JP5037139B2 - エレベータ装置 - Google Patents

Description

この発明は、巻上機ブレーキを制御するブレーキ制御装置を有するエレベータ装置に関するものである。

従来のエレベータのブレーキ装置では、非常制動時に、減速指令値及び速度信号に基づいて、かごの減速度が所定値となるように電磁ブレーキの制動力が制御される（例えば、特許文献１参照）。
また、従来のエレベータの制動制御装置では、非常制動時に、綱車速度とかご速度との差として求まるロープスリップ速度が所定値以上となった場合に、全制動力よりも弱い制動力が与えられる（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−１５７２１１号公報 特開２００４−２３１３５５号公報

しかし、上記のような従来のブレーキ装置及び制動制御装置では、基本的な非常制動動作と制動力の制御との両方が１つの制動力制御ユニットにより行われているため、制動力制御のための演算に時間がかかり、制動力の発生が遅れる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、非常制動時の減速度を抑制するとともに、主索のスリップの発生を抑制しつつ、非常制動の動作をより確実かつ速やかに開始させることができるエレベータ装置を得ることを目的とする。

この発明によるエレベータ装置は、駆動綱車と、駆動綱車の回転を制動する巻上機ブレーキとを有する巻上機、駆動綱車に巻き掛けられている主索、主索により吊り下げられ、巻上機により昇降される昇降体、及び巻上機ブレーキを制御するブレーキ制御装置を備え、ブレーキ制御装置は、異常検出時に巻上機ブレーキを動作させ昇降体を非常停止させる第１ブレーキ制御部と、巻上機ブレーキの非常制動動作時に昇降体の減速度が所定値以上になると、巻上機ブレーキの制動力を低減させる第２ブレーキ制御部と、巻上機ブレーキの非常制動動作時に、駆動綱車に対する主索のスリップ速度を監視し、主索のスリップ速度が所定値以上になると、巻上機ブレーキの制動力を低減させる第３ブレーキ制御部とを有し、第２及び第３ブレーキ制御部は、第１ブレーキ制御部とは独立して巻上機ブレーキを制御する。

この発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図である。 図１のブレーキ制御装置を示す回路図である。 図２の第２及び第３ブレーキ制御部の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図１の非常止め装置を示す構成図である。 図４のカム板が回動された状態を示す構成図である。 かご速度及びスリップ速度の検出方法の複数の変形例を示す構成図である。

以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図である。昇降体としてのかご１及び釣合おもり２は、昇降路内を昇降される。昇降路内には、かご１の昇降を案内するかごガイドレール３と、釣合おもり２の昇降を案内する釣合おもりガイドレール（図示せず）とが設置されている。

昇降路の上部には、かご１及び釣合おもり２を昇降させる巻上機４が設置されている。巻上機４は、駆動綱車５、駆動綱車５を回転させるモータ６、駆動綱車５の回転を制動する巻上機ブレーキ７、及び駆動綱車５の回転速度（モータ６の回転軸の回転速度）を検出する綱車速度検出器８を有している。綱車速度検出器８としては、例えばモータ６の回転軸の回転速度に応じたパルス信号を発生するモータエンコーダが用いられている。

巻上機ブレーキ７は、モータ６の回転軸及び駆動綱車５と一体に回転されるブレーキドラム等のブレーキ回転体９、ブレーキ回転体９に接離されるブレーキシュー１０、ブレーキシュー１０をブレーキ回転体９に押し付けるブレーキばね（図示せず）、及びブレーキばねに逆らってブレーキシュー１０をブレーキ回転体９から開離させる電磁マグネット（図示せず）を有している。

駆動綱車５の近傍には、そらせ車１１が配置されている。駆動綱車５及びそらせ車１１には、複数本（図では１本のみ示す）の主索１２が巻き掛けられている。かご１及び釣合おもり２は、主索１２により昇降路内に吊り下げられている。また、かご１及び釣合おもり２は、主索１２を介して、巻上機４により昇降路内を昇降される。

