JP2012188176A

JP2012188176A - エレベータ制動装置

Info

Publication number: JP2012188176A
Application number: JP2011050467A
Authority: JP
Inventors: Manabu Oishi; 学大石
Original assignee: Toshiba Elevator Co Ltd
Current assignee: Toshiba Elevator and Building Systems Corp
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2012-10-04

Abstract

【課題】従来技術においては、例えば、制動装置の構成の点でさらなる改善の余地がある。
【解決手段】実施形態のエレベータ制動装置は、回転体と、独立した３つ以上の制動装置とを備える。回転体は、エレベータの乗りかごを昇降させる巻上機の駆動軸と一体回転する。３つ以上の制動装置は、前記回転体の回転を制動可能である。そして、前記３つ以上の制動装置は、少なくとも１つが制動力を発生させていない状態で、前記回転体を制動し前記乗りかごを停止可能な容量に設定される。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、エレベータ制動装置に関する。

従来、エレベータは、昇降路内を乗りかごが移動することにより、乗りかごを任意の階床に移動させるが、このようなエレベータには、例えば、巻上機に制動装置が設けられている。このような制動装置は、例えば、乗りかごが目的のフロアに着床している間や緊急停止の際等に作動し巻上機の回転を制動し乗りかごを制動する。

特開２００８−８１２１８号公報

ところで、従来技術においては、例えば、制動装置の構成の点でさらなる改善の余地がある。

実施形態のエレベータ制動装置は、回転体と、独立した３つ以上の制動装置とを備える。回転体は、エレベータの乗りかごを昇降させる巻上機の駆動軸と一体回転する。３つ以上の制動装置は、前記回転体の回転を制動可能である。そして、前記３つ以上の制動装置は、少なくとも１つが制動力を発生させていない状態で、前記回転体を制動し前記乗りかごを停止可能な容量に設定される。

図１は、実施形態に係るエレベータの概略構成例を示すブロック図である。図２は、実施形態に係る巻上機ブレーキ装置の概略構成を示す正面図である。図３は、実施形態に係る巻上機ブレーキ装置の制御系を説明するブロック図である。

［実施形態］
図１は、実施形態に係るエレベータの概略構成例を示すブロック図、図２は、実施形態に係る巻上機ブレーキ装置の概略構成を示す正面図、図３は、実施形態に係る巻上機ブレーキ装置の制御系を説明するブロック図である。

本実施形態のエレベータ制動装置としての巻上機ブレーキ装置３０は、図１に示すように、エレベータ１００の巻上機３に適用される。エレベータ１００は、昇降路を昇降可能な乗りかご１とつり合おもりとしてのカウンタウェイト２とをメインロープ５で連結したいわゆるつるべ式のエレベータである。エレベータ１００は、乗りかご１と、カウンタウェイト２と、巻上機３と、ソラセシーブ４と、メインロープ５と、テールコード６と、エレベータ制御装置７と、監視装置としての遠隔監視装置８と、制御ケーブル９とを備える。エレベータ１００は、エレベータ制御装置７によって各部の駆動が制御されて乗りかご１が昇降路内を昇降することで、任意の目的階の乗り場に移動することができるものである。

乗りかご１は、利用者が乗ったり荷物を乗せたりするための構造物である。乗りかご１は、昇降路内に配置され、昇降路を昇降可能である。カウンタウェイト２は、メインロープ５を介して乗りかご１に連結されて昇降路内に配置され、乗りかご１と連動して昇降路を昇降可能なつり合いおもりである。メインロープ５は、乗りかご１とカウンタウェイト２とを連結するものである。ここでは、メインロープ５は、昇降路の上部に設けられた巻上機３のメインシーブやソラセシーブ４等に掛けられて、一端に乗りかご１が接続され、他端にカウンタウェイト２が接続される。巻上機３は、例えば、動力を発生させるモータ（電動機）２８（図２参照）を有し、モータ２８が駆動することで、このモータ２８に連結されたメインシーブが回転駆動し、メインシーブとメインロープ５との間に生じる摩擦力を利用してメインロープ５を電動で巻き上げる。

