JP3787862B2 - エレベータのブレーキ装置及びエレベータ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエレベータのブレーキ装置のブレーキ動作時の騒音を低減するエレベータのブレーキ装置及びエレベータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
両側式平板リニア誘導モータを利用したエレベータの一例として、平成５年度電気学会全国大会講演論文集Ｓ．１０−３−１「リニアドライブのＡＣドライブ応用（１）リニアモータエレベータ」の図３に記載されている両側式平板リニア誘導モータを応用したエレベータを図１３に示す。図において１は釣合おもり２の片側に設けられた両側式平板リニア誘導モータ、３は釣合おもり２の別の片側に設けられたレール挟み式ブレーキ、４はアルミニウム等で構成された平板２次導体である。５はエレベータのかご、６はかごのレール、７は釣合おもり２のレールである。８はかごの下部バッファで、９は釣合おもりのレール昇降用ローラである。
１０はエレベータのかご５と釣合おもり２を吊すエレベータロープ、１１は昇降路頂部に設けられたエレベータロープ１０を吊す返し車である。
【０００３】
以上説明したリニアモータエレベータで利用されるレール挟み式ブレーキ９の断面図の一例を図１４に示す。
図において１２はレール挟み式ブレーキ９のブレーキシューである。１３はブレーキアームである。１４はブレーキアームを保持する支点である。１５はブレーキアーム１３と電磁石２０を接続する接続ピンである。１６は電磁石２０の磁路となる可動式鉄蓋である。１７は電磁石２０の開放用、即ちブレーキのレール拘束力を発生するばねである。１８は電磁石２０のコイル（ブレーキコイル）である。１９は電磁石２０のコイルを収め、磁路となる磁石枠である。
【０００４】
このように構成されているリニアモータエレベータ用ブレーキで用いられる電磁石の吸引力は、図１４の電磁石２０を図１５に示した電磁石で近似すると、電磁石の吸引力Ｆｍは電磁気学の基礎式により、次のように求められる。
ここで、Ｂは磁束密度、Ｓは磁路の断面積、μo は鉄の比透磁率、μa は空気の透磁率、ｗはコイルのターン数、Ｉはコイル電流、ｌa は磁石枠１９の磁路長、ｘは可動式鉄蓋１６と磁石枠１９の間のギャップ長さ、ｌb は鉄蓋１６の磁路長である。
この式から電磁石の吸引力Ｆm はギャップ長さｘの２乗に反比例し、給電電流Ｉの２乗に比例することがわかる。
【０００５】
また、ばね１７のばね力Ｆs はフックの法則によりばね変位、即ちギャップ長さｘに比例する。その関係を図１６に示す。図１６では電磁石に所定の電流Ｉを流した時の電磁石の吸引力Ｆm 及びばね力Ｆa に対するギャップ長さｘの特性を示す。ｇ2 はブレーキ動作時のギャップ位置、ｇ0 はブレーキ開放時、即ち電磁石吸引時にギャップ長さが０となる点である。
この図に示すように、ブレーキ作動時のギャップ長さｘがｇ2 の時、電磁石に所定の電流Ｉを流した場合、所定の時定数で電流が立ち上がり、所定電流となる。
この時の電磁石の吸引力Ｆm ＝Ｆ３、ばね力Ｆs ＝Ｆ1 とした場合、Ｆ3 ≧Ｆ1 となった場合にブレーキが開放開始し電磁石のギャップが狭くなりはじめる。その場合、前述したように、電磁石の吸引力Ｆm はギャップ長さｘの２乗に反比例し、ギャップが狭くなるに従って、急激に大きくなり、ギャップが０位置であるｇ0 点では電磁石の吸引力Ｆ4 とばね力Ｆ2 と比較するとＦ4 が非常に大きくなっている。
【０００６】
従って、電磁石の運動方程式は可動式鉄蓋１６の摩擦抵抗を無視すると次式のようになる。
Ｆm −ＦS ＝ｍ・α
ここで、ｍは可動式鉄蓋１６の質量、αは可動式鉄蓋１６の加速度である。
従って、可動式鉄蓋１６の加速度αはギャップが狭くなるのに従って急激に大きくなるために速度を増し、可動式鉄蓋１６と磁石枠１９の鉄同志が衝突する。
また、逆にブレーキを動作させる場合には電磁石の電流を遮断するために、ばね１７のばね力のみにより電磁石２０が急速に開放され、ブレーキアーム１３がレールに急速に衝突しブレーキが動作する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
通常のエレベータのブレーキはエレベータかごやビルの居住者から隔離された機械室に設けられた巻上機等にもけられているが、リニアモータエレベータのブレーキ装置は、昇降路内部に敷設されたリニアモータの近くに設けられるのでブレーキ動作時の騒音が問題であった。
ブレーキ騒音の原因は前述したように、所定電流を流したとき、電磁石の吸引力Ｆm がギャップの変化にともない、急激に変化し、電磁石の吸引力Ｆm とばね力Ｆa の差が大きくなり、短時間に可動式鉄蓋が急速に加速し、電磁石の鉄同志の衝突音、或はブレーキアームのレール掴み音が原因であった。この対策として一般に考えられる方法としてはギャップを狭くすることが考えられるが、ブレーキの拘束側が昇降路全長に敷設されているレールであるために、ギャップが不均一であり、回転式のディスクブレーキと異なり、ギャップを狭くした場合ブレーキが開放し、エレベータを昇降させた場合、ブレーキシューがレールに接触したりする不具合等が発生し、シューの寿命が短くなったり、異音が発生する不具合があった。
【０００８】
また、電磁石の吸引力特性をばね力の特性に合わせ、ブレーキ電流を制御するためには、電磁石の電気時定数を動作時間に比較して極めて小さくする必要があり、安定に動作させるには複雑な制御が必要であったり、難しい問題があった。
【０００９】
また、その他のブレーキ動作音の対策として、例えば特開平６−４８６６９等に記載されているように、ブレーキ動作時、衝撃音源となる鉄同志が衝突しないようにストッパー部分に弾性体であるゴム等を挿入した例等もあるが、ブレーキ動作頻度が多い場合、寿命等に問題があった。
【００１０】
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、ブレーキ動作時の騒音が小さい、リニアモータを利用したエレベータのブレーキ装置及びエレベータ装置を得ることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るエレベータのブレーキ装置は、磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置において、
ブレーキを開放するときは、上記電磁石に所定の電流を流す電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの減少に基づく変位の増加による付勢力の増加率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの減少に基づく上記電磁石の吸引力の増加率に近似するものである。
この構成により、上記電磁石の吸引力とばね力の差が小さくなり上記可動鉄蓋と磁枠の衝突速度を下げる。
【００１２】
また、上記電流制御手段は、上記電磁石の吸引力が上記付勢力より所定値大きくなるように所定の電流を流すものである。
【００１３】
また、磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置において、ブレーキを作動させるときは、上記電磁石に所定の電流を流す電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの増加に基づく変位の減少による付勢力の減少率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの増加に基づく上記電磁石の吸引力の減少率に近似するものである。
