JP2005126219A - エレベータのブレーキ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源容量を低減することができると共に、コストの低減及び小型化を図り、省エネルギーにも寄与することができるエレベータのブレーキ制御装置を提供する。
【解決手段】 エレベータのブレーキドラム６にブレーキシュー８Ａ、９Ａを常時押圧し、制動力を発生するようにされたばね装置と、付勢時に上記ばね装置に抗して上記ブレーキシューを上記ブレーキドラムから引き離し、制動力を解除する複数の電磁マグネット８、９とを有するエレベータのブレーキ制御装置において、上記各電磁マグネットを２以上の制御群に分類し、各制御群毎に異なるタイミングで制動力を解除する構成とする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、エレベータのブレーキ制御装置に関するものである。

従来のエレベータのブレーキ制御装置の概略構成を図３に示す。この図に示すように、エレベータのかご１は巻上機の綱車２に巻き掛けられたロープ３によって釣り合い錘４とつるべ式に吊持され、巻上げモータ５によって駆動される。
ブレーキドラム６は巻上げモータ５と綱車２とを結合する軸７上に設置され、ブレーキドラム６に複数の電磁マグネット８、９が設けられている。

図３は、電磁マグネットが２個の場合を例示したものであり、各電磁マグネット８、９は、図示しないばね装置によってブレーキドラム６に常時押圧されるブレーキシュー８Ａ、９Ａと、ブレーキシューに設けられたプランジャ８Ｂ、９Ｂと、このプランジャに装着され、付勢時に上記ばね装置に抗して上記プランジャ８Ｂ、９Ｂを吸引して上記ブレーキシュー８Ａ、９Ａをブレーキドラム６から引き離し、制動力を解除するブレーキコイル８Ｃ、９Ｃとを備えている。

各ブレーキコイル８Ｃ、９Ｃの一端はブレーキ解除時に閉成され、ブレーキ動作時に開放されるスイッチ１０を介して直流電源１１に接続され、各ブレーキコイルの他端はスイッチ１２Ａ、１２Ｂを介して接地されている。また、各ブレーキコイル８Ｃ、９Ｃの一端と他端との間には、エレベータの異常事態の発生に対応してスイッチ１０が開放された時、ブレーキコイル８Ｃ、９Ｃの他端から一端に向かう還流回路を形成し、各ブレーキコイルの電流を素早く減衰させてプランジャ８Ｂ、９Ｂの保持電流以下にするためのダイオード１３Ａ、１３Ｂ及び減衰時定数調整抵抗１４Ａ、１４Ｂが設けられている。

更に、各ブレーキコイル８Ｃ、９Ｃの他端とスイッチ１０の電源側端子との間には、エレベータが目的階に停止して後述する電流指令値がゼロになった時、各ブレーキコイル８Ｃ、９Ｃの電流をスイッチ１０を介して還流させ、ブレーキコイルの内部抵抗を主とする減衰時定数で電流を減衰させ、プランジャ８Ｂ、９Ｂの保持電流以下にするためのダイオード１５Ａ、１５Ｂが設けられている。

なお、各ブレーキコイル８Ｃ、９Ｃに対する電流は、制御部１６によって制御される。即ち、各ブレーキコイル８Ｃ、９Ｃの電流を検出して電流値に対応した信号を発生する電流検出器１７Ａ、１７Ｂの信号と、制御部１６から与えられ、ブレーキ解除あるいはブレーキ動作を指示する電流指令値とを加算器１８Ａ、１８Ｂに入力して差を求め、その差に応じてＰＷＭ回路１９Ａ、１９Ｂがスイッチ１２Ａ、１２Ｂをオン、オフ動作させることにより、各ブレーキコイルの電流を制御するものである。

次に、従来のブレーキ制御装置の動作を図４にもとづいて説明する。図４（ａ）は、ブレーキコイル８Ｃに対する制御部１６からの電流指令値と、ブレーキコイル８Ｃの電流の関係を示すものであり、同図（ｂ）は、同じくブレーキコイル９Ｃに対する制御部１６からの電流指令値と、ブレーキコイル９Ｃの電流の関係を示すものであり、同図（ｃ）は、ブレーキ回路での総消費電力を示すものである。なお、図中、電流指令値は一点鎖線で示し、ブレーキコイルの電流は実線で示している。

