エレベーターの安全装置とは何ですか?

1. エレベーターの安全装置の仕組み

1.1 基本的な動作原理

の安全装置エレベーターこの機構は、ガイド レールに加えられる制御されたクランプ力による摩擦{0}}の原理に基づいて動作します。この装置はエレベータかごフレーム (構成によっては釣合おもりフレーム) に取り付けられており、通常のエレベータ動作中は受動的な非係合状態のままです。-作動は、調速機システムによって検出された過速度状態によってのみトリガーされます。

作動すると、安全装置のジョー要素が-ローラー、ウェッジ、偏心ディスクのいずれのタイプであっても-）、ガバナ ロープ リンケージの機械的動作によってガイド レールの走行面に接触します。ジョー要素とレールの間に生じる法線力により、かごの下向きの動きに対抗する摩擦力が発生します。正しく指定された安全装置の場合、この摩擦力は、適用される規格で規定されている減速度制限内 (プログレッシブ タイプの場合は通常 0.2g ～ 1.0g) 内で、フル装備の車両をトリガー速度からゼロまで減速するのに十分です。

1.2 トリガー機構: ガバナロープと過速度検出

調速機は、機械室または頭上構造に取り付けられた遠心機械装置で、かごの走行中に連続的に走行する閉ループの調速機ロープを介してエレベータかごに接続されています。{0}車の速度が増加すると、ガバナ フライウェイトに作用する遠心力により、ガバナ フライウェイトが外側に回転します。 EN 81{{6}20 および同等の規格に従ってエレベーターの定格速度の少なくとも 115% に設定された定格トリガー速度-では、フライウェイトは機械的なラッチを作動させる変位閾値に達し、ガバナ シーブとガバナ ロープを停止させます。

ガバナロープが拘束され、かごが下降を続けると、ロープはかごのフレームに対して張った状態になります。この張力はリンク機構 (通常はプルロッドとレバーアームシステム) を介して安全装置のジョーに伝達され、安全装置のジョーがガイド レールと係合するように駆動されます。ガバナのトリップから安全装置が完全に作動するまでのシーケンス全体は数ミリ秒以内に発生し、電力や電子制御入力は必要ありません。-これは、停電シナリオでも動作を保証するための意図的な設計要件です。

1.3 安全装置がガイド レールに係合する仕組み

ガイド レールの係合は、システムにおける重要な機械的イベントです。安全装置エレベーターアクティベーションシーケンス。ジョー要素は、乗客を傷つけたり設備に損傷を与えたりする可能性のある車両の回転や不均一な減速を防ぐために、両方のレール走行面に同時に一貫して均一な接触を達成する必要があります。主要なエンゲージメントパラメータは次のとおりです。

ジョー面圧分布: プログレッシブセーフティギアの場合、レール表面応力をレール材質 (通常は EN 10025 による S235 または S355 構造用鋼) の降伏強度以下に保つために、定義されたジョー面領域全体に接触圧力を分散する必要があります。

自己給電ジオメトリ-: ほとんどの安全装置のジョーの設計には、自己賦活ウェッジ角度が組み込まれています。{0}これにより、ジョーが下向きの荷重を受けてレールにさらに突き刺さるにつれて法線抗力が増加します。これにより、クランプ力は固定されたままではなく、減速要求に比例して増加します。{1}}

対称的なかみ合い: 両方の安全装置ユニット (かごフレームの両側に 1 つずつ) が同時に作動する必要があります。係合タイミングの差により車両の傾きが発生しますが、これは両方のユニットを共通のプルロッド アセンブリに接続する機械的同期リンク機構によって対処されます。

1.4 セーフティチェーンにおけるバッファとピットの役割

の安全装置エレベーターシステムは単独では動作しません。-これは、調速機、電気安全回路、端子リミット スイッチ、ピット バッファを含む多層安全チェーンの 1 つの要素です。-車両が安全装置の作動後に減速してピットに到着した場合、バッファー (油圧またはポリウレタン スプリング タイプ) が最終エネルギー吸収段階を提供します。ピットの深さは、バッファーの最大圧縮ストロークに該当する規格で定義された安全クリアランスを加えた寸法に設定されており、部分的な安全装置の係合（ピット前で動きを完全に阻止できない可能性がある）であっても、ピット床との衝撃による構造的損傷や乗員の負傷が発生しないことが保証されています。