巻上機ブレーキ装置３０は、乗りかご１を制動するものであり、エレベータ制御装置７によりその駆動が制御される。巻上機ブレーキ装置３０は、巻上機３に設けられ、例えば、乗りかご１が目的の階床に着床している間や緊急停止の際等に作動し、巻上機３の駆動軸２９（図２参照）の回転を制動することで乗りかご１を制動する。なお、この巻上機ブレーキ装置３０の構成については、後で詳細に説明する。

エレベータ制御装置７は、通常の形式の双方向コモン・バスにより相互に連結されたＣＰＵ（中央演算処理装置）、所定の制御プログラム等を予め記憶しているＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、予め用意されたマップデータ、エレベータ１００の仕様等の情報を記憶するバックアップＲＡＭ及び入出力ポート装置を有するマイクロコンピュータ及び駆動回路を備えている。

エレベータ制御装置７は、テールコード６や制御ケーブル９等を介して種々のセンサ、検出器や、巻上機３のモータ２８（図２参照）、巻上機ブレーキ装置３０等のエレベータ１００の各部と電気的に接続され、各部の動作を統括的に制御する。エレベータ制御装置７は、例えば、乗りかご１内のかご操作盤や乗り場の乗り場操作盤への利用者からの操作入力に応じて、巻上機３の駆動を制御し、乗りかご１を呼び登録に応じた指定の目的階に移動させる。

遠隔監視装置８は、例えば、エレベータ１００から離れた遠隔管理センタに配置される。遠隔監視装置８は、エレベータ制御装置７と電気的に接続され、相互に検出信号や駆動信号、制御指令等の情報の授受を行う。遠隔監視装置８は、監視員がエレベータ制御装置７を通じてエレベータ１００の各部を遠隔監視する。

上記のように構成されるエレベータ１００は、利用者によりかご操作盤、乗り場操作盤等を介してかご呼び操作が行われた場合に、かご操作盤、乗り場操作盤からエレベータ制御装置７に呼び登録信号が入力され、エレベータ制御装置７がこの呼び登録信号に応じて乗りかご１の呼び登録を行う。そして、エレベータ制御装置７は、この呼び登録、種々のセンサ、検出器からの出力、乗りかご１の現在の移動方向（昇降方向）等に基づいて、乗りかご１が合理的に移動しながらそれぞれの呼びに応答するように乗りかご１の着床順序を定め、巻上機３のモータ２８を駆動制御し、乗りかご１を目的の階床へと移動させる。これにより、エレベータ１００は、乗りかご１が昇降路内を鉛直方向上下に昇降移動し、任意の目的階の乗り場に移動する。そして、エレベータ１００は、乗りかご１が目的階の乗り場に着床し、所定の着床位置に着床したことが検出されると、その後、エレベータ制御装置７が乗りかご１の扉を開放する。これにより、乗り場で待機している利用者は、乗りかご１内に乗り込むことが可能となり、また、乗りかご１内の利用者は乗り場に降りることが可能となる。この間、遠隔監視装置８は、エレベータ１００の動作を遠隔監視している。

そして、本実施形態の巻上機ブレーキ装置３０は、図２、図３に示すように、３つ以上の制動装置、ここでは、４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを備えることで、巻上機３の駆動軸２９に対して適正に制動力（制動トルク）を付与することができるようにしている。なお、以下の説明では、巻上機ブレーキ装置３０は、４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを備えるものとして説明するが、これに限らず、３つ、あるいは、５つ以上を備えるものであってもよい。

具体的には、この巻上機ブレーキ装置３０は、上述したように、巻上機３に設けられ、巻上機３の駆動軸２９の回転を制動することで乗りかご１を制動する。巻上機ブレーキ装置３０は、４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄと共に、回転体としてのブレーキディスク３３と、複数の検出装置としての複数のブレーキセンサ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄと、制御装置としてのブレーキ制御装置４０とを含んで構成される。

ここでまず、ブレーキディスク３３は、円盤状に形成され、巻上機３の駆動軸２９に結合され、この駆動軸２９と一体回転する。駆動軸２９は、モータ２８のロータと一体回転する出力回転軸である。

