JPH0416488A - 昇降機の無段変速駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、昇降機のかご形誘導電動機を動力源とする
駆動装置に関するものである。

（従来の技術） 昇降機の昇降方式として、主に低階床に使用される油圧
式、巻き上げ式等の特殊な方式を除き、一般には建物の
高低、及び昇降速度に左右されない所謂つるべ式（綱車
に掛けられた数本のワイヤーローブの一端にかごを吊り
、他端に平衡おもりを吊り、綱車の回転によりかごを昇
降させる方式、）が採用されている。その駆動動力源と
して使わに電動機という。その他の電動機についてはそ
の都度、用途または形式別に名称を付する。）を使用し
たものが主流である。その有利な点は直ｆＬ電動機と比
較して、安価、小型軽量、堅牢な構造、回転音が静か、
高効率、保守点検が容易、等が挙げられるが、欠点とし
て速度制御が困難である。その欠点の昇降機に与える影
響は、始動及び停止時の衝撃が大きいため乗り心地が悪
い、かごに乗る荷重の軽重により停止時に乗場床面とか
ご床面に段差がつき易くなるという不具合いが生じる。

その欠点を補うために従来、種々の方式が考えられてい
るが、その代表的な方式が実用化された年代順にその始
動、減速、停止方法の原理及び長所または欠点等を各方
式別に次に述べる。

（１）　２段速度方式 この方式の駆動部は、第６図に示すように、電動６！　
（］）の電動機軸（３）に固定された電動機側カップリ
ング（２５）と減速機（１４）の減速機入力軸（１３）
にに入る。昇降機の減速区間に入り減速信号を受けると
、リレーＳ、が開き同時にリレーＳ、が入り、多極数巻
ＡＩ（低速用巻ｔａ＞に切り換える。減速を滑らかにす
るために、減速期間中にリレーｓ６、ｓ７により抵抗Ｒ
２、Ｒ１を順次短絡して着床速度に到達し停止信号によ
り電磁ブレーキ（２４）が作動して昇降機は停止する。

この方式の長所としては、駆動部の構造が簡単であるの
で駆動部は安価に製作できるが、欠点として次の諸点が
あげられる。

電動機の極数に反比例するという特性の、極数を変換す
る方法を採用しているため電動機（１）は、極数の異な
る巻線を２層に施しである１次にこの方式の運転時の動
作を説明すると、まず第６図に示す昇降選択の電磁開閉
器（以下リレーという、）Ｓ、あるいはＳ２が閉じると
同時にリレーＳ、が閉じて、電動１１！（１）は少極数
巻！！（高速用巻線）で始動する。始動電流の減少に応
じてリレーＳ４が閉じ、抵抗Ｒ１を短絡して高速運転（
定格速度運転）の衝撃が大きい、また着床速度が高速用
巻線と低速用巻線の比が大きくとれないなめ（低速用巻
線は昇降機の保守点検の際の低速運転用として使用され
るため通常の巻線比率は４：１程度である。）比較的着
床速度が速いので、停止信号から停止までの時間が短く
なるように電磁ブレーキ（２４）を強く効くように調整
すると停止時の衝撃が大きくなり、弱く調整すると衝撃
は和らげられるが、積載荷重の軽重による乗場床面とが
ご床面の段差が大きくなる。

（ｂ）第１２図のグラフに示すように、誘導電動機の始
動トルク（回転力）が大きくないため始動トルクを増す
ために同一出力の汎用電動機と比較して外形が大きく、
また巻線を２層に斃しているなめ電動機は高価である。

（Ｃ）始動時及び減速時に大型のリレーが連続して開閉
するので、騒音が大きい。

（ｄ）始動時及び減速時に大電流が流れるので消この方
式の駆動部は、第８図に示すように、基本的には２段速
度方式と同様であるが、速度発電ＩＮ（２７）が電動機
（１）の軸に直結されているのが特徴である０次にこの
方式の運転時の作動及び速度制御方法について述べる。

