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図面 (5)

課題

釣合錘を用いない構造とし、軽量化を図り、駆動対象となる重量を軽減し、低出力モータを用いて安価に構成でき、省スペース化を実現できる釣合機構を提供する。

解決手段

この釣合機構は、昇降するように設けられた対象物16に対して当該対象物の重量と釣り合うように釣合部材を設けた釣合機構であり、釣合関係を作る機構部11,12,13を有し、釣合部材は機構部に一部が結合された伸縮部材18である。釣合機構では、一部が結合された伸縮部材を利用するため、機器全体を軽量化し、駆動対象となる部分の重量を軽減し、低出力の駆動モータを用いることが可能となる。

概要

背景

従来の釣合機構の代表例としてエレベータの釣合機構の例を図4を参照して説明する。図4において、101は昇降路を上下に移動する例えばかごであり、当該かご101は昇降部として機能する。かご101の中に人が乗る。かご101は例えばワイヤーロープ102に結合されている。ワイヤーロープ102は、環状の形態を有し、上端プーリ103と下端のプーリ104の間に架け渡されている。上端のプーリ103の軸部は駆動装置105の駆動軸105aに連結されている。ワイヤーロープ102では、かご101が取り付けられた部分に対して、プーリ103,104を境にして反対側の部分に釣合錘106が取り付けられている。釣合錘106は、かご101と同じ重量を有し、釣合バランスを取る機能を有し、カウンタウェイトとも呼ばれている。駆動装置105からプーリ103に対して回転駆動力が与えられないときには、かご101と釣合錘106は釣り合った状態にあり、ワイヤーロープ102は動かず、かご101および釣合錘106は静止した状態にある。駆動装置105からプーリ103に対してかご101を下降させる回転駆動力が与えられると、図4に示すごとく上端の位置にあるかご101は釣合錘106との間でバランスを保持されつつ下降する。反対に、駆動装置105からプーリ103に対してかご101を上昇させる回転駆動力が与えられると、下方の位置にあるかご101は釣合錘106との間でバランスを保持されつつ上昇する。

上記の釣合機構はエレベータにおけるかご101と釣合錘106の釣合機構であったが、従来では、かご101以外の一般的な昇降部に対しても同様な釣合機構が用いられている。

従来の釣合機構の公知文献としては、特許文献1に開示されたエレベータや特許文献2に開示されたエレベータ装置が知られている。いずれも、ロープの両端にかごと釣合錘を備えた構造である。

概要

釣合錘を用いない構造とし、軽量化をり、駆動対象となる重量を軽減し、低出力モータを用いて安価に構成でき、省スペース化を実現できる釣合機構を提供する。この釣合機構は、昇降するように設けられた対象物16に対して当該対象物の重量と釣り合うように釣合部材を設けた釣合機構であり、釣合関係を作る機構部11,12,13を有し、釣合部材は機構部に一部が結合された伸縮部材18である。釣合機構では、一部が結合された伸縮部材を利用するため、機器全体を軽量化し、駆動対象となる部分の重量を軽減し、低出力の駆動モータを用いることが可能となる。

目的

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、釣合錘を用いない構造とし、機器全体の軽量化を図り、駆動対象となる重量を軽減し、低出力のモータを用いて安価に構成することができ、さらに省スペース化を実現できる釣合機構を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

昇降するように設けられた対象物に対して前記対象物の重量と釣り合うように釣合部材を設けた釣合機構において、釣合関係を作る機構部を有し、前記釣合部材は前記機構部に一部が結合された伸縮部材であることを特徴とする釣合機構。

請求項2

前記対象物は上下の位置関係にて配置された2つのプーリの間に架け渡された環状部材に結合され、前記伸縮部材は一端が固定されかつ他端が前記環状部材に結合され、前記対象物が最上位置にあるとき前記伸縮部材は最収縮状態にあるように釣合の均衡が保たれることを特徴とする請求項1記載の釣合機構。