各制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、それぞれブレーキ制御装置４０からの動作指令に応じて、ブレーキディスク３３に制動力（制動トルク）を付与するものである。本実施形態の各制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、ブレーキディスク３３の外縁部に設けられるキャリパ式の制動装置であり、例えば、それぞれ、キャリパに支持された電磁コイル、アーマチュア、ディスクパッド、バネ等を含んで構成される。

各制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、ブレーキ制御装置４０からの動作指令により電磁コイルが非通電状態となることで、アーマチュアに支持されたディスクパッドが、バネからの押圧力によって、ブレーキディスク３３の外縁部を両面側から挟持するように押圧接触する。そして、各制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、アーマチュアに作用する押圧力の大きさに応じてブレーキディスク３３とディスクパッドとの接触面に生じる摩擦力によって、ブレーキディスク３３の回転を制動する制動力を発生させる。これにより、各制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、巻上機３の駆動軸２９の回転を制動し乗りかご１を制動することができる。

一方、各制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、ブレーキ制御装置４０からの動作指令により電磁コイルが通電状態となることで、アーマチュアが電磁コイルからの吸引力によってブレーキディスク３３から離間する側に移動し、ブレーキディスク３３とディスクパッドとが離間し、押圧接触した状態が解除される。これにより、各制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、巻上機３の駆動軸２９の回転を制動した状態を解放し、乗りかご１を昇降可能な状態とすることができる。

本実施形態の制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、ブレーキディスク３３の外縁部に、このブレーキディスク３３の周方向に沿って等間隔で４つ配置される。つまり、制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、ブレーキディスク３３の中心点に対して点対称な位置関係となるように配置される。

そして、これら４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、独立してブレーキディスク３３の回転を制動可能であり、少なくとも１つが制動力を発生させていない状態で、ブレーキディスク３３を制動し乗りかご１を停止可能な容量に設定される。

典型的には、各制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、それぞれ、全体で必要とされる必要制動力を設置個数（ここでは４つ）で等分した制動力以上の大きさの制動力を発生可能な容量に設定される。ここでは、制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの各容量は、それぞれ、例えば、１つ、ないし、２つの制動装置によってブレーキディスク３３を制動し乗りかご１を停止可能な場合の各容量と比較して、相対的に小さく設定される。４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、それぞれ、１つが発生させる制動力（制動トルク）が乗りかご１を制動するために必要な必要制動力と比較して相対的に小さくなるように設定されている。この結果、各制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、それぞれの外形を相対的に小型化することができ、例えば、大容量の巻上機３に適用され、巻上機ブレーキ装置３０全体で要求される必要制動力が相対的に大きい場合であっても、十分な制動性能を確保した上で、巻上機ブレーキ装置３０全体での大型化を抑制することができる。

複数のブレーキセンサ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄは、３つ以上の制動装置、こでは、４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの状態をそれぞれ検出可能である。ブレーキセンサ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄは、４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに対応して４つ設けられる。ブレーキセンサ３５ａは、制動装置３１ａの状態を検出し、ブレーキセンサ３５ｂは、制動装置３１ｂの状態を検出し、ブレーキセンサ３５ｃは、制動装置３１ｃの状態を検出し、ブレーキセンサ３５ｄは、制動装置３１ｄの状態を検出する。各ブレーキセンサ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄは、制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの状態として、例えば、個々の動作状態（制動力を発生させる制動状態、制動力を発生させない制動解除状態等）や消耗状態（ブレーキギャップ値、ディスクパッドの磨耗状態等）等を種々の手法によって検出する。各ブレーキセンサ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄは、個々の動作状態や消耗状態等の動作状況を表す検出信号をエレベータ制御装置７に出力する。