かご１の下部には、かごガイドレール３に係合してかご１を停止させる非常止め装置（かごブレーキ）１３が搭載されている。昇降路の上部には、調速機１４が設置されている。調速機１４には、調速機綱車、過速度検出スイッチ及びロープキャッチ等が設けられている。調速機綱車には、調速機ロープ１５が巻き掛けられている。調速機ロープ１５の両端部は、非常止め装置１３の操作機構に接続されている。調速機ロープ１５の下端部は、昇降路の下部に配置された張り車１６に巻き掛けられている。

かご１が昇降されると、調速機ロープ１５が循環され、かご１の走行速度に応じた回転速度で調速機綱車が回転される。調速機１４では、かご１の走行速度が過速度に達したことが機械的に検出される。検出する過速度としては、定格速度よりも高い第１過速度と、第１過速度よりも高い第２過速度とが設定されている。

かご１の走行速度が第１過速度に達すると、調速機１４の過速度検出スイッチが操作される。過速度検出スイッチが操作されると、モータ６への電力の供給が遮断されるとともに、巻上機ブレーキ７により駆動綱車５の回転が制動され、かご１が停止される。かご１の走行速度が第２過速度に達すると、調速機１４のロープキャッチにより調速機ロープ１５が把持され、調速機ロープ１５の循環が停止される。調速機ロープ１５の循環が停止されると、非常止め装置１３が操作されて制動動作する。

調速機１４には、調速機綱車の回転速度、即ちかご１の走行速度に応じた信号を発生する昇降体速度検出器としてのかご速度検出器１７が設けられている。かご速度検出器１７としては、例えば調速機綱車の回転速度に応じたパルス信号を発生するガバナエンコーダが用いられている。

昇降路内の下部（ピット）には、かご緩衝器１８及び釣合おもり緩衝器１９が設置されている。かご緩衝器１８は、かご１の真下に配置され、かご１が昇降路の底部に衝突する際の衝撃を緩和する。釣合おもり緩衝器１９は、釣合おもり２の真下に配置され、釣合おもり２が昇降路の底部に衝突する際の衝撃を緩和する。

昇降路内の上部終端階付近には、上部終端検知スイッチ２０が設置されている。昇降路内の下部終端階付近には、下部終端検知スイッチ２１が設置されている。かご１には、終端検知スイッチ２０，２１を操作する操作部材２２が取り付けられている。

巻上機ブレーキ７は、ブレーキ制御装置２３により制御される。ブレーキ制御装置２３には、綱車速度検出器８、かご速度検出器１７、及び終端検知スイッチ２０，２１からの信号が入力される。

図２は図１のブレーキ制御装置２３を示す回路図である。ブレーキ制御装置２３は、それぞれ独立して巻上機ブレーキ７を制御する第１〜第３ブレーキ制御部２４〜２６と、非常止め装置１３の制動動作時間を制御する第４ブレーキ制御部２７とを有している。

巻上機ブレーキ７の電磁マグネットには、ブレーキコイル（電磁コイル）３１が設けられている。このブレーキコイル３１に通電し電磁マグネットを励磁することにより、ブレーキシュー１０はブレーキ回転体９から開離される。また、ブレーキコイル３１の電流値を制御することにより、巻上機ブレーキ７の開放の度合いが制御される。

ブレーキコイル３１には、放電抵抗３２と第１放電ダイオード３３とを直列に接続した回路が並列に接続されている。また、ブレーキコイル３１の両端には、第１及び第２電磁継電器３４ａ，３４ｂを介して、第２放電ダイオード３５が並列に接続されている。さらに、ブレーキコイル３１の第１継電器３４ａ側は、電源３６に接続されている。さらにまた、ブレーキコイル３１の第２継電器３４ｂ側は、第１半導体スイッチ３７を介して、電源３６のグランド３８に接続されている。

第１半導体スイッチ３７のＯＮ／ＯＦＦは、第１判定手段３９によって制御される。第１判定手段３９は、かご１の昇降時に、第１半導体スイッチ３７をＯＮにしてブレーキコイル３１を付勢し、巻上機ブレーキ７の制動力を解除する。また、第１判定手段３９は、かご１の停止時に、第１半導体スイッチ３７をＯＦＦにしてブレーキコイル３１を消勢し、巻上機ブレーキ７による制動力を発生させる（静止保持）。