2. エレベーターの安全装置の種類と機能

2.1 瞬間安全装置 - の設計と応用

理解エレベーターの安全装置の種類と機能瞬間タイプから始まります-2 つの主な分類のうち、より単純なタイプです。瞬間的な安全装置エレベーターこの装置は、非常に短い移動距離 (通常、ジョーの変位の 1 ～ 3 mm) 内でガイド レールに完全な制動力を加える 1 回の突然のクランプ動作によってカーアレストを実現します。

この瞬時の設計では、剛性ジョー要素-最も一般的には硬化鋼製の偏心ディスクまたは固定ウェッジ ブロック-を使用し、金属-と金属-がガイド レールと直接接触します。ブレーキ力は段階的なランプなしでほぼ​​瞬時に適用されるため、車とその内容物が経験する減速は急激で、それに応じて大きくなります。これにより、瞬間安全装置の適用は、トリガー速度での運動エネルギーが十分に低く、急減速によって乗客が負傷したり、かごフレームが構造的に過負荷になる危険が生じない低速エレベーターに限定されます。-

適用可能な速度範囲: EN 81-20 に基づく定格自動車速度は最大 0.63 m/s、特別な設計規定のあるローラータイプの瞬間装置の場合は最大 1.0 m/s。

2.2 エレベーター システム用の進歩的安全装置 - の設計と適用

エレベーターシステム用の進歩的安全装置トリガー リンケージとジョー アセンブリの間に制御された力のスプリングまたはエラストマー製減衰要素を組み込むことで、瞬間的な設計の減速制御の制限に対処します。-この中間のコンプライアンス要素により、ジョーの係合力-、したがって車の減速度が瞬時ではなく、定義された停止距離を超えて徐々に増加することができます-。

のエレベーターシステム用の進歩的安全装置仕様範囲内の車両の荷重、トリガー時の速度、またはガイド レールの表面状態の変化に関係なく、制動イベント全体を通じて車両の減速度を所定の範囲 (EN 81-20 Annex D に従って 0.2g ～ 1.0g) 内に維持します。この制御された減速プロファイルは、乗客を怪我から保護し、かごフレームの構造的過負荷を防ぎ、定格速度が 1.0 m/s を超えるすべてのエレベーター設置に必須です。

進歩的安全装置の主な設計要素には次のものがあります。

春のパッケージ: トリガー速度に関係なくジョーの係合力の最大および最小を定義する、校正された圧縮スプリング スタック (通常は皿バネ/ベルビル ワッシャー アセンブリ)。

ローラーまたはウェッジジョー要素: 硬化スチール ローラーまたは精密機械加工されたウェッジ ブロック。-バネ力を制御されたレール クランプ圧力に変換します。

調整可能なスプリングプリロード: プレミアム プログレッシブ設計により、工場で設定されたスプリング プリロード調整が可能になり、定義された範囲内で特定の車の質量と速度の組み合わせに対して減速性能を最適化できます。{0}

左右対称: 左右のジョー アセンブリは両方とも機械的にリンクされており、両方のガイド レールに同時に均等な係合力がかかります。

2.3 瞬間式とプログレッシブ式のエレベーター安全装置 - の完全な比較

次の間の選択瞬間式エレベーターの安全装置と漸進的なエレベーターの安全装置は主にエレベータの定格速度と、特定の用途に許容される減速度制限によって決まります。インスタントデバイスはシンプルさと低コストを提供しますが、その用途は安全基準により低速設置に厳しく制限されています。-次の比較は、関連するすべてのエンジニアリングおよび商業的側面をカバーしています。