請求項3

前記伸縮部材は、前記一端が動かないように固定されかつ前記他端が前記環状部材に結合されたバネであり、このバネの引張力と前記対象物の重量が釣り合うように設定され、前記対象物を昇降させる駆動装置の動作は、前記対象物の重量のみを昇降駆動開始時の慣性負荷であるとして制御されることを特徴とする請求項2記載の釣合機構。

請求項4

前記バネは、ゼンマイバネであり、前記ゼンマイバネの前記他端が、回転軸部を介して、前記環状部材に結合されたワイヤーにつながるように設けられていることを特徴とする請求項3記載の釣合機構。

請求項5

前記対象物が最下位置にあるときに前記対象物の位置を固定するロック機構を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の釣合機構。

請求項6

前記対象物は昇降式ホーム柵可動柵であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の釣合機構。

技術分野

0001

本発明は釣合機構に関し、特に、機器の全体重量を減少させ、昇降動作開始時の慣性力を小さくするのに好適な釣合機構に関するものである。

背景技術

0002

従来の釣合機構の代表例としてエレベータの釣合機構の例を図4を参照して説明する。図4において、101は昇降路を上下に移動する例えばかごであり、当該かご101は昇降部として機能する。かご101の中に人が乗る。かご101は例えばワイヤーロープ102に結合されている。ワイヤーロープ102は、環状の形態を有し、上端プーリ103と下端のプーリ104の間に架け渡されている。上端のプーリ103の軸部は駆動装置105の駆動軸105aに連結されている。ワイヤーロープ102では、かご101が取り付けられた部分に対して、プーリ103,104を境にして反対側の部分に釣合錘106が取り付けられている。釣合錘106は、かご101と同じ重量を有し、釣合バランスを取る機能を有し、カウンタウェイトとも呼ばれている。駆動装置105からプーリ103に対して回転駆動力が与えられないときには、かご101と釣合錘106は釣り合った状態にあり、ワイヤーロープ102は動かず、かご101および釣合錘106は静止した状態にある。駆動装置105からプーリ103に対してかご101を下降させる回転駆動力が与えられると、図4に示すごとく上端の位置にあるかご101は釣合錘106との間でバランスを保持されつつ下降する。反対に、駆動装置105からプーリ103に対してかご101を上昇させる回転駆動力が与えられると、下方の位置にあるかご101は釣合錘106との間でバランスを保持されつつ上昇する。

0003

上記の釣合機構はエレベータにおけるかご101と釣合錘106の釣合機構であったが、従来では、かご101以外の一般的な昇降部に対しても同様な釣合機構が用いられている。

0004

従来の釣合機構の公知文献としては、特許文献1に開示されたエレベータや特許文献2に開示されたエレベータ装置が知られている。いずれも、ロープの両端にかごと釣合錘を備えた構造である。

先行技術

0005

特開2013−6689号公報
特開平9−151059号公報

発明が解決しようとする課題

0006

釣合錘を用いた釣合機構を備えた従来の昇降駆動ステムでは、釣合錘の重量分が増加し、可動対象となる機器の重量が増加し、機器全体として大きな重量となるという問題があった。また駆動装置の側からみると、昇降駆動を開始する時に必要とされる駆動力は、昇降部の重量と釣合錘の重量を合計した重量に対応する慣性力を配慮することが必要となる。このため、駆動装置は、昇降駆動の開始時に大きな駆動力を発生させることが必要になり、大きな出力を有するモータが必要となるという問題があった。さらに、釣合錘を用いた構成の場合には、昇降部の昇降動作に応じて釣合錘も同じ距離を昇降するので、釣合錘が移動するための昇降路のスペースが必要となる。そのため、昇降駆動システムの装置サイズが大きくなるという問題があった。

0007

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、釣合錘を用いない構造とし、機器全体の軽量化を図り、駆動対象となる重量を軽減し、低出力のモータを用いて安価に構成することができ、さらに省スペース化を実現できる釣合機構を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