さらに、第１判定手段３９は、エレベータ装置に何等かの異常が検出されたとき、第１半導体スイッチ３７をＯＦＦにするとともに電磁継電器３４ａ，３４ｂを開放してブレーキコイル３１を消勢し、巻上機ブレーキ７を制動動作させる。これにより、かご１が非常停止される。

第１判定手段３９の機能は、例えばかご１の運行を制御するエレベータ制御装置の第１コンピュータ（図示せず）により実現される。即ち、第１コンピュータには、第１判定手段３９の機能を実現するためのプログラムが格納されている。

第１ブレーキ制御部（主制御部）２４は、電磁継電器３４ａ，３４ｂ、第２放電ダイオード３５、第１半導体スイッチ３７及び第１判定手段３９を有している。また、第１ブレーキ制御部に２４には、エレベータ装置の異常に応じて電磁継電器３４ａ，３４ｂを開放する安全回路（図示せず）も含まれている。

また、ブレーキコイル３１の第１継電器３４ａ側は、上部終端検知スイッチ２０を介して電源３６に接続されている。ブレーキコイル３１の第２継電器３４ｂ側は、下部終端検知スイッチ２１、第２半導体スイッチ４０及び電流制限抵抗４１を介して、グランド３８に接続されている。電流制限抵抗４１は、ブレーキコイル３１に流れる電流の大きさを制限する。

終端検知スイッチ２０，２１は、かご１が終端階付近に位置し操作部材２２により操作されているときに開放され、それ以外のときには閉成されている。従って、かご１が終端階付近以外に位置しているとき、第２半導体スイッチ４０がＯＮにされると、電磁継電器３４ａ，３４ｂ及び第１半導体スイッチ３７がＯＦＦであっても、ブレーキコイル３１が励磁される。このとき、ブレーキコイル３１に流れる電流の大きさは、電流制限抵抗４１により制限されているため、第１ブレーキ制御部２４によるブレーキ解放時よりもブレーキコイル３１に発生する電磁力は小さい。

第２半導体スイッチ４０のＯＮ／ＯＦＦは、ＯＲ論理手段４２によって制御される。ＯＲ論理手段４２の一側には、第２判定手段４３からの信号が入力される。第２判定手段４３には、綱車速度検出器８からの出力信号が入力される。第２判定手段４３は、綱車速度検出器８からの信号に基づいてかご速度（正確には綱車速度）を求めるとともに、かご速度を微分することによりかご減速度（負の過速度の絶対値）を求める。

また、第２判定手段４３には、目標減速度設定手段４４で設定された目標減速度（閾値）が入力される。そして、第２判定手段４３は、綱車速度検出器８からの信号に基づいて求めたかご減速度を目標減速度と比較し、かご減速度が目標減速度に達すると、ＯＮ信号をＯＲ論理手段４２に出力する。即ち、第２判定手段４３は、かご減速度が所定値以上になると、第２半導体スイッチ４０をＯＮにしてブレーキコイル３１を付勢し、巻上機ブレーキ７の制動力を低減する。

第２ブレーキ制御部（減速度抑制部）２５は、第２半導体スイッチ４０、電流制限抵抗４１、ＯＲ論理手段４２、第２判定手段４３及び目標減速度設定手段４４を有している。ＯＲ論理手段４２、第２判定手段４３及び目標減速度設定手段４４の機能は、例えば第１判定手段３９とは別の第２コンピュータ（図示せず）により実現される。即ち、第２コンピュータには、ＯＲ論理手段４２、第２判定手段４３及び目標減速度設定手段４４の機能を実現するためのプログラムが格納されている。

ＯＲ論理手段４２の他側には、第３判定手段４５からの信号が入力される。第３判定手段４５には、かご速度検出器１７からの出力信号と綱車速度検出器８からの出力信号との差分信号が入力される。そして、第３判定手段４５は、駆動綱車５に対する主索１２のスリップ速度を検出し、スリップ速度が予め設定された値（閾値）に達すると、ＯＮ信号をＯＲ論理手段４２に出力する。即ち、第３判定手段４５は、主索１２のスリップ速度が所定値以上になると、第２半導体スイッチ４０をＯＮにしてブレーキコイル３１を付勢し、巻上機ブレーキ７の制動力を低減する。