この構成により、上記電磁石の吸引力と付勢力の差が小さくなり、上記アームと上記ガイドレールとの衝突速度を下げる。
【００１４】
また、上記電流制御手段は、上記電磁石の吸引力が上記付勢力より所定値小さくなるように所定の電流を所定の時間流したのちに、電流を遮断するものである。
【００１５】
また、上記電流制御手段は、非常時に電流を遮断して制動し、緊急停止させる緊急電流遮断手段を備える。
【００１６】
また、上記付勢手段は、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する円筒形の第１のコイルばねと、上記可動鉄蓋と上記磁石枠とのギャップが所定値以下になったときに上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する第２のコイルばねとを備える。
この構成により、ブレーキを開放するときは、上記付勢手段の変位の増加による付勢力の増加率が、上記ギャップの減少に基づく電磁石の吸引力の増加率に近似し、ブレーキを作動するときは、上記ギャップの増加に基づく上記付勢手段の変位の減少による付勢力の減少率が、上記ギャップの増加に基づく電磁石の吸引力の減少率に近似する。
【００１７】
また、上記付勢手段は、所定のばね巻数毎にばね半径を順次増加させたコイルばねとしたものである。
この構成により、ブレーキを開放するときは、上記付勢手段の変位の増加による付勢力の増加率が、上記ギャップの減少に基づく電磁石の吸引力の増加率により近似し、ブレーキを作動するときは、上記ギャップの増加に基づく上記付勢手段の変位の減少による付勢力の減少率が、上記ギャップの増加に基づく電磁石の吸引力の減少率により近似する。
【００１８】
また、磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置を複数有するエレベータ装置において、ブレーキを開放するときは、上記各々のブレーキ装置の電磁石に所定の時間差を設けて所定の電流を流す電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの減少に基づく変位の増加による付勢力の増加率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの減少に基づく上記電磁石の吸引力の増加率に近似するものとする。
【００１９】
また、磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置を複数有するエレベータ装置において、ブレーキを作動させるときは、上記各々のブレーキ装置の電磁石に流す所定の電流を所定の時間差を設けて遮断する電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの増加に基づく変位の減少による付勢力の減少率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの増加に基づく上記電磁石の吸引力の減少率に近似するものとする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
図１は本実施の形態のエレベータのブレーキ装置に使用される電磁石の断面図であり、図２は電磁石に使用されるばねの動作原理図であり、図３は電磁石の吸引力及びばね力のギャップ長に対する特性図である。図１において、１６〜２０は従来例の図１４と同一であり、説明を省略する。２１はばね力の調整ネジであり、磁石枠１９と可動式鉄蓋１６との開離間隔を規制する２２はストッパーである。２３は可動鉄蓋１６に固定され、磁石枠１９に摺動自在に貫通している可動ピンである。２４は可動式鉄蓋１６を磁石枠１９から開離する方向に付勢する円筒形コイルばねＡである。２５はばねＡ２４より直径が小さく、可動式鉄蓋１６と磁石枠１９のギャップが所定値以下となったときに作動する円筒形コイルばねＢであり、２６は円筒形コイルばねＢ２５の取付金具である。
【００２１】
次に動作につき説明する。
図１，図２は電磁石が励磁されてなく、ブレーキが動作中の状態を示しており、図２においてＬg は可動式鉄蓋１６と磁石枠１９とのギャップ長さ、ｇ0 はブレーキ開放時、即ち電磁石吸引時に可動式鉄蓋１６と磁石枠１９のギャップ長さが０となる点、ｇ2 はブレーキ作動時の点、ｇ1 はばねの取付金具２６の可動式鉄蓋１６に対向する面でありｇ0 とｇ2 の中間点である。
電磁石に電流が流され、励磁されると、可動式鉄蓋１６と磁石枠１９のギャップ長さＬg がｇ2 〜ｇ1 間はばねＡ２４のみが作動し、ｇ1 〜ｇ0 間はばねＡ２４とばねＢ２５の２組のばねが作動する。
ばね力Ｆs はばね定数をｋ、変位をｘとするとＦs = ｋx と表され、ばね定数ｋは一般に次式で表される。
ｋ＝（Ｇ・ｄ4 ）／（６４・ｎ・Ｒ3 ）
ここで、Ｇは材料により異なるずれ弾性率、ｄはばね線の直径、ｎはターン数、Ｒはコイルの半径である。
従って、コイルの半径Ｒを変えることによってばね定数ｋを変え、ばね力を変えることができる。
【００２２】
本実施の形態では、コイルの半径Ｒの異なるばねＡ２４とＢ２５の２組のばねを使用することにより、バネＡ２４のばね定数をｋ1 、ばねＡ２４とバネＢ２５を組み合わせたときのばね定数をｋ2 とすることにより、ｇ2 〜ｇ1 間はＦs ＝ｋ1 ・ｘ、ｇ1 〜ｇ0 間はＦs ＝ｋ2 ・ｘ（但し、ｋ2 ＞ｋ1 ）となり、図３に示したように所定の電流値での電磁石の吸引力とギャップ特性Ｆｍに近似したばね力としている。
すなわち、ブレーキを開放するときは、ばねは磁石枠と可動鉄蓋とのギャップの減少に基づくたわみの増加によるばね力の増加率が、ギャップの減少に基づく電磁石の吸引力の増加率に近似し、ブレーキを作動させるときは、ばねは磁石枠と可動鉄蓋とのギャップの増加に基づくたわみの減少によるばね力の減少率が、ギャップの増加に基づく上記電磁石の吸引力の減少率に近似する。
図３ではギャップｇ2 のＦs ＝ｋ1 ・ｘがブレーキ９のレール５への押し付け力となっている。
【００２３】
以上のように、ブレーキ開放時には図３に示されるように所定の電流値による電磁石の吸引力Ｆｍ（図３の実線）とばね力Ｆｓの関係がＦｍ＞Ｆｓとなるようにし、かつ、ＦｍとＦｓを極めて接近させ、ＦｍとＦｓとの差を小さくして、電磁石の可動鉄蓋１６と鉄製の磁石枠１９の衝突速度を容易に下げることができる。
【００２４】
また、ブレーキの作動時には図３に示されたように、電磁石の電流を所定下げることによりばね力Ｆｓよりわずかに小さい電磁石の吸引力Ｆｍ1 とし、かつ、Ｆｍ１とＦｓを図３の点線に示すように極めて接近させ、ＦｍとＦｓとの差を小さくしてブレーキアーム１３とレール５との衝突速度を容易に下げることができる
【００２５】
なお、本実施の形態では、ギャップのｇ１の位置をｇ0 とｇ2 の中間としているが、所定の位置としてもよい。
【００２６】
次に、電磁石に流す電流を制御する電流制御手段であるブレーキ定電流回路につき説明する。図４はこの発明のブレーキ装置に使用するブレーキ定電流回路のブロック図、図５は図４に示した定電流回路の電流指令値と実電流との関係図、図６は電磁石に流す電流であるブレーキ電流を制御した場合の電磁石の吸引力とばね力のギャップ距離に関する特性図である。
図４において、３０は電磁石に流れるブレーキ電流を検出する瞬時電流検出器（ＤＣＣＴ）である。３１は電磁石コイル（ブレーキコイル）１８のダイオード、抵抗等からなるサージアブソーバである。３２は定電流指令値Ｉcom とブレーキ電流ＩFBとの偏差を算出する減算器である。３３は定電流指令値Ｉcom がブレーキ電流ＩFBより大きい場合はブレーキ電流を流すように動作し、定電流指令値Ｉcom がブレーキ電流ＩFBより小さい場合はブレーキ電流を遮断するように動作するヒステリシスコンパレータである。３４は出力トランジスタ３５の駆動ベースアンプ回路である。３６は非常時ブレーキ電流遮断用のリレー接点である。Ｐ１２５、Ｄ０はブレーキ用直流電源電圧の記号である。