本発明に係る釣合機構は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。

0009

第1の釣合機構(請求項1に対応)は、昇降するように設けられた対象物に対して対象物の重量と釣り合うように釣合部材を設けた釣合機構において、釣合関係を作る機構部を有し、釣合部材は機構部に一部が結合された伸縮部材であることを特徴とする。

0010

上記の釣合機構では、昇降する対象物に対して、これと釣合関係を作る機構部を有し、かつ対象物と釣り合う釣合部材を、機構部に一部が結合された伸縮部材としたため、機器全体を軽量化することができ、駆動対象となる部分の重量を軽減し、低出力の駆動モータを用いることが可能となる。

0011

第2の釣合機構(請求項2に対応)は、上記の構成において、好ましくは、対象物は上下の位置関係にて配置された2つのプーリの間に架け渡された環状部材に結合され、伸縮部材は一端が固定されかつ他端が環状部材に結合され、対象物が最上位置にあるとき伸縮部材は最収縮状態にあるように釣合の均衡が保たれることを特徴とする。

0012

第3の釣合機構(請求項3に対応)は、上記の構成において、好ましくは、伸縮部材は、一端が動かないように固定されかつ他端が環状部材に結合されたバネであり、このバネの引張力と対象物の重量が釣り合うように設定され、対象物を昇降させる駆動装置の動作は、対象物の重量のみを昇降駆動開始時の慣性負荷であるとして制御されることを特徴とする。

0013

第4の釣合機構(請求項4に対応)は、上記の構成において、好ましくは、バネは、ゼンマイバネであり、ゼンマイバネの他端が、回転軸部を介して、環状部材に結合されたワイヤーにつながるように設けられていることを特徴とする。

0014

第5の釣合機構(請求項5に対応)は、上記の構成において、好ましくは、対象物が最下位置にあるときに対象物の位置を固定するロック機構を備えることを特徴とする。

0015

第6の釣合機構(請求項6に対応)は、上記の構成において、好ましくは、対象物は昇降式ホーム柵可動柵であることを特徴とする。

発明の効果

0016

本発明によれば、昇降させる対象物との間の重量バランスをとるための手段として釣合錘を用いず、その代わりにバネ等の伸縮部材を用いてバランスをとるようにしたため、装置等の機器全体の軽量化を達成することができ、昇降駆動の対象となる重量を軽減することができ、その結果、低出力のモータを用いて対象物を昇降駆動することができ、釣合機構を安価な費用で構成することができ、さらに昇降する釣合錘を使用しないことから省スペース化を実現できるという効果を発揮する。

図面の簡単な説明

0017

本発明に係る釣合機構の基本的な構成を説明する構成図である。
釣合機構の原理を説明する概念図である。
伸縮部材の代表例を示す斜視図である。
従来の代表的な釣合機構を示す構成図である。

実施例

0018

以下に、本発明の好適な実施形態(実施例)を添付図面に基づいて説明する。

0019

図1図2を参照して本発明に係る釣合機構の代表的な実施形態を説明する。図1において、(A)は昇降する対象物が最上位の位置(最上位置)にある状態を示し、(B)は当該対象物が最下位の位置(最下位置)にある状態を示している。図2は本発明に係る釣合機構の原理を概念的に説明するための図である。

0020

図1の(A)と(B)において、鉛直方向での上下の位置関係にて2つのプーリ11,12が設置されており、例えば上側にプーリ11は駆動用プーリであり、下側のプーリ12は受け用のプーリである。上側のプーリ11と下側のプーリ12の間には環状の形状を有したベルト(またはチェーン、ワイヤーロープ等)13が架け渡されている。駆動用のプーリ11の回転中心軸11aはモータ14の駆動軸14aに連結されている。従って、プーリ11の回転中心軸11aが、モータ14の駆動軸14aから時計回りまたは反時計回りの回転駆動力を受けると、プーリ11は時計回りまたは反時計回りに回転する。モータ14の回転動作は、コントローラ15から与えられる制御信号に基づいて制御される。モータ14の回転動作に関する制御の内容は、例えば、回転の方向、および昇降駆動開始時に生じる慣性負荷に対抗し、これを超える駆動力の大きさである。図1に示された例では、後述するごとく、プーリ11が時計方向回転駆動されるときには下降動作に対応し(図1の(A)から(B)への変化の動作)、プーリ11が反時計方向に回転駆動されるときには上昇動作に対応する(図1の(B)から(A)への変化の動作)。

