エレベーター
背景
エレベータは、建物内の高層階に人や貨物を持ち上げるために使用される、開いているか閉じているかのいずれかのプラットフォームです。エレベーターは、高層の商業用または住宅用の建物の標準的な部分です。近年、障害を持つアメリカ人法の導入により、多くの2階建ておよび3階建ての建物にエレベーターを後付けすることが義務付けられています。
手動で操作されるエレベーターは、1600年代には早くも倉庫や製造工場で貨物を持ち上げるために使用されていました。現代のエレベーターは、1853年にニューヨーク万国博覧会でエリシャG.オーチスによって最初に示された設計の直系の子孫です。オーチスエレベーターの注目すべき特徴、およびその人気の理由は、すぐに使用できる安全装置でした。巻き上げケーブルが壊れた場合に備えて、エレベーターを持っていました。最初のエレベーターは、ケーブルドラムを回転させるために蒸気動力によって操作されました。 1871年、水圧を動力源として最初の油圧式エレベーターが導入されました。当初、油圧ラムは一体型でした。つまり、エレベータが高くなるのと同じ深さで、エレベータシャフトの下に穴を掘る必要がありました。その後、複数セクションの伸縮式油圧ラムにより、より浅い穴が可能になりました。多くの都市では、これらの初期のエレベータの水力は、都市全体に水圧配管のネットワークを設置および維持している電力会社によって供給されていました。最初の商業的に成功した電気エレベーターは1889年に設置され、電気はすぐに受け入れられた動力源になりました。
電動エレベーターには2つの大きな利点があります。第一に、電力は明らかに普遍的に利用可能になりつつあり、エレベーターを備えていると思われる建物にも電力が供給されるようになりました。第二に、油圧式エレベータは上昇できる高さが厳しく制限されていましたが、電気式エレベータは、単純なケーブルとプーリーシステムを使用しており、実質的に高さ制限がありませんでした。長年にわたり、電気エレベーターは直流（DC）モーターまたは交流（AC）モーターのいずれかを使用していました。現在、ほとんどすべてのエレベータは2種類のACモーターのいずれかを使用しています。最も一般的なのは、最大500フィート/分（153 m /分）の速度で移動するエレベータ用のギア付きモーターですが、ダイレクトドライブモーターは、より高い速度で移動するエレベータに使用されます。速度。最新の高速エレベータの中には、最大2,000フィート/分（610 m /分）で移動するものがあります。
初期のエレベータの制御システムでは、人間のオペレータがリフトと降下の速度を調整し、各フロアでエレベータを停止し、ドアを開閉する必要がありました。 1950年代には、自動押しボタン制御システムが手動制御に取って代わりました。 1970年代に、電気機械式制御装置は徐々にソリッドステート電子制御装置に置き換えられました。
空中で数百フィートの小さな箱に乗ることは、その安全性を確信していなければ、当惑させる経験になるでしょう。電気エレベータには、ケーブルプーリーの速度を制御することでエレベータの速度を制御するガバナと、ケーブルが破損した場合にエレベータのガイドレールをつかむジョーで構成される緊急ブレーキの2つの主要な安全メカニズムが装備されています。エレベータには、ドアが完全に閉じられていない場合にエレベータが作動するのを防ぎ、ドアが閉じていることで乗客が閉じ込められるのを防ぐための電気機械式ドアインターロックも含まれています。同じドアインターロックは、エレベータが存在しない場合に各フロアの外部ドアが開くのを防ぎます。ほとんどのエレベータには電話が装備されており、天井にトラップドアが設置されている場合もあるため、エレベータがフロア間で動かなくなった場合、乗客は助けを求めたり、逃げたりすることができます。
デザイン
エレベーター自体はシンプルな装置であり、基本的なリフトシステムは50年以上もあまり変わっていません。しかし、制御システムは、安全性と操作速度を向上させるために大幅に変更されました。エレベーターは、建物の高さ、各階への移動人数、予想される使用頻度などを考慮して、特定の建物向けに設計されています。
ほとんどのエレベータは、エレベータの重量に最大定格荷重の40％を加えたものに等しいカウンターウェイトを使用します。このカウンターウェイトは、モーターが持ち上げる必要のある重量を減らし、ケーブルが損傷していないときにエレベータが制御不能になることがないようにします。リフティングドラムの設置では、ホイストケーブルは、ホイストモーターに取り付けられたドライブドラムから、エレベータ上部の大きな滑車の周りを通り、エレベータシャフトの屋根からぶら下がっている2番目の滑車まで伸びます。カウンターウェイト。トラクションドラムの設置では、ケーブルはエレベータからホイストモーターに取り付けられたドライブドラムの周りを上って一度走り、次にカウンターウェイトに戻ります。車と呼ばれるエレベータとカウンターウェイトは、それぞれ独自のガイドレールのセットで動作します。 2本目のガバナケーブルは、車からガバナプーリーまで伸び、次にエレベータシャフトの下部にあるテンションプーリーまで伸び、再び車まで伸びます。このケーブルは、車の速度に正比例する速度でガバナプーリーを回転させます。車速が速すぎる場合、ガバナーは別のケーブルを使用して、ガイドレールをつかみ、車を停止させる緊急ブレーキジョーを作動させます。
