JP2012519635A - 昇降機制動システムの制御回路及び制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明に係る昇降機制動システムの制御回路及び制御方法において、前記制御回路は、ブレーキ信号発生回路と、ブレーキ信号処理回路と、遮断制御スイッチＣＫと、を備えるように構成される。ブレーキ信号発生回路には、ドアロック継電器ＤＪとブレーキ接触器ＺＪとが直列に接続されている。ブレーキ信号処理回路は、制動制御器を始動させるために高低電気レベルの変換を生成する。遮断制御スイッチＣＫは、ブレーキ信号発生回路とブレーキ信号処理回路上に両方とも接続されている。

Description

本発明は、電磁石の制御回路及び制御方法に係り、具体的には、昇降機制動システムの制御回路及び制御方法に関するものである。

電子科学技術は飛躍的な進歩とともに、昇降機の技術が迅速的に発展してきた。また、駆動技術と制御技術は、いくつかの改修を経て既に永久磁石型同期モータの速度制御とマイクロコンピュータインテリジェント制御に至っており、全機の信頼性と安定性を向上させた。しかし、昇降機の主要な作動回路の一つとしての制動器制御回路（「ブレーキ回路」とも称する）では、相変わらず伝統的な設計方法を使い続けている。

近年では、昇降機の使用数量が急激に上昇するとともに、昇降機に関する安全事故も徐々に増加しつつあるが、その中で、制動器の故障が約８０%を占めており、それにおいては、機械故障を除いてみると、制動器の故障を引き起す一つの重要な原因としては、昇降機制動システムにおけるブレーキ回路の切換スイッチの接点に溶着が発生することにある。これにより、制動器はブレーキをかけることができなくなってしまう。そして、切換スイッチの接点溶着の発生を引き起こす根本的な原因としては、制動器の励磁コイルがこのブレーキ回路内に直列に接続されていることであり、これによって切換スイッチを通りぬける電流が過大になるし、しかも切換スイッチの接点に制動器励磁コイルの続流電流も通りぬけている。従って、現在の昇降機制動システムのブレーキ回路は、このようなスイッチの接点に溶着が発生する問題を解決することができない。

現在の昇降機制動システムのブレーキ回路は大きく分けると以下の種別に分けられる。１、限流抵抗器を利用して制動器励磁コイルの励磁と保持電圧の切換えを完成させる。２、電圧切換えの接点上に接点の寿命を長くするように消弧回路を増設する。３、整流ダイオードを利用して制動器励磁コイルの励磁と保持電圧の全波・半波整流切換えを完成させる。

図１の典型的なブレーキ回路において、全波整流回路Ｄ１−Ｄ４の後には、走行接触器ＣＪ、ドアロック継電器ＤＪ、経済型抵抗器Ｒ、ブレーキ接触器ＺＪと制動器励磁コイルＬが直列に接続されており、経済型抵抗器Ｒの両端には、励磁・保持電圧の変換を実現するための切換スイッチＫが並列に接続されている。

該ブレーキ回路において、各スイッチ部品と制動器励磁コイルＬとも直列に接続されているので、ブレーキ回路を通りぬける励磁電流は、一般的に数アンペアに達する。切換スイッチＫが切断された瞬間に際して、制動器励磁コイルＬの続流電流は全波整流回路内のダイオードＤ３、Ｄ４を経過して切換スイッチＫと回路を形成することによって、スイッチ接点のアーク現象が生じてしまう。

図２の全波・半波整流電圧切換式ブレーキ回路において、制動器励磁コイルＬの続流電流は切換スイッチＫを通りぬけないが、切換スイッチＫが切断される時間はランダムであるため、制動器励磁コイルＬを通りぬける電流が最大値に達した時にスイッチ切換を行う場合には、切換スイッチＫの接点のアーク現象が最も深刻である。一旦、切換スイッチＫの接点に溶着が発生した場合には、制動器はブレーキをかけることができなくなって、昇降機制動システムに不具合が発生し、昇降機が急降下・急上昇、天井への激突或いは地面への衝突などの重大な安全事故を引き起こしてしまう。