【００２７】
次にブレーキ開放時及びブレーキ作動時に電磁石に流れる電流を制御するブレーキ定電流回路の動作について説明する。
図４の定電流回路に図５に示したようにリレー接点３６を閉じて、電磁石に流れる電流指令Ｉcom1を流した時（ｔ0 ）、ブレーキ電流はＩFB1 のごとく、所定の時定数をもって立あがり、Ｉcom1に所定のリップルをもって追従する。ブレーキ電流ＩFB1 がＩcom1になった時（ｔ1 ）ばね力Ｆs より電磁石吸引力Ｆｍは大きくなり、電磁石が吸引を開始し、ブレーキを開放する。また、ブレーキ動作時は電流指令Ｉcom2に減流した時（ｔ2 ）、ブレーキ電流はＩFB2 のごとく、所定の時定数をもって減流し、Ｉcom2に所定のリップルをもって追従する。ブレーキ電流ＩFB2 がＩcom2になった時（ｔ3 ）、ばね力Ｆｓより電磁石吸引力Ｆm1は小さくなり、電磁石が開放を開始し、ブレーキを作動する（ｔ4)。その後、電流指令Ｉ com2 を０として、レーキ電流が０となった時（ｔ5 ）、接点３６を開放する。この時の吸引力〜ギャップ特性は図６に示すように、ばね力Ｆs のカーブは電磁石の吸引力Ｆｍのカーブに相似であり、ブレーキ電流がＩcom1となるｔ１〜ｔ２間で電磁石の吸引力Ｆｍはばね力Ｆｓより大きくなり、ブレーキを開放し、ブレーキ電流がＩcom2となるｔ３〜ｔ４間で電磁石の吸引力Ｆｍはばね力Ｆｓより小さくなり、ブレーキを作動する。
なお、をＦｍ、ＦＭ１と電流の関係はＦｍ Ｉcom1、Ｆｍ１ Ｉcom2である。
【００２８】
また、この機械式接点３６はリニアモータエレベータの制御装置等が異常を発生し、緊急停止する必要がある場合には、ブレーキ動作音は無視して全てのブレーキを作動させるため、ブレーキ電流を強制的に遮断することもできるできる。
【００２９】
なお、本実施の形態では電流制御回路として、トランジスタを利用した電流瞬時値制御回を利用した例で説明したが、トランジスタの代わりに他の半導体スイッチング素子を用いてもよい。また、ブレーキ騒音のの程度によってトランジスタを利用した電流瞬時値制御回を用いずに、単に抵抗による電流制御回路を用いてもよい。
【００３０】
以上のようにブレーキ動作による騒音を低減することができるとともに、異常時にすみやかにエレベータを停止させることができ安全性を増すことができる。
【００３１】
実施の形態２．
実施の形態１では電磁石に使用されるばねを直径の異なるばねを並列にして使用したが、本実施の形態では、ばね定数の異った２組のばねを直列に接続したものである。以下、図について説明する。図７は本実施の形態のエレベータのブレーキ装置に使用される電磁石の断面であり、電磁石が無励磁の状態を示す。
図８は電磁石に使用されるばねの動作の原理図である。
図７において、２７は可動式鉄蓋１６を磁石枠１９から開離する方向に付勢する円筒形コイルばねＣである。２８は円筒形コイルばねＣ２７に直列に接続され、円筒形コイルばねＣ２７よりばね定数が大きい円筒形コイルばねＤである。
他の符号は図１と同一であり説明を省略する。
円筒形コイルばねＣ２７と円筒形コイルばねＤ２８は所定のばね巻数でコイルの半径を変えてばね定数を変えてあり、円筒形コイルばねＤ２８のコイル半径を円筒形コイルばねＣ２７より小さくしたものである。
【００３２】
動作は図８に示すように電磁石に電流が流され、励磁されると、鉄蓋１６と磁石枠１９のギャップ長さｌg がｇ2 〜ｇ1 間はばねのコイル半径の大きい、定数の小さい方のばねＢ２７が作動し、ｇ1 点でばねＢ２７を飽和させ、ｇ1 〜ｇ0 間はばねのコイル半径の小さい、定数の大きい方のばねＣ２８が作動し実施の形態１と同様に図３に示すばね力特性がえられる。
【００３３】
従って、本実施の形態においても、実施の形態１と同様にブレーキ動作による騒音を低減することができる、
【００３４】
実施の形態３．
図９は本実施の形態のエレベータのブレーキ装置に使用される電磁石の断面であり、２９はばね巻数を１つ毎に半径を順次増加させた円錐ばねであり、他の符号は図一と同一であり説明を省略する。電磁石に電流が流され、励磁されると、ばね径の大きい部分から順次接触飽和が行われ、図１０に示したようにばね力Ｆs1が電磁石の吸引力Ｆｍのカーブに沿って変化する。
【００３５】
従って、本実施の形態においても、実施の形態１と同様にブレーキ動作による騒音をさらに低減することができる、
【００３６】
実施の形態４．
リニアモータエレベータでは図１３に示したように、通常複数のブレーキが必要とされる。従ってブレーキ装置が一斉に動作した場合の動作音は台数倍となるため、本実施の形態は複数のブレーキ装置を所定の時間差をもうけて、順次ブレーキ開放、ブレーキ作動をおこなうようにしたものである。
以下図について説明する。
図１１は本実施の形態の４台のブレーキがある場合のブレーキ定電流回路のブロック図であり、図１２はブレーキ定電流回路の動作タイミングの説明図である。
図１１において２０ａ〜２０ｄは通常釣合おもりに敷設されるブレーキであり、４台のブレーキＢＫ１〜４の各々の電磁石コイル（ブレーキコイル）を示す。３１ａ〜３１ｄは電磁石コイル（ブレーキコイル）２０ａ〜２０ｄの抵抗、ダイオードからなるアブソーバである。３７〜４０は電磁石コイル（ブレーキコイル）２０ａ〜２０ｄを動作させるリレー接点ＲＡ１〜ＲＡ４である。４１は通常、建物側に敷設される制御装置である。４２はブレーキＢＫ１〜４の給電ケーブルである。
【００３７】
次に動作について説明する。
制御装置４１は通常マイクロコンピュータにより制御されており、図１２に示したようにブレーキ動作リレーＲＡ１をｔ１タイミングで閉し、ブレーキＢＫ１を開放する。さらに、ＲＡ２をｔ１より僅かの時間差をもうけてｔ２タイミングでブレーキＢＫ２を開放する。ＲＡ３をｔ２より僅かの時間差をもうけｔ３タイミングでブレーキＢＫ３を開放する。ＲＡ４をｔ３より僅かの時間差をもうけｔ４タイミングでブレーキＢＫ４を開放する。また、ブレーキを動作させる場合はブレーキ動作リレーＲＡ１をｔ５タイミングで開し、ブレーキＢＫ１で動作させる。さらに、ＲＡ２をｔ５より僅かの時間差をもうけｔ６タイミングでブレーキＢＫ２を動作させる。ＲＡ３をｔ６より僅かの時間差をもうけｔ７タイミングでブレーキＢＫ３を動作させる。ＲＡ４をｔ７より僅かの時間差をもうけｔ８タイミングでブレーキＢＫ４を動作させる。
【００３８】
また、制御装置等が異常の場合はブレーキ動作音は無視して、ブレーキ動作リレーＲＡ１〜ＲＡ４を一斉に開させて、ブレーキＢＫ１〜ＢＫ４を一斉に動作させることもできる。
【００３９】
以上のように、ブレーキ動作による騒音を低減することができるとともに、異常時にすみやかにエレベータを停止させることができ安全性を増すことができる。
【００４０】
なを、本実施の形態ではブレーキ回路としてリレーを用いて説明したが、実施の形態１の図４に示した定電流回路、実施の形態１〜３に示した電磁石を使用すれば、さらに低騒音とすることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置において、ブレーキを開放するときは、上記電磁石に所定の電流を流す電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの減少に基づく変位の増加による付勢力の増加率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの減少に基づく上記電磁石の吸引力の増加率に近似するものとしたので、ブレーキ開放時の騒音を低減することができる。
【００４２】