先ず、時点t1でエレベータが起動し、スイッチ１０が閉成されると共に、制御部１６からプランジャを吸引してブレーキを解除するための電流指令値として、ブレーキコイル８Ｃに対しては同図（ａ）に示すように、I₁ が、また、ブレーキコイル９Ｃに対しては同図（ｂ）に示すように、I₃ が出力される。（I₁とI₃は同じ電流値の場合もある。）

各電流検出器１７Ａ、１７Ｂで検出された電流値と各電流指令値I₁またはI₃との差に応じてＰＷＭ回路１９Ａ、１９Ｂがスイッチ１２Ａ、１２Ｂをオン、オフ動作させ、各ブレーキコイル８Ｃ、９Ｃには図に実線で示すように、時点t1から各電流指令値I₁、I₃に対応したレベルにまで立ち上がった電流が流れ、プランジャ８Ｂ、９Ｂが同時に吸引されて、ブレーキシュー８Ａ、９Ａがブレーキドラム６から引き離されるため、モータ５の駆動力が軸７を介して綱車２に伝達され、かご１を駆動する。

プランジャ８Ｂ、９Ｂが一旦吸引されると、制御部１６からの電流指令値を、プランジャの吸引状態が維持できるだけの電流（保持電流）以上の所定値であるI₂またはI₄に低下させ、図４（ａ）（ｂ）に実線で示すように、ブレーキコイル８Ｃ、９Ｃの電流をそれぞれの電流指令値に対応した値に減流（I₂、I₄は同じ電流値の場合もある）し、コイルの発熱を抑えるように制御する。

時点t3でエレベータが目的階に停止すると、図４（ａ）（ｂ）に示すように、電流指令値はI₂またはI₄からゼロとされる。
この時、スイッチ１０は閉成状態であるため、ブレーキコイル８Ｃ、９Ｃの電流はダイオード１５Ａ、１５Ｂ及びスイッチ１０を経て還流し、ブレーキコイルの内部抵抗を主とする減衰時定数で減衰し、保持電流以下になった時、図示しないばね装置によってブレーキシュー８Ａ、９Ａがブレーキドラム６に押圧され、ブレーキ状態となる。

スイッチ１０は通常運転ではブレーキコイル８Ｃ、９Ｃの電流がある程度減衰してから開放される。しかし、何らかの異常が発生してエレベータを停止する必要がある場合には、その時点で即座にスイッチ１０が開放され、直流電源１１からの給電が断たれる。
この状態では、ブレーキコイル８Ｃ、９Ｃの電流はダイオード１３Ａ、１３Ｂ及び減衰時定数調整抵抗１４Ａ、１４Ｂを経て還流し、通常より素早く減衰して保持電流以下になるとブレーキが動作する。（例えば特許文献１参照）。

特開２００１−１４６３６６号公報（段落０００６−００１３、図７）

従来のエレベータのブレーキ制御装置は以上のように構成され、複数の電磁マグネットにおけるプランジャの吸引から保持動作まで全て同じタイミングで制御されるため、プランジャ吸引時のピーク消費電力は図４（ｃ）に示すように、非常に大きくなる。
ブレーキコイル８Ｃの内部抵抗をR₁、ブレーキコイル９Ｃの内部抵抗をR₂とすると、ブレーキコイルにおけるプランジャ吸引時のピーク総消費電力P₁と、保持状態における総消費電力P₂は、
P₁＝R₁×I₁ ²＋R₂×I₃ ²＝2×R₁×I₁ ²
P₂＝R₁×I₂ ²＋R₂×I₄ ²＝2×R₁×I₂ ²
となる。なお、比較を容易にするため、R₁≒R₂、I₁≒I₃、I₂≒I₄とした。

従って、P₁とP₂の消費電力比は
P₁：P₂＝I₁ ²：I₂ ²
となる。つまり、吸引電流I₁と保持電流I₂の２乗比となり、非常に大きくなる。
従って、直流電源１１は吸引時のピーク電力を出せるだけの大きな容量の装置が必要となり、コスト増と電源設置スペースの増加を招くという問題点があった。

