JP2007161372A - エレベーターのスクリュー構造 - Google Patents

Abstract

【解決手段】エレベーターの駆動機構としてスクリューを使用する。スクリュー軸１の非固定端に回転制限機構７を設け、万が一、スクリュー軸が破断しても、スクリュー軸の非固定端が回転しないように維持する一方、回転制限機構にばねを付設している。回転制限機構にはスクリュー軸の破断を検知するための感知器が設置される。
【効果】エレベーターの駆動機構としてスクリューを使用し、ボールスクリューを使用することによって、エレベーターの低いパワーの必要性に達し得る。万が一、スクリュー軸が破断しても、スクリュー軸の非固定端が回転しないように維持し、ナットとともにケージが落下することが避けられ、同時に、瞬間落下による不快感を回避することができる。スクリュー軸の破断を感知して、より早く保守することが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレベーターの駆動機構に関し、特にスクリュー軸が回転せずに、ナットがスクリュー軸回りに回転するとともに、上下動するスクリュー型のエレベーター駆動機構に関する。

エレベーターは、大都会において良く見られる施設である。今までよく見られているエレベーターの駆動方式は、鋼索でエレベーターケージを連動して上下動させる鋼索式エレベーターである。しかし、鋼索式エレベーターは、ビルでの乗客用、または荷運びのために適されているもので、目前の個人住宅用エレベーターとしては、巻上げ機を使用する鋼索式エレベーターが適切ではない。主に、巻上げ機は、相当高いトルクを受けなければならないため、巻上げ機が常に比較的高い効率の給電システムが必要とし、一般の家庭用の電力システムが負担できるものではない。またエレベーター駆動システムに必要なパワーを低減させるには、今、開発されるスクリューを使用して駆動するエレベーターがあるが、今尚、いくつかの問題が存在している。既に知っているスクリュー駆動方式の設計の内、凡そ三種類の設計に分け、下記のように説明する。

まず、その一つは、スクリュー軸の上方駆動方式である。このような駆動方式の動力源は、スクリュー軸の上方に取付けられ、スクリュー軸を連動して回転させ、ナットがケージ上に取り付けられているので、動力源がスクリュー軸を回転させる際に、ナット及びケージを連動して上下動させることができる。このような機構に関しては、そのスクリュー軸上のトルクを受ける領域は、スクリュー軸の上端（動力源との連結部位）乃至ナットまでの位置にあるため、スクリュー軸が故障して破断した時、その破断点もこの部位に発生することになる。そして、スクリュー軸が破断した際に、上半段のスクリュー軸は、尚も動力源に連動されている状態にあるが、下半段のスクリュー軸が回転自在なものであるため、ナットがねじに自ら締め付けられていない状態（摩擦抵抗が小さい）では、下半段のスクリュー軸をコントロールできず回転しつつ、ケージが落下してしまうことになる。

二つ目は、スクリュー軸の下方駆動方式である。このような駆動方式の動力源は、スクリュー軸の下方に取付けられ、スクリュー軸を連動して回転させ、ナットがケージ上に締め付けられているので、動力源がスクリュー軸を回転させる際、ナット及びケージを連動して上下動させることができる。このような機構に関しては、そのスクリュー軸上のトルクを受ける領域は、スクリュー軸の下端（動力源との連結部位）乃至ナットまでの位置にあるため、この時のスクリュー軸は、圧力を受け、座屈現象になりやすくなる。また、座屈強度は、スクリュー軸径の四乗に正比例して、スクリュー軸径は、通常シリンダーのような太さに設計することは相応しくないため、座屈を抵抗する能力は余り良くない。従って、スクリューの下方駆動方式は理想的でない。