2.4 ローラータイプとウェッジタイプ - の構造の違い

瞬間的カテゴリーと漸進的カテゴリーの両方で、ジョー要素の形状がさらに差別化されています。安全装置エレベーターデザイン。 2 つの主要なジョー構成はローラー タイプとウェッジ タイプで、それぞれに異なる構造的特徴と性能のトレードオフがあります。

3. エレベーターの安全システムの主要コンポーネント

3.1 スピードガバナーとガバナーロープ

調速機は、制御装置の感知およびトリガー要素です。安全装置エレベーターシステム。ガバナのトリップ速度とロープの張力特性が安全装置の係合力要件に一致している必要があるため、作動するように設計された安全装置を備えた完全なアセンブリとして型式テストされ、認定されている必要があります。-重要なガバナ仕様には次のものが含まれます。

走行速度設定: 車の定格速度の 115% 以上に設定します (EN 81-20 条項 5.6.1.2)。 1.0 m/s を超える定格速度の場合、最大許容トリップ速度は定格速度に基づいた式によって定義され、安全装置の停止距離が利用可能なピットと頭上の隙間を超えるほどガバナが速くトリップしないようにします。

ガバナロープ径と材質: 通常は直径 6 ～ 10 mm のスチール ワイヤ ロープ。ガバナ シーブのラップ角度に必要な柔軟性を維持しながら、安全装置の作動力に十分な引張強度を提供するように選択されます。 EN 81-20 に従って、最小破壊力は最大作動力の 8 倍を超える必要があります。

ガバナロープ張力装置: ピット内の張力錘またはバネ仕掛けのシーブにより、設備の稼働期間中一貫したガバナ ロープの張力が維持され、ロープの伸びが補償され、ロープのたるみによる誤トリップや係合ミスが防止されます。

3.2 安全装置のハウジングとジョーのアセンブリ

安全装置のハウジングは、精密に機械加工された構造鋳物（通常はダクタイル鋳鉄または加工鋼）であり、係合中にジョー要素が移動する幾何学的フレームワークを提供します。{0}ハウジングの寸法公差は重要です。通常の動作中に誤接触がなく、信頼性が高く一貫した係合を確保するには、受動的（非係合）状態でのジョー要素とガイド レール間のクリアランス（通常は片側 2 ～ 4 mm）を正確に制御する必要があります。

係合中に最も高い摩耗と応力を受けるジョー アセンブリのコンポーネントは次のとおりです。

ジョー要素 (ローラーまたはウェッジ): 接触面の表面硬度が 58～62 HRC の肌硬化合金鋼（通常 20CrMnTi または同等品）から製造されています。-何らかの嵌合イベントの後に交換し、再取り付けする前に寸法の適合性を検査する必要があります。

ジョーガイド表面 (ハウジングの傾斜面またはテーパー): ジョー要素の垂直方向の変位を水平方向のクランプ力に変換するハウジング内の傾斜面。これらのランプ表面の表面仕上げと硬度は、係合力の一貫性と再現性に直接影響します。

リターンスプリング: 安全装置がリセットされた後にジョー要素を受動的位置に戻す圧縮スプリング。時間の経過とともにバネが疲労したり、プリロードが失われたりすると、リセットが不完全になり、通常の動作中にレールとの接触が残留する可能性があります。

3.3 ガイドレールの仕様要件

ガイド レールは、ガイド レールに対する反力構造です。安全装置エレベーター制動力を加えます。レールの仕様は、安全装置のタイプと、係合イベント中に安全装置がレールに加える最大静力に一致する必要があります。主なレール要件は次のとおりです。

レールプロファイル: EN 10056 または同等の T- セクション ガイド レール。フランジ幅とウェブの厚さは、安全装置のクランプ力に降伏することなく耐えられるように選択されています。レール走行面 (フランジ面) は、安全装置メーカーが指定する平面度および表面粗さの許容差内に維持する必要があります。

