JP4102362B2 - Elevator brake control device - Google Patents
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Description
この発明はエレベータのブレーキ制御装置、特にブレーキシューがブレーキドラムに衝突する時に発生するブレーキ動作音の低減に関する。 The present invention relates to an elevator brake control device, and more particularly to reduction of brake operation sound generated when a brake shoe collides with a brake drum.
従来のエレベータのブレーキ制御装置においては、ブレーキシューを駆動させるブレーキコイル(電磁石)に対する励磁電流指令を規定値に達するまで漸増させ、しかる後に励磁電流指令を急激に減少させるようにして、発生するブレーキ動作音を低減していた(例えば、特開平9−267982号公報参照)。
しかしながらこのような従来のエレベータのブレーキ制御装置においては、ブレーキ落下のタイミングや電流値が不明であり、ギャップ設定やブレーキ個体差によりその値は大きく変動し、また、電流値を漸増させる時間や電流値が理想状態から外れると、ドラムとの衝突速度が下がらない場合や、逆に吸引力が大きくなり過ぎてマグネットに引き戻されて、ブレーキ制動を阻害される場合が生じる。そしてこのように衝突音を下げるためには、ブレーキ調整と制御パラメータの調整に多大な労力を要するとともに、温度変化や経年変化などの不確定外乱が発生する場合の衝突音の低減効果は、ほとんど期待できないという問題があった。
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、ブレーキ調整作業が容易で、外乱に作用されずにブレーキの落下音を下げ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。In a conventional elevator brake control device, an exciting current command for a brake coil (electromagnet) for driving a brake shoe is gradually increased until a specified value is reached, and then the exciting current command is rapidly decreased to generate a generated brake. The operation sound was reduced (for example, refer to Japanese Patent Laid-Open No. 9-267982).
However, in such a conventional elevator brake control device, the timing and current value of the brake drop are unknown, the value fluctuates greatly depending on gap settings and individual brake differences, and the time and current for gradually increasing the current value If the value deviates from the ideal state, the collision speed with the drum does not decrease, or conversely, the attraction force becomes too large and is pulled back to the magnet, which may impede brake braking. And in order to reduce the impact noise in this way, much effort is required for brake adjustment and control parameter adjustment, and the impact noise reduction effect when indefinite disturbances such as temperature change and aging change occur is almost There was a problem that I could not expect.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and has an object to provide an elevator brake control device that facilitates brake adjustment work and reduces the falling sound of the brake without being affected by disturbance. To do.
本発明は、上記の目的に鑑み、この発明は、エレベータブレーキのブレーキシューを駆動させる電磁石のブレーキコイルに吸引されるアーマチュアの移動速度に起因する電磁石の起電力を推定する起電力推定部と、この起電力および起電力の積分値のいずれかを目標値に合わせるようにして補償された電磁石への電圧指令を供給する補償部とを備え、制動時のアーマチュア移動開始後、アーマチュア移動速度を抑えるようにブレーキコイル電圧を制御することを特徴とするエレベータのブレーキ制御装置にある。 In view of the above object, the present invention provides an electromotive force estimation unit that estimates an electromotive force of an electromagnet caused by a moving speed of an armature attracted by a brake coil of an electromagnet that drives a brake shoe of an elevator brake; A compensation unit that supplies a voltage command to the electromagnet that is compensated so that one of the electromotive force and the integral value of the electromotive force is adjusted to the target value, and suppresses the armature movement speed after the armature movement at the time of braking is started. Thus, the brake control device for an elevator is characterized by controlling the brake coil voltage.
