(57)【要約】【課題】シーブとロープの間に弾性を有する耐摩耗性材を設けることで駆動系の小型化とロープの長寿化とを図ったつるべ式のエレベータであって、乗りかごの位置及び／又は速度を精度良く検出できる検出装置を備えたものを提供する。【解決手段】素線径が０．８ｍｍ未満かつ破断荷重がＪＩＳ  Ｇ  ３５２５において区分されるＢ種以上の素線材料から成る主ロープ１の一端に乗りかご２が吊り下げられ、他端に釣り合いおもり３が吊り下げられている。巻上機４は主ロープが巻き掛けられるトラクションシーブ５を有している。主ロープとトラクションシーブの間には弾性を有する耐摩耗性材１３が設けられている。調速機６は乗りかごに連結された調速機ロープ７により駆動される。検出装置１２は調速機ロープの駆動速度に基づいて乗りかごの位置を検出する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素線径が０．８ｍｍ未満かつ破断荷重がＪＩＳ  Ｇ  ３５２５において区分されるＢ種以上の素線材料から成る主ロープと、この主ロープの一端に吊り下げられた乗りかごと、前記主ロープの他端に吊り下げられた釣り合いおもりと、前記主ロープが巻き掛けられるトラクションシーブを有し前記主ロープと前記トラクションシーブの間に生じる摩擦力により前記乗りかご用及び前記釣り合いおもりを駆動する巻上機と、前記主ロープと前記トラクションシーブの間に設けられた弾性を有する耐摩耗性材と、前記乗りかご又は前記釣り合いおもりに連結された調速機ロープにより駆動される調速機と、前記調速機ロープの駆動速度に基づいて前記乗りかごの位置及び／または速度を検出する検出装置とを具備することを特徴とするエレベータ。
【請求項２】
前記検出装置は、前記調速機ロープが巻き掛けられる調速機プーリに取り付けられたことを特徴とする請求項１記載のエレベータ。
【請求項３】
前記検出装置は、前記調速機ロープが巻き掛けられる調速機ロープ張り車に取り付けられたことを特徴とする請求項１記載のエレベータ。
【請求項４】
前記検出装置は、前記調速機ロープが巻き掛けられる案内車に取り付けられたことを特徴とする請求項１記載のエレベータ。
【請求項５】
素線径が０．８ｍｍ未満かつ破断荷重がＪＩＳ  Ｇ  ３５２５において区分されるＢ種以上の素線材料から成る主ロープと、この主ロープの一端に吊り下げられた乗りかごと、前記主ロープの他端に吊り下げられた釣り合いおもりと、前記主ロープが巻き掛けられるトラクションシーブを有し前記主ロープと前記トラクションシーブの間に生じる摩擦力により前記乗りかご用及び前記釣り合いおもりを駆動する巻上機と、前記主ロープと前記トラクションシーブの間に設けられた弾性を有する耐摩耗性材と、前記乗りかご又は前記釣り合いおもりと前記昇降路とに設けられ前記乗りかごの位置及び／又は速度を検出するリニアエンコーダから成る検出装置とを具備することを特徴とするエレベータ。
【請求項６】
素線径が０．８ｍｍ未満かつ破断荷重がＪＩＳ  Ｇ  ３５２５において区分されるＢ種以上の素線材料から成る主ロープと、この主ロープの一端に吊り下げられた乗りかごと、前記主ロープの他端に吊り下げられた釣り合いおもりと、前記主ロープが巻き掛けられるトラクションシーブを有し前記主ロープと前記トラクションシーブの間に生じる摩擦力により前記乗りかご用及び前記釣り合いおもりを駆動する巻上機と、前記主ロープと前記トラクションシーブの間に設けられた弾性を有する耐摩耗性材と、一端が前記乗りかごに連結されると共に他端が前記釣り合いおもりに連結された重量補償用ロープと、この重量補償用ロープの駆動速度に基づいて前記乗りかごの位置及び／又は速度を検出する検出装置とを具備することを特徴とするエレベータ。
【請求項７】
前記検出装置は、前記重量補償用ロープが巻き掛けられる案内プーリに取り付けられたことを特徴とする請求項６記載のエレベータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば住居ビル、事務所ビル等に設置され、乗りかごと釣り合いおもりとをつるべ式に駆動するエレベータにするものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８に１：１ローピングのつるべ式エレベータの概略構成図を示す。同図において、１０１は主ロープ、１０２は乗りかご、１０３は釣り合いおもり、１０４は機械室に設置した巻上機、１０５は巻上機に備わるトラクションシーブである。主ロープ１０１の一端には乗りかご１０２が吊り下げられ、他端には釣り合いおもり１０３が吊り下げられている。また、主ロープ１０１は中間でトラクションシーブ１０５に巻き掛けられており、主ロープ１０１の乗りかご１０２側の張力と釣り合いおもり１０３側の張力との差が、トラクションシーブ１０５と主ロープ１０１との間に生じる摩擦力と釣り合っている。