エレベータシャフトの側面にある傾斜したバーは、車の外側にある一連のスイッチをアクティブにして、車を減速し、適切なフロアで停止させます。車が目的のフロアに近づくと、ランプがスローダウンスイッチをアクティブにし、ホイストモーターに速度を落とすように信号を送ります。車が外側のドアの開口部に位置合わせされると、ランプがリミットスイッチをアクティブにして車を停止します。ドアインターロックスイッチも車が適切な位置にあることを感知すると、電気ドア開放モーターが作動して、車の内側のドアと床の外側のドアの両方を開きます。
現代の商業ビルは通常、統一された制御システムを備えた複数のエレベータを備えています。制御システムの目的は、エレベータの呼び出しボタンが押されてから最初に利用可能なエレベータが到着するまでに乗客が費やす平均時間を最小限に抑えることです。さまざまなシステムがさまざまなレベルの洗練度を使用しています。最も単純なシステムでは、エレベータの数に関係なく、各フロアで1つの上下ボタンを使用します。乗客がエレベータを要求すると、コントローラは目的の方向に移動している最も近いエレベータを送信します。エレベータかごの接近は、エレベータのドアの上にある上向きまたは下向きの照らされた矢印によって示されます。
より洗練されたシステムでは、コントローラーは、エレベータ呼び出しシステムを監視して、並んで動作するエレベータのセットまたはバンクを探します。これらのエレベータの運用ゾーンはセクターに分割されており、各セクターは隣接するフロアで構成されています。車が電話に出て指定された走行を完了すると、別の電話に出ることができるようになります。この時点で、コントローラーのプログラミングに応じて、車は指定された「ホーム」フロアに戻されるか、他の稼働中または利用可能な車から最も遠いセクターに送られ、そのセクターをカバーする場合があります。呼び出しが受信されると、コントローラーは銀行内のすべての車の位置を自動的に比較し、最も近い車を送信します。
コントローラーは、1日のさまざまな時間にさまざまに応答するようにプログラムすることもできます。たとえば、忙しいオフィスビルのエレベータコントローラは、労働者が到着して上層階の職場に行く必要がある朝に、1階からの電話が圧倒的に多くなります。その場合、コントローラーは、割り当てられていないすべての車を、そのセクターのホームフロアに戻すのではなく、1階に送るようにプログラムされます。建物を離れる乗客は朝よりもフロア間ではるかに均等に分散されるため、その日の後半に、異なる一連の指示を使用して、割り当てられていないエレベータを異なるセクターに送ることができます。
最新のエレベータにはすべて、消防士がキーを使用してアクティブにできる特別なオーバーライドコントロールがあり、エレベータを中間停止せずに特定のフロアに直接移動させることができます。
原材料
エレベータかご自体は、耐久性と強度のために鉄骨構造で構成されています。クロスヘッドと呼ばれる車の上の鋼製の梁のセットは、エレベータシャフトを左右に広げ、ホイストケーブルの滑車を保持します。スリングと呼ばれる鉄骨構造は、クロスヘッドから車の側面に沿って伸び、床またはプラットフォームを支えます。乗用車の側面は通常鋼板でできており、内側は装飾パネルでトリミングされています。車の床はタイル張りまたはカーペット敷きにすることができます。手すりやその他の内装トリムは、外観と着用性のためにステンレス鋼で作ることができます。吊り天井は通常、実際の車の上部の下に吊るされており、プラスチック製のディフューザーパネルの上に蛍光灯が含まれている場合があります。エレベータ制御装置、警報ボタン、および緊急電話は、車の前部のパネルの後ろ、ドアの隣に含まれています。
鋼製のガイドローラーまたはガイドシューが、ガイドレールに沿って走るように両側のスリング構造の上部と下部に取り付けられています。ガイドレールも鋼製で、建物の上部から下部に伸びるエレベータシャフトの内壁に取り付けられています。緊急ブレーキ機構は、2つのクランプ面で構成されており、ウェッジによって一緒に駆動してガイドレールを圧迫することができます。ウェッジは、緊急ケーブルに取り付けられたドラムによって回されるネジによって作動します。
ニューヨーク市の新しいロードアンドテイラーデパートのエレベーターは、初日はこのように見えました。 1873年。 （ヘンリーフォード博物館とグリーンフィールドビレッジのコレクションから。）
エレベータは、「波及効果」が見過ごされがちな発明の1つです。エレベーターのない8階または10階以上の建物の実用性を考えてみてください。次に、10階以上の建物のない近代的な都市を想像してみてください。構造用鋼と鉄筋コンクリートに加えて、エレベーターは近代的な超高層ビルの開発、ひいては近代的な都市中心部の一般的な形態に不可欠でした。