ブレーキ制御装置４０は、エレベータ１００の運行状況等に基づいて、各制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに動作指令を出力するものである。ブレーキ制御装置４０とエレベータ制御装置７とは、それぞれ別個に構成され、相互に検出信号や駆動信号、制御指令等の情報の授受を行う。なお、このブレーキ制御装置４０とエレベータ制御装置７とは、これに限らず、一体に構成されていてもよい。ブレーキ制御装置４０は、エレベータ制御装置７からエレベータ１００の運行情報（乗りかご１の積載荷重、昇降速度、加減速度、故障モード、点検モード等）や周辺環境情報（温度、湿度、振動等）を取得し、これら運行情報、周辺環境情報に基づいたエレベータ１００の運行状況に応じて、４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄをそれぞれ個別に、あるいは、複数を同期して制御可能である。ブレーキ制御装置４０は、状況に応じて各制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの制御量（電磁コイルへの供給電圧／電流）を可変制御することで、例えば、各制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの動作時間、動作個数、制動トルク、動作タイミング等をそれぞれ個別に、あるいは、複数を同期して制御する。

上記のように構成される巻上機ブレーキ装置３０は、各制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄがそれぞれブレーキ制御装置４０からの動作指令に応じて、ディスクパッドでブレーキディスク３３を挟持することで、巻上機３の駆動軸２９の回転を制動し乗りかご１を制動することができる。したがって、巻上機ブレーキ装置３０は、相対的に小型な複数の制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄによって装置全体での大型化を抑制しつつ、適正に巻上機３の駆動軸２９の回転を制動し乗りかご１を制動することができる。

この間、巻上機ブレーキ装置３０は、ブレーキ制御装置４０がエレベータ制御装置７からエレベータ１００の現在の運行情報や周辺環境情報をリアルタイムに取得し、これらの運行情報や周辺環境情報に基づいたエレベータ１００の運行状況に応じて、例えば、各走行場面に合わせて定められた減速度を予測演算する。そして、巻上機ブレーキ装置３０は、ブレーキ制御装置４０が予測演算した減速度に基づいて４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに対して、それぞれ個別に、あるいは、複数を同期して動作時間、動作個数、制動トルク、動作タイミング等の動作指令を出力する。この結果、巻上機ブレーキ装置３０は、例えば、ブレーキ制御装置４０が４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに対して、場合によっては異なる動作を行わせるように制御することで、状況に合わせた制動力（制動トルク）を発生させることができ、制動パターンのバリエーションを多様化することができる。

例えば、ブレーキ制御装置４０は、乗りかご１の緊急停止の際に、４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄのうち制動状態とするものの数を段階的に徐々に増やすように制御することで、緊急停止時に乗りかご１に大きなショックが発生することを確実に防止することができ、さらなる安全性の向上を図ることができる。また、ブレーキ制御装置４０は、例えば、大きな制動力が即座に必要なときには、４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄのうちの複数（最大で４つ）を同時に制動状態とすることで、相対的に大きな制動力を瞬時に発生させることができる。

そして、遠隔監視装置８は、エレベータ制御装置７を通じてエレベータ１００の各部を遠隔監視する。遠隔監視装置８は、エレベータ制御装置７から取得する複数のブレーキセンサ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄによる検出結果に基づいて、４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを監視可能であると共に、この４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを個別に動作確認可能である。

この巻上機ブレーキ装置３０は、上述したように、４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄのうちの少なくとも１つが制動力を発生させていない状態で、ブレーキディスク３３を制動し乗りかご１を停止可能な容量に設定されることから、１つを動作させなくても要求される適正な必要制動力を発生させることができる。

遠隔監視装置８は、このことを利用して、エレベータ制御装置７を介して４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを遠隔操作し動作状態を異ならせることで、例えば、３つを制動状態とする一方で、残りの１つを制動状態と制動解除状態とを繰り返すように操作すると共にブレーキセンサ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄによる検出結果に基づいて動作を確認する。遠隔監視装置８は、これを４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに対して順次行うことで、エレベータ１００の運行を止めずに、４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄすべての動作確認を行うことができる。

この結果、この巻上機ブレーキ装置３０は、遠隔監視装置８によって、巻上機ブレーキ装置３０全体で適正に巻上機３の駆動軸２９の回転を制動し乗りかご１を制動することができる必要制動力を確保した上で、各制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの状態を常に遠隔点検することができる。したがって、この巻上機ブレーキ装置３０は、エレベータ１００の運行効率の低下を抑制しつつ、各制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの状態を適正に監視することができ、また、保守点検員の負担も軽減することができる。

