JP4102362B2 - エレベータのブレーキ制御装置 - Google Patents

Description

この発明はエレベータのブレーキ制御装置、特にブレーキシューがブレーキドラムに衝突する時に発生するブレーキ動作音の低減に関する。

従来のエレベータのブレーキ制御装置においては、ブレーキシューを駆動させるブレーキコイル（電磁石）に対する励磁電流指令を規定値に達するまで漸増させ、しかる後に励磁電流指令を急激に減少させるようにして、発生するブレーキ動作音を低減していた（例えば、特開平９−２６７９８２号公報参照）。
しかしながらこのような従来のエレベータのブレーキ制御装置においては、ブレーキ落下のタイミングや電流値が不明であり、ギャップ設定やブレーキ個体差によりその値は大きく変動し、また、電流値を漸増させる時間や電流値が理想状態から外れると、ドラムとの衝突速度が下がらない場合や、逆に吸引力が大きくなり過ぎてマグネットに引き戻されて、ブレーキ制動を阻害される場合が生じる。そしてこのように衝突音を下げるためには、ブレーキ調整と制御パラメータの調整に多大な労力を要するとともに、温度変化や経年変化などの不確定外乱が発生する場合の衝突音の低減効果は、ほとんど期待できないという問題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、ブレーキ調整作業が容易で、外乱に作用されずにブレーキの落下音を下げるエレベータのブレーキ制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的に鑑み、この発明は、エレベータブレーキのブレーキシューを駆動させる電磁石のブレーキコイルに吸引されるアーマチュアの移動速度に起因する電磁石の起電力を推定する起電力推定部と、この起電力および起電力の積分値のいずれかを目標値に合わせるようにして補償された電磁石への電圧指令を供給する補償部とを備え、制動時のアーマチュア移動開始後、アーマチュア移動速度を抑えるようにブレーキコイル電圧を制御することを特徴とするエレベータのブレーキ制御装置にある。

図１はこの発明によるブレーキ制御装置を含むエレベータのブレーキシステムの全体の構成を示す図、
図２はこの発明の実施の形態１にかかわるブレーキ制御装置の一例を示す構成図、
図３はこの発明にかかわるブレーキ制御装置に関する動作の説明図、
図４はこの発明にかかわるブレーキ制御装置に関する動作の説明図、
図５はこの発明の実施の形態２にかかわるブレーキ制御装置の一例を示す構成図、
図６はこの発明の実施の形態３にかかわるブレーキ制御装置の一例を示す構成図、
図７はこの発明の実施の形態４にかかわるブレーキ制御装置の一例を示す構成図、
図８はこの発明の実施の形態５にかかわるブレーキ制御装置の一例を示す構成図、
図９はこの発明の実施の形態５にかかわる補償手段の一例を示す構成図、
図１０はこの発明にかかわるブレーキ制御装置に関する動作の説明図、
図１１はこの発明の実施の形態６にかかわる補償手段の一例を示す構成図、
図１２はこの発明の実施の形態７にかかわるブレーキ制御装置の一例を示す構成図、
図１３はこの発明の実施の形態８にかかわる補償手段の一例を示す構成図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１によるブレーキ制御装置の一例を説明する。図１にこの発明によるブレーキ制御装置を含むエレベータのブレーキシステム全体の構成を示し、これは以下に説明する各実施の形態で同様である。エレベータのかご１は巻上機のシーブ２に巻き掛けられた主索３によって釣合おもり４とつるべ式に吊持され、巻上モータ５によって駆動されるブレーキドラム６は一般的には巻上モータ５とシーブ２を結合する軸上に設置され、バネ７の力によってブレーキシュー８をブレーキドラム６に押付け、摩擦力により制動力を得る。エレベータの起動時には制御装置９によりブレーキコイルすなわち電磁石１０（以降の説明ではブレーキコイル１０は電磁石と同一のものとして説明する）に電流を流して付勢し、ブレーキシュー８に取付けられたアーマチュア１１をバネ７の力に打ち勝って吸引する。この時ブレーキ接点１２が入り、その出力１２ａにより吸引が完了したことを検出する。また、制動時には同じく制御装置９によりブレーキコイル１０を消勢する。消勢の際、ブレーキコイル１０の電流値はコイルの抵抗とリアクタンス値によって定まる時定数に応じて減少し、ブレーキ電流の減少によって吸引力も減少する。この吸引力がバネ７の力よりも小さくなるとブレーキコイル１０とアーマチュア１１が離れ、バネ力に引かれ落下する。