図1はこの発明によるブレーキ制御装置を含むエレベータのブレーキシステムの全体の構成を示す図、
図2はこの発明の実施の形態1にかかわるブレーキ制御装置の一例を示す構成図、
図3はこの発明にかかわるブレーキ制御装置に関する動作の説明図、
図4はこの発明にかかわるブレーキ制御装置に関する動作の説明図、
図5はこの発明の実施の形態2にかかわるブレーキ制御装置の一例を示す構成図、
図6はこの発明の実施の形態3にかかわるブレーキ制御装置の一例を示す構成図、
図7はこの発明の実施の形態4にかかわるブレーキ制御装置の一例を示す構成図、
図8はこの発明の実施の形態5にかかわるブレーキ制御装置の一例を示す構成図、
図9はこの発明の実施の形態5にかかわる補償手段の一例を示す構成図、
図10はこの発明にかかわるブレーキ制御装置に関する動作の説明図、
図11はこの発明の実施の形態6にかかわる補償手段の一例を示す構成図、
図12はこの発明の実施の形態7にかかわるブレーキ制御装置の一例を示す構成図、
図13はこの発明の実施の形態8にかかわる補償手段の一例を示す構成図である。FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an elevator brake system including a brake control device according to the present invention;
2 is a block diagram showing an example of a brake control device according to
FIG. 3 is an explanatory view of the operation relating to the brake control device according to the present invention,
FIG. 4 is an explanatory view of the operation relating to the brake control device according to the present invention,
FIG. 5 is a block diagram showing an example of a brake control device according to
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a brake control device according to
FIG. 7 is a block diagram showing an example of a brake control device according to
FIG. 8 is a block diagram showing an example of a brake control device according to
FIG. 9 is a block diagram showing an example of compensation means according to
FIG. 10 is an explanatory view of the operation relating to the brake control device according to the present invention,
FIG. 11 is a block diagram showing an example of compensation means according to
FIG. 12 is a block diagram showing an example of a brake control device according to Embodiment 7 of the present invention.
13 is a block diagram showing an example of compensation means according to
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1によるブレーキ制御装置の一例を説明する。図1にこの発明によるブレーキ制御装置を含むエレベータのブレーキシステム全体の構成を示し、これは以下に説明する各実施の形態で同様である。エレベータのかご1は巻上機のシーブ2に巻き掛けられた主索3によって釣合おもり4とつるべ式に吊持され、巻上モータ5によって駆動されるブレーキドラム6は一般的には巻上モータ5とシーブ2を結合する軸上に設置され、バネ7の力によってブレーキシュー8をブレーキドラム6に押付け、摩擦力により制動力を得る。エレベータの起動時には制御装置9によりブレーキコイルすなわち電磁石10(以降の説明ではブレーキコイル10は電磁石と同一のものとして説明する)に電流を流して付勢し、ブレーキシュー8に取付けられたアーマチュア11をバネ7の力に打ち勝って吸引する。この時ブレーキ接点12が入り、その出力12aにより吸引が完了したことを検出する。また、制動時には同じく制御装置9によりブレーキコイル10を消勢する。消勢の際、ブレーキコイル10の電流値はコイルの抵抗とリアクタンス値によって定まる時定数に応じて減少し、ブレーキ電流の減少によって吸引力も減少する。この吸引力がバネ7の力よりも小さくなるとブレーキコイル10とアーマチュア11が離れ、バネ力に引かれ落下する。