レール材質グレード: 標準設置の場合は S235 鋼 (最小)。 S355 は、安全装置の係合力がより大きい高速-または高負荷-用途向けです。レール材料の降伏強度は、レールを永久に変形させることなく安全装置が適用できる最大クランプ力を直接制限します。

レールの接合と固定: 係合中のジョイント位置でのジョー要素の衝撃を防ぐため、レールジョイントのギャップは 0.5 mm (EN 81-20) を超えてはなりません。レール固定ブラケットの間隔とブラケットの剛性は、有効なクランプ力を低下させるレールのたわみを発生させずに、安全装置によって加えられる横方向の力に耐えるのに十分なものでなければなりません。

3.4 エレベーター制御システムとの相互作用

一方、安全装置エレベーターこの機構は作動および制動機能において完全に機械的であり、係合を検出する安全回路接点を介してエレベーターの電気制御システムと連動します。安全装置が作動すると、安全装置作動スイッチ (通常はエレベーターの安全回路にある常閉接点) が開き、駆動システムとブレーキ システムへの電力が遮断され、安全装置が手動でリセットされ、資格のある技術者が回路を復旧するまでエレベーターは運転を再開できなくなります。-この電気的インターロックにより、駆動モーターが作動中の安全装置に逆らって駆動しようとすることが防止されます。-これは、安全装置とガイド レールの両方を損傷する可能性があります。

4. エレベーターの安全装置点検チェックリスト

4.1 検査前の準備-

構造化された安全装置エレベーター点検チェックリストまず、検査を安全かつ包括的に実施できるようにするための検査前の準備から始まります。{0}必要な準備手順は次のとおりです。

エレベーターを停止し、すべての乗り場ドアに「メンテナンス中」の標識を設置して安全を確保します。

主電源を絶縁し、サイトの安全手順に従ってロックアウト/タグアウト (LOTO) を適用します。

エレベーターの技術文書を確認します。これには、元の設置図面、安全装置の種類のテスト証明書、以前の検査記録、未処理のメンテナンス作業などが含まれます。{0}

検査チームには、適用される国家基準に従った安全装置検査の能力を文書化された有資格のエレベーター技術者が少なくとも 1 名含まれていることを確認します。

検査ツールを準備します: 校正済みトルクレンチ、隙間ゲージ (0.05 ～ 5 mm 範囲)、表面粗さコンパレータ、デジタル ノギス、検査ミラーおよびトーチ、安全装置メーカーのメンテナンス マニュアル。

4.2 目視検査ポイント

目視検査フェーズ安全装置エレベーター点検チェックリスト次の項目別のチェックが対象となります。

住宅の完全性: 安全装置ハウジングの鋳物に亀裂、腐食、衝撃による損傷がないか確認してください。安全上重要な鋳造部品に亀裂が生じた場合は、-直ちに交換する必要があります。-亀裂は溶接も修復もできません。

ジョー要素の状態: ローラーまたはウェッジジョー要素の表面の摩耗、穴あき、傷、または平らな部分を検査します。測定したジョーの寸法をメーカーの摩耗限界表と比較します。摩耗が指定のしきい値を超えた場合は交換してください。

レール走行面の状態: 安全装置の係合ゾーンにあるガイド レールのフランジ面に、以前の係合イベントによる傷、腐食孔、または変形がないかどうかを検査します。レールの表面粗さは、メーカーの指定範囲内である必要があります (通常、Ra 1.6 ～ 6.3 μm)。

パッシブクリアランス測定: 隙間ゲージを使用して、安全装置が受動的位置にある状態で、各ジョー要素とレールのフランジ面の間のクリアランスを測定します。仕様 (通常 2 ～ 4 mm) と比較してください。この範囲外のすきまは調整が必要です。

リンケージとプルロッドの状態: ガバナロープ接続部、プルロッド、レバーアーム、同期ロッドの腐食、ピボットピンの摩耗、細長いピン穴、割ピンやサークリップの欠落または損傷を検査します。