【０００３】
つるべ式エレベータのようにトラクションシーブ１０５が摩擦力によって動力を主ロープ１０１に伝えて装置を駆動する機構については、主ロープ１０１とトラクションシーブ１０５との組み合わせに対して、耐曲げ疲労性、トラクション性能、耐摩耗性が要求される。
【０００４】
曲げ疲労特性については、一般にシーブ径Ｄとロープ径ｄとの比であるＤ／ｄ比、張力、シーブの溝形状等に依存する。Ｄ／ｄ比が大きい方がロープの素線に生じる曲げ応力が小さいため寿命が長い。また、張力は、ロープの素線に平均応力及びシーブと素線との間の接触応力として作用するため小さい方が寿命は長い。溝の形状はロープとシーブの接触面圧に影響を与え、接触面積が大きい形状の方が摩耗が減り、ロープの有効断面積の低下が小さいため寿命が長い。
【０００５】
トラクション性能確保については、広く用いられる方法として、トラクションシーブの溝の底面に溝を設けたり、溝形状をＶ字形にしてロープとの接触面圧を高めて高トラクションを得ているが、ロープ、シーブへの負担が高くなるため、面圧の低い丸溝に比べて疲労寿命が低下する傾向にある。高トラクションを得る別の方法としては、ゴム、樹脂、皮革材料等から成る高摩擦係数のライニング材をシーブの溝の表面に設けることである。この方法の利点はライニング材の緩衝効果によりロープの寿命が長くなることである。このようなライニング材を用いたトラクションシーブの一例を図９に示す。同図において、１０６はトラクションシーブ本体である構造部、１０７はライニング材である（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特公平１−３０７５７号公報
【０００７】
ところで、近年の中規模事務所ビルや住宅向けのエレベータについては、省スペース化への要求がさらに強くなってきており、また、建築設計上の自由度が高い機械室レス構造が一般的になりつつある。機械室レス構造のエレベータにおいて省スペース化を図るにはトラクションシーブ等の駆動系装置を極力小型化するのが効果的である。
【０００８】
しかしながら、シーブ単独の小型化はロープの曲げ疲労寿命を低下させるため、シーブ径を削減するためには同時にロープ径も削減する必要がある。その場合、所定の安全性能を確保するためにロープ本数を増やすか、あるいはロープ材料の破断強度を向上させる必要が生じるが、ロープ本数を増すと省スペース化に反するほか、据え付けやメンテナンスの工数も増すため、強度確保には材料強度向上が望ましい。
【０００９】
ところが、材料強度向上により所期の強度（設置時の強度）に対して安全性が確保されても、ロープ径の減少と破断強度向上による張力の増加とでロープとシーブの間の接触面圧は高くなり、摩耗が増えて疲労寿命が低下することが多い。この問題に対応して、上述した高分子材料から成るライニング材をトラクションシーブの溝の表面に設けることはロープの寿命の面から非常に有効であり、溝との接触面における摩耗を減少させることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、径の小さいロープを、ライニング材を備えたトラクションシーブの溝と共に用いると以下のような問題点がある。
【００１１】
図８に示すようなつるべ式エレベータでは、主ロープ１０１の乗りかご側張力と釣り合いおもり側張力との差が、トラクションシーブ１０５と主ロープ１０１との間に生じる摩擦力と釣り合っており、一般にはＴ１／Ｔ２＝ｅμθ  で表される釣り合い関係にある（Ｔ１＞Ｔ２）。
【００１２】
上式において、左辺が乗りかご側張力と釣り合いおもり側張力との比（トラクション比）であり、右辺のμは主ロープ１０１とトラクションシーブ１０５との摩擦係数、θは主ロープ１０１がトラクションシーブ１０５に巻き掛かる角度である。即ち主ロープ１０１の張力は低い側から高い側に向かって巻付角度に応じて指数的に増加する。またシーブ周上の張力の増加に伴い、主ロープ１０１がトラクションシーブ１０５に押し付けられる分布横荷重Ｗ（θ）も増加する。Ｗ（θ）はＴ（θ）／Ｒで表され、張力Ｔ（θ）に比例するため、張力と同様に周上で指数的に増加する。なお、Ｒはシーブ径で、巻付角θは張力の低いロープ側を原点にとる。
【００１３】