図2は、この発明の実施の形態1による図の9,10,13の部分を含むブレーキ制御装置を示す構成図である。本願発明では基本的に、電磁石のブレーキコイルの起電力がアーマチュア速度を示すことに着目し、このコイルの起電力を電流検出器信号から推定し、これに基づき電磁石のブレーキコイルへの電圧指令を制御することでアーマチュア速度を制御、調整する。図2において、電流検出器13はブレーキコイル(電磁石)10に流れる電流を検出する。起電力推定手段30は電磁石10へのコイル印加電圧指令信号20と電流検出器13からの電流検出器信号21から電磁石に発生する起電力を推定する。目標値設定手段(設定値手段)22は起電力の目標値を与える。差分手段23aは起電力の目標値と推定起電力信号31との差分(差を求める)を求める。補償手段24は差分手段23aの出力のゲインと位相を整形して電磁石への電圧指令信号20として出力する。非線形補償手段32は電磁石10に流れる電流、例えば電流検出器13の出力21aと電磁石への電圧指令信号20が比例関係になるように加算手段25aを介して補償を行う。インダクタンス調整手段29は起電力推定手段30における電磁石のインダクタンス値26を電流検出器信号21に従って調整する。
また起電力推定手段30において、微分手段27は電流検出器信号を微分し、ブレーキコイルインダクタンス値26は実際にはその微分信号にブレーキコイルのインダクタンスを乗じる乗算手段、ブレーキコイル抵抗値28は実際には電流検出器信号にブレーキコイルの抵抗値を乗じる乗算手段、加算手段25bはこれらの両乗算信号を加算する。そして差分手段23bはブレーキコイルへの電圧指令信号20から前記加算手段25bの出力を差し引きこれを推定起電力信号31とする。
次に、この発明の実施の形態1にかかわるブレーキ制御装置の動作を説明する。図3はこの発明の実施の形態1にかかわるブレーキ制御装置に関する動作の説明図である。図3の(a)はブレーキコイル10に与える電圧を示し、図3の(b)はアーマチュア11の変位を示し、図3の(c)はアーマチュア11の速度変化を示している。図3において、ブレーキ解除時は、ブレーキコイル10に吸引電圧を印加することにより、ブレーキコイル10を備えた電磁石がバネ7に打ち勝ってアーマチュア11を吸引する。時刻T2において、ブレーキ接点12がアーマチュア11の吸引を検出すると、ブレーキコイル10に保持電圧を印加する。保持電圧は吸引電圧より低い値とし、吸引状態での電磁石の吸引力がバネ力より僅かに大きくなるように設定され、吸引時のブレーキコイル10の発熱を抑制するようにしている。
次に、保持電圧がブレーキコイル10に印加された状態で、ブレーキを制動させる場合は、時刻T4において、図3の(a)に示すように、ブレーキコイル10の印加電圧を保持電圧から零にする。これにより、ブレーキ電流は低下を始め、ブレーキ電流による吸引力がバネ力より小さくなるとアーマチュア11は落下を始め、アーマチュア11の速度は図3の(c)に示すように加速を始める。アーマチュア11が動き始めるのを起電力推定手段30で検出すると、制御装置9は、差分手段23aにより設定値手段22からの出力値と起電力推定手段30から出力される推定起電力信号31を差分し、差分信号を補償手段24により増幅倍率と位相を整形し制御電圧指令としてブレーキコイル10に与える。また、非線形補償手段32により、ブレーキコイル10に流れる電流とブレーキコイル10への電圧指令が比例関係になるように補償電圧を加算手段25aにより付加する。例えば、電流検出器13で検出されるブレーキコイル10のコイル電流(電流検出器信号)に比例する電圧をフィードバックする補償手段32がある。なお、図3の(a)に示すように、アーマチュア11が落下動作を終了する時間を過ぎる所定時間T6まで、制御電圧指令を与える。また、補償手段24の増幅倍率は、アーマチュア11を電磁石に引き戻さないだけの値に設定している。
次に、起電力推定手段30の動作について説明する。電磁石すなわちブレーキコイル10への電圧指令Eとブレーキコイル10に流れるコイル電流iの関係は、コイルの抵抗値をR、コイルのインダクタンスをLと表すと、電磁気学より
E=Ri+L(di/dt)+(∂L/∂t)i (1)
の関係がある。さらに、式(1)の右辺第3項は、アーマチュアの変位をx、その速度をvとすると
(∂L/∂t)i=(∂L/∂x)(dx/dt)i=(∂L/∂x)vi (2)
の関係があり、アーマチュア速度vに比例する電圧であり、速度に起因する起電力である。起電力推定手段30は、上記の関係式より
(∂L/∂x)vi≒E−Ri−L(di/dt) (3)
の関係式から推定起電力信号31を推定するように、微分手段27、コイル抵抗値28、インダクタンス値29を設け、式(3)の演算を行うように動作する。
次に、インダクタンス調整手段29の動作について説明する。例えば、図4に示すように、予めブレーキコイル電流iとインダクタンスLを求めて、ブレーキコイル電流iとインダクタンスLの関係をテーブル化し、制御装置9においては、電流検出器13の信号からこのテーブルによりインダクタンスLを呼び出して、起電力推定手段30内のインダクタンスLを変更するように動作する。
上述のようにブレーキ制御装置を構成すると、ブレーキの落下開始後、ブレーキ落下速度を抑えるようにブレーキコイル電圧を制御するので、ブレーキの落下速度が、図3の(c)の一点鎖線で示す従来の速度変化に対し、所定の値以下に遅くなり、ブレーキシュー8がブレーキドラム6に衝突する時に発生するブレーキ動作音が小さくなる。
実施の形態2.