また、上記電流制御手段は、上記電磁石の吸引力が上記付勢力より所定値大きくなるように所定の電流を流すので、ブレーキ開放時の騒音をさらに低減することができる。
【００４３】
また、磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置において、ブレーキを作動させるときは、上記電磁石に所定の電流を流す電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの増加に基づく変位の減少による付勢力の減少率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの増加に基づく上記電磁石の吸引力の減少率に近似するものとしたので、ブレーキ作動時の騒音を低減することができる。
【００４４】
また、上記電流制御手段は、上記電磁石の吸引力が上記付勢力より所定値小さくなるように所定の電流を所定の時間流したのちに、電流を遮断するので、ブレーキ作動時の騒音をさらに低減することができる。
【００４５】
また、上記電流制御手段は、非常時に電流を遮断して制動し、緊急停止させる緊急電流遮断手段を備えたので、異常時にすみやかにエレベータを停止させることができ安全性を増すことができる。
【００４６】
また、上記付勢手段は、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する円筒形の第１のコイルばねと、上記可動鉄蓋と上記磁石枠とのギャップが所定値以下になったときに上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する第２のコイルばねとを備えたので、ブレーキ開放と動作による騒音を低減することができる。
【００４７】
また、上記付勢手段は、所定のばね巻数毎にばね半径を順次増加させたコイルばねとしたものであるので、ブレーキ開放と動作による騒音をさらに低減することができる。
【００４８】
また、磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置を複数有するエレベータ装置において、ブレーキを開放するときは、上記各々のブレーキ装置の電磁石に所定の時間差を設けて所定の電流を流す電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの減少に基づく変位の増加による付勢力の増加率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの減少に基づく上記電磁石の吸引力の増加率に近似するものとしたので、ブレーキ開放による騒音を低減することができる。
【００４９】
また、磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置を複数有するエレベータ装置において、ブレーキを作動させるときは、上記各々のブレーキ装置の電磁石に流す所定の電流を所定の時間差を設けて遮断する電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの増加に基づく変位の減少による付勢力の減少率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの増加に基づく上記電磁石の吸引力の減少率に近似するものとしたので、ブレーキ動作による騒音を低減することができるとともに、異常時にすみやかにエレベータを停止させることができ安全性を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示すエレベータのブレーキ装置に使用する電磁石の断面図である。
【図２】図１の電磁石に使用されるばねの動作原理図である。
【図３】図１に示した電磁石及びばねにおける電磁石の吸引力及びばね力のギャップに対する特性図である。
【図４】この発明の一実施の形態を示すエレベータのブレーキ装置に使用するブレーキ定電流回路のブロック図である。
【図５】図４に示したブレーキ定電流回路の電流指令値と実電流の関係図である。
【図６】図５に示すようにブレーキ電流を制御した場合の電磁石吸引力及びばね力のギャップに対する特性図である。
【図７】この発明の他の実施の形態を示すエレベータのブレーキ装置に使用する電磁石の断面図である。
【図８】図７の電磁石に使用されるばねの動作原理図である。
【図９】この発明の他の実施の形態を示すエレベータのブレーキ装置に使用する電磁石の断面図である。
【図１０】図９に示した電磁石及びばねにおける電磁石の吸引力及びばね力のギャップに対する特性図である。
【図１１】この発明の他の実施の形態を示すエレベータのブレーキ装置に使用するブレーキ定電流回路のブロック図である。
【図１２】図１１に示すブレーキ定電流回路の動作タイミングの説明図である。
【図１３】この発明を適用するリニアモータエレベータの構成図である。
【図１４】従来の実施の形態を示すリニアモータエレベータに使用するブレーキ装置の構成図である。
【図１５】図１４に示すブレーキ装置に使用する電磁石の原理図である。
【図１６】図１５に示した電磁石及びばねにおける電磁石の吸引力及びばね力のギャップに対する特性図である。
【符号の説明】
３ 釣合おもり、４ エレベータかご、５ 釣合おもり用レール、９ ブレーキ、１２ ブレーキシュー、１３ ブレーキアーム、１４ 支点、１５ 接続ピン、１６ 可動式鉄蓋、１７ ばね、１８ コイル、１９ 磁石枠、２０ 電磁石、２４ 円筒形コイルばねＡ、２５ 円筒形コイルばねＢ、２６ 取付金具、２７ 円筒形コイルばねＣ、２８ 円筒形コイルばねＤ、２９ 円錐ばね、３０ 瞬時電流検出器（ＤＣＣＴ）、３１ サージアブソーバ、３２ 減算器、３３ ヒステレシスコンパレータ。
【発明の属する技術分野】
この発明はエレベータのブレーキ装置のブレーキ動作時の騒音を低減するエレベータのブレーキ装置及びエレベータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
両側式平板リニア誘導モータを利用したエレベータの一例として、平成５年度電気学会全国大会講演論文集Ｓ．１０−３−１「リニアドライブのＡＣドライブ応用（１）リニアモータエレベータ」の図３に記載されている両側式平板リニア誘導モータを応用したエレベータを図１３に示す。図において１は釣合おもり２の片側に設けられた両側式平板リニア誘導モータ、３は釣合おもり２の別の片側に設けられたレール挟み式ブレーキ、４はアルミニウム等で構成された平板２次導体である。５はエレベータのかご、６はかごのレール、７は釣合おもり２のレールである。８はかごの下部バッファで、９は釣合おもりのレール昇降用ローラである。
１０はエレベータのかご５と釣合おもり２を吊すエレベータロープ、１１は昇降路頂部に設けられたエレベータロープ１０を吊す返し車である。
【０００３】
以上説明したリニアモータエレベータで利用されるレール挟み式ブレーキ９の断面図の一例を図１４に示す。
図において１２はレール挟み式ブレーキ９のブレーキシューである。１３はブレーキアームである。１４はブレーキアームを保持する支点である。１５はブレーキアーム１３と電磁石２０を接続する接続ピンである。１６は電磁石２０の磁路となる可動式鉄蓋である。１７は電磁石２０の開放用、即ちブレーキのレール拘束力を発生するばねである。１８は電磁石２０のコイル（ブレーキコイル）である。１９は電磁石２０のコイルを収め、磁路となる磁石枠である。
【０００４】
このように構成されているリニアモータエレベータ用ブレーキで用いられる電磁石の吸引力は、図１４の電磁石２０を図１５に示した電磁石で近似すると、電磁石の吸引力Ｆｍは電磁気学の基礎式により、次のように求められる。
この式から電磁石の吸引力Ｆm はギャップ長さｘの２乗に反比例し、給電電流Ｉの２乗に比例することがわかる。