ところで、つるべ式エレベータにおいては、主ロープの巻き上げ時の張力緩和現象（いわゆるロープ・クリープ現象。以下「ロープ・クリープ」という）により、ロープの送り速度とトラクションシーブの周速度との対応関係は巻き掛かる位置によって異なっている。ロープとトラクションシーブとは周上の限られた領域で一体となって（一致した速度で）シーブ軸を中心に回転移動するが、一体となる領域以外の領域においてはロープ・クリープによりロープはトラクションシーブ周上で僅かな滑りを生じる。
【００１４】
実際のエレベータにおいては、ロープ・クリープ現象として、例えば空荷のかごを往復させた場合、かごより重い釣り合いおもり側にロープがずれることが知られているが、これは上述のロープとトラクションシーブとが一体となる領域が張力の大小とは関わりなく、常に巻き上げられる側のみに生じることを示している（この機構についての説明は「資源・素材学会’９７  秋季大会論文「エレベータの昇降に伴うロープの張力変動の解析」に詳述されている）。
【００１５】
すなわち、一般につるべ式エレベータにおいては、主ロープとトラクションシーブとは常に巻き上げられる側で同期して回転移動するが、巻き上げられる側の反対側については主ロープとシーブとの間に滑りを生じる。ここで前に述べたトラクションシーブ上の横荷重分布により、空荷のかごで運転する場合、又は最大積載状態で運転する場合では、ロープとトラクションシーブとが一体となる領域における接触面圧が運転方向によって大きく異なっている。そのため、特にトラクションシーブ周上に高分子ライニング材等の弾性率が低い部材を設けた場合、ロープとトラクションシーブとが一体となる領域におけるシーブ半径がライニング材の弾性変形によって異なるため、上昇運転と下降運転とでトラクションシーブの回転数に差が生じる。
【００１６】
エレベータ実機による確認の結果、本現象の現れ方は定性的にロープ・クリープと同様で、往復させたときにロープ張力の大きい側にずれる。また、ずれ量はトラクションシーブの回転差に一致し、積載条件のアンバランス量が大きくなるにしたがって増大するが、ずれの絶対量については、ロープ・クリープによるずれ量の数倍から数十倍に達するものであった。図１０に最大積載量が１０００ｋｇのかごに関して、昇降行程２０ｍを一往復したときのずれ量を示す。ずれ量、すなわち運転方向に対するトラクションシーブ回転差はロープの送り量が大きいほど増すため、行程が増えるとずれはさらに大きくなることが予測される。
【００１７】
現在のエレベータシステムにおいては、かごの運転制御に用いる位置検出装置あるいは速度検出装置として、又はそれら両方を検出するものとして、巻上機のトラクションシーブ軸に直結した構造又はトラクションシーブの外周に圧接させられて従動する構造のレゾルバやロータリー式のパルスジェネレータ（以下、位置検出等の装置という）を用いることが多い。すなわち、径の小さいロープに関して、ロープ寿命の向上のため、トラクションシーブ周上に弾性率の低いライニング材を設ける場合、あるいはロープ側を弾性率の低い緩衝材で被覆する場合でも、上述したライニング材等の弾性変形により運転方向によって回転差を生じるため、位置検出等の装置からの信号と実際のかごの移動量又は速度との間にロープ・クリープに伴うものに比べて非常に大きな誤差が生じるという問題があった。なお、このような問題は、素線径が０．８ｍｍ未満かつ破断荷重がＪＩＳ  Ｇ３５２５において区分されるＢ種（１７７０Ｎ／ｍｍ２｛１８０ｋｇｆ／ｍｍ２｝級）以上の素線材料から成る主ロープを用いたものの場合に顕著であった。
【００１８】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、特に住居ビルや事務所ビルに好適で、シーブの溝とロープの間に弾性を有する耐摩耗性材を設けることで駆動系の小型化とロープの長寿化とを図ったつるべ式のエレベータであって、乗りかごの位置及び／又は速度を精度良く検出できる検出装置を備えたものを提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、第１の発明は、素線径が０．８ｍｍ未満かつ破断荷重がＪＩＳ  Ｇ  ３５２５において区分されるＢ種以上の素線材料から成る主ロープと、この主ロープの一端に吊り下げられた乗りかごと、前記主ロープの他端に吊り下げられた釣り合いおもりと、前記主ロープが巻き掛けられるトラクションシーブを有し前記主ロープと前記トラクションシーブの間に生じる摩擦力により前記乗りかご用及び前記釣り合いおもりを駆動する巻上機と、前記主ロープと前記トラクションシーブの間に設けられた弾性を有する耐摩耗性材と、前記乗りかご又は前記釣り合いおもりに連結された調速機ロープにより駆動される調速機と、前記調速機ロープの駆動速度に基づいて前記乗りかごの位置及び／または速度を検出する検出装置とを具備することを特徴とするエレベータである。