リターンスプリングの状態: スプリングの腐食、目に見える疲労亀裂を確認し、自由長をメーカーの仕様と比較します。最小自由長以下のスプリングは交換が必要です。

潤滑: 潤滑ポイントがメーカーの仕様に従って正しく潤滑されていることを確認します。安全装置の作動ゾーンのレール走行面には潤滑剤を塗ってはいけないことに注意してください。{1}このゾーンのレールが油で汚れると摩擦係数が低下し、安全装置が完全に作動しない可能性があります。

4.3 機能テスト手順

機能テストでは、安全装置エレベーター制御された条件下で正しく作動します。このテストは、適用される規格で指定された間隔で、また安全装置が妨害されたり交換されたりした場合には必ず実施する必要があります。

負荷低下テストなし-: 車両を降ろした状態で、車両の最低速度でガバナを手動でトリップさせます (または、備えられている場合はテストトリップ装置を使用します)。両方の安全装置が同時に作動し、安全回路が開き、車が回転や異常な衝撃を与えずに停止することを確認します。

定格荷重落下試験: 車両に定格容量まで積載した状態で、該当する規格に従って管理された過速度テストを実行します。先進安全装置の場合は、停止距離を測定し、平均減速度を計算します。減速度が指定範囲内にあることを確認します (EN 81-20 Annex D に従って 0.2g ～ 1.0g)。

噛み合いの対称性チェック: 各落下テストの後、係合ゾーンの両方のガイド レールに対称の傷やバニシングの跡がないか検査してください。非対称マークはジョーの噛み合いが不均等であることを示しており、リンケージの調整が必要です。

リセット検証: 落下試験後、メーカーの手順に従って安全装置をリセットし、ガバナを元に戻し、安全回路が正しく閉じていることを確認します。エレベータを空荷のまま全行程運転し、異常な騒音、振動、制御システムの故障がないことを確認します。

4.4 文書化とコンプライアンスの記録管理

すべての検査は、安全装置エレベーター点検チェックリスト規制要件を満たし、保険および責任の目的に必要な監査証跡を提供するために、完全に文書化する必要があります。

各検査の日付、検査員の身元、および資格の参照を記録します。

すべての測定値 (ジョー クリアランス、スプリングの自由長、落下試験の停止距離、減速度値) を、仕様制限に対する合否ステータスとともに文書化します。

部品番号、バッチ番号、サプライヤーの文書など、交換したすべてのコンポーネントを記録します。

特定された不適合については、修正措置のタイムラインと責任者を明記した書面による欠陥報告書を発行します。{0}

すべての検査記録は、適用される国内規制で定められた最低期間 (通常は 5 ～ 10 年) 保管してください。

5. エレベーターの安全装置のメンテナンスとテスト

5.1 定期メンテナンスのスケジュール

効果的エレベーターの安全装置のメンテナンスとテスト適用される国家規格および安全具メーカーの推奨事項に沿った、体系化された頻度ベースのメンテナンス プログラムが必要です。-一般的なメンテナンス スケジュールは次のとおりです。

5.2 摩耗インジケーターと交換の閾値

{0}故障後の事後対応的な交換ではなく、測定された摩耗指標に基づいた事前のコンポーネント交換-が、効果的なコンポーネントの交換の基礎となります。エレベーターの安全装置のメンテナンスとテストプログラム。主な摩耗インジケーターとその交換しきい値は次のとおりです。

ジョー要素の接触面の摩耗: ジョー要素の接触面の厚さまたはローラーの直径をメーカーの新しい部品の寸法と比較して測定します。-摩耗が新しい部品の寸法の 10 ～ 15% に達した場合、またはメーカーの摩耗制限表に指定されているとおりに交換してください。-

ハウジングのランプ表面の摩耗: ハウジング内の傾斜したランプ表面に傷や穴がないかどうかを検査します。ランプ表面の粗さが Ra 3.2 µm を超えるか、目に見える傷の深さが 0.3 mm を超える場合、ハウジングの交換が必要になります。-現場でのランプ表面の再調整は許容できる修理ではありません。