第８図に示すように、昇降選択のリレーＳ、あるいはリ
レー８２が閉じると同時にリレーｓ３が閉じて電動ａ！
（１）が始動し、始動電流の減少に応じてリレーｓ４が
閉じて抵抗Ｒ１を短絡して高速運転に入る。減速信号を
受けると、リレーＳ、が開くと同時にリレーｓ８が閉じ
る。この時、電動機（１）は交流電源がち切り離されて
、慣性により空転を開始すると同時にリレーＳ８を通し
てＤＢ制御回路装置（２８）内で整流された直流制動電
流（ダイナミック　ブレーキ以下ＤＢという肋τ低迷用
巻線に流れ空転を阻止するように鋤く、このＤＢ電流は
、速度発電機（２７）の発生電圧に比例して制御される
。即ち電動機（１）の回転が速い時には大きなりＢ電流
が流れて制動力を増す、回転が落ちてくるに従ってＤＢ
電流が少なくなり着床位置では回転が０になるように調
整し停止信号により電磁ブレーキ（２４）が働いて昇降
機は停止する。この方式の長所は、第９図のグラフに示
すように減速から停止まで速度変化が非常に滑らかで、
衝撃のない理想的な減速、停止が得られる。また積載荷
重の軽重による乗場床面と、がご球面の段差が殆ど生じ
ないが、欠点として次の諸点が挙げられる。

（ａ）２段速度方式と同様な始動方式であるので始動時
の衝撃が大きい。

（ｂ）速度発電機（２７）を含むＤＢ制御回路装置が高
価である。

（ｃ）前述の（１１の（ｂ）の理由により電動機が大形
になり高価である。

（ｄ）［１）の（ｄ）の理由により消費電力が大きい。

（ｅ）調整が繁雑である。

（１）ＶＶＶＦ方式 ＶＶＶＦは可変電圧可変周波数の略で、通称インバータ
一方式という（以下文中インバータ一方３相の近似正弦
波が得られる。電動機（１）に供給される３相の交流電
圧及び周波数は、パワートランジスターＴ１〜Ｔ、の単
位時間当りの断続回数の増減及び通電時間と非通電時間
の比を変化させることにより、出力の周波数及び電圧を
自在に制御できる１次にこの方式の運転時の動作を説明
すると、第１０図に示すように昇降選択のリレーＳ、あ
るいはリレーＳ、が閉じると、電動機（１）は低電圧低
周波数で始動する。（以下第１１図参照、）周波数心地
、着床時の床面の段差、消費電力の低減等の改善を目的
として、近年主流となりつつある方式である。この方式
は、誘導電動機の回転数は供給電源の周波数に正比例す
る特性を利用して速度制御を行なうものである０次にそ
の原理を説明するまずインバーター装置内の働きを説明
すると、第１３図に示すように、交流電源をコンバータ
一部に於て直流に変換し、インバータ一部に供給された
直流電流をパワートランジスターＴ１〜Ｔ６で順次高速
で断続することにより、第１４図に示すような減速区間
に入り減速信号を受けると、周波数及び電圧が無段附に
減少し着床速度に到達し若干時間後、停止信号を受ける
と電磁ブレーキ（２０が働いて停止する。この方式の駆
動部の楕或は、前述の帰還制御方式とほぼ同様であるが
、始動時に低電圧、低周波数で始動するため始動電流の
少ない割りに始動トルクが大きく取れ、また保守点検時
の速度はインバーター装置により自在に設定できるので
、２層巻線の必要がないので電動機（１）は小形にでき
る。この方式の長所は、第１１図のグラフに示すように
始動から停止まで滑らかな加速及び減速が得られるので
前述の２方式に較べて非常に乗り心地がよい、始動及び
減速時に大電流が流れないので消費電力が少ない０着床
速度を低速に絞っであるので着床時の衝撃及び床面段差
が少ない、電動機が小形にできるので安価である０等の
利点があるが欠点として次の諸点があげられる。

（ａ＞昇降機に使用されるインバーター装置は、器が測
定個所に応じて、指定された形式のものを使用しなけれ
ばならない。

（ｃ）高周波の影響により、電動機が運転中に異音を発
生する。

（実施例） 本発明を第１図及び第２図の実施例に基づいてその構成
を説明する。第１図及び第２図に示すように、（１）は
電動機、（２）の駆動板は、はずみ卓効（ｂ）第１４図
に示すように出力電圧の波形は非常高周波（通常１０Ｋ
ｏｚ〜ＩＭＨ２）で構成されているため他の音響機器等
への影響をなくするために電動機への配線、配管アース
等に留意し場合によっては防止回路を設けなければなら
ない。

