(57)【要約】【課題】消費するエネルギーを抑えて被搬送体を鉛直方向に沿って搬送することができる昇降装置を提供する。【解決手段】昇降装置４は、第１軸状部材４６と、第１軸状部材と同軸の第２軸状部材４７と、第１軸状部材を中心軸Ｃ１周りに回転可能に支持する支持部材５０と、長手方向の中間部が第１軸状部材の外周面に接触し、第１軸状部材と一体となって第１軸状部材の周方向に移動する第１線状部材５３と、第１線状部材により第１軸状部材から吊り下げられた状態で第１線状部材の第１端部に接続され、被搬送体が収容される収容部２４と、長手方向の中間部が第２軸状部材の外周面に接触し、第２軸状部材と一体となって第２軸状部材の周方向に移動する第２線状部材５６と、第２線状部材により第２軸状部材から吊り下げられた状態で第２線状部材の第１端部に接続された錘２７と、第１軸状部材を中心軸周りに回転させる駆動力を発生する駆動部５９と、を備える。【選択図】図４
2019043722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被搬送体を鉛直方向に沿って移動させる昇降装置であって、
第１軸状部材と、
前記第１軸状部材よりも径が小さく、前記第１軸状部材と同軸に固定された第２軸状部材と、
前記第１軸状部材を前記第１軸状部材の中心軸周りに回転可能に支持する支持部材と、
可撓性を有し、長手方向の中間部が前記第１軸状部材の外周面に前記第１軸状部材の外周面の上方から接触し、前記第１軸状部材の外周面に接触する部分は前記第１軸状部材と一体となって前記第１軸状部材の周方向に移動する第１線状部材と、
前記第１線状部材により前記第１軸状部材から吊り下げられた状態で前記第１線状部材の第１端部に接続され、前記被搬送体が収容される収容部と、
可撓性を有し、長手方向の中間部が前記第２軸状部材の外周面に前記第２軸状部材の外周面の上方から接触し、前記第２軸状部材の外周面に接触する部分は前記第２軸状部材と一体となって前記第２軸状部材の周方向に移動する第２線状部材と、
前記第２線状部材により前記第２軸状部材から吊り下げられた状態で前記第２線状部材の第１端部に接続された錘と、
前記第１軸状部材を前記中心軸周りに回転させる駆動力を発生する駆動部と、
を備え、
前記収容部内に、前記収容部に収容可能な前記被搬送体の質量以下の所定の質量の前記被搬送体を収容したときに、前記中心軸周りに前記収容部、前記被搬送体、前記錘、前記第１線状部材、及び前記第２線状部材が作用させるモーメントは釣り合うように構成されている昇降装置。
【請求項２】
前記所定の質量は、前記収容部に収容可能な前記被搬送体の質量の半分である請求項１に記載の昇降装置。
【請求項３】
前記第１線状部材の第１端部は、前記収容部の上端部に接続され、
前記第１線状部材の第２端部は、前記第１軸状部材の外周面を経由して前記収容部の下端部に接続されるとともに、前記収容部から下方に向かって延び、
前記第２線状部材の第１端部は、前記錘の上端部に接続され、
前記第２線状部材の第２端部は、前記第２軸状部材の外周面を経由して前記錘の下端部に接続されるとともに、前記錘から下方に向かって延びている請求項１又は２に記載の昇降装置。
【請求項４】
前記第１軸状部材の外周面に固定された軸側歯車を備え、
前記駆動部は、
前記軸側歯車に噛み合う駆動側歯車と、
前記駆動側歯車を回転させる回転駆動部と、
を有し、
前記回転駆動部により前記駆動側歯車を回転させると、前記第１軸状部材が前記中心軸周りに回転する請求項１から３のいずれか一項に記載の昇降装置。
【請求項５】
被搬送体を鉛直方向に沿って移動させる昇降装置であって、
リンク部材と、
前記リンク部材を、前記リンク部材の第１部分周りに回転可能に支持する支持部材と、
前記リンク部材の第２部分に接続され、前記被搬送体が収容される収容部と、
前記リンク部材における前記第１部分に対する前記第２部分とは反対側に配置された第３部分に接続された錘と、
前記収容部が鉛直方向に沿って移動するように案内する案内部と、
前記リンク部材を前記第１部分周りに回転させる駆動力を発生させる駆動部と、
を備え、