リターンスプリングの自由長：公称仕様に対する自由長を測定します。自由長が公称値の 5% 以上減少した場合は、疲労による変形を示し、スプリングを交換してください。-。

プルロッドとピボットピンの摩耗：ピンの直径とピン穴の内径を測定します。直径クリアランス（ピン-から穴まで）が 0.5 mm を超えた場合は交換してください。これは、係合タイミングの遅れや非対称を引き起こす可能性のある摩耗を示しています。

ガバナロープ径縮小: ワイヤの磨耗や腐食により測定直径が公称直径の 10% 以上減少した場合は、ガバナ ロープを交換してください。

5.3 年次負荷テストの要件

毎年の落下テストは必須の要素ですエレベーターの安全装置のメンテナンスとテストほとんどの規制管轄区域で。試験は資格のある検査官が立ち会い、測定結果を文書化する必要があります。 EN 81-20 Annex D に基づくテスト プロトコル要件には次のものが含まれます。

車両に定格容量（定格荷重の 100%）まで積載した状態。

ガバナが作動しているときに定格速度で下向きに走行している車両 (または、過速度シミュレーション テストの場合はガバナ トリップ速度で走行している車両)。

加速度計によって測定される減速度、または停止距離と進入速度から計算される減速度。先進安全装置の場合は 0.2g ～ 1.0g 以内でなければなりません。

両方のガイド レールは、テスト後に対称的な噛み合いの証拠とレールの損傷を検査しました。{0}

安全装置をリセットし、安定した性能を確認するためにもう一度最低限の落下テストを繰り返します。

5.4 一般的な故障モードと修正措置

6. 規制基準と認証

6.1 EN 81-20/50 (ヨーロッパ)

EN 81-20 (リフトの建設と設置に関する安全規則 - 人や物の輸送のためのリフト) は、欧州で管理されている主要な規格です。安全装置エレベーター設計、テスト、設置。 2014 年版 (その後の修正を含む) は、以前の EN 81-1 および EN 81-2 規格に取って代わりました。安全装置に関する EN 81-20 の主な規定には次のものが含まれます。

条項 5.6: ガバナのトリップ速度制限、停止距離の計算、および減速度制限を含む完全な安全装置システム要件。

付録 D: 漸進的安全装置の型式試験手順。試験荷重、速度範囲、減速度測定方法、および合格基準を定義します。

EN 81-50 (コンパニオン試験規格): 安全装置、ガバナ、バッファなどの個々の安全コンポーネントの型式試験手順を定義します。全て安全装置エレベーター欧州市場に設置されるコンポーネントは、認証機関からの有効な EN 81-50 型式試験証明書を保持している必要があります。

6.2GB 7588 (中国)

GB 7588 はエレベーターの安全性に関する中国の国家規格であり、EN 81-1/2 とほぼ調和しています (改訂サイクルを通じて徐々に EN 81-20/50 とも調和しています)。現在の版 GB 7588-2003 修正 1 (2015) では、次のように指定されています。安全装置エレベーター欧州の枠組みと実質的に同等の要件。中国国内市場に供給される製品には、CNCA（中国認証認定局）が管理するエレベーター製品認証制度に基づくCCC（中国強制認証）が必要です。安全装置は必須の CCC{2}} 認定コンポーネントです。

6.3 ASME A17.1 (北米)

ASME A17.1 (エレベーターおよびエスカレーターの安全規定) は、米国およびカナダのエレベーター設置を管理します。 A17.1 フレームワーク安全装置エレベーター要件は欧州の EN 81 アプローチとは異なる構造になっていますが、同等の安全成果を達成します。主な規定には、規則 2.17 (自動車の安全装置) と規則 8.6 (定期検査要件) が含まれます。これらの規則では、年に 1 回の無負荷安全性テストと、進歩的安全装置の停止距離を測定した 5 年に一度の全負荷テストを義務付けています。{4}すべての安全コンポーネントは、UL、CSA、ETL などの国家的に認められた試験機関 (NRTL) によってリストされるか、承認される必要があります。