【０００５】
また、ばね１７のばね力Ｆs はフックの法則によりばね変位、即ちギャップ長さｘに比例する。その関係を図１６に示す。図１６では電磁石に所定の電流Ｉを流した時の電磁石の吸引力Ｆm 及びばね力Ｆa に対するギャップ長さｘの特性を示す。ｇ2 はブレーキ動作時のギャップ位置、ｇ0 はブレーキ開放時、即ち電磁石吸引時にギャップ長さが０となる点である。
この図に示すように、ブレーキ作動時のギャップ長さｘがｇ2 の時、電磁石に所定の電流Ｉを流した場合、所定の時定数で電流が立ち上がり、所定電流となる。
この時の電磁石の吸引力Ｆm ＝Ｆ３、ばね力Ｆs ＝Ｆ1 とした場合、Ｆ3 ≧Ｆ1 となった場合にブレーキが開放開始し電磁石のギャップが狭くなりはじめる。その場合、前述したように、電磁石の吸引力Ｆm はギャップ長さｘの２乗に反比例し、ギャップが狭くなるに従って、急激に大きくなり、ギャップが０位置であるｇ0 点では電磁石の吸引力Ｆ4 とばね力Ｆ2 と比較するとＦ4 が非常に大きくなっている。
【０００６】
従って、電磁石の運動方程式は可動式鉄蓋１６の摩擦抵抗を無視すると次式のようになる。
Ｆm −ＦS ＝ｍ・α
ここで、ｍは可動式鉄蓋１６の質量、αは可動式鉄蓋１６の加速度である。
従って、可動式鉄蓋１６の加速度αはギャップが狭くなるのに従って急激に大きくなるために速度を増し、可動式鉄蓋１６と磁石枠１９の鉄同志が衝突する。
また、逆にブレーキを動作させる場合には電磁石の電流を遮断するために、ばね１７のばね力のみにより電磁石２０が急速に開放され、ブレーキアーム１３がレールに急速に衝突しブレーキが動作する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
通常のエレベータのブレーキはエレベータかごやビルの居住者から隔離された機械室に設けられた巻上機等にもけられているが、リニアモータエレベータのブレーキ装置は、昇降路内部に敷設されたリニアモータの近くに設けられるのでブレーキ動作時の騒音が問題であった。
ブレーキ騒音の原因は前述したように、所定電流を流したとき、電磁石の吸引力Ｆm がギャップの変化にともない、急激に変化し、電磁石の吸引力Ｆm とばね力Ｆa の差が大きくなり、短時間に可動式鉄蓋が急速に加速し、電磁石の鉄同志の衝突音、或はブレーキアームのレール掴み音が原因であった。この対策として一般に考えられる方法としてはギャップを狭くすることが考えられるが、ブレーキの拘束側が昇降路全長に敷設されているレールであるために、ギャップが不均一であり、回転式のディスクブレーキと異なり、ギャップを狭くした場合ブレーキが開放し、エレベータを昇降させた場合、ブレーキシューがレールに接触したりする不具合等が発生し、シューの寿命が短くなったり、異音が発生する不具合があった。
【０００８】
また、電磁石の吸引力特性をばね力の特性に合わせ、ブレーキ電流を制御するためには、電磁石の電気時定数を動作時間に比較して極めて小さくする必要があり、安定に動作させるには複雑な制御が必要であったり、難しい問題があった。
【０００９】
また、その他のブレーキ動作音の対策として、例えば特開平６−４８６６９等に記載されているように、ブレーキ動作時、衝撃音源となる鉄同志が衝突しないようにストッパー部分に弾性体であるゴム等を挿入した例等もあるが、ブレーキ動作頻度が多い場合、寿命等に問題があった。
【００１０】
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、ブレーキ動作時の騒音が小さい、リニアモータを利用したエレベータのブレーキ装置及びエレベータ装置を得ることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るエレベータのブレーキ装置は、磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置において、
ブレーキを開放するときは、上記電磁石に所定の電流を流す電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの減少に基づく変位の増加による付勢力の増加率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの減少に基づく上記電磁石の吸引力の増加率に近似するものである。
この構成により、上記電磁石の吸引力とばね力の差が小さくなり上記可動鉄蓋と磁枠の衝突速度を下げる。
【００１２】
また、上記電流制御手段は、上記電磁石の吸引力が上記付勢力より所定値大きくなるように所定の電流を流すものである。
【００１３】
また、磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置において、ブレーキを作動させるときは、上記電磁石に所定の電流を流す電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの増加に基づく変位の減少による付勢力の減少率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの増加に基づく上記電磁石の吸引力の減少率に近似するものである。
この構成により、上記電磁石の吸引力と付勢力の差が小さくなり、上記アームと上記ガイドレールとの衝突速度を下げる。
【００１４】
また、上記電流制御手段は、上記電磁石の吸引力が上記付勢力より所定値小さくなるように所定の電流を所定の時間流したのちに、電流を遮断するものである。
【００１５】
また、上記電流制御手段は、非常時に電流を遮断して制動し、緊急停止させる緊急電流遮断手段を備える。
【００１６】
また、上記付勢手段は、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する円筒形の第１のコイルばねと、上記可動鉄蓋と上記磁石枠とのギャップが所定値以下になったときに上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する第２のコイルばねとを備える。
この構成により、ブレーキを開放するときは、上記付勢手段の変位の増加による付勢力の増加率が、上記ギャップの減少に基づく電磁石の吸引力の増加率に近似し、ブレーキを作動するときは、上記ギャップの増加に基づく上記付勢手段の変位の減少による付勢力の減少率が、上記ギャップの増加に基づく電磁石の吸引力の減少率に近似する。
【００１７】
また、上記付勢手段は、所定のばね巻数毎にばね半径を順次増加させたコイルばねとしたものである。
この構成により、ブレーキを開放するときは、上記付勢手段の変位の増加による付勢力の増加率が、上記ギャップの減少に基づく電磁石の吸引力の増加率により近似し、ブレーキを作動するときは、上記ギャップの増加に基づく上記付勢手段の変位の減少による付勢力の減少率が、上記ギャップの増加に基づく電磁石の吸引力の減少率により近似する。
【００１８】
また、磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置を複数有するエレベータ装置において、ブレーキを開放するときは、上記各々のブレーキ装置の電磁石に所定の時間差を設けて所定の電流を流す電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの減少に基づく変位の増加による付勢力の増加率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの減少に基づく上記電磁石の吸引力の増加率に近似するものとする。
【００１９】
