未硬化部17とに分けて模擬的に示す。加工硬化部16は深さＤ２よりも深い位置関係とする。
【００３０】
（ｂ）には、制動子でガイドレールを摩擦したときのガイドレール表面の削れ方をしめす。また、制動子の突起3が摩擦する位置関係を合わせて示す。(ａ)の状態からガイドレールに制動子がばねによって押付けられ摩擦されると、ガイドレール8の加工硬化部16表面に制動子の突起3が食い込みガイドレール8の加工硬化部16は削られながら摩擦力が発揮される。ここで、菱形の突起3のうち最も長くガイドレール8の加工硬化部16と接触する中央位置19では、ガイドレール8の加工硬化部16の削れ深さは深く、菱形の突起3の左端部側18、右端部側20では削れ深さは浅くなる。よって、ガイドレールの削れ深さにばらつきが生じる。突起3の間隔を狭めることでこの傾向は緩和されるが、間隔を狭めると切くずが溝に詰まってしまいこの切りくずが摩擦の邪魔をして摩擦力（摩擦係数）が小さくなる。よって、間隔を小さくすることは限界がある。
【００３１】
ガイドレールの加工硬化部16の削れ深さ度合いは、ガイドレールの硬度、制動子をガイドレールに押し当てる面圧、制動子の接触長さに影響される。硬度が高いと削れ深さは浅く加工硬化部の領域内に留まってしまう。かつ、突起3だけでは削れ深さのばらつき、言い換えれば硬度分布を有する領域での摩擦になる。それでもばね力を調整すれば1回目の試験では規定内の減速度を得ることが出来る。
【００３２】
図７は、比較例の制動子を用いた場合の2回目のガイドレール表面の削れ方を説明する図である。２回目の試験を行う際にはガイドレールは未使用部位を用いるので（ａ）は図６と同じ状態になる。（ｂ）には、図６と同様に制動子でガイドレールを摩擦したときのガイドレール表面の削れ方をしめす。２回目の制動子の摩擦面は、１回目の試験によってガイドレールを削った切りくず25が表面に溶けて凝着した状態になっている。この状態からガイドレールに制動子がばねによって押付けられ摩擦されると、ガイドレール8の加工硬化部16表面に制動子の突起3は食い込みガイドレール8の加工硬化部16は削られながら摩擦力が発揮される。しかし、食い込み深さは抑えられて１回目の深さＤ１に比べると浅いＤ２だけに留まる。これは、制動子に凝着した切りくずが邪魔したためである。通常、切りくずの硬さ（≒ガイドレール硬さ）は制動子の硬さよりも小さい。制動子硬さに対して、ガイドレール硬さは加工硬化を含めても約半分程度である。よって、制動子表面の見かけ硬さが低下してガイドレールの削れ深さは抑えられてしまう。
【００３３】
よって、図４に示したガイドレールの深さ方向に対する硬度変化度合いグラフに１回目と２回目の試験でのガイドレールの硬度を当てはめると両者の硬度差はＤ２-Ｄ１となりこの硬度差に対応して摩擦係数が低下してしまい、場合によっては２回目の試験において規定の減速度を得ることが出来なくなってしまう可能性がある。
【００３４】
また、高面圧化すると、突起3の摩耗が激しくなり、ばね力が低下して摩擦力が小さくなり規定回数での制動性能を維持できなくなる。制動子の長さを大きくすると装置の大きさが大きくなり好ましくない。
【００３５】
図８は、本実施例の非常止め装置の制動子を用いた場合の1回目のガイドレール表面の削れ方を説明する図である。（ａ）、（ｂ）は図６と同じ状態を示す。（ｃ）には、横エッジ2が摩擦した後の状態を模擬した図を示す。（ｂ）に示す突起3だけの摩擦では削れ深さのばらつきがある状態から横エッジ2が摩擦すると、突起3で表面が掘り起こされた状態のガイドレールの加工硬化部16に横エッジ2が食いつき、ガイドレールの深い位置まで入りこみ易くなり、この状態で摩擦すると横エッジ2でガイドレールの加工硬化部までの深さ部分を殆ど削りとりながら摩擦することができる。さらに、横エッジは摩擦面が凸曲面となっている制動子の最も突出した位置に設けることで制動子をガイドレールに押し当てた時の押付力が突起位置よりも大きくなりガイドレールの加工硬化部以上の深部Ｄ４まで削ることができる。
【００３６】
図９は、本実施例の非常止め装置の制動子を用いた場合の2回目のガイドレール表面の削れ方を説明する図である。（ａ）、（ｂ）は図７と同じ状態を示す。２回目の試験では前述したように制動子表面に切りくずが凝着しているため突起によるガイドレールへの食い込みは抑えられる。（ｃ）には、横エッジ2が摩擦した後の状態を模擬した図を示す。横エッジを形成する垂直面2a上に切りくずが付着することで横エッジの食い込み作用は多少弱まるもののガイドレールの加工硬化部深さ近傍位置Ｄ３まで入りこんで削りとりながら摩擦することができる。
【００３７】
よって、図４に示したガイドレールの深さ方向に対する硬度変化度合いグラフに１回目と２回目の試験でのガイドレールの硬度を当てはめると両者の硬度差はＤ４-Ｄ３となり比較例での硬度差Ｄ１−Ｄ２に比べて加工硬化部を殆ど削り取ったことでその差異は小さく抑えることができ１回目と２回目の試験の摩擦係数変動を小さくできる。その結果、１回目の減速度を規定範囲中央値近傍となるようにばね力調整すれば、２回目の減速度の低下は小さいので規定範囲下限値を下回りにくくなる。
【００３８】
図１０は、本実施例の非常止め装置の制動子と比較例の制動子をそれぞれ非常止め装置に搭載し、連続２回の落下試験をそれぞれ行い、摩擦係数の低下割合を示した図である。定格速度90m/min、落下質量2300kgとして所定のばね力を設定し、突起3のみを有する制動子、凸曲面の突出位置に横エッジ2を備えた制動子で比較した。その結果、比較例23の摩擦係数の低下割合を１とすると、横エッジ2を備えた実施例24での摩擦係数低下は、約0.45と半分以下に抑えられる結果である。なお、比較例23では、２回目の減速度は規定範囲下限値を下回る制動特性であった。
【００３９】
図１１は、本発明による他の実施の形態である非常止め装置を示す正面図である。（ａ）は制動子1とガイド部材11の間に設けたローラユニット12のうちローラ12aを横エッジ2を設けた位置に多く配置する。また、（ｂ）はガイド部材11のローラユニット12に当接する面を凸曲面11aにして突起頂点近傍に制動子1の横エッジ2が位置する設定とする。さらに（ｃ）はばね部材を上下方向に分割して、横エッジをガイドレールに押し当てるためのばね部材11bを他のばね部材11a,11cよりも大きいばねに設定するとガイドレール8の切削性をより高めることができ摩擦係数変動は小さくできる。
【００４０】
また、これまで説明してきた複数の突起とエッジの組み合わせを複数組み備えると、さらに加工硬化部を剥ぎ取る効果は大きく、複数回の試験を実施しても制動子面に凝着する切りくずの影響を受けにくく、摩擦係数変動は小さくできる。例えば、本実施例による非常止め装置は、ガイドレールの物性に影響を受けにくくする非常止め装置に好適である。
【符号の説明】
【００４１】
１  制動子
２  横エッジ2
３  突起3
４  鈍角部
５  直角部
６  溝
７  非常止め装置
８  ガイドレール
９  筐体
１０  ガイド
１１  ばね
１２  ローラユニット
１６  加工硬化部
２５  切りくず
２７  凸曲面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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