0021

ベルト13には、昇降させるための対象物16が結合部17を介して取り付けられている。対象物16の具体例は、任意であり、例えば駅ホームに設置された昇降式ホーム柵の可動柵、あるいはビル等に設置されたエレベータの昇降かごである。対象物16は、上下の位置にある2つのプーリ11,12を結ぶ鉛直線中心軸線として一方の側(例えば図1(A)中右側)に位置するベルト13の部分に取り付けられている。図1の(A)では、対象物16は最上位の位置に存在している。また2つのプーリ11,12を結ぶ鉛直線を中心軸線として他方の側(例えば図1(A)中左側)に位置するベルト13の部分には、伸縮部材として例えばコイルバネ18が結合部19を介して取り付けられている。コイルバネ18は、図中下端部18aが例えば床面20等の固定部に連結されて固定され、さらにその上端部18bが結合部19を介してベルト13に連結されている。図1の(A)の図示例では、コイルバネ18は相対的に短くなり、収縮した状態にある。

0022

図1の(B)では、図1の(A)に示された状態から、プーリ11が時計回りに所定の角度だけ回転駆動され、その結果、ベルト13が矢印Aのごとく所定の距離だけ時計回りに移動し、対象物16を下降させ、対象物16を最下位の位置に移動させている。このとき、コイルバネ18は、結合部19がベルト13の移動に従って最上位の位置に移動するため、図示のごとく相対的に長くなり、伸長された状態になる。

0023

反対に、図1の(B)に示された状態から、プーリ11が反時計回りに所定の角度だけ回転駆動され、その結果、ベルト13が矢印Bのごとく所定の距離だけ反時計回りに移動し、対象物16を上昇させ、対象物16を最上位の位置に移動させ、図1の(A)の状態になる。このとき、コイルバネ18は、結合部19がベルト13の移動に従って最下位の位置に移動するため、図示のごとく相対的に短くなり、短縮された状態になる。

0024

図1に示された構成では、鉛直方向の上下位置に配置されたプーリ11,12と、プーリ11,12の間に架け渡された環状のベルト13であってかつ対象物16とコイルバネ18を線対称的な位置関係で取り付けられたベルト13は、対象物16と釣合部材との間の釣合関係を作る機構部として構成され、さらに、当該釣合部材として前述したコイルバネ18に基づく反力(引張力)を利用して対象物16の重量と釣り合うように構成している。次に図2を参照して、対象物16とコイルバネ18の釣合関係について説明する。

0025

図2は、対象物16とコイルバネ18の釣合関係を概念的に示している。図2では、軸21aの回りに回転自在に設置されたプーリ21に架けられたワイヤーロープ22において、一方の端部に対象物16が結合されており、他方の端部に、下端18aが床面20に固定されたコイルバネ18が結合されている。図2は、釣合関係を説明するための概念的なイメージ図である。この釣合関係では、対象物16の質量Wに基づく重量Wg(g:重力加速度)と、対象物16の位置に応じて必要な長さに伸びたコイルバネ18による反力(引張力)Fとが釣り合った状態にある。このように、本実施形態に係る釣合機構によれば、昇降する対象物16に対してその重力と釣合を行うための部材としてコイルバネ18(一般的には伸縮部材)を利用し、対象物16の重量に釣り合う反力をコイルバネ18によって発生させるように構成している。対象物16は、図1を参照して説明した通り、モータ14による駆動に基づきC方向にて昇降するように移動する。このため、コイルバネ18の長さは、対象物16の移動位置に応じて決まり、その時のコイルバネ18によって生じる反力Fは、コイルバネ18の長さに応じて生じる。基本的には、対象物16の重量Wgに釣り合う近似的な反力(力F)は、コイルバネ18の長さで決まる引張力によって生成される。