また、磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置を複数有するエレベータ装置において、ブレーキを作動させるときは、上記各々のブレーキ装置の電磁石に流す所定の電流を所定の時間差を設けて遮断する電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの増加に基づく変位の減少による付勢力の減少率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの増加に基づく上記電磁石の吸引力の減少率に近似するものとする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
図１は本実施の形態のエレベータのブレーキ装置に使用される電磁石の断面図であり、図２は電磁石に使用されるばねの動作原理図であり、図３は電磁石の吸引力及びばね力のギャップ長に対する特性図である。図１において、１６〜２０は従来例の図１４と同一であり、説明を省略する。２１はばね力の調整ネジであり、磁石枠１９と可動式鉄蓋１６との開離間隔を規制する２２はストッパーである。２３は可動鉄蓋１６に固定され、磁石枠１９に摺動自在に貫通している可動ピンである。２４は可動式鉄蓋１６を磁石枠１９から開離する方向に付勢する円筒形コイルばねＡである。２５はばねＡ２４より直径が小さく、可動式鉄蓋１６と磁石枠１９のギャップが所定値以下となったときに作動する円筒形コイルばねＢであり、２６は円筒形コイルばねＢ２５の取付金具である。
【００２１】
次に動作につき説明する。
図１，図２は電磁石が励磁されてなく、ブレーキが動作中の状態を示しており、図２においてＬg は可動式鉄蓋１６と磁石枠１９とのギャップ長さ、ｇ0 はブレーキ開放時、即ち電磁石吸引時に可動式鉄蓋１６と磁石枠１９のギャップ長さが０となる点、ｇ2 はブレーキ作動時の点、ｇ1 はばねの取付金具２６の可動式鉄蓋１６に対向する面でありｇ0 とｇ2 の中間点である。
電磁石に電流が流され、励磁されると、可動式鉄蓋１６と磁石枠１９のギャップ長さＬg がｇ2 〜ｇ1 間はばねＡ２４のみが作動し、ｇ1 〜ｇ0 間はばねＡ２４とばねＢ２５の２組のばねが作動する。
ばね力Ｆs はばね定数をｋ、変位をｘとするとＦs = ｋx と表され、ばね定数ｋは一般に次式で表される。
ｋ＝（Ｇ・ｄ4 ）／（６４・ｎ・Ｒ3 ）
ここで、Ｇは材料により異なるずれ弾性率、ｄはばね線の直径、ｎはターン数、Ｒはコイルの半径である。
従って、コイルの半径Ｒを変えることによってばね定数ｋを変え、ばね力を変えることができる。
【００２２】
本実施の形態では、コイルの半径Ｒの異なるばねＡ２４とＢ２５の２組のばねを使用することにより、バネＡ２４のばね定数をｋ1 、ばねＡ２４とバネＢ２５を組み合わせたときのばね定数をｋ2 とすることにより、ｇ2 〜ｇ1 間はＦs ＝ｋ1 ・ｘ、ｇ1 〜ｇ0 間はＦs ＝ｋ2 ・ｘ（但し、ｋ2 ＞ｋ1 ）となり、図３に示したように所定の電流値での電磁石の吸引力とギャップ特性Ｆｍに近似したばね力としている。
すなわち、ブレーキを開放するときは、ばねは磁石枠と可動鉄蓋とのギャップの減少に基づくたわみの増加によるばね力の増加率が、ギャップの減少に基づく電磁石の吸引力の増加率に近似し、ブレーキを作動させるときは、ばねは磁石枠と可動鉄蓋とのギャップの増加に基づくたわみの減少によるばね力の減少率が、ギャップの増加に基づく上記電磁石の吸引力の減少率に近似する。
図３ではギャップｇ2 のＦs ＝ｋ1 ・ｘがブレーキ９のレール５への押し付け力となっている。
【００２３】
以上のように、ブレーキ開放時には図３に示されるように所定の電流値による電磁石の吸引力Ｆｍ（図３の実線）とばね力Ｆｓの関係がＦｍ＞Ｆｓとなるようにし、かつ、ＦｍとＦｓを極めて接近させ、ＦｍとＦｓとの差を小さくして、電磁石の可動鉄蓋１６と鉄製の磁石枠１９の衝突速度を容易に下げることができる。
【００２４】
また、ブレーキの作動時には図３に示されたように、電磁石の電流を所定下げることによりばね力Ｆｓよりわずかに小さい電磁石の吸引力Ｆｍ1 とし、かつ、Ｆｍ１とＦｓを図３の点線に示すように極めて接近させ、ＦｍとＦｓとの差を小さくしてブレーキアーム１３とレール５との衝突速度を容易に下げることができる
【００２５】
なお、本実施の形態では、ギャップのｇ１の位置をｇ0 とｇ2 の中間としているが、所定の位置としてもよい。
【００２６】
次に、電磁石に流す電流を制御する電流制御手段であるブレーキ定電流回路につき説明する。図４はこの発明のブレーキ装置に使用するブレーキ定電流回路のブロック図、図５は図４に示した定電流回路の電流指令値と実電流との関係図、図６は電磁石に流す電流であるブレーキ電流を制御した場合の電磁石の吸引力とばね力のギャップ距離に関する特性図である。
図４において、３０は電磁石に流れるブレーキ電流を検出する瞬時電流検出器（ＤＣＣＴ）である。３１は電磁石コイル（ブレーキコイル）１８のダイオード、抵抗等からなるサージアブソーバである。３２は定電流指令値Ｉcom とブレーキ電流ＩFBとの偏差を算出する減算器である。３３は定電流指令値Ｉcom がブレーキ電流ＩFBより大きい場合はブレーキ電流を流すように動作し、定電流指令値Ｉcom がブレーキ電流ＩFBより小さい場合はブレーキ電流を遮断するように動作するヒステリシスコンパレータである。３４は出力トランジスタ３５の駆動ベースアンプ回路である。３６は非常時ブレーキ電流遮断用のリレー接点である。Ｐ１２５、Ｄ０はブレーキ用直流電源電圧の記号である。
【００２７】
次にブレーキ開放時及びブレーキ作動時に電磁石に流れる電流を制御するブレーキ定電流回路の動作について説明する。
図４の定電流回路に図５に示したようにリレー接点３６を閉じて、電磁石に流れる電流指令Ｉcom1を流した時（ｔ0 ）、ブレーキ電流はＩFB1 のごとく、所定の時定数をもって立あがり、Ｉcom1に所定のリップルをもって追従する。ブレーキ電流ＩFB1 がＩcom1になった時（ｔ1 ）ばね力Ｆs より電磁石吸引力Ｆｍは大きくなり、電磁石が吸引を開始し、ブレーキを開放する。また、ブレーキ動作時は電流指令Ｉcom2に減流した時（ｔ2 ）、ブレーキ電流はＩFB2 のごとく、所定の時定数をもって減流し、Ｉcom2に所定のリップルをもって追従する。ブレーキ電流ＩFB2 がＩcom2になった時（ｔ3 ）、ばね力Ｆｓより電磁石吸引力Ｆm1は小さくなり、電磁石が開放を開始し、ブレーキを作動する（ｔ4)。その後、電流指令Ｉ com2 を０として、レーキ電流が０となった時（ｔ5 ）、接点３６を開放する。この時の吸引力〜ギャップ特性は図６に示すように、ばね力Ｆs のカーブは電磁石の吸引力Ｆｍのカーブに相似であり、ブレーキ電流がＩcom1となるｔ１〜ｔ２間で電磁石の吸引力Ｆｍはばね力Ｆｓより大きくなり、ブレーキを開放し、ブレーキ電流がＩcom2となるｔ３〜ｔ４間で電磁石の吸引力Ｆｍはばね力Ｆｓより小さくなり、ブレーキを作動する。
なお、をＦｍ、ＦＭ１と電流の関係はＦｍ Ｉcom1、Ｆｍ１ Ｉcom2である。
【００２８】
また、この機械式接点３６はリニアモータエレベータの制御装置等が異常を発生し、緊急停止する必要がある場合には、ブレーキ動作音は無視して全てのブレーキを作動させるため、ブレーキ電流を強制的に遮断することもできるできる。
【００２９】
なお、本実施の形態では電流制御回路として、トランジスタを利用した電流瞬時値制御回を利用した例で説明したが、トランジスタの代わりに他の半導体スイッチング素子を用いてもよい。また、ブレーキ騒音のの程度によってトランジスタを利用した電流瞬時値制御回を用いずに、単に抵抗による電流制御回路を用いてもよい。
【００３０】
以上のようにブレーキ動作による騒音を低減することができるとともに、異常時にすみやかにエレベータを停止させることができ安全性を増すことができる。