図２は、この発明の実施の形態１による図の９，１０，１３の部分を含むブレーキ制御装置を示す構成図である。本願発明では基本的に、電磁石のブレーキコイルの起電力がアーマチュア速度を示すことに着目し、このコイルの起電力を電流検出器信号から推定し、これに基づき電磁石のブレーキコイルへの電圧指令を制御することでアーマチュア速度を制御、調整する。図２において、電流検出器１３はブレーキコイル（電磁石）１０に流れる電流を検出する。起電力推定手段３０は電磁石１０へのコイル印加電圧指令信号２０と電流検出器１３からの電流検出器信号２１から電磁石に発生する起電力を推定する。目標値設定手段（設定値手段）２２は起電力の目標値を与える。差分手段２３ａは起電力の目標値と推定起電力信号３１との差分（差を求める）を求める。補償手段２４は差分手段２３ａの出力のゲインと位相を整形して電磁石への電圧指令信号２０として出力する。非線形補償手段３２は電磁石１０に流れる電流、例えば電流検出器１３の出力２１ａと電磁石への電圧指令信号２０が比例関係になるように加算手段２５ａを介して補償を行う。インダクタンス調整手段２９は起電力推定手段３０における電磁石のインダクタンス値２６を電流検出器信号２１に従って調整する。
また起電力推定手段３０において、微分手段２７は電流検出器信号を微分し、ブレーキコイルインダクタンス値２６は実際にはその微分信号にブレーキコイルのインダクタンスを乗じる乗算手段、ブレーキコイル抵抗値２８は実際には電流検出器信号にブレーキコイルの抵抗値を乗じる乗算手段、加算手段２５ｂはこれらの両乗算信号を加算する。そして差分手段２３ｂはブレーキコイルへの電圧指令信号２０から前記加算手段２５ｂの出力を差し引きこれを推定起電力信号３１とする。
次に、この発明の実施の形態１にかかわるブレーキ制御装置の動作を説明する。図３はこの発明の実施の形態１にかかわるブレーキ制御装置に関する動作の説明図である。図３の（ａ）はブレーキコイル１０に与える電圧を示し、図３の（ｂ）はアーマチュア１１の変位を示し、図３の（ｃ）はアーマチュア１１の速度変化を示している。図３において、ブレーキ解除時は、ブレーキコイル１０に吸引電圧を印加することにより、ブレーキコイル１０を備えた電磁石がバネ７に打ち勝ってアーマチュア１１を吸引する。時刻Ｔ２において、ブレーキ接点１２がアーマチュア１１の吸引を検出すると、ブレーキコイル１０に保持電圧を印加する。保持電圧は吸引電圧より低い値とし、吸引状態での電磁石の吸引力がバネ力より僅かに大きくなるように設定され、吸引時のブレーキコイル１０の発熱を抑制するようにしている。
次に、保持電圧がブレーキコイル１０に印加された状態で、ブレーキを制動させる場合は、時刻Ｔ４において、図３の（ａ）に示すように、ブレーキコイル１０の印加電圧を保持電圧から零にする。これにより、ブレーキ電流は低下を始め、ブレーキ電流による吸引力がバネ力より小さくなるとアーマチュア１１は落下を始め、アーマチュア１１の速度は図３の（ｃ）に示すように加速を始める。アーマチュア１１が動き始めるのを起電力推定手段３０で検出すると、制御装置９は、差分手段２３ａにより設定値手段２２からの出力値と起電力推定手段３０から出力される推定起電力信号３１を差分し、差分信号を補償手段２４により増幅倍率と位相を整形し制御電圧指令としてブレーキコイル１０に与える。また、非線形補償手段３２により、ブレーキコイル１０に流れる電流とブレーキコイル１０への電圧指令が比例関係になるように補償電圧を加算手段２５ａにより付加する。例えば、電流検出器１３で検出されるブレーキコイル１０のコイル電流（電流検出器信号）に比例する電圧をフィードバックする補償手段３２がある。なお、図３の（ａ）に示すように、アーマチュア１１が落下動作を終了する時間を過ぎる所定時間Ｔ６まで、制御電圧指令を与える。また、補償手段２４の増幅倍率は、アーマチュア１１を電磁石に引き戻さないだけの値に設定している。
次に、起電力推定手段３０の動作について説明する。電磁石すなわちブレーキコイル１０への電圧指令Ｅとブレーキコイル１０に流れるコイル電流ｉの関係は、コイルの抵抗値をＲ、コイルのインダクタンスをＬと表すと、電磁気学より