本発明が解決しようとする課題は、現在の昇降機制動システムのブレーキ回路内の接点溶着という問題である。

本発明の目的は、ブレーキ回路内の接点溶着という問題を根本的に解決し、昇降機の走行時の安全性と安定性を向上させることができ、昇降機制動システムの制御回路と昇降機制動システムの制御方法を提供することにある。

本発明の昇降機制動システムの制御回路は以下のように実現した。

一種の昇降機制動システムの制御回路であって、該制御回路は、以下の要素を備えるように構成される。

一個のブレーキ信号発生回路を備えてあり、該回路においては、ブレーキ・ブレーキ解除指令を発令するように、ドアロック継電器ＤＪとブレーキ接触器ＺＪが直列に接続されている。

一個のブレーキ信号処理回路を備えており、ブレーキ・ブレーキ解除指令信号を受信、または制動制御器へ発信するための回路である。

また、前記ブレーキ信号発生回路と前記ブレーキ信号処理回路上に両方とも接続された一個の遮断制御スイッチＣＫとを備えており、前記ブレーキ信号発生回路の指令信号に基づいて前記ブレーキ信号処理回路を制御して高低電気レベルの変換を生成するように用いられている。

なお、前記ブレーキ信号処理回路は、一本のレベル変換回路であり、一端には直流電源が接続され、途中端部には限流抵抗器が直列に接続され、他端には接地線Ｇが接続され、前述の回路の一つのノード上には制動制御器と連接するための一本の制御信号出力線が接続されている。

前記遮断制御スイッチＣＫは、双方向光電カプラ、電圧変換器、変圧器或いは継電器のいずれか一種である。

前記ブレーキ信号処理回路においては、走行接触器ＣＪが直列に接続されてもよい。

本発明の制御回路の設計思想は、ドアロック継電器ＤＪ、走行接触器ＣＪなどの昇降機走行に所要の安全部品とブレーキ接触器ＺＪなどのブレーキ指令設置部品が直列に接続されたブレーキ回路において、制動器励磁コイルを分離して、制動器励磁コイルを直接に接続させ、そして制動制御器により制御される。ブレーキ信号発生回路がブレーキ或いはブレーキ解除の指令信号を発令した後、ブレーキ信号処理回路はそれに基づいて制動制御器へＴＴＬ回路或いはＣＭＯＳゲート回路と互換性があるレベル信号を送信し、制動制御器を動作させて制動器励磁コイルの電源をオン・オフするように制御し、これによってブレーキ或いはブレーキ解除の操作が実施される。

本発明の昇降機制動システムの制御方法は以下のように実現した。

一種の昇降機制動システムの制御方法であって、該制御方法は、以下のステップが含まれている。

一個のブレーキ信号発生回路を設置するステップを含み、該回路においては、ブレーキ・ブレーキ解除指令を発令するように、ドアロック継電器ＤＪとブレーキ接触器ＺＪが直列に接続されている。

一個のブレーキ信号処理回路を設置するステップを含み、ブレーキ・ブレーキ解除指令信号を受信、または制動制御器へ発信するための回路である。

前記ブレーキ信号発生回路と前記ブレーキ信号処理回路上に両方とも接続された一個の遮断制御スイッチＣＫを設置するステップを含み、前記ブレーキ信号発生回路の指令信号に基づいて前記ブレーキ信号処理回路を制御して高低電気レベルの変換を生成するように用いられている。

前記ブレーキ信号処理回路は、一本のレベル変換回路であり、一端には直流電源が接続され、途中端部には限流抵抗器が直列に接続され、他端には接地線Ｇが接続され、該回路の一つのノード上には制動制御器と連接するための一本の制御信号出力線が接続されている。

前記遮断制御スイッチＣＫは、双方向光電カプラ、電圧変換器、変圧器或いは継電器である。

前記ブレーキ信号処理回路においては、走行接触器ＣＪが直列に接続されてもよい。もし、走行接触器ＣＪを制動制御器の電源回路に接続する必要がある場合には、前記ブレーキ信号処理回路内では、走行接触器ＣＪが直列に接続されていないようにする。