前記収容部内に、前記収容部に収容可能な前記被搬送体の質量以下の所定の質量の前記被搬送体を収容したときに、前記第１部分周りに前記リンク部材、前記収容部、前記被搬送体、及び前記錘が作用させるモーメントは釣り合うように構成されている昇降装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇降装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エレベータ等の昇降装置では、錘（カウンターウェイト）を用いる方式が殆どで用いられている（例えば、特許文献１参照）。この場合、通常は、籠（収容部）と同質量の錘（昇降装置がエレベータである場合には、籠と、籠の最大定員の質量の半分との合計）で釣り合わせる。この方式の利点は、重力補償に消費するエネルギーを削減できることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５３５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の昇降装置では、錘を用いることにより、錘を動かすためのエネルギーが余分に必要である。具体的には、従来の昇降装置では、籠のみを動かす場合の約２倍のエネルギーが必要である。
このことは、動滑車を用いた昇降装置でも同様である。すなわち、動滑車を用いると、籠の質量の約半分の力で籠を支持できるが、籠の運動距離の２倍の制動距離が必要である。従って、滑車の質量が無視できる場合には、籠を動かすのに必要なエネルギーは、動滑車を用いた場合と定滑車を用いた場合とで同じである。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、消費するエネルギーを抑えて被搬送体を鉛直方向に沿って搬送することができる昇降装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、従来の昇降装置は、静的には無重力であるが動的には無重力ではないと考え、籠が動的にも無重力空間に配置されているように運動する昇降装置を提案する。すなわち、錘を動かすエネルギーを抑えた昇降装置を提案する。これを実現するため、例えば、籠に対して著しく重い錘を用いて、入力エネルギーの殆どが籠に費やされるように構成している。これにより、昇降機を動かすエネルギーは、籠に対するもののみでよいため、エネルギー消費を従来の昇降装置の約１／２に削減できる。
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の昇降装置は、被搬送体を鉛直方向に沿って移動させる昇降装置であって、第１軸状部材と、前記第１軸状部材よりも径が小さく、前記第１軸状部材と同軸に固定された第２軸状部材と、前記第１軸状部材を前記第１軸状部材の中心軸周りに回転可能に支持する支持部材と、可撓性を有し、長手方向の中間部が前記第１軸状部材の外周面に前記第１軸状部材の外周面の上方から接触し、前記第１軸状部材の外周面に接触する部分は前記第１軸状部材と一体となって前記第１軸状部材の周方向に移動する第１線状部材と、前記第１線状部材により前記第１軸状部材から吊り下げられた状態で前記第１線状部材の第１端部に接続され、前記被搬送体が収容される収容部と、可撓性を有し、長手方向の中間部が前記第２軸状部材の外周面に前記第２軸状部材の外周面の上方から接触し、前記第２軸状部材の外周面に接触する部分は前記第２軸状部材と一体となって前記第２軸状部材の周方向に移動する第２線状部材と、前記第２線状部材により前記第２軸状部材から吊り下げられた状態で前記第２線状部材の第１端部に接続された錘と、前記第１軸状部材を前記中心軸周りに回転させる駆動力を発生する駆動部と、を備え、前記収容部内に、前記収容部の収容可能な前記被搬送体の質量以下の所定の質量の前記被搬送体を収容したときに、前記中心軸周りに前記収容部、前記被搬送体、前記錘、前記第１線状部材、及び前記第２線状部材が作用させるモーメントは釣り合うように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の昇降装置によれば、消費するエネルギーを抑えて被搬送体を鉛直方向に沿って搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態の昇降装置の概要構成を示す正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の変形例の昇降装置の概要構成を示す正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の変形例の昇降装置の概要構成を示す正面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の昇降装置の概要構成を示す正面図である。
【図５】本発明の第２実施形態の変形例の昇降装置の概要構成を示す正面図である。
【図６】本発明の第２実施形態の変形例の昇降装置の概要構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〔１．概要〕