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、電源容量を低減することができると共に、コストの低減及び小型化を図り、省エネルギーにも寄与することができ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。

この発明に係るエレベータのブレーキ制御装置は、エレベータのブレーキドラムにブレーキシューを常時押圧し、制動力を発生するようにされたばね装置と、付勢時に上記ばね装置に抗して上記ブレーキシューを上記ブレーキドラムから引き離し、制動力を解除する複数の電磁マグネットとを有するエレベータのブレーキ制御装置において、上記各電磁マグネットを２以上の制御群に分類し、各制御群毎に異なるタイミングで制動力を解除するようにしたものである。

この発明に係るエレベータのブレーキ制御装置は以上のように構成されているため、ブレーキコイルの励磁用の電源容量を大幅に低減することができると共に、コストの低減及び小型化を図ることができ、更に省エネルギーにも寄与することができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。なお、実施の形態１の構成は図３と同様であるため、図３を援用して説明を省略する。
実施の形態１の特徴は、複数の電磁マグネットを２以上の制御群に分類し、各制御群毎に制動力を解除するタイミングが異なるようにしたものである。
図３は、制御群を２つに分類し、各ブレーキコイル８Ｃ、９Ｃがそれぞれ異なる制御群に属する例を示したものである。

実施の形態１の動作を図１にもとづいて説明する。図１（ａ）は、ブレーキコイル８Ｃに対する制御部１６からの電流指令値と、ブレーキコイル８Ｃの電流の関係を示すものであり、同図（ｂ）は、同じくブレーキコイル９Ｃに対する制御部１６からの電流指令値と、ブレーキコイル９Ｃの電流の関係を示すものである。なお、図中、電流指令値は一点鎖線で示し、ブレーキコイルの電流は実線で示している。

先ず、時点t1でエレベータが起動し、スイッチ１０が閉成されると、図１（ａ）に示すように、一方のブレーキコイル８Ｃのみに制御部１６からプランジャ吸引用の電流指令値I₁が出力される。他方のブレーキコイル９Ｃには、図１（ｂ）に示すように、時点t1から時間Ｔを経過した時点t4で制御部１６からプランジャ吸引用の電流指令値I₃が出力される。ここで、遅れ時間Ｔは他方のブレーキコイル９Ｃの実電流が電流指令値I₃に対応した電流値にまで立ち上がって来た時点t5において、一方のブレーキコイル８Ｃの実電流が図１（ａ）に示すように、保持電流指令値I₂まで立ち下がっているように、十分長い時間に設定されることが望ましい。この遅れ時間Ｔはブレーキコイル８Ｃ、９Ｃの定数にもとづいて予め設定しておくことが可能である。

プランジャの吸引状態から保持電流レベルへの電流指令値の切換えは各制御群のブレーキ毎に、それぞれの電流指令値にもとづいて個別に行なわれ、全てのブレーキコイルがそれぞれのプランジャの吸引を完了した後にエレベータのかご１が駆動されることになる。

この実施の形態は以上のように構成され、一方の制御群のブレーキコイル８Ｃが保持電流レベルになった時に、他方の制御群のブレーキコイル９Ｃがプランジャ吸引時の電流レベルになるようにされているため、プランジャ吸引時のピーク総消費電力は次のようになる。

上述した従来装置と同様に、ブレーキコイル８Ｃの内部抵抗をR₁、ブレーキコイル９Ｃの内部抵抗をR₂とすると、両ブレーキコイルのプランジャ吸引時のピーク総消費電力P₁Aは、
P₁A＝R₁×I₂ ²＋R₂×I₃ ²＝R₁(I₂ ²＋I₃ ²)
となる。なお、従来と同様にR₁≒R₂としている。
従って、従来のピーク総消費電力P₁との差は、I₁≒I₃とすると
P₁−P₁A＝2×R₁×I₁ ²−R₁(I₂ ²＋I₁ ²)＝R₁(I₁ ²−I₂ ²)
となり、ピーク総消費電力を大幅に低減することができる。