そして、遠隔監視装置８は、制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの監視結果、及び、動作確認結果に基づいて、エレベータ１００の運行制限を行うことも可能である。遠隔監視装置８は、監視結果、及び、動作確認結果に基づいて、制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄのうちのいずれかに不具合が生じ、予め設定された適正な制動力を発生できないような場合に、エレベータ１００の運行制限を行う。遠隔監視装置８は、例えば、制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄのうちの適正に動作しているもので発生させることができる制動力に見合った運転とうなるように、乗りかご１の昇降速度や積載荷重を制限したり、例えば乗りかご１とカウンタウェイト２との重量差に応じて乗りかご１の昇降中に巻上機３のメインシーブに生じるアンバランス荷重（アンバランストルク）が大きくならないように停止可能なサービス階等を制限したり、場合によってはエレベータ１００の運行を停止したりすることで、エレベータ１００の運行制限を行う。

この結果、エレベータ１００は、巻上機ブレーキ装置３０の制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄのうちのいずれかが予め設定された適正な制動力を発生できないような場合であっても、それに見合った運転を行うことができ、例えば、機器の予防保全を図ることができ、また、さらなる安全性の向上を図ることができる。

以上で説明した巻上機ブレーキ装置３０は、エレベータ１００の乗りかご１を昇降させる巻上機３の駆動軸２９と一体回転するブレーキディスク３３と、ブレーキディスク３３の回転を制動可能である独立した３つ以上の制動装置、ここでは、４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄとを備え、４つの制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、少なくとも１つが制動力を発生させていない状態で、ブレーキディスク３３を制動し乗りかご１を停止可能な制動容量（制動性能）に設定される。したがって、巻上機ブレーキ装置３０は、相対的に小型な複数の制動装置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄによって十分な制動性能を確保した上で装置全体での大型化を抑制することができ、例えば、設置スペースの自由度を確保しつつ、適正に巻上機３の駆動軸２９の回転を制動し乗りかご１を制動することができる。巻上機ブレーキ装置３０は、例えば、小型化、状況に応じた最適動作、遠隔監視が可能となり、設置の自由度、利用者における安全性、利便性を向上することができる。

なお、上述した実施形態に係るエレベータ制動装置は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。

以上で説明した実施形態、変形例に係るエレベータ制動装置によれば、適正に巻上機の駆動軸の回転を制動し乗りかごを制動することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１乗りかご
２カウンタウェイト
３巻上機
４ソラセシーブ
５メインロープ
６テールコード
７エレベータ制御装置
８遠隔監視装置（監視装置）
９制御ケーブル
２８モータ
２９駆動軸
３０巻上機ブレーキ装置（エレベータ制動装置）
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ制動装置
３３ブレーキディスク（回転体）
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄブレーキセンサ（検出装置）
４０ブレーキ制御装置（制御装置）
１００エレベータ

Claims

エレベータの乗りかごを昇降させる巻上機の駆動軸と一体回転する回転体と、
前記回転体の回転を制動可能である独立した３つ以上の制動装置とを備え、
前記３つ以上の制動装置は、少なくとも１つが制動力を発生させていない状態で、前記回転体を制動し前記乗りかごを停止可能な容量に設定されることを特徴とする、
エレベータ制動装置。
前記３つ以上の制動装置は、１つが発生させる制動力が前記乗りかごを制動するために必要な必要制動力と比較して相対的に小さくなるように設定されている、
請求項１に記載のエレベータ制動装置。
前記エレベータの運行状況に応じて、前記３つ以上の制動装置をそれぞれ個別に、あるいは、複数を同期して制御可能な制御装置を備える、
請求項１又は請求項２に記載のエレベータ制動装置。
前記３つ以上の制動装置の状態をそれぞれ検出可能な複数の検出装置を備え、
前記エレベータの監視装置によって、前記複数の検出装置による検出結果に基づいて、前記３つ以上の制動装置を監視可能であると共に、当該３つ以上の制動装置を個別に動作確認可能である、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のエレベータ制動装置。
前記監視装置は、前記制動装置の監視結果、及び、動作確認結果に基づいて、前記エレベータの運行制限を行う、
請求項４に記載のエレベータ制動装置。