本発明が目的とするのは、例えば籠のみを動かすエネルギーで済む昇降装置である。これは、無重力状態で昇降装置を動かすことに等しい。このため、通常は籠と錘を同等の質量とするが、本発明では、例えば籠に対して著しく重い錘を用いている。これにより、籠は無重力下での運動に近い運動を行うことができる。この結果、籠を動かすエネルギーだけで昇降装置を動かすことができるため、エネルギー消費を従来の昇降装置の約１／２に削減できる。
【００１１】
〔２．無重力度〕
昇降装置について説明する前に、無重力の度合いを示す量として、無重力度を定義する。これは、前述の昇降装置のように、静的には鉛直方向に釣合状態であっても、動的には無重力下とは異なる運動をする場合において、どれだけ無重力の運動に近いかを定量的に示すためである。
物体に加わる外力をＦ、物体の質量をＭ、物体の加速度をαとするとき、式（１）のλが無重力度である。なお、以下の物理量の単位は、全てＳＩ基本単位とする。例えば、質量の単位はｋｇであり、外力Ｆの単位はＮ（ニュートン）である。
α＝λ（Ｆ／Ｍ）  ・（１）
無重力度λは、０以上１以下の値である。無重力度λが１であることは、無重力下と同じ加速度であることを表す。従来の一般的な昇降装置では、無重力度λは約０．５である。これは、昇降装置の加速度は、重力下では無重力下での半分であることを表す。本発明では、より好ましい昇降装置として、無重力度λが１になる昇降装置を提供する。
【００１２】
（第１実施形態）
本発明に係る昇降装置の第１実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。
〔３．パンタグラフ型昇降装置〕〔３．１．基本構造〕
図１に示すように、本実施形態の昇降装置１は、人（被搬送体）を鉛直方向に沿って移動させるものである。昇降装置１は、第１リンク（リンク部材）１２Ａと、第２リンク１２Ｂと、支持部材２１と、籠（収容部）２４と、錘２７と、籠案内部（案内部）３０と、アクチュエータ（駆動部）３６と、を備えている。
本実施形態では、第１リンク１２Ａと第２リンク１２Ｂとの構成は同一である。このため、第１リンク１２Ａの構成を、数字、又は数字及び英小文字に英大文字「Ａ」を付加することで示す。第２リンク１２Ｂのうち第１リンク１２Ａと対応する構成を、第１リンク１２Ａと同一の数字、又は数字及び英小文字に英大文字「Ｂ」を付加することで示す。これにより、重複する説明を省略する。例えば、後述する籠側接続部材３１Ａと籠側接続部材３１Ｂとは、互いに同一の構成である。
【００１３】
リンク１２Ａ，１２Ｂは、金属等で棒状に形成されている。第１リンク１２Ａは、支持部材２１により第１リンク１２Ａの長手方向の中間部（第１部分）１２ｃＡ周りに回転可能に支持されている。各リンク１２Ａ，１２Ｂは、支持部材２１により、鉛直方向に沿う図示しない第１基準平面上で移動するように規制されている。なお、リンク１２Ａ，１２Ｂは棒状に形成されているとしたが、リンク１２Ａ，１２Ｂの形状は棒状に限定されず、ブロック状等でもよい。
支持部材２１は、ヒンジ等である。支持部材２１は、固定台Ｄ等に固定されている。支持部材２１、及びリンク１２Ａ，１２Ｂで、パンタグラフ構造１１を構成する。
籠２４は、金属等で箱状に形成されている。籠２４には、開閉可能な扉（不図示）が設けられていることが好ましい。籠２４内には、人（被搬送体）が収容される。籠２４に収容可能な人の質量は、例えば、建築基準法施行令第百二十九条の六に規定される最大定員の質量である。なお、被搬送体は人に限定されず、荷物等でもよい。
籠２４は、リンク１２Ａ，１２Ｂの上端部に接続されている。
【００１４】
籠案内部３０は、籠側接続部材３１Ａ，３１Ｂと、錘側接続部材３２Ａ，３２Ｂと、スライダ３３と、を有している。籠側接続部材３１Ａは、第１リンク１２Ａの第１端部（第２部分）と籠２４とにそれぞれ接続されている。籠側接続部材３１Ａは、ヒンジ及びスライダの機能を有している。籠側接続部材３１Ａは、ヒンジの機能により籠２４に対して第１リンク１２Ａを第１リンク１２Ａの第１端部周りに回転可能に接続する。籠側接続部材３１Ａは、スライダの機能により籠２４に対して第１リンク１２Ａの第１端部を籠２４の下面に沿って移動可能に接続する。すなわち、第１リンク１２Ａの第１端部には、籠側接続部材３１Ａを介して籠２４が間接的に接続されている。
なお、本明細書では、接続されているとは、２つの部材が接続部材等を介して間接的に接続されていることだけでなく、２つの部材が他の部材を介さずに直接的に接続されていることも意味する。
【００１５】