（ｃ）複雑な装置を使用しているために、調整が繁雑で
あり、また故障発生時に対応でさる技術者が限定される
。。

（ｄ）調整、検査、点検の際に使用される各測定動する
が回転方向には電動機軸（３）と同期回転するように取
り付ける。押圧ばね受（４）は電動機軸（３）に固定し
、押圧ばね（５）受動板（１２）と駆動板（２）の間に
設けられた伝動車（６）を受動板（１２）と駆動板（２
）の各面に伝動効率の良い圧力で押圧されるようなばね
圧を設定して取り付ける。受動板（１２）は駆動板（２
）に平行に対向して減速機入力軸（１３）に固定し、且
つ、電動機軸（３）の中心より減速機入力軸（１３）の
中心をり、十Ｌ２の距離を設けて取り付ける。伝動車（
６）はゴム又はウレタン等の摩擦材で作られ、伝動車軸
（７）に高速回転に耐え得るベアリング等を介して固定
される。油圧ポンプ（１８）、流量調整電磁弁（］７）
の働きにより油室（１１）の圧力が上昇するとピストン
（１０）を押し上げ、従ってピストン（］Ｏ）に固定さ
れた伝動車軸（７）と伝動車（６）をＡ点よりＢ点に移
動させ、油室（１１）の圧力が減少すると伝動車復帰ば
ね（９）の働きによりＢ点からＡ点に戻る。シリンダー
（８）は、電動機停止時の衝撃〜に耐え得るようにベー
ス（２２）に強固に取り付ける。尚、本実施例に於ては
電磁ブレーキ（２４）は電動機（１）に内蔵される０次
に本発明の動作を第２図〜第５図に基づいて説明する。

第４図の回路図に示すように、まず始動の指令を受ける
と昇降選択のリレーＳＩ又はリレーＳ２が入り電動機（
１）は電磁ブレーキ（２４）を開放して始動する、と同
時にリレーＳＰ及びリレーＳｖ、が閉じて油圧ポンプ電
動機（１９）を始動し、流量調整電磁弁（１７）を開く
（この時リレーＳＶ２は交流電源の供給されている間は
常に閉じて電磁弁（２０）を励磁し、電磁弁（２０）を
閉じている。）電動機（１）の始動の時点では伝動車（
６）の位置は第２図に示すＡ点にあるため、受動板（１
２）及び減速機入力軸（１３）の回転数は電動１！（１
）の回転数ＸＬＩ／Ｌ２の回転数で緩やかに始動する。

油圧ポンプ（１８）の作動により油室（１１）の圧力が
徐々に高まり、伝動車（６）がＡ点よりＢ点に移動を開
始する。（伝動車（６）は駆動板（２〉と受動板（１２
）に適当な力で押圧されているためノア靜よ状’ｍ　Ｔ
　ｇ、を移動が困、１７あ、が、。０ゎあ□ば移動は容
易である。）流量調整電磁弁（１７）を第５図に示す加
速期間に合わせて、あらかじめ流量を調整しておけば加
速終了時には伝動車（６）はＢ点に到達し流量調整電磁
弁（１７）が閉じ、油圧ポンプ電動機（］９）が停止す
る。伝動車（６）がＡ点よりＢ点に移動する際にＬＩ：
Ｌ２の比が変化するため、受動板（１２）及び減速゛機
入力軸（１３）は徐々に加速されＢ点に到達した時点で
高速運転に入る８着床階に近づいて減速信号を受けると
流量調整電磁弁（１７）が開いて油室（］ｌ）の圧力が
減少するため、伝動車（６）は伝動車復帰ばね（９）に
押されてＢ点よりＡ点に移動を開始する。従って受動板
（１２）及び減速機入力軸（１３）は加速時と逆の経過
を辿って徐々に減速し、伝動車（６）はＡ点に復帰する
若干の着床速度期間を経た後、停止信号を受は電磁ブレ
ーキ（２４）が働いて完全に昇降機は停止する。昇降機
の昇降中に停電又は故障等の異常が発生した場合、伝動
車（６）がＢ点に近い位置のまま停止すると再プレー′
！Ｉｒ（２３）（クラッチブレーキは電磁方式、油圧方
式等各社より発表され、市販されている。）を設ければ
、始動時には減速機入力軸（１３）にかかるブレーキを
開放すると同時に受動板軸（１３′＞を接続し始動する
。停止時は受動板軸（１３’）を切り離すと同時に減速
機入力軸（１３）にブレーキがかかり昇降機を停止させ
る。この場合は電動機（１）に内蔵される電磁プレー−
１ｒ　（２４）はクラッチブレー−１ｒ（２３）に図に
示すリレーＳｖ２を開くと電磁弁（２０）の励磁が解除
され電磁弁（２０）が開くために油室（１１）内の油が
大量に電磁弁（２０）を通って油タンク（２１）に戻る
ので、油室（１１）の圧力は短時間に減少する。従って
伝動車（６）は電動機（１）が完全に停止するまでに速
やかにＡ点に復帰するので再始動の際に支障が生じない
、昇降機用電動機は始動の際に減速、停止時に大きな電
力を消費するので、第３図に示す実施例のように減速機
入力軸（１３）を減速機入力軸（１３）と受動板軸（１
３）に分離し、その間にクラッチえば昇方向を希望する
各階の利用者を各々の希望階に乗降させた後、降方向の
呼びに応える方式を採用しているので、各階で乗降のた
めにかごが停止している間も次の昇降方向が同じ場合は
電動機（１）及び受動板（１２）は慣性により空転を続
けているので再始動の際の電力が節約される。かごが最
上階または最下階に到達し昇降方向が変わる時または各
階の呼びがなくなった場合のみ電動機（１）の巻線に直
流電流を流して電気制動をかけて短時間に電動機（１）
を停止させる。またこのようにすると停電時の異常発生
時にもかごが急停止しても電動１！　（］）伝動車（６
）受動板（１２）は空転を続けるので、伝動車（６）の
始動位置復帰の動作に無理を生じない０以上の本発明の
動作説明に於ては電動機（１）〜減速機入力軸（１３）
に至る変速部に止どめたが、実際に昇降機のかごを昇降
させる減速機出力軸（１５）に固定された綱車（１６）
の回転数は次の式で表わされる。