0026

図1で示したモータ14による起動のための駆動力が与えられていない状態では、対象物16の重量Wgとコイルバネ18の反力Fは釣り合っている。その釣合状態において、モータ14によって矢印Cに示されるごとく対象物16を昇降させるときには、モータ14は駆動用のプーリ21(図1ではプーリ11に相当)に対して対象物16を移動させるために要する昇降駆動開始用の回転駆動力を与える。昇降駆動開始用の回転駆動力は、主に対象物16の重量Wgのみによって決まる慣性負荷に対応し、これを超える回転駆動力である。換言すれば、本実施形態に係る釣合機構の場合には、対象物16を昇降させるときのモータ14から出力される回転駆動力の制御では、対象物16の重量のみを考慮すればよく、釣合部材であるコイルバネ18の重量はほとんど無視することができる。すなわち、本実施形態に係る釣合機構によれば、対象物16の重量Wgとバランスをとるための反力をコイルバネ18の伸縮機能に基づき生じる力で生じさせ、さらに、この構成によってモータ14による昇降駆動開始時の駆動力を、対象物16の重量のみを対象として、駆動対象の重量を軽量化することができるため軽減することができる。

0027

さらに本実施形態に係る釣合機構によれば、従来のを利用した釣合機構に比較して、コイルバネ18自体は移動せず、伸縮するだけなので、移動のスペースを必要としないという利点を有している。このため、釣合機構の構造をコンパクトに作ることができる。

0028

上記の釣合機構において、好ましくは、対象物16が最下位の位置にあるときに、対象物16の位置を固定するためのロック機構を備えることも可能である。このようなロック機構は、例えばコイルバネ18に不具合が生じたときに、釣合機構の安全性を保証するための手段である。またロック機構によるロック動作は、対象物16が最下位の位置以外の他の位置にあるときにも、目的に応じて任意に設定することもできる。ロック機構としては、具体的に機械的装置として装備することもできるが、それ以外にも、モータ14の駆動の状態として、コントローラ15に基づくモータの駆動制御に基づいて制御的な観点でロック機能を実現することも可能である。

0029

前述した実施形態では、説明の便宜上、伸縮部材としてコイルバネ18の例を説明したが、バネ部材としては図3に示すようにゼンマイバネのバネユニットを用いることもできる。このバネユニット31は、円筒形容器32の中にゼンマイバネ33を収容しており、ゼンマイバネ33の回転軸部に結合されたワイヤー34がケース枠体35から引き出された構造を有している。ワイヤー34の先端部34aは前述した結合部19に結合される。バネユニット31において、ワイヤー34がケース枠体35からさらに引き出されるときにはゼンマイバネ33は伸び、ワイヤー34がケース枠体35の中に引き込まれるときにはゼンマイバネ33は縮むように構成されている。

0030

本実施形態の釣合機構における伸縮部材としては、その他に、ゴムや、同等の伸縮機能
を有する力発生器を用いることも可能である。

0031

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成材質)等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

0032

本発明に係る釣合機構は、エレベータや昇降式ホーム柵等のごとく昇降する機器を有する装置において、当該昇降機器の重量との間で釣り合いを生じる手段として利用される。

0033

11,12プーリ
13ベルト
14モータ
15コントローラ
16対象物
17 結合部
18コイルバネ
19 結合部
20 床面
21 プーリ
22ワイヤーロープ
31バネユニット
32容器
33ゼンマイバネ
34ワイヤー
35ケース枠体
101かご
102 ワイヤーロープ
103 プーリ
104 プーリ
105駆動装置
106 釣合錘

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