【００３１】
実施の形態２．
実施の形態１では電磁石に使用されるばねを直径の異なるばねを並列にして使用したが、本実施の形態では、ばね定数の異った２組のばねを直列に接続したものである。以下、図について説明する。図７は本実施の形態のエレベータのブレーキ装置に使用される電磁石の断面であり、電磁石が無励磁の状態を示す。
図８は電磁石に使用されるばねの動作の原理図である。
図７において、２７は可動式鉄蓋１６を磁石枠１９から開離する方向に付勢する円筒形コイルばねＣである。２８は円筒形コイルばねＣ２７に直列に接続され、円筒形コイルばねＣ２７よりばね定数が大きい円筒形コイルばねＤである。
他の符号は図１と同一であり説明を省略する。
円筒形コイルばねＣ２７と円筒形コイルばねＤ２８は所定のばね巻数でコイルの半径を変えてばね定数を変えてあり、円筒形コイルばねＤ２８のコイル半径を円筒形コイルばねＣ２７より小さくしたものである。
【００３２】
動作は図８に示すように電磁石に電流が流され、励磁されると、鉄蓋１６と磁石枠１９のギャップ長さｌg がｇ2 〜ｇ1 間はばねのコイル半径の大きい、定数の小さい方のばねＢ２７が作動し、ｇ1 点でばねＢ２７を飽和させ、ｇ1 〜ｇ0 間はばねのコイル半径の小さい、定数の大きい方のばねＣ２８が作動し実施の形態１と同様に図３に示すばね力特性がえられる。
【００３３】
従って、本実施の形態においても、実施の形態１と同様にブレーキ動作による騒音を低減することができる、
【００３４】
実施の形態３．
図９は本実施の形態のエレベータのブレーキ装置に使用される電磁石の断面であり、２９はばね巻数を１つ毎に半径を順次増加させた円錐ばねであり、他の符号は図一と同一であり説明を省略する。電磁石に電流が流され、励磁されると、ばね径の大きい部分から順次接触飽和が行われ、図１０に示したようにばね力Ｆs1が電磁石の吸引力Ｆｍのカーブに沿って変化する。
【００３５】
従って、本実施の形態においても、実施の形態１と同様にブレーキ動作による騒音をさらに低減することができる、
【００３６】
実施の形態４．
リニアモータエレベータでは図１３に示したように、通常複数のブレーキが必要とされる。従ってブレーキ装置が一斉に動作した場合の動作音は台数倍となるため、本実施の形態は複数のブレーキ装置を所定の時間差をもうけて、順次ブレーキ開放、ブレーキ作動をおこなうようにしたものである。
以下図について説明する。
図１１は本実施の形態の４台のブレーキがある場合のブレーキ定電流回路のブロック図であり、図１２はブレーキ定電流回路の動作タイミングの説明図である。
図１１において２０ａ〜２０ｄは通常釣合おもりに敷設されるブレーキであり、４台のブレーキＢＫ１〜４の各々の電磁石コイル（ブレーキコイル）を示す。３１ａ〜３１ｄは電磁石コイル（ブレーキコイル）２０ａ〜２０ｄの抵抗、ダイオードからなるアブソーバである。３７〜４０は電磁石コイル（ブレーキコイル）２０ａ〜２０ｄを動作させるリレー接点ＲＡ１〜ＲＡ４である。４１は通常、建物側に敷設される制御装置である。４２はブレーキＢＫ１〜４の給電ケーブルである。
【００３７】
次に動作について説明する。
制御装置４１は通常マイクロコンピュータにより制御されており、図１２に示したようにブレーキ動作リレーＲＡ１をｔ１タイミングで閉し、ブレーキＢＫ１を開放する。さらに、ＲＡ２をｔ１より僅かの時間差をもうけてｔ２タイミングでブレーキＢＫ２を開放する。ＲＡ３をｔ２より僅かの時間差をもうけｔ３タイミングでブレーキＢＫ３を開放する。ＲＡ４をｔ３より僅かの時間差をもうけｔ４タイミングでブレーキＢＫ４を開放する。また、ブレーキを動作させる場合はブレーキ動作リレーＲＡ１をｔ５タイミングで開し、ブレーキＢＫ１で動作させる。さらに、ＲＡ２をｔ５より僅かの時間差をもうけｔ６タイミングでブレーキＢＫ２を動作させる。ＲＡ３をｔ６より僅かの時間差をもうけｔ７タイミングでブレーキＢＫ３を動作させる。ＲＡ４をｔ７より僅かの時間差をもうけｔ８タイミングでブレーキＢＫ４を動作させる。
【００３８】
また、制御装置等が異常の場合はブレーキ動作音は無視して、ブレーキ動作リレーＲＡ１〜ＲＡ４を一斉に開させて、ブレーキＢＫ１〜ＢＫ４を一斉に動作させることもできる。
【００３９】
以上のように、ブレーキ動作による騒音を低減することができるとともに、異常時にすみやかにエレベータを停止させることができ安全性を増すことができる。
【００４０】
なを、本実施の形態ではブレーキ回路としてリレーを用いて説明したが、実施の形態１の図４に示した定電流回路、実施の形態１〜３に示した電磁石を使用すれば、さらに低騒音とすることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置において、ブレーキを開放するときは、上記電磁石に所定の電流を流す電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの減少に基づく変位の増加による付勢力の増加率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの減少に基づく上記電磁石の吸引力の増加率に近似するものとしたので、ブレーキ開放時の騒音を低減することができる。
【００４２】
また、上記電流制御手段は、上記電磁石の吸引力が上記付勢力より所定値大きくなるように所定の電流を流すので、ブレーキ開放時の騒音をさらに低減することができる。
【００４３】
また、磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置において、ブレーキを作動させるときは、上記電磁石に所定の電流を流す電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの増加に基づく変位の減少による付勢力の減少率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの増加に基づく上記電磁石の吸引力の減少率に近似するものとしたので、ブレーキ作動時の騒音を低減することができる。
【００４４】
また、上記電流制御手段は、上記電磁石の吸引力が上記付勢力より所定値小さくなるように所定の電流を所定の時間流したのちに、電流を遮断するので、ブレーキ作動時の騒音をさらに低減することができる。
【００４５】
また、上記電流制御手段は、非常時に電流を遮断して制動し、緊急停止させる緊急電流遮断手段を備えたので、異常時にすみやかにエレベータを停止させることができ安全性を増すことができる。
【００４６】
また、上記付勢手段は、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する円筒形の第１のコイルばねと、上記可動鉄蓋と上記磁石枠とのギャップが所定値以下になったときに上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する第２のコイルばねとを備えたので、ブレーキ開放と動作による騒音を低減することができる。
【００４７】
また、上記付勢手段は、所定のばね巻数毎にばね半径を順次増加させたコイルばねとしたものであるので、ブレーキ開放と動作による騒音をさらに低減することができる。
【００４８】
また、磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置を複数有するエレベータ装置において、ブレーキを開放するときは、上記各々のブレーキ装置の電磁石に所定の時間差を設けて所定の電流を流す電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの減少に基づく変位の増加による付勢力の増加率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの減少に基づく上記電磁石の吸引力の増加率に近似するものとしたので、ブレーキ開放による騒音を低減することができる。