の方法について、既に述べた従来技術の電気的に変速す
る３方式の他に機械的に変速する無段変速機を使用する
方法が考えられるが、現在各産業分野で実用化されてい
る無段変速機は昇降機に使用する場合、大容量の動力の
伝動、伝動効率、変速比、変速ｍｉの簡素化、異常発生
時の速時始動位置へのｆ！帰、製造価格等に一長一短が
あり昇降機の変速装置として使用するには難点があった
０本Ｎ：綱車（１６）の回転数、Ｍｎ：電動機（１）の
回転数、Ｌ、：電動機軸（３）の中心より伝動車（６）
の中心までの距離、Ｌ２：伝動車（６）の中心より減速
機入力軸（１３）の中心までの距離、Ｐ、二減速機入力
軸（１３）の回転数、Ｐ２＝減速機出力軸（１５）の回
転数０本発明の実施例に於て、伝動車（６）の移動方法
については説明の容易さから油圧方式を採用したが他の
電動方式でも可能である。

（発明の効果） 誘導電動機の昇降機に使用された場合の速度制御なく調
整及び故障の発見、修理に容易なものを市場に提供する
ものである０次に本発明の効果を項目別に従来技術と比
較して述べる。

（ａ）２段速度方式や帰還制御方式のように減速機と電
動機が直結される場合と異なり、第２図に示すように始
動トルクは直結時のＬｌ／Ｌ２になるので電動機の外部
が小形になり、また上記２方式のように保守運転用の２
層巻線を施す必要もなく通常の汎用電動機でよいので、
従来の３方式に比べて電動機は非常に安価である。

（ｂ）本発明の変速部は第２図に示すように伝動車（６
）を移動させるために油圧方式を採用しているが、移動
させるための油圧圧力はあＪり必要としないので小出力
の電動機を使用した小形の油圧装置でよいのでさほど高
価にならない、電気的な制御部は、昇、降のリレーの他
に油圧ポンプ電動機及び電磁弁の開閉リレー程度の簡単
な回路ですむので制御盤も小形に製作できる６本発明に
較べて従来の帰還制御方式及びインバータ一方式は複シ
傑な電気回路を有し、特にインバータ一方式に於ては各
種の保設回路や外部機器への影響を防止する回路及び大
容量のサイリスタを使用しているためにその過熱防止フ
ァン等を使用しているので非常に高価である６以上述べ
たように変速部の比較に於ても本発明のほうが総合的に
みて安価に製作できる。

