(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降路に設置され加工硬化部を有する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鉛直方向に停止させるエレベーター用非常止め装置であって、
前記ガイドレールに対向して前記制動子に配され、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材と、
前記第一の摺動材より鉛直方向の上側に配され、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材と、を有し、
前記突起の摩擦面は略菱形をなし、前記第二の摺動材は、該摩擦面に水平方向に延伸する溝の上面の２面で形成されるエッジであり、該２面間の角度は略９０度であり、
前記エッジは水平方向において、中央位置から左右の両端に向かうに従い傾斜している、ことを特徴とする、エレベーター用非常止め装置。
【請求項２】
昇降路に設置され加工硬化部を有する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鉛直方向に停止させるエレベーター用非常止め装置であって、
前記ガイドレールに対向して前記制動子に配され、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材と、
前記第一の摺動材より鉛直方向の上側に配され、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材と、を有し、
前記突起の摩擦面は略菱形をなし、前記第二の摺動材は、該摩擦面に水平方向に延伸する溝の上面の２面で形成されるエッジであり、該２面間の角度は略９０度であり、
前記エッジは前記制動子とは別部材で取り付けられた第三の摺動材に備え、前記突起の材質よりも硬い材質からなることを特徴とする、エレベーター用非常止め装置。
【請求項３】
昇降路に設置され加工硬化部を有する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鉛直方向に停止させるエレベーター用非常止め装置において、
摺動面の水平方向に配される複数の溝及び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、前記複数の突起よりも上方に配され前記加工硬化部を剥ぎ取る摺動面の略水平方向に延伸するエッジと、を備える、エレベーター用非常止め装置。
【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、特にエレベーターの乗りかごの非常止め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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】
特許文献１は、摺動体に対向して設けられ摺動体に押接されることにより制動力を発生する制動子と、この制動子に設けられ摺動により摺動体の摺動面を粗面とする第1の摺動部材と、摺動面を滑面とする第２の摺動部材とを備える制動装置で、第１の摺動部材の少なくとも一部は第２の摺動部材よりも摺動面の進行方向に対して先端側に位置するようにし、摺動体に対向してできるだけ摺動面を荒らすことなく、小型・軽量で且つ制動能力の制動装置が開示される。
【０００４】
特許文献２は、エレベーターの乗りかごを停止させるため、昇降路に設置されたガイドレールを制動子で押圧して摺動することで制動力を発生させるエレベーター用非常止め装置において、その制動子を多段構成とし、それぞれに物性の異なる制動子を用い、一方を段付構造形状となる摺動面を備え、又は、異なる背面勾配を有する制動子を備える。特許文献２の非常止め装置によれば、高速、大容量に対応した制動力が発生し、停止間際の減速度作用時間を緩和させることができ、制動性能を十分に確保する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２８９２７０号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／１８６８６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、転位とよばれるガイドレール結晶中の線状の格子欠陥の動きに関係する。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。
【０００７】
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。
【０００８】
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で求められる。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。
【０００９】
従って、特許文献１または特許文献２では、ガイドレール硬度の違いに対しては、非常止め装置が備えるばねのばね力を変えた試験を繰り返して適正なばね設定値を求めて、摩擦力の値を調整しなければならなかった。非常止め装置の試験はかごを落下させて行うため規模も大きく時間もかかり、繰り返し行うことは好ましくない。
【００１０】
よって、本発明の目的は、硬度の違うガイドレールに対しても硬度の影響を受けにくい、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、本発明の一態様では、昇降路に設置され加工硬化部を有する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鉛直方向に停止させるエレベーター用非常止め装置において、異なる形状である第一の摺動材と第二の摺動材とを摩擦面に備える。第一の摺動材は、ガイドレールに対向して前記制動子に配され、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。第二の摺動材は、第一の摺動材より鉛直方向の上側に配され、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。
【００１２】
また、第一の摺動材が有する突起はガイドレール接触面に対し傾斜した角度で接触し、第２の摺動材はガイドレール接触面に対して略垂直な角度で接触する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様によれば、硬度の違うガイドレールに対しても調整の手間が削減される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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例である非常止め装置を示す正面図。
【図３】本発明による一実施例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４】ガイドレールの加工硬化違いを説明する図。
【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ガイドレール表面の削れ方を説明する図。
【図７】本実施例の非常止め装置の制動子を用いた場合のガイドレール表面の削れ方を説明する図。
【図８】比較例と本実施例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９】非常止め装置の制動子の変形例を示す正面図。