錘側接続部材３２Ａは、第１リンク１２Ａの第２端部（第３部分）と錘２７とにそれぞれ接続されている。第１リンク１２Ａの第２端部は、第１リンク１２Ａにおける中間部１２ｃＡに対する第１端部とは反対側に配置されている。錘側接続部材３２Ａは、籠側接続部材３１Ａと同様に構成されている。錘側接続部材３２Ａは、錘２７に対して第１リンク１２Ａを第１リンク１２Ａの第２端部周りに回転可能に接続する。錘２７に対して第１リンク１２Ａの第２端部を錘２７の上面に沿って移動可能に接続する。錘２７は、リンク１２Ａ，１２Ｂの下端部に接続されている。
スライダ３３は、固定台Ｄ等に固定されているとともに、錘２７に接続されている。スライダ３３は、固定台Ｄに対して錘２７が鉛直方向に移動するように案内する。
籠案内部３０は、籠２４に鉛直方向の外力だけが作用する場合には、籠２４が鉛直方向に沿って移動するように案内する。
なお、錘側接続部材３２Ａ，３２Ｂ、及びスライダ３３は、固定台Ｄに対して錘２７が鉛直方向に沿って移動するように案内する錘案内部でもある。
【００１６】
錘２７の質量は、籠２４内に、最大定員の人の質量の半分収容したときに、中間部１２ｃＡ周りにリンク１２Ａ，１２Ｂ、籠２４、人、及び錘２７が作用させるモーメントが釣り合うように決められている。なお、籠２４内に収容される所定の質量が最大定員の人の質量の半分であるとしたが、所定の質量はこれに限定されず、０ｋｇよりも大きく最大定員の人の質量以下であればよい。
錘２７の質量は籠２４の質量よりも大きい（錘２７は籠２４よりも重い）ことが好ましい。
【００１７】
例えば、アクチュエータ３６は、レール３６ａと、アクチュエータ本体３６ｂと、を有している。レール３６ａは、鉛直方向に沿って延び、固定台Ｄ等に固定されている。アクチュエータ本体３６ｂは、図示しない油圧ポンプ、電動モータ等により駆動される。アクチュエータ本体３６ｂは、レール３６ａに係合するとともに、籠２４に接続されている。
アクチュエータ３６は、アクチュエータ本体３６ｂがレール３６ａに沿って移動することで、リンク１２Ａ，１２Ｂを中間部１２ｃＡ周りに回転させる駆動力を発生させる。
なお、パンタグラフ構造１１のうち、上端部に籠２４を接続するとともに、下端部に錘２７を接続した。しかし、パンタグラフ構造１１のうち、上端部に錘２７を接続するとともに、下端部に籠２４を接続してもよい。
【００１８】
ここで、第１リンク１２Ａのうち、中間部１２ｃＡから第１端部までの長さＬ１とし、中間部１２ｃＡから第２端部までの長さをＬ２とする。第１リンク１２Ａの中間部１２ｃＡよりも籠２４側（第１端部側）のリンク１２Ａ，１２Ｂの２本分の質量をｍ１とし、第１リンク１２Ａの中間部１２ｃＡよりも錘２７側のリンク１２Ａ，１２Ｂの２本分の質量をｍ２とする。籠２４の質量をＭ１とし、錘２７の質量の質量をＭ２とする。水平面とリンク１２Ａ，１２Ｂとのなす角度をθとする。
このとき、式（２）を満たすように、前述の長さ、質量の比率を決めれば、前述のモーメントが角度θによらず釣り合う。
Ｌ２／Ｌ１＝ｍ１／ｍ２＝Ｍ１／Ｍ２  ・（２）
【００１９】
従って、昇降装置１全体には保存力が作用せず、昇降装置１のポテンシャルエネルギーは一定である。更に、後述するように、ポテンシャルエネルギーを定数倍した値で昇降装置１全体の重心が表せるので、昇降装置１全体の重心は移動しない（不動である）。なお、昇降装置１全体の重心は、一般的には第１リンク１２Ａの中間部１２ｃＡを通る鉛直線Ｌ１上にある。一例として、籠２４の重心が籠２４の下端にあり、錘２７の重心が錘２７の上端に有る場合に、昇降装置１全体の重心は中間部１２ｃＡ（支持部材２１）に一致する。
【００２０】
本実施形態の昇降装置１と、従来の一般的な昇降装置との顕著な差は、錘２７の質量が籠２４の質量よりも大きいことである。従来の一般的な昇降装置では、錘の質量は、籠の質量と、最大定員の人の質量の半分との和である。しかし、後述するように、これでは、籠を動かすと錘も同様に動くので、籠を動かすためだけのエネルギーに比べて２倍のエネルギーを必要とする。従って、錘２７の質量は籠２４の質量よりも大きいことが好ましい。
【００２１】
〔３．２．加速度特性〕
ここで、昇降装置１において、籠２４及び錘２７に比べて、リンク１２Ａ，１２Ｂ、籠案内部３０の質量及び慣性は小さいとして、リンク１２Ａ，１２Ｂ、籠案内部３０の質量及び慣性を無視して説明する。ただし、パンタグラフ構造１１が鉛直方向に伸び切った場合（角度θが９０°）、及び、角度θが９０°近傍の場合では、リンク１２Ａ，１２Ｂの質量が小さくてもリンク１２Ａ，１２Ｂの影響が大きくなる。このため、下記はこの領域外を仮定した説明であり、実用上もこの領域を避けるのが好適である。
【００２２】