三つ目は、ナット回転方式である。このような駆動方式の動力源は、ケージ上に取付けられ、スクリュー軸の上端を回転しないように固定（上端引掛方式を取っているため、組付け容易）し、動力源によりナットを連動して回転しスクリュー軸に沿って上下動させることができる。このような機構に関しては、そのスクリュー軸上のトルクを受ける領域は、スクリュー軸の固定端乃至ナットまでの部位にあるため、スクリュー軸が故障して破断した時、その破断点もこの部位に発生することになる。そして、スクリュー軸が破断した際に、ナットがスクリュー軸の下半段に連れて落下する。たとえスクリューの下端に支持構造（相対的に変位せずに回転可能）があっても、その下半段のスクリュー軸をコントロールできず回転しつつ、スクリュー軸がナットに対して異常回転してケージが落下してしまうことになる。かりに、この構造のスクリュー軸の下方は、同じく締め付ける結合方式であった場合、スクリュー軸全体とエレベーターレールとの間が平らに校正しなければ、スクリュー軸とレールの間が非常に大きな干渉力が存在するため、かえってスクリュー軸を損害してしまうことになる。また、エレベーターチャンネル内の施工は容易ものではないので、またスクリュー軸の長さを長くする必要であるため、的確な校正を行うには難しいことである。

従って、スクリューを使用するエレベーターの設計は、エレベーターのパワーを改善できるが、未だに多くの問題が存在して改善すべきところは、尚多く残されている。
特開２００３−１７８８９

本発明は、主に、万が一、エレベーターのスクリューが損害して破断しても、エレベーターケージが落下する危険性のないエレベーターの安全的なスクリュー構造を提供することを目的とする。

本発明は、さらに、エレベーターの信頼的なスクリュー構造により、万が一、エレベーターのスクリューが損害して破断した時、直ちにスクリューの破断状況を検知できることを第二の目的とする。

本発明は、さらに、組付けやすいエレベーター用スクリュー駆動構造を提供することを第三の目的とする。

本発明は、さらに、損害があって不快感を与えないエレベーター用のスクリュー駆動構造を提供することを第四の目的とする。

前記の発明目的を達成するために、本発明のエレベーター用のスクリュー駆動構造は、エレベーターサポータと、一端がエレベーターサポータに対して相対的に回転または移動しないように、エレベーターサポータ上に固定され、他端が非固定端であるスクリュー軸と、スクリュー軸上に締め付けられ、スクリュー軸と旋回運動可能で、かつスクリュー軸に相対的に回転する時、スクリュー軸の軸方向に沿って移動するナットと、ナット上に連結して、ナットに追従してスクリュー軸の軸方向に沿って移動するケージと、ナットがスクリュー軸に相対的な回転動力を提供する動力源と、エレベーターサポータに相対的に運動しない構造上に固定され、非固定端に隣接して、スクリュー軸と回転制限機構との間が小さい自由な相対的変位量を生じ、かつスクリュー軸が破断しても非固定端の自由回転を制限して、スクリュー軸をコントロールできずにケージが回転して落下しないように、エレベーターの安全性を向上できる回転制限機構とを含む。

また、本発明のエレベーター用のスクリュー駆動構造は、ナットにボールナットを使用できる。さらに、回転制限機構に、スクリュー軸の破断を検知するための感知器を設置したり、スクリュー軸の衝撃を低下させるためのばねを設置したりすることもでき、また、非固定端を回転制限機構に挿設することもできる。

本発明のエレベーターが使用するスクリュー構造では、そのスクリューは、ボールスクリューであって、ボールスクリューのナット（ボールナットと称す）がボールを伝動メディアとして使用され、その摩擦抵抗が低いため、個人住宅用のエレベーターとして低パワーの要求を達成することができる。

次に、本発明のエレベータースクリュー構造は、スクリュー軸を便利に組付けるために、スクリュー軸の一端を固定端に設計してエレベーターのサポーターに固定して締め付け、他端を非固定端に設計する。スクリュー軸の固定端は、スクリュー軸が建物に対して回転、または上下動しないためのものである。スクリュー軸上にボールナットを設置し、動力源は、エレベーターのケージ上に装設してナットを連動して回転させることで、ケージがナットとともに、スクリュー軸に沿って上下動することができる。

また、スクリューの安全性を向上させるために、スクリュー軸の非固定端に回転制限機構を設置し、万が一、スクリュー軸が破断した時、スクリュー軸の非固定端が回転しないように保持され、ケージは、ナットと共に落ちることが回避できる。

また、スクリュー軸の異常を検知するための信号は、スクリュー軸の異常状況を即時に検知するものである。回転制限機構上に感知器を設け、スクリュー軸は破断して非固定端が軸方向の変位を生じた際に直ちに検知することができる。さらに、回転制限機構は、エレベーターの損害があっても不快感を与えないためのばねを設置する。