このため、直流電源１１の出力容量を抑えることができると共に、コストの低減と小型化を図ることができ、省エネルギーにも寄与することができる。
また、停電や異常事態発生時に、直流電源１１に代えてバッテリーを使用するようにしている場合においては、その放電ピーク電流がスペックオーバーとならない様に考慮してバッテリー容量を増やしていたが、この実施の形態によれば、バッテリー容量を低減することが可能となる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。図２は、実施の形態２の構成を示す概略図である。基本的な構成は図３に示す従来のブレーキ制御装置と同様であるため、図３と同一部分にはそれぞれ同一符号を付して説明を省略する。
図３と異なる点は、複数の制御群に分類された各電磁マグネット８、９におけるプランジャ８Ｂ、９Ｂの吸引動作、即ち、ブレーキの解除動作を検出する検出手段としてブレーキスイッチ２０Ａ、２０Ｂを設け、各ブレーキスイッチの検出信号を制御部１６に与えることにより、検出信号に応じてブレーキの各制御群間における解除タイミング差を設定するようにした点である。なお、図中、ブレーキスイッチ２０Ａは電磁マグネット８のプランジャ８Ｂの動作検出用であり、ブレーキスイッチ２０Ｂは電磁マグネット９のプランジャ９Ｂの動作検出用である。

ブレーキスイッチ２０Ａ、２０Ｂを設けることにより、ブレーキコイル８Ｃへの保持電流指令の出力や、ブレーキコイル９Ｃへのプランジャ吸引指令の発生を制御することができるので、図１における動作遅れ時間Ｔを最適時間に設定することが可能となる。即ち、各電磁マグネット８、９におけるプランジャ吸引のタイミング差を必要最低限度に設定することができるので、全ての電磁マグネットのプランジャを吸引するまでの時間を短縮することができ、エレベータの起動を遅らせることなく、信頼性の高いブレーキ制御装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１における動作を説明するための図で、（ａ）はブレーキコイル８Ｃに対する電流指令値と、コイル電流の関係を示すものであり、（ｂ）は同じくブレーキコイル９Ｃに対する電流指令値と、コイル電流の関係を示すものである。 この発明の実施の形態２の構成を示す概略図である。 従来のエレベータのブレーキ制御装置の構成を示す概略図である。 従来のブレーキ制御装置の動作を説明するための図で、（ａ）はブレーキコイル８Ｃに対する電流指令値と、コイル電流の関係を示すものであり、（ｂ）は同じくブレーキコイル９Ｃに対する電流指令値と、コイル電流の関係を示すものであり、（ｃ）はブレーキ回路での総消費電力を示すものである。

符号の説明

６ ブレーキドラム、 ８、９ 電磁マグネット、 ８Ａ、９Ａ ブレーキシュー、 ８Ｂ、９Ｂ プランジャ、 ８Ｃ、９Ｃ ブレーキコイル、 １０
スイッチ、 １１ 直流電源、 １２Ａ、１２Ｂ スイッチ、 １３Ａ、１３Ｂ、１５Ａ、１５Ｂ ダイオード、 １４Ａ、１４Ｂ 減衰時定数調整抵抗、
１６ 制御部、 １７Ａ、１７Ｂ 電流検出器、 １８Ａ、１８Ｂ 加算器、
１９Ａ、１９Ｂ ＰＷＭ回路、 ２０Ａ、２０Ｂ ブレーキスイッチ。

Claims (3)

1. エレベータのブレーキドラムにブレーキシューを常時押圧し、制動力を発生するようにされたばね装置と、付勢時に上記ばね装置に抗して上記ブレーキシューを上記ブレーキドラムから引き離し、制動力を解除する複数の電磁マグネットとを有するエレベータのブレーキ制御装置において、上記各電磁マグネットを２以上の制御群に分類し、各制御群毎に異なるタイミングで制動力を解除するようにされたことを特徴とするエレベータのブレーキ制御装置。
2. 上記各制御群の制動力解除のタイミング差は、電磁マグネットを構成するブレーキコイルの定数等にもとづいて予め設定されることを特徴とする請求項１記載のエレベータのブレーキ制御装置。
3. 上記各電磁マグネットの制動力解除を検出する検出手段を備え、上記各検出手段の検出信号にもとづいて上記各制御群の制動力解除のタイミング差を設定するようにしたことを特徴とする請求項１記載のエレベータのブレーキ制御装置。
   

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