Ｅ＝Ｒｉ＋Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）＋（∂Ｌ／∂ｔ）ｉ （１）
の関係がある。さらに、式（１）の右辺第３項は、アーマチュアの変位をｘ、その速度をｖとすると
（∂Ｌ／∂ｔ）ｉ＝（∂Ｌ／∂ｘ）（ｄｘ／ｄｔ）ｉ＝（∂Ｌ／∂ｘ）ｖｉ （２）
の関係があり、アーマチュア速度ｖに比例する電圧であり、速度に起因する起電力である。起電力推定手段３０は、上記の関係式より
（∂Ｌ／∂ｘ）ｖｉ≒Ｅ−Ｒｉ−Ｌ（ｄｉ／ｄｔ） （３）
の関係式から推定起電力信号３１を推定するように、微分手段２７、コイル抵抗値２８、インダクタンス値２９を設け、式（３）の演算を行うように動作する。
次に、インダクタンス調整手段２９の動作について説明する。例えば、図４に示すように、予めブレーキコイル電流ｉとインダクタンスＬを求めて、ブレーキコイル電流ｉとインダクタンスＬの関係をテーブル化し、制御装置９においては、電流検出器１３の信号からこのテーブルによりインダクタンスＬを呼び出して、起電力推定手段３０内のインダクタンスＬを変更するように動作する。
上述のようにブレーキ制御装置を構成すると、ブレーキの落下開始後、ブレーキ落下速度を抑えるようにブレーキコイル電圧を制御するので、ブレーキの落下速度が、図３の（ｃ）の一点鎖線で示す従来の速度変化に対し、所定の値以下に遅くなり、ブレーキシュー８がブレーキドラム６に衝突する時に発生するブレーキ動作音が小さくなる。
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２によるブレーキ制御装置を示す構成図である。上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す（以下同様）。図５において、起電力推定手段３０は、電流検出器信号に電磁石のインダクタンスと抵抗から算出される零点を備えた所定のフィルタをかけるフィルタ手段３３ｂと、電磁石への電圧指令にフィルタをかけるフィルタ手段３３ａと、両フィルタ手段の出力信号の差分を求める差分手段２３ｂを含み、両フィルタ手段の時定数は同じにされている。
次に、この発明の実施の形態２にかかわるブレーキ制御装置の動作を説明する。起電力推定手段３０の動作を除いて、他の動作は実施の形態１と同じである。起電力推定手段３０は、式（３）の関係にフィルタ処理を行うように動作する。具体的には、起電力信号のラプラス変換をＥｖ（ｓ）とし、さらにコイル電圧指令Ｅおよびコイル電流のラプラス変換をそれぞれＥ（ｓ）、ｉ（ｓ）とすると、式（３）の両辺に例えば時定数τのフィルタを付加して整理すると
｛１／（τｓ＋１）｝Ｅｖ（ｓ）≒｛１／（τｓ＋１）｝Ｅ（ｓ）−｛（Ｌｓ＋Ｒ）／（τｓ＋１）｝ｉ（ｓ） （４）
との関係が成り立つ。従って、起電力推定手段３０は式（４）に従って動作して推定起電力３１を推定する。上述のようにブレーキ制御装置を構成すると、電流検出器信号の微分動作を施さないためにノイズ外乱に対して堅牢となり、ブレーキシュー８がブレーキドラム６に衝突する時に発生するブレーキ音が更に小さくなる。
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３によるブレーキ制御装置を示す構成図である。図６において図２に示す実施の形態２のものと異なるところは、起電力推定手段３０で推定された起電力を積分する積分手段３４、積分手段３４のための増幅手段３５ｂ、起電力の積分値すなわちアーマチュアの変位位置の目標値を与える設定値手段２２、この設定値手段２２の出力信号と増幅手段３５ｂからの出力信号との差分を求める差分手段２３ｃ、起電力推定手段３０の出力信号を増幅する増幅手段３５ａ、および増幅手段３５ａの出力信号と差分手段２３ｃの出力信号の差分を求め電磁石への電圧指令とする差分手段２３ｄを備える。また補償手段２４は設けられていない。
動作について説明すると、推定起電力は、積分手段３４で積分を行い、さらに増幅手段３５ｂで増幅され、設定値手段２２の出力信号との差分を差分手段２３ｃでとる。さらに、差分手段２３ｃの出力信号と、増幅手段３５ａによって増幅された推定起電力との差分を差分手段２３ｄでとり、差分手段２３ｄの出力信号がコイルの電圧指令になるように動作する。