エレベータの実際の影響は、その象徴的な影響とほぼ一致していました。 1880ドルは都市の巨大な成長の年であり、都市への新規参入者の流入には中流階級のキャリアの人々と工場労働者が含まれていました。都市の資産価値が急上昇しているため、中流階級の家族は一軒家を買う余裕がありませんでした。アパートの所有者は、「ハイテク」設備の広告でアパート生活を促進しました：温水と冷水、電話システム、調理と照明用の中央ガス、設備の整ったバスルーム、エレベーター。
さらに、これらすべての近代的な便利さを備えたアパート生活は、国内の義務の新しい組織の具現化として中流階級の想像力を捉えました。建物には、セントラルヒーティング、換気、および配管システムが付属していました。一部の人は地下にキッチンを持っていて、それが個々のアパートの住人のために食事を準備していました。一部の部屋には、地下室のポンプに接続された各部屋のノズルを備えた集中真空システムさえありました。
エレベーターは民主主義への貢献者としてさえ称賛されました。エレベーターを備えた建物では、どの階に住んでいたかはほとんど違いがありません。すべてのフロアが等しくアクセス可能でした。対照的に、ヨーロッパでは、裕福な家族は一般的に中層階にあり、多くの飛行機に乗る必要はありませんでした。貧しい家族は通常、地下室または上層階に限定されていました。
ウィリアム・S・プレッツァー
エレベータホイストケーブルは通常、6本以上のストランドで構成され、各ストランドは複数の個別の鋼線で構成されています。ストランドは、クッションとして機能し、潤滑剤も含む麻の中心の周りにねじることができます。
リフティングドラムの設置では、ホイストケーブルがホイストモーターに取り付けられたドライブドラムから、エレベータの上部にある大きな滑車、エレベータのホイストの屋根からぶら下がっている2番目の滑車まで、そしてカウンターウェイトまで下がっています。トロクションドラムの設置では、ケーブルはエレボターからホイストモーターに取り付けられたドライブドラムの周りを上って一度走り、次にカウンターウェイトにボックします。
電気ホイストモーターは、エレベータサービス用に特別に設計されており、両方とも購入部品であるギアボックスを介してホイストドラムを駆動する場合があります。
製造
プロセス
- エレベータかごは、エレベータメーカーの工場で、標準的な金属の切断、溶接、および成形技術を使用して製造されています。建物の建設中に車が天候にさらされる場合は、建物の完成後に内装トリムを取り付けることができます。
- エレベーターの残りの部分は、建築現場で組み立てられます。建物の設計は最初からエレベータシャフトを統合しており、建物が建てられるにつれてシャフトは成長します。シャフトの壁にはコンクリートが流し込まれ、シャフトの真直度と
ほとんどのエレベータは、エレベータの重量に最大定格荷重の40％を加えたものに等しいカウンターウェイトを使用します。このカウンターウェイトは、モーターが持ち上げる必要のある重量を減らし、ケーブルが損傷していないときにエレベータが制御不能になることがないようにします。他の寸法は、各フロアが上がるにつれて注意深く監視されます。 - ガイドレール、スイッチランプ、サービスラダー、および同様のサポート機器は、シャフトの壁が完成した後、シャフトに屋根が付けられる前に、シャフトにボルトで固定されます。
- シャフトがまだ上部で開いている間に、クレーンがカウンターウェイトを建物の上部まで持ち上げ、レールに沿ってシャフトに下げます。
- 次に、クレーンがエレベータかごを持ち上げ、シャフトに部分的に挿入します。ガイドホイールは車をガイドレールに接続し、車は慎重にシャフトの下部まで下げられます。
- 次に、シャフトに屋根を付け、シャフトの上に機械室を残します。ホイストモーター、ガバナ、コントローラー、およびその他の機器がこの部屋に取り付けられており、モーターはエレベータカープーリーの真上に配置されています。
- エレベータケーブルとガバナケーブルが張られて取り付けられ、電気接続が完了し、コントローラがプログラムされます。
品質管理
米国の各エレベータ設備は、米国規格協会および米国機械学会の安全基準を満たしている必要があります。これらの基準は、地域の建築基準法に組み込まれている場合もあれば、地域の基準に独自の安全基準がある場合もあります。州は、運転を開始する前に各乗客用エレベータの設置を検査、評価、および認定する必要があり、その後は定期的に再検査する必要があります。
未来
エレベーターは何年にもわたって大幅に変更されておらず、近い将来に変更される可能性は低いです。電子制御は、進化的であまり劇的ではない方法で改善され続けます。過去の交通パターンから学習し、この情報を使用して将来のニーズを予測し、待ち時間を短縮する制御システムが開発されています。車の速度と距離を測定するため、および潜在的な乗客のために建物の床をスキャンするために、レーザー制御が使用され始めています。
製造プロセス