鉛直方向の上向きにｚ軸を規定し、支持部材２１の位置をｚ軸の原点とする。籠２４について、鉛直方向の重心の位置をｚ１、速度をｖ１とする。錘２７について、鉛直方向の重心位置をｚ２、速度をｖ２とする。重力加速度をｇとする。位置ｚｉ（ｉ＝１，２）を時間で１階微分すると、速度ｖｉとなる。
ここで、運動エネルギーをＴ、ポテンシャルエネルギーをＶ、時間をｔ、籠２４に加わる鉛直方向の外力をＦとする。
昇降装置１全体の重心が移動しないという条件より、ポテンシャルエネルギーＶが一定になることを考慮して、ラグランジュの運動方程式は、式（６）から式（８）のようになる。ただし、支持部材２１及び籠案内部３０の摩擦は、十分な潤滑処理がされていると仮定して考慮していない。式（７）において、｛（Ｍ１ｚ１＋Ｍ２ｚ２）／（Ｍ１＋Ｍ２）｝の値は、昇降装置１全体の重心の鉛直方向の位置を表す。このため、式（７）から、昇降装置１全体の重心は、ポテンシャルエネルギーＶに比例定数１／｛（Ｍ１＋Ｍ２）ｇ｝を乗じた値であることが分かる。
なお、位置ｚｉを１階微分した値を、ｚｉの上部に「・」印を１つ付して示す。位置ｚｉを２階微分した値は、ｚｉの上部に「・」印を２つ付して示す。
【００２３】
【数１】
2019043722.tif 000003
【００２４】
ここで、昇降装置１全体の重心は移動しないとしているため、昇降装置１全体の運動量がゼロであることを用いると、式（９）から式（１１）が得られる。
【００２５】
【数２】
2019043722.tif 000004
【００２６】
よって、式（１１）を式（８）に代入して、位置ｚ１だけの方程式にすると、式（１２）から式（１４）が得られる。
【００２７】
【数３】
2019043722.tif 000005
【００２８】
従って、籠２４の質量Ｍ１に対する錘２７の質量Ｍ２の比（以下、錘２７の質量比と言う）が非常に大きい場合には、式（１４）から無重力度λはほぼ１になる。この結果、籠２４の位置ｚ１を２階微分した値は、ほぼ（Ｆ／Ｍ１）の値になる。また、籠２４に作用する外力Ｆに対する制動距離も、籠２４の運動距離と同じである。このことから、籠２４を動かすエネルギーのみを作用させればよく、錘２７を動かすエネルギーを作用させる必要がないことが分かる。
なお、従来の一般的な昇降装置では、籠２４の質量Ｍ１と錘２７の質量Ｍ２とがほぼ等しいため、無重力度λはほぼ０．５になり、この結果、籠２４の位置ｚ１を２階微分した値は、ほぼ０．５（Ｆ／Ｍ１）の値になる。このことから、籠２４を所望の加速度にするためには、無重力状態に比べて２倍の外力Ｆが必要なこと、すなわち２倍のエネルギーが必要なことが分かる。
以上より、本実施形態の昇降装置１では、従来の一般的な昇降装置に比べて、約半分のエネルギーで動かすことができる。
【００２９】
なお、錘２７の質量比が１０以上だと、無重力状態の加速度の９０％以上なので、従来の一般的な昇降装置に比べて約０．５５倍以下のエネルギーで済む。錘２７の質量比が１００以上だと、無重力状態の加速度の９９％以上なので、従来の一般的な昇降装置に比べて約０．５１倍以下のエネルギーで済む。
【００３０】
なお、昇降装置１は籠２４と錘２７との釣り合いという平衡状態を用いており、昇降装置１の設置状況によっては籠２４の１０倍，１００倍という質量の錘２７を設置するのは困難な場合も想定される。この場合には、作用させる必要があるエネルギーが増えて性能が低下しても、錘２７の質量比が２倍、３倍といった少数倍の錘２７を用いることが考えられる。錘２７の質量比が２倍以上だと、無重力状態の加速度の６７％以上なので、従来の一般的な昇降装置に比べて約０．７５倍以下のエネルギーで済む。また、錘２７の質量比が３倍以上だと、無重力状態の加速度の７５％以上なので、従来の一般的な昇降装置に比べて約０．６７倍以下のエネルギーで済む。
【００３１】
〔３．３．効果〕
以上説明したように、本実施形態の昇降装置１によれば、消費するエネルギーを抑えて人を鉛直方向に沿って搬送することができる。例えば、錘２７の質量比を非常に大きくすることで、アクチュエータ３６のエネルギーが錘２７に伝達し難くなり、従来の一般的な昇降装置に比べて、約半分のエネルギーで籠２４を動かすことができる。
また、所定の質量が、最大定員の人の質量の半分である。このため、籠２４内に人が乗らない場合、及び、籠２４内に最大定員の人が乗った場合のいずれにおいても、モーメントが釣り合う状態からの誤差が最大定員の人の質量の半分になる。従って、モーメントが釣り合う状態からの誤差を抑えた状態で昇降装置１を運転することができる。
【００３２】
〔３．４．変形例〕