上述のようにブレーキ制御装置を構成すると、差分手段２３ｃの出力信号は、アーマチュアが動き始めると共に増大する起電力の積分値信号と目標値設定手段すなわち設定値手段２２の一定値信号との差分信号であるので、アーマチュアの動きと共に斬減して行く信号となる。したがって、差分手段２３ｄでは、アーマチュアの動きと共に斬減して行く差分手段２３ｃの出力信号を新たな目標値として、増幅手段３５ａで増幅された推定起電力信号との差分が行われる。
一方、式（２）で表せる起電力信号は、アーマチュア速度ｖとコイル電流ｉの積に比例する。コイル電流が斬減して行く、衝突直前のアーマチュア速度ｖを安定（一定値）に制御するためには、実施の形態１および２の目標値設定手段２２の一定値信号を目標にするよりは、本実施の形態に示すように、アーマチュアの動きと共に斬減して行く可変信号を目標にする構成の方が好都合である。これらの構成により、ブレーキシュー８がブレーキドラム６に衝突する時に発生するブレーキ音が更に小さくなる。なお、起電力推定手段３０に、実施の形態２の構成を用いても同様な動作が得られることは、明らかである。
実施の形態４．
図７の（ａ）は、この発明の実施の形態４によるブレーキ制御装置を示す構成図である。この実施の形態では補償器調整手段３６をさらに設けた。この補償器調整手段３６は図７の（ｂ）に示すように、ラッチ回路３７、比較器３８、ゲインテーブル３９を備える。
次に、動作を説明する。補償器調整手段３６の動作以外は実施の形態１と同じ動作である。補償器調整手段３６の動作について説明する。比較器３８は起電力推定手段３０からの起電力が発生するタイミングを判断するように動作するコンパレータ（下側に推定起電力信号から起電力発生の有無を判断する基準電圧が接続されている）であり、ラッチ回路３７は、そのタイミングにおける電流検出器１３の出力信号を記憶するように動作する。ゲインテーブル３９は、起電力が発生する電流値と補償手段２４における増幅率を関係つけているテーブルである。補償器調整手段３６は、ラッチ回路３７で記憶されたコイル電流値（電流検出器出力）に応じてその都度、補償手段２４における増幅率をゲインテーブル３９によって調整するように動作する。これは、アーマチュアの動き始めるコイル電流値は、バネ７の押し付け力に比例することを考慮して、押し付け力が増大すれば、補償手段２４の増幅率を増大させ、また押し付け力が減少すれば、補償手段２４の増幅率を減少させ、制御系の安定動作を高める効果がある。
上述のようにブレーキ制御装置を構成すると、ブレーキを構成しているバネ７の押し付け力が経年変化に応じて変化しても、ブレーキシュー８がブレーキドラム６に衝突する時に発生するブレーキ動作音が小さくなる。なお、起電力推定手段３０に実施の形態２の構成を用いても同様な動作が得られることは、明らかである。
実施の形態５．
図８は、この発明の実施の形態５によるブレーキ制御装置を示す構成図である。この実施の形態は実施の形態３と同様、起電力の積分値すなわちアーマチュアの変位位置に関する可変の目標値に基づき制御を行うものである。アーマチュア動作電流検知手段１８は、電流検出器信号２１に基づき電磁石１０のアーマチュア１１が動作開始するコイル電流値を検知する。目標値設定手段２２は増幅手段３５で増幅された推定起電力信号３１ｂの積分信号３１０の目標値を与える。差分手段２３ｃは目標値と推定起電力信号の積分信号３１０を差分する。補償手段２４は差分手段２３ｃの出力信号と、電流検出器信号２１と、起電力推定手段の推定起電力信号３１ａと、アーマチュア動作電流検知手段の出力信号３２とに基づき、ブレーキコイル（電磁石）１０へのコイル印加電圧指令信号２０を出力する。インダクタンス調整手段２９は起電力推定手段３０における電磁石のインダクタンス値２６を電流検出器信号２１に従って調整する。
また起電力推定手段３０において、差分手段２３ｂはブレーキコイルへのコイル印加電圧指令信号２０から前記加算手段２５ｂの出力を差し引き、さらにフィルタ手段３３を通して、これを推定起電力信号３１ａ、３１ｂとする。
図９は補償手段２４の構成の一例を示す構成図である。補償手段２４において、起電力推定手段３０の出力信号３１ａは起電力補償手段４０に入力される。アーマチュア動作電流検知手段１８の出力信号３２０は、バネ力補償手段４１と電磁力補償手段４２に入力される。電流検出器信号２１は電磁力補償手段４２と微分手段２７ａ、および釣合電圧補償手段４７にそれぞれ入力される。起電力補償手段４０の出力信号、バネ力補償手段４１の出力信号および電磁力補償手段４２の出力信号はそれぞれ乗算手段４４に入力される。乗算手段４４の出力信号は差分手段２３ｄによって、図８に示す差分手段２３ｃの出力信号１７と差分され、切替手段４５に入力される。零信号源４８の出力信号は切替手段４５に入力される。微分手段２７ａの出力信号も切替手段４５に入力される。切替手段４５の出力信号と釣合電圧補償手段４７の出力信号は、加算手段２５ｃで加算され、これをコイル印加電圧指令信号２０とする。