第３ブレーキ制御部（スリップ抑制部）２６は、第２半導体スイッチ４０、電流制限抵抗４１、ＯＲ論理手段４２及び第３判定手段４５を有している。第３判定手段４５の機能は、例えば第２判定手段４３と共通の第２コンピュータにより実現される。即ち、第２コンピュータには、第３判定手段４５の機能を実現するためのプログラムが格納されている。

また、スリップ速度が所定値に達したときの第３判定手段４５からのＯＮ信号は、第４ブレーキ制御部２７にも入力される。第４ブレーキ制御部２７は、第３判定手段４５からＯＮ信号が入力されると、制動動作時間を短縮させるための指令信号を非常止め装置１３に出力する。この第４ブレーキ制御部（非常止め制御部）２７の機能も、例えば第２コンピュータにより実現される。

次に、図３は図２の第２及び第３ブレーキ制御部２５，２６の動作を説明するためのタイミングチャートである。非常停止時には、第１ブレーキ制御部２４は、電磁継電器３４ａ，３４ｂ及び第１半導体スイッチ３７をＯＦＦにする（時刻Ｔ１）。このとき、モータ６のトルクは消失しているので、駆動綱車５及びかご１は、かご１と釣合おもり２との重量差に応じて一旦増速又は減速した後、巻上機ブレーキ７の制動力が駆動綱車５に作用することにより減速し始める（時刻Ｔ１〜Ｔ２）。

駆動綱車５及びかご１の減速中は、第２ブレーキ制御部２５により駆動綱車５の減速度が監視されている。そして、駆動綱車５の減速度が目標減速度以上になると第２半導体スイッチ４０がＯＮにされ、目標減速度未満になると第２半導体スイッチ４０がＯＦＦにされる（時刻Ｔ２〜Ｔ３）。図３では、時刻Ｔ２〜Ｔ３の僅かな時間内に、第２半導体スイッチ４０が繰り返しＯＮ／ＯＦＦされ、駆動綱車５の減速度が制御（チョッピング制御）されている。

また、駆動綱車５及びかご１の減速中は、第３ブレーキ制御部２６により駆動綱車５に対する主索１２のスリップ速度が監視されている。そして、スリップ速度が所定値を超えると第２半導体スイッチ４０がＯＮにされる（時刻Ｔ３）。これにより、主索１２のスリップ速度が減少し（時刻Ｔ４〜Ｔ５）、第３判定手段４５からの出力はＯＦＦとなる（時刻Ｔ５）。この後も、駆動綱車５及びかご１が停止されるまで、第２及び第３ブレーキ制御部２５，２６による監視が継続される（時刻Ｔ５〜Ｔ６）。

但し、かご１の減速中にかご１が終端階付近に到達し、終端検知スイッチ２０，２１が操作された場合には、第２及び第３ブレーキ制御部２５，２６による制御は無効化され、かご１はそのまま停止される。

次に、図４は図１の非常止め装置１３を示す構成図である。非常止め装置１３は、かごガイドレール３の両側に配置された第１及び第２制動片（楔部材）５１，５２、制動片５１，５２の変位を案内するガイド体５３、第１制動片５１を制動動作させる作動片５４、及び第２制動片５２を変位させる楕円形のカム板５５を有している。

作動片５４は、調速機ロープ１５に接続されている。かご１の下降速度が第２過速度に達し、調速機ロープ１５の循環が停止されると、かご１が下降し続けることにより、作動片５４が軸５４ａを中心として図４の反時計方向へ回動される。これにより、第１制動片５１は、かご１に対して上方へ変位される。

ガイド体５３には、互いに対向する第１及び第２ガイド面５３ａ，５３ｂが設けられている。ガイド面５３ａ，５３ｂの間隔は、上に行く程狭くなっている。従って、第１制動片５１は、作動片５４により押し上げられると、かごガイドレール３に近づき、最終的には第１ガイド面５３ａとかごガイドレール３の第１側面との間に打ち込まれる。これにより、かご１は、図４の右方へ僅かに変位され、第１及び第２制動片５１，５２間にかごガイドレール３が挟持されるかたちとなり、かご１が摩擦制動される。