【００４９】
また、磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置を複数有するエレベータ装置において、ブレーキを作動させるときは、上記各々のブレーキ装置の電磁石に流す所定の電流を所定の時間差を設けて遮断する電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの増加に基づく変位の減少による付勢力の減少率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの増加に基づく上記電磁石の吸引力の減少率に近似するものとしたので、ブレーキ動作による騒音を低減することができるとともに、異常時にすみやかにエレベータを停止させることができ安全性を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示すエレベータのブレーキ装置に使用する電磁石の断面図である。
【図２】図１の電磁石に使用されるばねの動作原理図である。
【図３】図１に示した電磁石及びばねにおける電磁石の吸引力及びばね力のギャップに対する特性図である。
【図４】この発明の一実施の形態を示すエレベータのブレーキ装置に使用するブレーキ定電流回路のブロック図である。
【図５】図４に示したブレーキ定電流回路の電流指令値と実電流の関係図である。
【図６】図５に示すようにブレーキ電流を制御した場合の電磁石吸引力及びばね力のギャップに対する特性図である。
【図７】この発明の他の実施の形態を示すエレベータのブレーキ装置に使用する電磁石の断面図である。
【図８】図７の電磁石に使用されるばねの動作原理図である。
【図９】この発明の他の実施の形態を示すエレベータのブレーキ装置に使用する電磁石の断面図である。
【図１０】図９に示した電磁石及びばねにおける電磁石の吸引力及びばね力のギャップに対する特性図である。
【図１１】この発明の他の実施の形態を示すエレベータのブレーキ装置に使用するブレーキ定電流回路のブロック図である。
【図１２】図１１に示すブレーキ定電流回路の動作タイミングの説明図である。
【図１３】この発明を適用するリニアモータエレベータの構成図である。
【図１４】従来の実施の形態を示すリニアモータエレベータに使用するブレーキ装置の構成図である。
【図１５】図１４に示すブレーキ装置に使用する電磁石の原理図である。
【図１６】図１５に示した電磁石及びばねにおける電磁石の吸引力及びばね力のギャップに対する特性図である。
【符号の説明】
３ 釣合おもり、４ エレベータかご、５ 釣合おもり用レール、９ ブレーキ、１２ ブレーキシュー、１３ ブレーキアーム、１４ 支点、１５ 接続ピン、１６ 可動式鉄蓋、１７ ばね、１８ コイル、１９ 磁石枠、２０ 電磁石、２４ 円筒形コイルばねＡ、２５ 円筒形コイルばねＢ、２６ 取付金具、２７ 円筒形コイルばねＣ、２８ 円筒形コイルばねＤ、２９ 円錐ばね、３０ 瞬時電流検出器（ＤＣＣＴ）、３１ サージアブソーバ、３２ 減算器、３３ ヒステレシスコンパレータ。
Claims (9)
- 磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置において、
ブレーキを開放するときは、上記電磁石に所定の電流を流す電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの減少に基づく変位の増加による付勢力の増加率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの減少に基づく上記電磁石の吸引力の増加率に近似するものとしたことを特徴とするエレベータのブレーキ装置。 - 上記電流制御手段は、上記電磁石の吸引力が上記付勢力より所定値大きくなるように所定の電流を流す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装置。
- 磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置において、
ブレーキを作動させるときは、上記電磁石に所定の電流を流す電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの増加に基づく変位の減少による付勢力の減少率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの増加に基づく上記電磁石の吸引力の減少率に近似するものとしたことを特徴とするエレベータのブレーキ装置。 - 上記電流制御手段は、上記電磁石の吸引力が上記付勢力より所定値小さくなるように所定の電流を所定の時間流したのちに、電流を遮断することを特徴とする請求項３記載のエレベータのブレーキ装置。
- 上記電流制御手段は、非常時に電流を遮断して制動し、緊急停止させる緊急電流遮断手段を備えたことを特徴とする請求項３または４記載のエレベータのブレーキ装置。
- 上記付勢手段は、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する円筒形の第１のコイルばねと、上記可動鉄蓋と上記磁石枠とのギャップが所定値以下になったときに上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する第２のコイルばねとを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のエレベータのブレーキ装置。
- 上記付勢手段は、所定のばね巻数毎にばね半径を順次増加させたコイルばねとしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のエレベータのブレーキ装置。
- 磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置を複数有するエレベータ装置において、
ブレーキを開放するときは、上記各々のブレーキ装置の電磁石に所定の時間差を設けて所定の電流を流す電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの減少に基づく変位の増加による付勢力の増加率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの減少に基づく上記電磁石の吸引力の増加率に近似するものとしたことを特徴とするエレベータ装置。 - 磁石枠と可動鉄蓋とを有する電磁石と、上記可動鉄蓋を上記磁石枠から開離する方向へ付勢する付勢手段と、上記電磁石に連結されるブレーキシューとを備えたエレベータのブレーキ装置を複数有するエレベータ装置において、
ブレーキを作動させるときは、上記各々のブレーキ装置の電磁石に流す所定の電流を所定の時間差を設けて遮断する電流制御手段を備えるとともに、上記付勢手段は上記磁石枠と上記可動鉄蓋とのギャップの増加に基づく変位の減少による付勢力の減少率が、上記所定の電流を流したときの上記ギャップの増加に基づく上記電磁石の吸引力の減少率に近似するものとしたことを特徴とするエレベータ装置。
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- 1995-10-03 JP JP25629195A patent/JP3787862B2/ja not_active Expired - Fee Related
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