【図１０】非常止め装置の制動子のエッジ形状の変形例を示す図。
【図１１】非常止め装置の制動子の別の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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６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。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。
【００１７】
乗りかご４６の下端部には、非常止め装置６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６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。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、ガイドレールに対して左右対称に構成されていてもよい。
【００１８】
図２は、本発明の一実施例である非常止め装置６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。乗りかごの移動速度が定格速度を超える設定速度に達すると、最上階に設置された図示しない速度感知装置が動作し、制動子１が引き上げられ、制動子１は乗りかごの両側の昇降路壁に設置されたガイドレール８を挟み込む。そして、制動子１はＵ字状の弾性体１１（ばね）を押し広げて弾性変形させることでガイドレール８と制動子１の間に摩擦力を発生させ、乗りかごを停止させる。なお、弾性体１１はばね以外のゴムであってもよく、金属でなくてもよい。
【００１９】
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の鋼材が用いられる。また、ガイドレール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。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略平行に配置されている。ガイドレール８に対する制動子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。ばね１１は、ゴムなどの弾性体でもよい。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が設けられている。
【００２０】
制動子１のガイドレールとの摩擦面３は、ガイドレールに対向して配され、先端側のガイドレールと摩擦が起きる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水平方向に配される摺動材である。また、横エッジ２は、複数の突起が水平方向に配される第一の摺動材よりも鉛直方向の上側に配され、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摺動材である。そして、制動子１の異なる形状の摺動材によりガイドレール８と制動子１との間で摩擦が起こり、、ガイドレール８の表面にある加工硬化された層は、粗く削りとられた後に、層の残りを削りとられながら摩擦し、制動される。制動子１の異なる形状の摺動材により、制動子１の摩擦力の変動を小さくすることで、ばね１１のばね力の調整は不要となる。上記の制動子1、および引き上げ板、ガイド部材10，ばね11、は筐体9内に収容されている。
【００２１】
従って、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６は、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を備える。エッジ2は突起3よりも鉛直方向において上側に位置する。また、突起3とエッジ2は、複数組備えていてもよい。
【００２２】
図３は、本発明の一実施例である非常止め装置の制動子１の正面図と縦断面図である。縦断面図は、図２の制動子１と同様である。正面図は、ガイドレール８方向より制動子１を見た場合の図である。正面図より、ガイドレール８と接触する制動子１の摩擦面には、複数の突起３００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）が備わる。突起３００は、略菱形の摩擦面３を有する。摩擦面３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。つまり、摩擦面３は、ガイドレールに対向して配され、先端側のガイドレールと摩擦が起きる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水平方向に配される摺動材である。また、摩擦面３は、制動子の摺動面の水平方向に配され、複数の溝及び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を有する。
【００２３】
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、２箇所に分けて設けられ、突起３００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と、最上辺に位置する。つまり、横エッジ２は、複数の突起が水平方向に配される第一の摺動材よりも鉛直方向の上側に配され、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摺動材である。
【００２４】
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、乗りかご落下方向(矢印35)に平行な面を有し、背面は平滑な傾斜面になっている。突起３００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３００は先端側の摩擦面３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。
【００２５】
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。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。
【００２６】
図４は、ガイドレールの加工硬化違いを説明する図である。表面の硬度が異なるガイドレール14,15の深さ方向の硬度分布を比較する。ガイドレール15は、ガイドレール14よりも硬いとする。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。ガイドレール14も同様の傾向となる。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、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。表面D0の硬度差をdH0、深さ位置D1の硬度差をdH1、深さ位置D2の硬度差をdH2とし、ガイドレール表面からの深さ方への距離がD0＜D1＜D2の関係とすれば、硬度差はdH0＞dH1＞dH2の関係になる。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小さくなりつつ、同じになってくるためにレール毎の硬度差も小さくなる。規格を満たす素材同士であれば深部の硬度差は殆どない。