カム板５５は、第４ブレーキ制御部２７からの指令信号に応じて、図４の状態から図５の状態に軸５５ａを中心として約９０度回動される。これにより、第２制動片５２は、かご１に対して上方へ変位され、第２制動片５２とかごガイドレール３の第２側面との間の間隔（制動動作開始前の間隔）が図のＣ０からＣ１に狭められる（Ｃ０＞Ｃ１）。この結果、非常止め装置１３の制動動作時間、即ち調速機ロープ１５の循環が停止されてから制動力が発生するまでの時間が短縮される。なお、カム板５５は、例えばかご１に設けられたサーボモータ（図示せず）により回動される。

このようなエレベータ装置では、非常制動時の減速度を抑制するとともに、主索１２のスリップの発生を抑制しつつ、非常制動の動作をより確実かつ速やかに開始させることができる。即ち、非常制動時の減速度が第２ブレーキ制御部２５により抑制されるので、非常制動時の乗り心地を改善することができる。また、非常制動時の主索１２のスリップが第３ブレーキ制御部２６により抑制されるので、かご１の停止距離を短縮することができ、昇降路の上下寸法を短縮することができる。さらに、主索１２のスリップが過大となった場合であっても、調速機１４によりかご１の速度が監視されているので、かご１をより確実に停止させることができる。

また、主索１２のスリップ速度が所定値以上になると、第４ブレーキ制御部２７により非常止め装置１３の制動動作時間を短縮させるための指令信号が出力されるので、かご１の停止距離をより確実に短縮することができる。
さらに、非常止め装置１３には、第４ブレーキ制御部２７からの指令信号応じて回動され制動片５２を変位させるカム板５５が設けられているので、簡単な構造により非常止め装置１３の制動動作時間を変化させることができる。

さらにまた、第２及び第３ブレーキ制御部２５，２６により制御される第２半導体スイッチ４０は、第１ブレーキ制御部２４により制御される第１半導体スイッチ３７に対して電源系統が別系統であり、かつ第２半導体スイッチ４０には電流制限抵抗４１が直列に接続されているため、ブレーキコイル３１に流れる電流の大きさを適当に制限することができ、第２及び第３ブレーキ制御部２５，２６による巻上機ブレーキ７の制御量を適当に設定することができる。
また、巻上機ブレーキ７の非常制動動作時にかご１が終端階付近に到達した場合には、第２及び第３ブレーキ制御部２５，２６による制御が無効化されるので、終端階付近ではかご１をより確実に停止させることができる。

なお、第２判定手段４３は、綱車速度検出器８からの信号ではなく、かご速度検出器１７からの信号に基づいてかご減速度を求めてもよい。
また、上記の例では、かご速度検出器１７を調速機１４に設けたが、例えば図６に示すように、そらせ車１１の回転速度に応じた信号を発生するそらせ車回転検出器７０をかご速度検出器として用いてもよい。
さらに、例えば図６に示すように、主索１２の速度に応じた信号を発生する主索速度検出器７１をかご速度検出器として用いてもよい。主索速度検出器７１としては、主索１２の表面にレーザ光を照射して発生した乱反射光を特殊カメラで撮影することにより得たスペックルパターンから主索１２の移動速度を測定する測定装置を用いることができる。
さらにまた、例えば図６に示すように、主索１２を撮影するカメラ装置７３をかご速度検出器として用いてもよい。
上記のように、調速機１４以外にかご速度検出器を設けることにより、調速機ロープ１５の柔軟性（剛性）に依存せず、かご速度の検出精度を向上させることができる。

さらにまた、上記の例では、綱車速度とかご速度との差から主索１２のスリップ速度を求めたが、例えば図６に示すように、主索１２のスリップ音を検出するマイク装置７３からの信号によりスリップ速度を推定するようにしてもよい。
また、主索１２のスリップによる駆動綱車５の温度上昇を検出する温度センサ（図示せず）からの信号によりスリップ速度を推定するようにしてもよい。
さらに、例えば図６に示すように、主索１２のスリップによる主索１２の張力変化を検出する張力検出装置７４からの信号によりスリップ速度を推定するようにしてもよい。
ここで、図６では、複数のかご速度検出器及び複数のスリップ速度検出器を同時に設置した状態を示したが、かご速度検出器及びスリップ速度検出器は、それぞれ１つずつ選択的に設置すればよいのは勿論である。