次に、この発明の実施の形態５にかかわるブレーキ制御装置の動作を説明する。基本的な動作は上述の実施の形態と同じであり、保持電圧がブレーキコイル１０に印加された状態で、ブレーキ制動をかける場合は、時刻Ｔ４において図３の（ａ）に示すように、ブレーキコイル１０の印加電圧を保持電圧から零にする。これにより、ブレーキ電流（ブレーキコイル１０の電流）は低下を始め、ブレーキ電流による吸引力がバネ力より小さくなるとアーマチュア１１は落下を始め、アーマチュア１１の速度は図３の（ｃ）に示すように加速を始める。アーマチュア１１が動き始めるのを起電力推定手段３０で検出すると、制御装置９は、差分手段２３ｃにより設定値手段２２からの出力値と、起電力推定手段３０から出力される推定起電力信号３１ｂを積分手段３４で積分した後、増幅手段３５で増幅した信号とを差分する。補償手段２４は差分手段２３ｃの出力信号１７と、電流検出器信号２１と、起電力推定手段の出力信号３１ａと、アーマチュア動作電流検知手段１８の出力信号３２０に基づいて、ブレーキコイル（電磁石）１０へのコイル印加電圧指令信号２０を出力する。
起電力推定手段３０およびインダクタンス調整手段２９等の基本動作は上述の実施の形態と同じである。
次に、補償手段２４の動作について説明する。まず、起電力補償手段４０は、起電力推定信号３１ａのゲインや位相を例えば、
Ｃ（ｓ）＝２５０（Ｋ_ｄｓ＋Ｋ_ｐ）／（ｓ＋２５０） （５）
のような伝達関数を持つコントローラによって変更するように動作し、その出力信号は乗算手段４４に入力される。ここで、Ｃ（ｓ）は入力信号と出力信号の伝達関数を表し、ｓはラプラス演算子を表す。Ｋｐは比例ゲインを、Ｋｄは微分ゲインを表す定数である。
バネ力補償手段４１は、アーマチュア動作電流検知手段１８からの出力信号３２０に、例えば、
ｙ＝ａ_ｓｕ＋ｂ_ｓ （６）
ｃ_ｓ≦ｙ≦ｄ_ｓ （７）
のような一次関数を施した演算値を出力する。ここで、信号ｕはアーマチュア動作電流検知手段１８からの出力信号３２を表す。信号ｙはバネ力補償手段４１の出力信号を表す。またｃ_ｓおよびｄ_ｓは、バネ力補償手段の出力信号ｙの下限値と上限値をそれぞれ表す。また、本例では（６）式を、一次方程式としたが、多次方程式さらには、信号ｕの大きさで区分して、演算式を変える非線形方程式でも良いことは言うまでもない。
電磁力補償手段４２は、アーマチュア動作電流検知手段１８からの出力信号３２０と、電流検出器の出力信号２１より、例えば、
ｒ＝ａ_ｍ（ｉ−ｕ）＋ｂ_ｍ （８）
ｃ_ｍ≦ｒ≦ｄ_ｍ （９）
のような一次関数を施した演算値を出力する。ここで、信号ｕはアーマチュア動作電流検知手段１８からの出力信号３２０を表す。信号ｉは電流検出器の出力信号２１を表す。信号ｒは電磁力補償手段４２の出力信号を表す。またｃ_ｍおよびｄ_ｍは、電磁力補償手段４２の出力信号ｒの下限値と上限値をそれぞれ表す。本例では（８）式を、一次方程式としたが、多次方程式さらには、信号ｉの大きさで区分して、演算式を変える非線形方程式でも良いことは言うまでもない。
乗算手段４４は、起電力補償手段４０、バネ力補償手段４１、および電磁力補償手段４２の各々の出力信号を乗算するように動作する。乗算手段４４の出力信号は差分手段２３ｄによって差分手段２３ｃからの出力信号１７から差分され、切替手段４５に入力される。
切替手段４５は、差分手段２３ｄの出力信号と零信号源４８の出力信号を、コイル電流検出器信号２１を微分手段２７ａで時間微分した信号の符号によって切り替えるように動作する。例えば、
ｚ＝ｗ（ｑ≧０）
ｚ＝０（ｑ＜０） （１０）
のような演算を行う。ここで、ｑはコイル電流検出器信号２１を微分手段２７ａで時間微分した信号を、ｗは差分手段２３ｄの出力信号を、ｚは切替手段４５の出力信号をそれぞれ表す。
さらに、切替手段４５の出力信号は、加算手段２５ｃによって、コイル電流検出器信号２１に釣合電圧補償手段４７を施した出力信号と加算され、コイル印加電圧指令信号２０となる。釣合電圧補償手段４７は、例えば、
ｅ＝Ｒｉ （１１）