【００２８】
図５は、図３に示した本実施例の制動子に対する複数の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４０のみが摩擦面に形成されている制動子である。本実施例の制動子が有する複数の突起３００と略水平方向(矢印36)に延伸するエッジ2は、比較例の制動子にはない。この比較例の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しめす。ガイドレール表面位置をＤ０とし、これより深い位置をＤ１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Ｄ１よりも深い位置関係とする。
【００３０】
（ｂ）には、制動子が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３００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３００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３００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３００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３００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う。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３００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。また、高面圧化すると、突起３００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。よって、比較例の制動子では、硬度が異なるガイドレールに対しては、摩擦力が変動するために、規定範囲の減速度に収めるためにはばね力をその都度、調整しなければならなくなり、作業時間もかかり、繰り返し行うことは好ましくない。
【００３２】
図７は、本実施例の非常止め装置の制動子１を用いた場合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３００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３００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Ｄ２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。
ここで、硬度の低いガイドレールの場合は、上記Ｄ２の深さよりも深く削られてしまうが、その部位の硬度はＤ２の深さ位置と殆ど同じなので、硬度差による摩擦力の違いは現れない。よって、硬度が異なるガイドレールに対しても硬度の影響を受けにくく、摩擦係数変動は小さくはね調整が不要となる。
【００３３】
図８は、本実施例の非常止め装置の制動子１と比較例の制動子４０をそれぞれ非常止め装置に搭載し、硬度の違うガイドレールを用いて落下試験を行い、ガイドレール毎の摩擦係数の変動割合を示した図である。定格速度60m/min、落下質量1800kgとして所定のばね力を設定し、硬度差は約70HVあるガイドレールについて、突起３００のみを有する制動子、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の摩擦係数の変動割合を１とすると、横エッジ2を備えた実施例24での摩擦係数変動割合は、約0.55と小さく抑えられる結果である。なお、比較例23では、一方のガイドレールでは規定範囲外の制動特性であった。
【００３４】
ここで、図示はしないが別の比較例として、横エッジ2のみを備えた制動子について同様の試験を実施したが、ガイドレール毎の摩擦係数変動割合は大きかった。これは、横エッジ2だけでは、比較的に硬度が大きいガイドレールに対して、ガイドレール表面が滑らかな状態のままでは、横エッジ2が食いつきにくく加工硬化部を剥ぎ取る効果が少なかった。本結果より、ガイドレール毎の摩擦係数変動割合を抑えるためには、突起３００によって、ガイドレール表面の一部を削り取り、あらすことが必要となる。以上、制動子１が突起３００と横エッジ2の両方を備えることによって、ガイドレール硬度に影響されにくく摩擦係数の変動を抑えられ、ばね力を調整不要とすることができる。
【００３５】
図９は、非常止め装置の制動子の変形例を示す正面図である。本例では、突起３００は第１の実施例と同じである。横エッジ25（ここでは、上方に位置するエッジ）は、菱形の突起３００の横対角線に溝を加工することで形成した。よって、横溝は断続的になる位置に形成される。そこで、横エッジを複数設けている。もう一方の横エッジ26（ここでは、制動子中央に位置するエッジ）は、突起３００の位置が先に示した位置とは制動子幅方向(矢印36)で異なる位置になっており、その突起３００に横溝を加工して横エッジ2を形成する。よって、2箇所の断続的な横エッジ25,26を組合すことでより制動子幅方向でガイドレールを深く削ることができる。また、この構造は、突起形成のための両斜め溝加工を摩擦面全面に行った後に、横エッジ25,26を形成のための横溝加工を行うことができるので複雑な雇いが不要となり加工が容易となる。
【００３６】
図１０は、図９に示す変形例である非常止め装置の制動子のエッジ2形状を示す図である。（ａ）はエッジ2が制動子の中心位置から左右端に向かい落下方向35に対して下流に傾く傾斜29をつけた形状である。この形状にすることで、エッジにたまる切りくずを制動子内から左右に排出し易くできる。また、（ａ）の形状のほかに、エッジを以下の形状に変形してもよい。（ｂ）はエッジが制動子の中心位置から左右に狭くなる「へ」の字形状30である。（ｃ）はエッジが制動子幅方向の片側に傾斜をもつ片傾斜形状31である。形状（ｂ）（ｃ）の場合でも、形状（ａ）と同様の効果がある。
【００３７】
図１１は、別の変形例である非常止め装置の制動子を示す縦断面要部の図である。エッジ2となる部位を制動子1とは別部材で構成する。エッジ2は、制動子に埋め込まれた別部材で、その硬度は制動子のよりも高い。つまり、エッジ2を備える摩擦材32は、突起を備える制動子1よりも硬度がより高い材質にする。例えば、制動子材質ＳＫ材に対して、セラミックス、Ｎｉ基合金、Ｃｏ基合金などとすることで、ガイドレール確実に深い位置まで削り取ることができ、複数回の制動にも十分耐えることが可能となる。摩擦材３２は、例えば、制動子背面側33からのねじ34による締結により固定、取付される。摩擦材３２は、ねじによる締結以外の方法によって固定、取付されてもよい。
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、硬度の違うガイドレールに対しても硬度の影響を受けにくく、摩擦係数変動は小さくできる。
【符号の説明】
【００３８】
１  制動子、２  横エッジ、３  摩擦面、３００  鈍角部、５  直角部、６  溝、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
【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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