さらにまた、上記の例では、かご１に非常止め装置１３を搭載したが、釣合おもり２に搭載した場合にもこの発明は適用できる。
また、上記の例では、かご１が下方向へ走行しているときに動作する非常止め装置１３を示したが、上方向へ走行しているときに動作する非常止め装置を用いた場合にもこの発明は適用できる。
さらに、上記の例では、第１判定手段３９と第２及び第３判定手段４３，４５とを別々のコンピュータで構成したが、共通のコンピュータで構成することもできる。また、第２判定手段４３と第３判定手段４５とを別々のコンピュータで構成することもできる。
さらにまた、第１〜第３判定手段３９，４３，４５の機能は、アナログ信号を処理する論理回路により実現することも可能である。

また、上記の例では、巻上機４が昇降路の上部に配置されているが、例えば昇降路内の下部など、他の場所に配置してもよい。
さらに、主索のローピング方式は特に限定されるものではなく、例えば２：１ローピング方式であってもよい。
さらにまた、主索は、円形断面を有するロープであっても、ベルト状ロープであってもよい。
また、巻上機ブレーキは、駆動綱車の内側やモータ回転子の内側に組み込まれているタイプであってもよい。

Claims (7)

1. 駆動綱車と、上記駆動綱車の回転を制動する巻上機ブレーキとを有する巻上機、
   上記駆動綱車に巻き掛けられている主索、
   上記主索により吊り下げられ、上記巻上機により昇降される昇降体、及び
   上記巻上機ブレーキを制御するブレーキ制御装置
   を備え、
   上記ブレーキ制御装置は、
   異常検出時に上記巻上機ブレーキを動作させ上記昇降体を非常停止させる第１ブレーキ制御部と、
   上記巻上機ブレーキの非常制動動作時に上記昇降体の減速度が所定値以上になると、上記巻上機ブレーキの制動力を低減させる第２ブレーキ制御部と、
   上記巻上機ブレーキの非常制動動作時に、上記駆動綱車に対する上記主索のスリップ速度を監視し、上記主索のスリップ速度が所定値以上になると、上記巻上機ブレーキの制動力を低減させる第３ブレーキ制御部とを有し、
   上記第２及び第３ブレーキ制御部は、上記第１ブレーキ制御部とは独立して上記巻上機ブレーキを制御するエレベータ装置。
2. 上記昇降体の昇降を案内するガイドレール、及び
   上記昇降体に搭載され、上記昇降体の速度が予め設定された過速度に達したときに上記ガイドレールに係合して上記昇降体を制動する非常止め装置をさらに備え、
   上記ブレーキ制御装置は、上記主索のスリップ速度が所定値以上になると上記非常止め装置の制動動作時間を短縮させるための指令信号を出力する第４ブレーキ制御部をさらに有している請求項１記載のエレベータ装置。
3. 上記非常止め装置には、制動動作時に上記ガイドレールに押し付けられる制動片が設けられており、
   上記第４ブレーキ制御部からの指令信号が上記非常止め装置に入力されると、上記制動片と上記ガイドレールとの間の制動動作開始前の間隔が狭められる請求項２記載のエレベータ装置。
4. 上記第３ブレーキ制御部は、上記駆動綱車の回転速度を検出する綱車速度検出器からの信号と、上記昇降体の速度を検出する昇降体速度検出器からの信号とに基づいて、上記主索のスリップ速度を求める請求項１記載のエレベータ装置。
5. 上記巻上機ブレーキは、制動力を解除するための電磁力を発生するブレーキコイルを有し、
   上記第２及び第３ブレーキ制御部は、上記第１ブレーキ制御部とは独立して上記ブレーキコイルを付勢・消勢するためのスイッチを有している請求項１記載のエレベータ装置。
6. 上記スイッチには、上記ブレーキコイルに流れる電流の大きさを制限するための電流制限抵抗が接続されている請求項５記載のエレベータ装置。
7. 上記巻上機ブレーキの非常制動動作時に上記昇降体が終端階付近に到達した場合には、上記第２及び第３ブレーキ制御部による制御が無効化される請求項１記載のエレベータ装置。

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