本発明の特徴及び技術的な内容をより理解するため、以下、本発明に関するより好まれる実施例、及び説明を詳しく参照されたい。しかし、この実施例及び図面は、単なる説明または参考のために供されるものであるため、本願に対する如何なる制限するものではない。

図１は、本発明の実施例によるエレベータースクリュー構造の概要図である。本発明のエレベータースクリュー構造は、スクリュー軸１と、スクリュー軸１上に締め付けられたナット２とを備える。ナット２はスクリュー軸１に対して旋回運動でき、またナット２とスクリュー軸１との間の摩擦抵抗力を低減させるために、ナット２はボールナットであることもできる。スクリュー軸１の上端は、固定機構３１にてエレベーターのサポータ３上に固定し、スクリュー軸１がエレベーターのサポータ３に対して回転または移動しないようにし、他端が非固定端である。固定台４は、ナット２とエレベーターのケージ５とを連結し、ナット２が固定台４に対して回転できるが軸方向へは移動できない。そして、ケージ５は、固定台４に固く接続して、ナット２がスクリュー軸１に対して回転してスクリュー軸１の軸方向に上下動する時、ケージ５の上下動を連動させることができる。また、ケージ５が移動する時の方向案内、またはケージが受けるトルクのバランスを取るための、ケージ５の側辺にケージ５の運動経路を制限するレール（図示なし）が設置される。動力源６は、ケージ５又はケージ５上に設けられた固定台上に設置され、ナット２と連結することによって、ナット２を回転させるための動力を提供し、この動力源は、通常、電動機（電動モータ）或いは液圧モータである。

スクリュー軸１の下端（即ち、非固定端）は回転制限機構７に隣接し、かつ回転制限機構７中に挿設する。この回転制限機構７は、エレベーターのサポータ３に対して運動しない構造物上に固定し、そして、スクリュー軸１との間が相対的に自由回転できないが、短い距離だけ自由に軸方向への相対的変位が許される。また、スクリュー軸１が応力を受ける領域は、ナット２とエレベーターサポータ３との間にあるので、万が一、エレベーターのスクリュー軸１が破断しても、破断点がナット２とエレベーターサポータ３との間に発生することになる。この時、ケージ５は、レールに制限されているので、スクリュー軸１の軸方向のみに沿って運動することができる。従って、スクリュー軸１が破断した際、スクリュー軸１の下半段がナット２とケージ５と共に下方向へ短い変位を摺動しても、スクリュー軸１と回転制限機構７との間は、相対的に自由回転できないため、スクリュー軸１の下半段が回転しないように維持される。また、ナット２とスクリュー軸１の下半段間との相対回転量は、尚も動力源６にコントロールされているので、ケージ５の位置が動力源によりコントロールされることによって、ケージ５は、スクリュー軸１がコントロールできずに回転して落下しないように、エレベーターの安全性を向上させることができる。

図２は、図１の回転制限機構７近傍の局部断面拡大図で、図３は、図２のＡ−Ａ’に沿う断面図である。図に示すように、スクリュー軸１の下端の両側は、それぞれ切込み面１１を設け、回転制限機構７は、筒体７１を備え、筒体７１が切込み面１１との合せる部位には、スクリュー軸１と回転制限機構７との間が相対的に自由回転しないように制限するための制限面７１１が設置される。

また、回転制限機構７には、ばね８を付設することもできる。図２のばね８は、圧縮ばねで、スクリュー軸１の下端と隣接する。スクリュー軸１は破断した時、スクリュー軸１の下端がケージ５と共に下方向へ移動する。この際、ばね８は、ケージ５が下降の過程においてばね力により支持され、瞬間的な落下による不快感が避けられる。また、ばねとして圧縮ばねを使用する他、引張りばねを使用することも可能であるが、相対的な構造的調整が必要である。

さらに、回転制限機構７には感知器９を付設することもでき、この感知器９は筒体７１の上方に設置することができる。感知器９がスクリュー軸１の異常発生を直ちに感知して、エレベーターをより速く保守するために用いられ、その他の派生的な破壊を避けることができる。