のような一次関数を施した演算値を出力する。ここで、信号ｉは、コイル電流検出器信号２１を表す。信号ｅは釣合電圧補償手段４７の出力信号を表す。Ｒは例えばブレーキコイル１０の直流抵抗値である。
ブレーキ制御系の制御動作は、コイル電流検出器信号２１に釣合電圧補償手段４７を施した出力信号を常時コイル印加電圧指令信号に出力し、さらに電流検出器信号２１が時間と共に斬増するときのみ、差分手段２３ｄの出力信号（ネガティブフィードバック信号）をコイル印加電圧指令信号２０に加算するように動作する。
図１０の（ａ）にブレーキ制動時動作における、制御無（破線）と本制御装置（実線）のコイル電圧指令信号２０の動作例を、（ｂ）に制御無（破線）と本制御装置（実線）のアーマチュア変位の動作例を、さらに（ｃ）に制御無（破線）と本制御装置（実線）のアーマチュア速度の動作例の動作例それぞれ示す。図１０の（ｃ）のアーマチュア速度を比較すると、ブレーキシューとドラムが接触したと予想される時刻において、速度の最大値が制御無（破線）に比べて、本制御装置（実線）のものが小さくなっている。これにより、ブレーキの落下速度が、図３の（ｃ）の一点鎖線で示す従来の速度変化に対し、所定の値以下に遅くなり、ブレーキシュー８がブレーキドラム６に衝突する時に発生するブレーキ動作音が小さくなる。
アーマチュアの動作は、電磁気力とバネ力の力のバランスが変わった場合に開始される。このときの電流値の大きさはバネ力にほぼ比例する。従って、アーマチュア動作電流検知手段１８の出力値によってコイル印加電圧指令信号２０を補償する動作により、バネ力のバラツキがあっても安定に動作する効果がある。
また、アーマチュアの移動に伴い電磁気力はその距離に応じて斬減して行くため、コイルの印加電圧と電磁気力は比例しない。このため、移動距離に応じてコイルの印加電圧を斬増させる方が、アーマチュア速度の制御が容易となる。電磁力補償手段４２は、アーマチュア移動に伴い、コイル電流が増えることに着目し、動作電流検知手段１８の出力値とコイル電流検出器信号２１の差に比例した数値を出力し、これを起電力補償手段４０およびバネ力補償手段４１の各々の出力値に乗じることにより、アーマチュア速度の制御性を高めている。これによりさらに、ブレーキシュー８がブレーキドラム６に衝突する時に発生するブレーキ動作音を安定的に小さくできる。
実施の形態６．
図１１はこの発明の実施の形態６によるブレーキ制御装置の補償手段を示す構成図である。この実施の形態では補償手段２４内に、タイマー手段４３とゲイン変更手段５０ａを備える。
次に、動作を説明する。補償調整動作以外は上記実施の形態５と同じ動作である。タイマー手段４３は、ブレーキ開放された時刻からブレーキ動作を開始した時刻までの時間をカウントする手段である。ここで、カウントされた時間をＴｈｏｌｄとする。次に、ゲイン変更手段５０ａの動作について説明する。例えば、

のような演算を行う。ここで、ＫｐｉｎｉはＫｐの初期値を、Ｋｐｒａｔｅはゲイン変化率を、Ｔｈｍａｘは最大ブレーキ開放時間を、さらにＴｈｍｉｎは最小ブレーキ開放時間、をそれぞれ表す。この例では、カウントされた時間によって一次式でゲインを変更するように動作する。
上述のようにブレーキ制御装置を構成すると、ブレーキが開放されている時間、すなわちアーマチュアが電磁石に付着している時間によってアーマチュアが磁化され、ブレーキ動作時に、コイル電流が斬減しても、アーマチュアが電磁石から離れ難くなる。ブレーキ開放時間に応じて、起電力補償手段のゲインを変更するため、ブレーキが開放されている時間に左右されることなく、ブレーキシュー８がブレーキドラム６に衝突する時に発生するブレーキ動作音が小さくなる。
実施の形態７．
図１２はこの発明の実施の形態７によるブレーキ制御装置を示す構成図である。この実施の形態では、抵抗値推定手段５１を備える。次に、動作を説明する。抵抗値推定手段５１の動作以外は実施の形態５と同じ動作である。抵抗値推定手段５１は、コイル印加電圧指令信号２０とコイル電流検出器信号２１からコイルの抵抗値を推定するように動作する。例えばブレーキ開放時のある一定時間内のコイル印加電圧指令信号２０の移動平均処理結果（所定期間における平均を求める）を、それに対応するコイル電流検出器信号２１の移動平均処理結果で除して、抵抗を推定するように動作する。この推定抵抗値を起電力推定手段３０のコイル抵抗値２８に設定する。