図２に示す変形例の昇降装置２は、本実施形態の昇降装置１において第２リンク１２Ｂを備えない構成である。この変形例では、籠案内部３９は、籠側接続部材３１Ａと、錘側接続部材３２Ａと、スライダ３３と、スライダ４０と、を有している。スライダ４０は、固定台Ｄ等に固定されているとともに、籠２４に接続されている。スライダ４０は、固定台Ｄに対して籠２４が鉛直方向に移動するように案内する。
【００３３】
図３に示す変形例の昇降装置３は、本実施形態の昇降装置１のパンタグラフ構造１１に代えて、パンタグラフ構造１１ａを備えている。
パンタグラフ構造１１ａは、第１リンク１２Ａと、第２リンク１２Ｂと、第３リンク１３Ａと、第４リンク１３Ｂと、を有している。第１リンク１２Ａの第１端部と、第３リンク１３Ａの第１端部とは、ヒンジ１５Ａにより回転可能に接続されている。第３リンク１３Ａは、ヒンジ１６により第３リンク１３Ａの長手方向の中間部１３ｃＡ周りに回転可能に支持されている。リンク１３Ａ，１３Ｂは、ヒンジ１５Ａ，１５Ｂ，１６により前述の第１基準平面上で移動するように規制されている。
本変形例では、籠側接続部材３１Ａは、第３リンク１３Ａの第２端部と籠２４とにそれぞれ接続されている。すなわち、パンタグラフ構造１１ａは、パンタグラフ構造１１におけるリンク１２Ａ，１２Ｂを長手方向の中間部で折り返した構造である。
【００３４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４から図６を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
〔４．輪軸型昇降装置〕〔４．１．基本構造〕
図４に示すように、本実施形態の昇降装置４は、第１軸状部材４６と、第２軸状部材４７と、支持部材５０と、第１ロープ（第１線状部材）５３と、第２ロープ（第２線状部材）５６と、巻上機（駆動部）５９と、前述の籠２４と、錘２７と、を備えている。
【００３５】
第１軸状部材４６及び第２軸状部材４７は、金属等で円板状、円柱状、又は円筒状に形成されている。軸状部材４６，４７は、中心軸Ｃ１が水平面に沿うように配置されている。第２軸状部材４７の径は、第１軸状部材４６の径よりも小さい。第２軸状部材４７は、第１軸状部材４６と同軸に配置され、中心軸Ｃ１に沿う方向に位置をずらして第１軸状部材４６に固定されている。
支持部材５０は、回転軸受け等である。支持部材５０は、軸状部材４６，４７を中心軸Ｃ１周りに回転可能に支持する。支持部材５０は、図示しない固定台等に固定されている。
【００３６】
ロープ５３，５６は、例えば金属製の素線を複数撚って構成されている。ロープ５３，５６は、可撓性を有する。第１ロープ５３の長手方向の中間部５３ｃは、第１軸状部材４６の外周面に第１軸状部材４６の外周面の上方から接触している。第１ロープ５３では、中間部５３ｃが第１軸状部材４６の外周面に掛けられていて、第１端部５３ａ及び第２端部５３ｂが第１軸状部材４６から吊り下げられている。第１ロープ５３の単位長さ当たりの質量は、一定であることが好ましい。
第１ロープ５３の中間部５３ｃのうち、第１軸状部材４６の外周面に接触する接触部分（部分）５３ｃ１は、第１軸状部材４６の外周面との間に作用する摩擦力により、第１軸状部材４６と一体となって第１軸状部材４６の周方向に移動する。
【００３７】
第１ロープ５３の第１端部５３ａには、籠２４の上端部が接続されている。籠２４は、第１ロープ５３により第１軸状部材４６から吊り下げられた状態に保持されている。第１ロープ５３の第２端部５３ｂは、第１軸状部材４６の外周面を経由して籠２４の下端部に接続されている。第１ロープ５３は、第２端部５３ｂ及び中間部５３ｃが滑車５４に掛け回されることで、張った状態に保持されている。第１ロープ５３の第２端部５３ｂは、籠２４から下方に向かって延びている。
【００３８】
第２ロープ５６の長手方向の中間部５６ｃは、第２軸状部材４７の外周面に第２軸状部材４７の外周面の上方から接触している。第２ロープ５６では、中間部５６ｃが第２軸状部材４７の外周面に掛けられていて、第１端部５６ａ及び第２端部５６ｂが第２軸状部材４７から吊り下げられている。第２ロープ５６の第１端部５６ａ及び第１ロープ５３の第１端部５３ａは、水平面に沿う方向において中心軸Ｃ１を挟むように配置されている。第２ロープ５６の単位長さ当たりの質量は、一定であることが好ましい。
第２ロープ５６の中間部５６ｃのうち、第２軸状部材４７の外周面に接触する接触部分（部分）５６ｃ１は、第２軸状部材４７の外周面との間に作用する摩擦力により、第２軸状部材４７と一体となって第２軸状部材４７の周方向に移動する。
【００３９】