【００２０】
また、第２の発明は、素線径が０．８ｍｍ未満かつ破断荷重がＪＩＳ  Ｇ  ３５２５において区分されるＢ種以上の素線材料から成る主ロープと、この主ロープの一端に吊り下げられた乗りかごと、前記主ロープの他端に吊り下げられた釣り合いおもりと、前記主ロープが巻き掛けられるトラクションシーブを有し前記主ロープと前記トラクションシーブの間に生じる摩擦力により前記乗りかご用及び前記釣り合いおもりを駆動する巻上機と、前記主ロープと前記トラクションシーブの間に設けられた弾性を有する耐摩耗性材と、前記乗りかご又は前記釣り合いおもりと前記昇降路とに設けられ前記乗りかごの位置及び／又は速度を検出するリニアエンコーダから成る検出装置とを具備することを特徴とするエレベータである。
【００２１】
また、第３の発明は、素線径が０．８ｍｍ未満かつ破断荷重がＪＩＳ  Ｇ  ３５２５において区分されるＢ種以上の素線材料から成る主ロープと、この主ロープの一端に吊り下げられた乗りかごと、前記主ロープの他端に吊り下げられた釣り合いおもりと、前記主ロープが巻き掛けられるトラクションシーブを有し前記主ロープと前記トラクションシーブの間に生じる摩擦力により前記乗りかご用及び前記釣り合いおもりを駆動する巻上機と、前記主ロープと前記トラクションシーブの間に設けられた弾性を有する耐摩耗性材と、一端が前記乗りかごに連結されると共に他端が前記釣り合いおもりに連結された重量補償用ロープと、この重量補償用ロープの駆動速度に基づいて前記乗りかごの位置及び／又は速度を検出する検出装置とを具備することを特徴とするエレベータである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面と共に詳述する。図１は本発明の第１の実施形態の概略構成図、図２は図１の要部の拡大右側面図、図３はトラクションシーブの一部破断側面図である。
【００２３】
図１において、１は主ロープ、２は乗りかご、３は釣り合いおもり、４は巻上機、５は巻上機に備わるトラクションシーブ、６は調速機、７は調速機ロープ、８は調速機ロープ張り車である。
【００２４】
主ロープ１は、素線径が０．８ｍｍ未満かつ破断荷重がＪＩＳ  Ｇ  ３５２５において区分されるＢ種以上の素線材料から成り、その一端には乗りかご２が吊り下げられ、他端には釣り合いおもり３が吊り下げられている。また、主ロープ１は中間で巻上機４のトラクションシーブ５に巻き掛けられており、主ロープ１の乗りかご２側の張力と釣り合いおもり３側の張力との差が、トラクションシーブ５と主ロープ１との間に生じる摩擦力と釣り合っている。
【００２５】
図２に示すように、調速機６は、昇降路頂部に設置されたフレーム９と、このフレーム９に回転自在に軸支された調速機プーリ１０とを備えている。調速機ロープ７は無端状のもので、昇降路内に垂直に延びるように配置され、上端が調速機プーリ１０に巻き掛けられ、下端が調速機ロープ張り車８に巻き掛けられている。また、調速機ロープ７は、調速機６と調速機ロープ張り車８との間においてセーフティリンク１１を介して乗りかご２に連結されている。
【００２６】
そして本実施形態では、調速機６のフレーム９に、調速機プーリ１０と同軸になるようにロータリ式のパルスジェネレータ等の検出装置１２が設けられており、この検出装置１２で調速機プーリ１０の回転速度を検出して乗りかご２の位置、速度の検出を行っている。このような構成によれば、図３に示すように、トラクションシーブ５の溝の表面にライニング材等の弾性を有する耐摩耗性材１３を設けるか、あるいはこのような耐摩耗性材１３を主ロープ１の表面に設けたとしても、その弾性変形によって生じるトラクションシーブ５の回転差の影響を受けることなく、乗りかご２の位置、速度検出を正確に行うことができる。
【００２７】
さらに、ライニング材等により主ロープ１を保護することができるため、主ロープ１の負荷を増すことができ、主ロープ１の高強度化、乗りかご駆動系シーブの小型化を実現することができるため、エレベータのさらなる省スペース化を進めることができ、住空間等の有効利用に貢献するものである。なお、検出装置１２を調速機６に設ける代わりに調速機ロープ張り車８に設けるようにしても同様の効果を得ることができる。