本発明の制御回路の設計と使用によれば、ブレーキ回路に相当するブレーキ信号発生回路と制動器励磁コイル回路とは相互に分離することを実現し、このようにすれば、ブレーキ信号発生回路はただ数十ミリアンペアの作動電流しか必要がないので、電流過大によりブレーキ回路内の接点のアーク現象を効率的に避けることができるから、ブレーキ回路のスイッチの接点溶着という問題を根本的に解決し、昇降機制動システムの作動時の安全性を向上させて、昇降機の走行時の安全性を向上させる。

本発明の昇降機制動システムの制御方法によれば、制動制御器はただブレーキ信号発生回路とブレーキ信号処理回路から制御信号を取り出すため、制動器励磁コイルを通りぬける電流はブレーキ回路とは関連がないので、制動器励磁コイルがブレーキ回路から分離した後、ブレーキ回路を通りぬける電流は、本来の数アンペアから数十ミリアンペアまでに大幅に低降し、このようにすれば、ブレーキ回路内の接点溶着という技術難題を解決し、昇降機制動システムの安全性と昇降機の作動時の安全性を向上させることができる。また、本発明の制御回路及び制御方法によれば、制動器の消費電力を低下させ、同等規格の伝統的な産品に比べると、７５％を超えるエネルギーを節約できるようになる。

昇降機制動システムにおける現在のブレーキ回路を示す電気回路図である。 昇降機制動システムにおける現在のブレーキ回路を示す電気回路図である。 本発明の制御回路を示す電気回路図である。 制動制御器の実施例を示す電気回路図である。

図３に示すように、本発明の制御回路は、ブレーキ信号発生回路と、ブレーキ信号処理回路と、遮断制御スイッチＣＫと、を備えるように構成される。

前記ブレーキ信号発生回路においては、ドアロック継電器ＤＪと、走行接触器ＣＪと、ブレーキ接触器ＺＪと、限流抵抗器Ｒ１とが直列に接続されており、回路の両端のＡ、Ｂ端点には１１０Ｖ／２２０Ｖ交流電源が接続されている。

前記ブレーキ信号処理回路は、一本の直流のレベル変換回路であり、一端には１５Ｖ直流電源が接続され、途中端部には限流抵抗器Ｒ２が直列に接続され、他端には接地線Ｇが接続され、該回路の限流抵抗器Ｒ２が直列に接続された後の一つのノード上には一本の制御信号出力線が接続されており、該制御信号出力線は制動制御器１に連接する。また、制動器励磁コイルＬは制動制御器１上に連接し、１１０Ｖ／２２０Ｖ交流電源から制動制御器１へ電力を供給する。

遮断制御スイッチＣＫは、双方向光電カプラＯＰＴを採用する場合には、該双方向光電カプラＯＰＴ内の順、逆方向発光ダイオードが部分的に前記ブレーキ信号発生回路内に直列に接続されており、該双方向光電カプラＯＰＴの光学受信チューブ部分が前記ブレーキ信号処理回路内の接地線の接続端Ｇの前に直列に接続されている。

ブレーキ信号処理回路内の制御信号出力線と連接している制動制御器１としては、図４に示すような一種のワンセットの回路構成を採用してもよい。

該制動制御器において、単相半波制御のブリッジ形整流回路の負荷は制動器励磁コイルＬであり、シリコン制御整流子のトリガー回路は、電圧フィードバックを有する電圧制御移相器２である。単相半波制御のブリッジ形整流回路は、調整可能な制動器コイル励磁電圧と、調整可能、かつ安定な制動器コイル保持電圧と、を出力することができる。グリッド電圧が変動する場合においても、制動器励磁コイルＬへ安定した直流保持電圧を提供し、制動器が十分な制動力を有することを保証するように制動器の保持力を一定値に維持させて、制動器の低エネルギー消費、低昇温と大推力を実現する。