（ｃ）本発明は低負荷で始動し徐々に負荷を増加させる
構造なので始動電流は非常に短時間で減少し、電動機は
定格回転に達する。従って始動時の消費電力が少なく、
また効率のよい負荷のかけ方なので運転中の出力も若干
節約できる。従来方式の中ではインバータ一方式が一番
消費電力が少ないがそれに較べても周波数変換装置内で
消費される無駄な電力がないので有利である。

（ｄ）第２図に示す駆動板（２）及び受動板（１２）の
直径を大きくし、Ａ点〜Ｂ点までの伝動車（６）の移動
距離を長くすれば大きな変速比が得られる。

従って滑らかな加速、減速、停止ができるので、インバ
ータ一方式と較べても遜色のない乗り心地、及び正確な
着床精度が得られる。

（ｅ）従来の帰還制御方式やインバータ一方式に於ては
、非常に複雑な電気回路を有するため据付調整が繁雑で
あり、また故障発生時には高度な電気知識をもつ技術者
が必要であるが、本発明の電気回路は非常に簡単である
ので据付調整が容易であり、また故障発生時でも対応で
きる技術者の巾が広くなる。

（ｆ）昇降路内点検の際の保守運転速度は」第２図に示
す伝動車（６）の移動位置をＡ点〜Ｂ点間の適当な位置
に固定することにより、インバーター方式同様、自在な
速度に設定できる。

（ｇ）従来の３方式のように電動機と減速機が直結され
る方式と異なり電動１１（１）と減速機（１４）の間の
伝動車（６）が衝撃を和らげる役目を果たすため、電動
機の振動が直接昇降機に伝わらないので運転中の騒音が
少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の斜視図、第２図は本発の簡単
な回路図、第５図は本発明の運転時の状態を示すグラフ
、第６図は従来技術の２段速度方式の簡単な機構及び回
路図、第７図は２段速度方式の運転時の状態を示すグラ
フ、第８図は従来技術の帰還制御方式の簡単な機構及び
回路図、第９図は帰還制御方式の運転時の状態を示すグ
ラフ、第１ＲＩは従来技術のインバータ一方式の簡単な
機構及び回路図、第１１図はインバータ一方式の運転時
の状態を示すグラフ、第１２図は誘導電動機の特性グラ
フ、第１３図はインバータ一方式の周波数変換の原理図
、第１４図はインバータ一方式の出力波形図、（１）は
電動機、（２）は駆動板、（３）は電動機軸、（４）は
押圧ばね受、（５）は押圧ばね、（６）は伝動車、（７
）は伝動車軸、（８）はシリンダー、（９）は伝動車復
帰ばね、（１０）はピストン、（１２）は受動板、（１
３）は減速機入力軸、（１３’）は受動板軸、（１４）
は減速機、（１５）は減速機出力軸、（１６）は綱車、
（１７）は流量調整電磁弁、（１８）は油圧ポンプ、（
１９）は油圧ポンプ電動機、（２０）は電磁弁、（２１
）は油タンク、繭２３）はクラッチブレーキ、（２４）
は電磁ブレーキである。 １　電動機 ２・駆動板 ３電動砥軸 ８シリンダー １８：　ｍ圧ポンプ １９油ＦＥポンア電動機 ２０電磁冑 ２１　油タンク ２．１：？Ｃ！プレーキ 第３図 時間−一−ゝ− 第９図 時間−一島− 交流電源 第６図 １　電＃ｌ＆Ｉｌ 第７図 時開□２− 交流電源 第１０　［Ｊ ］　電動機 ３：Ｃ劫機軸 １３減速社入力軸 １４、減速機 第 電磁ブレーキ 電動ｌ１１１力・ｙプリング 減速機四カップリング パルス発振器 １１　図 時間−−ｊ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電動機軸（３）に取付けられた駆動板（２）と、減速機
   入力軸（１３）に取付けられた受動板（１２）を平行に
   対向して取付け、克つ、駆動板（２）の中心と受動板（
   １２）の中心を適当な距離を設定して固定し、駆動板（
   ２）と受動板（１２）の間に、ゴム等の摩擦材で作られ
   た伝動車（６）を駆動板（２）と受動板（１２）に適当
   な圧力で接触するように設け、駆動板（２）の中心と受
   動板（１２）の中心を結ぶ線上を、電動機（１）の回転
   中に往復移動させることにより、減速機入力軸（１３）
   の回転を無段階に加速及び減速を自在に変速できるよう
   にした、昇降機の無段変速駆動装置。