図４は、本発明の別の実施例を示す図である。図に示すように、本実施例における回転制限機構７は、スクリュー軸１の下端が筒体７１中に深く入ることなく、その間が小さい間隙を有することで、スクリュー軸１は破断してスクリュー軸１の下端が下方向へ運動して筒体７１の上表面に接触することになる。また、スクリュー軸１の切込み面１１は、回転制限機構７中に嵌入されていないため、スクリュー軸１の下端と筒体７１とは、小さい角度の相対的回転が生じているが、小さい角度で回転した後、ケージ５の自重で、スクリュー軸１の下端を筒体７１中に嵌入してスクリュー軸の下端の回転効果を制限することができる。また、この実施例中の感知器９Ａは、回転制限機構７の内側に設置してスクリュー軸１の破断の発生を直ちに検知することができる。勿論、感知器９Ａは、図２の実施例に示すように、筒体７１の上方に設置することもできる。

他にも、スクリュー軸１と回転制限機構７との間が自由に相対的な回転をしないように制限する他の実施例がある。図５及び図６は、第３実施例及び第４実施例の見取図である。図５のスクリュー軸１の下端は、キー溝１２を設け、筒体７１とキー溝１２との合せ部位には制限フランジ７１２を設け、スクリュー軸１と回転制限機構７との間が相対的に自由回転しないように制限することができる。また同じように、図６に示すように、スクリュー軸１の下端に方形スプライン軸１３を設け、筒体７１と方形スプライン軸１３との合せ部位に方形スプライン溝７１３を設けることによって、スクリュー軸１と回転制限機構７との間が相対的に自由回転しないように制限することができる。

前記を総じて、本願において構造的な分析により、現有エレベーターの欠点を改善するために、スクリュー軸が破断しても安全性が保たれる新規的なものを提供すると共に、組立容易で、かつスクリュー軸の破断を検知してケージを徐々に落下させ、さらに分析を介して先行技術より優れた新規的な技術を備えるものである。本願は、空間的な形態において確かな新規性を有するものだけでなく、従来技術より前記多くの効果を増進することもできるため、新規性及び進歩性の法定的な発明要件にも符合しているので、法により特願を提出して審査により許可されるべきである。

本発明のエレベーターのスクリュー軸構造の見取図。 図１の局部的な断面拡大図。 図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図。 本発明のその他の実施例の回転制限機構の断面見取図。 第３実施例の断面図。 第４実施例の断面図。

符号の説明

１ スクリュー軸 １１ 切込面
１２ キー溝 １３ 方形スプライン軸
２ ナット ３ エレベーターサポータ
３１ 固定機構 ４ 固定台
５ ケージ ６ 動力源
７ 回転制限機構 ７１ 筒体
７１１ 制限面 ７１２ 制限フランジ
７１３ 方形スプライン軸 ８ ばね
９ 感知器 ９Ａ 感知器

Claims (5)

1. エレベーターサポータと、
   一端がエレベーターサポータに対して相対的に回転または移動しないように、エレベーターサポータ上に固定され、他端が非固定端であるスクリュー軸と、
   スクリュー軸上に締め付けられ、スクリュー軸と旋回運動可能で、かつスクリュー軸に相対的に回転する時、スクリュー軸の軸方向に沿って移動するナットと、
   ナット上に連結して、ナットに追従してスクリュー軸の軸方向に沿って移動するケージと、
   ナットがスクリュー軸に相対的な回転動力を提供する動力源と、
   エレベーターサポータに相対的に運動しない構造上に固定され、前記の非固定端に隣接して、前記スクリュー軸と回転制限機構との間が小さい自由な相対的変位量を生じ、かつスクリュー軸が破断しても前記非固定端の自由回転を制限して、スクリュー軸をコントロールできずにケージが回転して落下しないように、エレベーターの安全性を向上できる回転制限機構と
   を含むことを特徴とするエレベータースクリュー構造。
2. 前記ナットは、ボールナットであることを特徴とする請求項1記載のエレベータースクリュー構造。
3. 前記回転制限機構には、スクリュー軸の破断を検知するための感知器が設置されることを特徴とする請求項1記載のエレベータースクリュー構造。
4. 前記回転制限機構には、スクリュー軸の衝撃を低下させるためのばねが設置されることを特徴とする請求項1記載のエレベータースクリュー構造。
5. 前記非固定端は、回転制限機構に挿設されていることを特徴とする請求項1記載のエレベータースクリュー構造。

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