該制動制御器において、単相半波制御のブリッジ形整流回路の主電源は、グリッド電圧と直接に互いに接続されている。昇降機は電力が得られた後、即ち、待機状態となり、その信号入力端（Ａ１、Ｂ１）は、本発明の制御回路のブレーキ信号処理回路の制御信号出力線と、接地端と、に互いに接続されている。一方、単相半波制御のブリッジ形整流回路の電圧出力端は、直接に制動器励磁コイルＬの両端に互いに接続されている。

制動器励磁コイルＬは一組のコイルでもよいし、若しくは二組或いは二組以上のコイルでもよい。また、接続方式としては、並列に接続してもよいし、直列に接続してもよい。

本発明の制御回路は、制動器励磁コイルＬを通りぬける電流とブレーキ回路との関連がないため、ブレーキ回路の電流負荷を軽減し、ブレーキ回路の全ての機械式接点スイッチの信頼性を向上させる。

昇降機制動システムの走行作動の過程は以下の通り。

図３内のブレーキ信号発生回路と直列に接続された昇降機ドアロック継電器ＤＪ及び走行接触器ＣＪはいずれも閉じれたようにすれば、昇降機制動システムのブレーキ解除するための十分な条件を満たすことになる。もし、この時、ブレーキ接触器ＺＪが制御されて閉じると、昇降機制動システムのブレーキ解除するための必要な条件を満たすことになる。この場合、遮断制御スイッチＣＫとしての双方向光電カプラのピン１、ピン２では電力が得られ、ピン３、ピン４では低電気レベルを出力し、図４において、この低電気レベルから一方が電圧制御移相器２をトリガーとして作動し始め、他方が励磁保持回路３へ送信し、電圧制御移相器２が設定された励磁移相電圧に基づいて０．８秒間を作動させる。この後、回路は保持電圧出力状態へ自動的に切換える。この場合、単相半波制御のブリッジ形整流回路の出力電圧は、電圧サンプリング・フィードバック回路４を経てサンプリングした後、光電カプラＯＰＴ１を介して電圧制御移相器２の電圧入力端にカップリングする。電圧サンプリング・フィードバック回路４は、出力電圧の高低に基づいて、その出力電圧の安定を保証するように電圧制御移相器２の移相角を自動的に調整する。ここで、昇降機制動システムは一回のブレーキ解除の動作が完成した。

電圧制御移相器２は、内部電源５を介して１５Ｖの直流作動電圧を提供する。

ブレーキ信号発生回路内が全て直列に接続され、かつ、閉じる状態の各スイッチ部品中にいずれか切断が生じれば、即ち、昇降機制動システムのブレーキをかける条件を満たすことになる。この場合、遮断制御スイッチＣＫとしての双方向光電カプラのピン３、ピン４は高電気レベルを出力し、該高電気レベルは、電圧制御移相器２の作動を停止させると同時に、シリコン制御整流子のトリガー回路を閉鎖して単相半波制御のブリッジ形整流回路の出力電圧を零にさせ、制動器は、装置内部の機械弾性体の推動により、ブレーキ動作が完成した。ここで、制動制御器１は、待機状態に戻り、次回の指令を待つようになる。

本発明の制御方法を合わせた制動制御器１から出力する励磁電圧と保持電圧とも調整することによって設定することができる。交流入力電圧が２２０Ｖである場合、電圧調整可能な範囲は０−１９８Ｖとなる。通常、単相半波制御のブリッジ形整流回路から出力する励磁電圧と保持電圧は、使用された制動器の推力の大きさで定められている。単相半波制御のブリッジ形整流回路の入力電圧が交流電圧２２０Ｖである場合、一般的に励磁電圧は全波整流電圧の４０−７０％を取り、保持電圧は全波整流電圧の２０−３０%を取るようにする。また、単相半波制御のブリッジ形整流回路の入力電圧が交流電圧１１０Ｖである場合、一般的に励磁電圧は全波整流電圧の７０−８０％を取り、保持電圧は全波整流電圧の４０−５０%を取るようにする。