【００２８】
さらに、図４に示すように、調速機６自身が調速機ロープ張り車としての機能を有する場合には、昇降路頂部に設置された案内車１４に第１の実施形態と同様に検出装置１２を設けるようにしても、同様の効果を得ることができる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図５は本発明の第２の実施形態の概略構成図、図６は図５の要部の拡大斜視図である。なお、以下の各実施形態において、第１の実施形態と同一又は類似の部分には同一の符号を付してあり、同一の部分については説明を省略してある。
【００３０】
本実施形態では、乗りかご２の位置を検出する検出装置１２が、乗りかご２に設けられた可動部分と昇降路に設けられた固定部分とから成るリニアエンコーダから成っている。すなわち、このリニアエンコーダは、昇降路内に垂直に延びるように設置された固定部分としての信号パターン記録部１５と、乗りかご２に設けられた可動部分としてのセンサ部１６とから成っている。信号パターン記録部１５には、多数の信号パターン１７が昇降方向に沿って一定間隔をおいて形成されている。センサ部１６は、乗りかご２の昇降に伴って信号パターン１７に基づいて電磁誘導等により信号を発生させ、乗りかご２の位置を検出する。
【００３１】
このような構成によれば、第１の実施形態と同様に、トラクションシーブ５の溝又は主ロープ１の表面にライニング材等の弾性を有する耐摩耗性材を設けたとしても、その弾性変形によって生じるトラクションシーブ５の回転差の影響を受けることなく、乗りかご２の位置や速度の検出を正確に行うことができる。
【００３２】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。図７は本発明の第３の実施形態の概略構成図である。
【００３３】
昇降行程が長いエレベータの場合には、図７に示すように、主ロープ１の重量補償のために補償ロープ１８を設けることが多い。この補償ロープ１８は、昇降路ピット上に設置されたフレーム１９に回転自在に軸支された案内プーリ２０に巻き掛けられ、一端が乗りかご２の下端に連結され、他端が釣り合いおもり３の下端に連結されている。そして、検出装置１２は、第１の実施形態と同様に案内プーリ２０に対して同軸状に設けられており、案内プーリ２０の回転速度を検出して乗りかご１の位置、速度を検出する。
【００３４】
このような構成によれば、第１の実施形態と同様に、トラクションシーブ５の溝又は主ロープ１の表面にライニング材等の弾性を有する耐摩耗性材を設けたとしても、その弾性変形によって生じるトラクションシーブ５の回転差の影響を受けることなく、乗りかご２の位置や速度の検出を正確に行うことができる。
【００３５】
なお、上記実施形態では、検出装置１２で乗りかご２の位置、速度を検出するようにした場合について説明したが、検出装置１２で乗りかご２の速度のみを検出するようにしてもよく、あるいは乗りかご２の位置のみを検出するようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、トラクションシーブの溝又は主ロープの表面にライニング材等の弾性を有する耐摩耗性材を設けたとしても、その弾性変形によって生じるトラクションシーブの回転差の影響を受けることなく、乗りかごの位置及び／又は速度の検出を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の概略構成図
【図２】図１の要部の拡大右側面図
【図３】トラクションシーブの一部破断側面図
【図４】第１の実施形態の変形例の概略構成図
【図５】本発明の第２の実施形態の概略構成図
【図６】図５の要部の拡大斜視図
【図７】本発明の第３の実施形態の概略構成図
【図８】１：１ローピングのつるべ式エレベータの概略構成図
【図９】溝の表面にライニング材を設けたトラクションシーブの一部破断側面図
【図１０】トラクションシーブの溝の表面にライニング材を設けた際における乗りかごの一往復時の主ロープのずれ量の実測データ
【符号の説明】
１  主ロープ
２  乗りかご
３  釣り合いおもり
４  巻上機
５  トラクションシーブ
６  調速機
７  調速機ロープ
１２  検出装置
１３  耐摩耗性材
【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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