第２ロープ５６の第１端部５６ａには、錘２７の上端部が接続されている。錘２７は、第２ロープ５６により第２軸状部材４７から吊り下げられた状態に保持されている。第２ロープ５６の第２端部５６ｂは、第２軸状部材４７の外周面を経由して錘２７の下端部に接続されている。第２ロープ５６は、第２端部５６ｂ及び中間部５６ｃが滑車５７に掛け回されることで、張った状態に保持されている。第２ロープ５６の第２端部５６ｂは、錘２７から下方に向かって延びている。
【００４０】
第１ロープ５３における第２端部５３ｂから第１軸状部材４６までの部分、及び、第２ロープ５６における第２端部５６ｂから第２軸状部材４７までの部分は、コンペンロープ５３ｄ，５６ｄと呼ばれる周知の機構である。ロープ５３，５６がコンペンロープ５３ｄ，５６ｄを備えることで、籠２４、錘２７の鉛直方向の位置が変化してもモーメントの釣り合いが保たれる。コンペンロープ５３ｄ，５６ｄを備えることで、ロープ５３，５６は、いわゆる閉ループになる。
コンペンロープ５３ｄ，５６ｄは、高層建築物等の、籠２４と錘２７との鉛直方向の位置の差が大きくなり得る場合に釣り合いを保つのに有効である。
【００４１】
巻上機５９は、例えば回転モータを有し、軸状部材４６，４７を中心軸Ｃ１周りに回転させる駆動力を発生する。巻上機５９は、軸状部材４６，４７と同軸に接続されていてもよいし、歯車等を介して軸状部材４６，４７とは異軸に接続されていてもよい。
錘２７の質量は、籠２４内に、最大定員の人の質量の半分を収容したときに、中心軸Ｃ１周りに籠２４、人、錘２７、及びロープ５３，５６が作用させるモーメントが釣り合うように決められている。
なお、昇降装置４は、籠２４、錘２７が鉛直方向に沿って移動するように案内するガードレール等の案内部材を備えてもよいし、巻上機５９を制御する制御部を備えてもよい。
【００４２】
〔４．２．加速度特性〕
ここで、昇降装置４において、籠２４及び錘２７に比べてロープ５３，５６の質量及び慣性は小さく無視でき、ロープ５３，５６の撓みは無いとして説明する。また、滑車５４，５７の滑車慣性も小さいとして無視する。第１軸状部材４６、第２軸状部材４７の半径をＲ１，Ｒ２、軸状部材４６，４７の回転角をθ、回転速度をω、軸状部材４６，４７の慣性モーメントをＩθとする。まず、トルクの釣り合いにより、式（２１）及び式（２２）が得られる。
【００４３】
【数４】
2019043722.tif 000006
【００４４】
このとき、運動エネルギーＴ及びポテンシャルエネルギーＶは、式（２１）を考慮すると、式（２３）から式（２５）のようになる。
【００４５】
【数５】
2019043722.tif 000007
【００４６】
ここで、θ座標での一般化力をＦＲ１とする。ポテンシャルエネルギーＶが常にゼロであることを考慮すると、ラグランジュの運動方程式は、式（２６）のようになる。
さらに、式（２２）を用いて式（２３）を変形すると、式（２６）は式（２７）及び式（２８）のようになる。
【００４７】
【数６】
2019043722.tif 000008
【００４８】
よって、位置ｚ１の方程式に書き直すと、式（２９）及び式（３０）が得られる。
そして、籠２４の質量に比べて軸状部材４６，４７の質量が小さい場合には、｛Ｉθ／（Ｍ１Ｒ１）２｝の値を無視し得るので、式（３１）が得られる。
【００４９】
【数７】
2019043722.tif 000009
【００５０】
式（３１）は、式（１４）式に一致する。従って、本実施形態の昇降装置４は、第１実施形態の昇降装置１と同様の効果が得られる。すなわち、本実施形態の昇降装置４では、従来の一般的な昇降装置に比べて、約半分のエネルギーで動かすことができる。昇降装置４では、巻上機５９の回転モータのトルクが、従来の一般的な昇降装置に比べて約半分で済む。
【００５１】
〔４．３．効果〕
以上説明したように、本実施形態の昇降装置４によれば、消費するエネルギーを抑えて人を鉛直方向に沿って搬送することができる。
ロープ５３，５６の第１端部５３ａ，５６ａが籠２４、錘２７の上端部に接続され、ロープ５３，５６の第２端部５３ｂ，５６ｂが籠２４、錘２７の下端部に接続されるとともに、籠２４、錘２７から下方に向かって延びている。これにより、ロープ５３，５６が閉ループになり、ロープ５３，５６がコンペンロープ５３ｄ，５６ｄを備えている。このように構成することで、軸状部材４６，４７が回転したときの籠２４及び錘２７の動きを安定させるとともに、コンペンロープ５３ｄ，５６ｄを釣り合い補償システムとして機能させることができる。
【００５２】
〔４．４．変形例〕〔４．４．１．コンペンロープを備えない構成〕