上述のようにブレーキ制御装置を構成すると、起電力推定手段３０の起電力推定精度が上がり、ブレーキシュー８がブレーキドラム６に衝突する時に発生するブレーキ動作音が小さくなる。
実施の形態８．
図１３はこの発明の実施の形態８によるブレーキ制御装置の補償手段の構成を示す構成図である。この実施の形態では、補償手段２４に第２のゲイン変更手段５０ｂを備える。次に、動作を説明する。第２のゲイン変更手段５０ｂの動作以外は上記実施の形態と同じ動作である。第２のゲイン変更手段５０ｂは抵抗値推定手段５１（例えば図１２のもの）から推定されるコイルの抵抗値に応じて（図１２の波線矢印参照）、第１のゲイン変更手段５０ａの初期値ゲインＫｐを変更するように動作する。例えば、Ｒ^＊を抵抗値推定手段５１から推定された推定抵抗値とすると、
Ｒ^＊≦Ｒ_１ Ｋｐｉｎｉ＝Ｋ_１
Ｒ_１≦Ｒ^＊≦Ｒ_２ Ｋｐｉｎｉ＝Ｋ_２
Ｒ_２≦Ｒ^＊ Ｋｐｉｎｉ＝Ｋ_３
（１３）
のように、推定抵抗値の大きさで区分して初期値ゲインＫｐｉｎｉを変更する。
上述のようにブレーキ制御装置を構成すると、コイルの温度は抵抗値に比例するため、ブレーキの環境温度に応じて、起電力補償手段４０のゲインを変えることができる。このため環境温度に変動があっても、安定な制御が実現でき、ブレーキシュー８がブレーキドラム６に衝突する時に発生するブレーキ動作音も小さくなる効果がある。
以上のようにこの発明によれば、アーマチャア（ブレーキシュー）移動速度に起因する電磁石の起電力を推定する手段と、起電力目標値設定手段と、補償器手段を具備することにより、ブレーキの落下開始後、ブレーキ落下速度を抑えるようにブレーキコイル電圧を制御するので、ブレーキの落下速度が、従来の速度変化に対し遅くなり、ブレーキシューがブレーキドラムに衝突する時に発生するブレーキ動作音が小さくなる。

産業上の利用の可能性

この発明によれば、ブレーキの落下速度が、従来の速度変化に対し遅くなり、ブレーキシューがブレーキドラムに衝突する時に発生するブレーキ動作音が小さくなるので、騒音が問題になる場所においてもエレベータを使用でき、より多くの場所でエレベータが利用できる。

Claims (11)

1. エレベータブレーキのブレーキシューを駆動させる電磁石のブレーキコイルに吸引されるアーマチュアの移動速度に起因する電磁石の起電力を推定する起電力推定手段と、この起電力および起電力の積分値のいずれかを目標値に合わせるようにして補償された電磁石への電圧指令を供給する補償部とを備え、制動時のアーマチュア移動開始後、アーマチュア移動速度を抑えるようにブレーキコイル電圧を制御することを特徴とするエレベータのブレーキ制御装置。
2. ブレーキコイルを含む前記電磁石に流れる電流を検出する電流検出器と、
   電磁石への電圧指令と電流検出器出力から電磁石に発生する起電力を推定する前記起電力推定手段と、
   起電力の目標値を与える目標値設定手段と、
   起電力の目標値と推定された起電力との差分を求める差分手段と、
   この差分手段の出力のゲインと位相を整形して電磁石への電圧指令とする補償手段と、
   電流検出器出力と電磁石への電圧指令が比例関係になるように補償する非線形補償手段と、
   前記起電力推定手段における電磁石のインダクタンス値を電流検出器出力に従って調整する手段と、
   を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエレベータのブレーキ制御装置。
3. ブレーキコイルを含む前記電磁石に流れる電流を検出する電流検出器と、
   電磁石への電圧指令と電流検出器出力から電磁石に発生する起電力を推定する前記起電力推定手段と、
   前記起電力推定手段で推定された起電力を積分する手段と、
   起電力の積分値に目標値を与える目標値設定手段と、
   この目標値設定手段の出力と起電力積分手段からの出力との差分を求める第１の差分手段と、
   前記起電力推定手段の出力と前記第１の差分手段の出力の差分を求め電磁石への電圧指令とする第２の差分手段と、
   電流検出器出力と電磁石への電圧指令が比例関係になるように補償する非線形補償手段と、
   前記起電力推定手段における電磁石のインダクタンス値を電流検出器出力に従って調整する手段と、
   を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエレベータのブレーキ制御装置。