上述した制動制御器において、制動器励磁コイル回路は、シリコン制御整流子型の無接点スイッチを使用して電圧切換と電圧調整制御を行い、このようにすれば、昇降機制動システムの主回路の高信頼性を保証することができる。また、制動器の保持電圧が定電圧出力を採用することによって制動器の作動安定性を向上させることができる。

１：制動制御器
２：電圧制御移相器
３：励磁保持回路
４：電圧サンプリング・フィードバック回路
５：内部電源
Ａ、Ｂ：端点
Ａ１、Ｂ１：信号入力端
ＣＪ：走行接触器
ＣＫ：遮断制御スイッチ
Ｄ、Ｄ１−Ｄ６：全波整流回路
ＤＪ：ドアロック継電器
Ｋ：切換スイッチ
Ｌ：制動器励磁コイル
ＯＰＴ１：光電カプラ
Ｒ：経済型抵抗器
Ｒ１、Ｒ２：限流抵抗器
ＺＪ：ブレーキ接触器

Claims (8)

1. 昇降機制動システムの制御回路であって、
   該制御回路は、
   ブレーキ・ブレーキ解除指令を発令するように、ドアロック継電器ＤＪとブレーキ接触器ＺＪが直列に接続されている一個のブレーキ信号発生回路と、
   ブレーキ・ブレーキ解除指令信号を受信、または制動制御器へ発信するための一個のブレーキ信号処理回路と、
   前記ブレーキ信号発生回路の指令信号に基づいて前記ブレーキ信号処理回路を制御して高低電気レベルの変換を生成するように、前記ブレーキ信号発生回路と前記ブレーキ信号処理回路上に両方とも接続された一個の遮断制御スイッチＣＫと、
   を備えることを特徴とする、昇降機制動システムの制御回路。
2. 前記ブレーキ信号処理回路は、一本のレベル変換回路であり、一端には直流電源が接続され、途中端部には限流抵抗器が直列に接続され、他端には接地線Ｇが接続され、該回路の一つのノード上には制動制御器と連接するための一本の制御信号出力線が接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の昇降機制動システムの制御回路。
3. 前記遮断制御スイッチＣＫは、双方向光電カプラ、電圧変換器、変圧器或いは継電器であることを特徴とする、請求項１に記載の昇降機制動システムの制御回路。
4. 前記ブレーキ信号処理回路においては、走行接触器ＣＪが直列に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の昇降機制動システムの制御回路。
5. 昇降機制動システムの制御方法であって、
   前記制御方法は、
   ブレーキ・ブレーキ解除指令を発令するように、ドアロック継電器ＤＪとブレーキ接触器ＺＪが直列に接続されている一個のブレーキ信号発生回路を設置するステップと、
   ブレーキ・ブレーキ解除指令信号を受信、または制動制御器へ発信するための一個のブレーキ信号処理回路を設置するステップと、
   前記ブレーキ信号発生回路の指令信号に基づいて前記ブレーキ信号処理回路を制御して高低電気レベルの変換を生成するように、前記ブレーキ信号発生回路と前記ブレーキ信号処理回路上に両方とも接続された一個の遮断制御スイッチＣＫを設置するステップと、
   を含むことを特徴とする、昇降機制動システムの制御方法。
6. 前記ブレーキ信号処理回路は、一本のレベル変換回路であり、一端には直流電源が接続され、途中端部には限流抵抗器Ｒ２が直列に接続され、他端には接地線Ｇが接続され、該回路の一つのノード上には制動制御器と連接するための一本の制御信号出力線が接続されていることを特徴とする、請求項５に記載の昇降機制動システムの制御方法。
7. 前記遮断制御スイッチＣＫは、双方向光電カプラ、電圧変換器、変圧器或いは継電器であることを特徴とする、請求項５に記載の昇降機制動システムの制御方法。
8. 前記ブレーキ信号処理回路においては、走行接触器ＣＪが直列に接続されていることを特徴とする、請求項５に記載の昇降機制動システムの制御方法。
   

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