図５に示す変形例の昇降装置５は、本実施形態の昇降装置４において、コンペンロープ５３ｄ，５６ｄを備えていない。例えば、昇降装置５では、第１ロープ５３の第２端部５３ｂ（図５中には不図示）は第１軸状部材４６の外周面に固定されている。第２ロープ５６の第２端部５６ｂ（図５中には不図示）は第２軸状部材４７の外周面に固定されている。ロープ５３，５６は、軸状部材４６，４７の外周面に胴巻きにされていることが好ましい。
第２端部５３ｂが第１軸状部材４６の外周面に固定されていることで、第１ロープ５３の接触部分５３ｃ１は、第１軸状部材４６と一体となって第１軸状部材４６の周方向に移動する。第２端部５６ｂが第２軸状部材４７の外周面に固定されていることで、第２ロープ５６の接触部分５６ｃ１は、第２軸状部材４７と一体となって第２軸状部材４７の周方向に移動する。軸状部材４６，４７が中心軸Ｃ１周りに回転することで、ロープ５３，５６が軸状部材４６，４７から巻き出されたり軸状部材４６，４７に巻き取られたりする。
【００５３】
この変形例の昇降装置５では、コンペンロープ５３ｄ，５６ｄ及び滑車５４，５７を備えないことで、昇降装置５をコンパクトに構成することができる。籠２４及び錘２７が鉛直方向に移動したときに、厳密にはモーメントの釣り合いが保たれない場合がある。しかしこの誤差は、籠２４に乗る人数の増減と同様に、巻上機５９の制御でカバーするのが現実的な場合が多い。
昇降装置５は、比較的高さが低く、籠２４と錘２７との鉛直方向の位置の差が比較的小さい建築物等に用いられる。
【００５４】
〔４．４．２．歯車伝達〕
図４に示す本実施形態の昇降装置４では、錘２７の質量比を大きくするために第２軸状部材４７の半径Ｒ２を小さくしようとしても、第２軸状部材４７の強度を保つことも必要であるため、限度がある。従って、第１軸状部材４６の半径Ｒ１を大きくすることになる。しかし、第１軸状部材４６の半径Ｒ１を大きくすると、巻上機５９が軸状部材４６，４７と同軸に接続されている場合には、籠２４に所望の力Ｆ１を作用させるために必要な巻上機５９のトルクが大きくなる。
図６に示す変形例の昇降装置６は、本実施形態の昇降装置４の巻上機５９に代えて、加えて、軸側歯車６１及び巻上機６４を備えている。
【００５５】
軸側歯車６１は、第１軸状部材４６の外周面に固定されている。この例では、軸側歯車６１は第１軸状部材４６の全周にわたって設けられているが、軸側歯車６１は籠２４の鉛直方向の可動範囲に応じて、第１軸状部材４６の外周面の一部に設けられていてもよい。
巻上機６４は、軸側歯車６１に噛み合う駆動側歯車６５と、駆動側歯車６５を回転させる回転駆動部６６と、を有している。駆動側歯車６５の径は、第１軸状部材４６の径よりも小さいことが好ましい。回転駆動部６６は、例えば回転モータである。回転駆動部６６により駆動側歯車６５を回転させると、軸状部材４６，４７が中心軸Ｃ１周りに回転する。
この変形例の昇降装置６の要件は、歯車６１，６５を介して回転駆動部６６から第１軸状部材４６に所望の力Ｆ１を作用させることである。
変形例の昇降装置６では、籠２４に所望の力Ｆ１を作用させるために必要な巻上機６４のトルクを抑えることができる。
なお、軸側歯車６１は、第１軸状部材４６に同軸に固定された他の軸状部材の外周面に固定されてもよい。巻上機６４の位置は、図示の位置に限定されない。
【００５６】
なお、本実施形態及びその変形例では、第１線状部材、第２線状部材はロープ５３，５６であるとした。しかし、第１線状部材、第２線状部材はこれに限定されず、鎖等であってもよい。
【００５７】
〔５．適用例〕
月、火星等の微小重力下を含む重力下における昇降装置として用いられる。
【００５８】
以上、本発明の第１実施形態及び第２実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【００５９】
１，２，３，４，５，６…昇降装置、１２Ａ…第１リンク（リンク部材）、１２ｃＡ…中間部（第１部分）、２１，５０…支持部材、２４…籠（収容部）、２７…錘、３０，３９…籠案内部（案内部）、３６…アクチュエータ（駆動部）、４６…第１軸状部材、４７…第２軸状部材、５３…第１ロープ（第１線状部材）、５３ａ，５６ａ…第１端部、５３ｂ，５６ｂ…第２端部、５３ｃ，５６ｃ…中間部、５３ｃ１，５６ｃ１…接触部分（部分）、５６…第２ロープ（第２線状部材）、５９，６４…巻上機（駆動部）、６１…軸側歯車、６５…駆動側歯車、６６…回転駆動部、Ｃ１…中心軸
【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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