4. 前記起電力推定手段の出力と電流検出器出力とに基づき起電力が発生する際の電流検出器出力の値に従って補償手段のゲインを変更する補償器調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載のエレベータのブレーキ制御装置。
5. ブレーキコイルを含む前記電磁石に流れる電流を検出する電流検出器と、
   電磁石への電圧指令と電流検出器出力から電磁石に発生する起電力を推定する前記起電力推定手段と、
   前記起電力推定手段で推定された起電力を積分する手段と、
   起電力の積分値に目標値を与える目標値設定手段と、
   この目標値設定手段の出力と起電力積分手段からの出力との差分を求める差分手段と、
   電流検出器出力に基づき電磁石のアーマチュアが動作開始する際のコイル電流値を検知するアーマチュア動作電流検知手段と、
   前記電流検出器、起電力推定手段、差分手段およびアーマチュア動作電流検知手段の出力から電磁石への電圧指令を供給する補償手段と、
   前記起電力推定手段における電磁石のインダクタンス値を電流検出器出力に従って調整する手段と、
   を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエレベータのブレーキ制御装置。
6. 前記起電力推定手段が、電流検出器出力を微分する手段と、その微分された信号に電磁石のインダクタンスを乗じる手段と、電流検出器出力に電磁石の抵抗値を乗じる手段と、両乗算信号を加算する推定手段内の加算手段と、電磁石への電圧指令から前記加算手段の出力を差し引く推定手段内の差分手段と、を含むことを特徴とする請求の範囲第２項、第３項、第５項のいずれか１項に記載のエレベータのブレーキ制御装置。
7. 前記起電力推定手段が、電流検出器出力に電磁石のインダクタンスと抵抗から算出される零点を備えた所定のフィルタをかける第１のフィルタ手段と、電磁石への電圧指令にフィルタをかける第２のフィルタ手段と、前記両フィルタ手段の出力の差分を求める推定手段内の差分手段と、を含み、前記両フィルタ手段の時定数を同じにしたことを特徴とする請求の範囲第２項、第３項、第５項のいずれか１項に記載のエレベータのブレーキ制御装置。
8. 前記補償手段が、
   起電力推定手段の出力のゲインと位相を補償する起電力補償手段と、
   アーマチュア動作電流検知手段の出力に応じて出力値を変更するバネ力補償手段と、
   アーマチュア動作電流検知手段の出力と電流検出器出力から出力値を変更する電磁力補償手段と、
   前記起電力補償手段、バネ力補償手段および電磁力補償手段の各出力を各々乗算する補償手段内の乗算手段と、
   前記差分手段の出力と補償手段内の乗算手段の出力の差分を求める補償手段内の差分手段と、
   電流検出器出力を微分する補償手段内の微分手段と、
   補償手段内の前記差分手段の出力と零信号を補償手段内の微分手段の出力により切り替える切替手段と、
   電流検出器出力に応じてバネ力と電磁力が釣り合う電圧信号を出力する釣合電圧補償手段と、
   前記切替手段の出力と前記釣合電圧補償手段の出力を加算する補償手段内の加算手段と、
   を含むことを特徴とする請求の範囲第５項に記載のエレベータのブレーキ制御装置。
9. 電磁石がアーマチュアを吸引しブレーキを開放している時間をカウントするタイマー手段と、タイマー手段の出力から起電力補償手段のゲインを変更する手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第８項に記載のエレベータのブレーキ制御装置。
10. 電磁石がアーマチュアを吸引しブレーキを開放している際に電磁石への電圧指令と電流検出器出力からブレーキコイルの抵抗値を演算して推定し前記起電力推定手段における抵抗値をこの推定値に変更する抵抗値推定手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第８項に記載のエレベータのブレーキ制御装置。
11. 前記抵抗値推定手段の出力に従って前記補償手段におけるゲインを変更する手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のエレベータのブレーキ制御装置。

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