図5は、この発明の実施の形態2によるブレーキ制御装置を示す構成図である。上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す(以下同様)。図5において、起電力推定手段30は、電流検出器信号に電磁石のインダクタンスと抵抗から算出される零点を備えた所定のフィルタをかけるフィルタ手段33bと、電磁石への電圧指令にフィルタをかけるフィルタ手段33aと、両フィルタ手段の出力信号の差分を求める差分手段23bを含み、両フィルタ手段の時定数は同じにされている。
次に、この発明の実施の形態2にかかわるブレーキ制御装置の動作を説明する。起電力推定手段30の動作を除いて、他の動作は実施の形態1と同じである。起電力推定手段30は、式(3)の関係にフィルタ処理を行うように動作する。具体的には、起電力信号のラプラス変換をEv(s)とし、さらにコイル電圧指令Eおよびコイル電流のラプラス変換をそれぞれE(s)、i(s)とすると、式(3)の両辺に例えば時定数τのフィルタを付加して整理すると
{1/(τs+1)}Ev(s)≒{1/(τs+1)}E(s)−{(Ls+R)/(τs+1)}i(s) (4)
との関係が成り立つ。従って、起電力推定手段30は式(4)に従って動作して推定起電力31を推定する。上述のようにブレーキ制御装置を構成すると、電流検出器信号の微分動作を施さないためにノイズ外乱に対して堅牢となり、ブレーキシュー8がブレーキドラム6に衝突する時に発生するブレーキ音が更に小さくなる。
実施の形態3.
図6は、この発明の実施の形態3によるブレーキ制御装置を示す構成図である。図6において図2に示す実施の形態2のものと異なるところは、起電力推定手段30で推定された起電力を積分する積分手段34、積分手段34のための増幅手段35b、起電力の積分値すなわちアーマチュアの変位位置の目標値を与える設定値手段22、この設定値手段22の出力信号と増幅手段35bからの出力信号との差分を求める差分手段23c、起電力推定手段30の出力信号を増幅する増幅手段35a、および増幅手段35aの出力信号と差分手段23cの出力信号の差分を求め電磁石への電圧指令とする差分手段23dを備える。また補償手段24は設けられていない。
動作について説明すると、推定起電力は、積分手段34で積分を行い、さらに増幅手段35bで増幅され、設定値手段22の出力信号との差分を差分手段23cでとる。さらに、差分手段23cの出力信号と、増幅手段35aによって増幅された推定起電力との差分を差分手段23dでとり、差分手段23dの出力信号がコイルの電圧指令になるように動作する。
上述のようにブレーキ制御装置を構成すると、差分手段23cの出力信号は、アーマチュアが動き始めると共に増大する起電力の積分値信号と目標値設定手段すなわち設定値手段22の一定値信号との差分信号であるので、アーマチュアの動きと共に斬減して行く信号となる。したがって、差分手段23dでは、アーマチュアの動きと共に斬減して行く差分手段23cの出力信号を新たな目標値として、増幅手段35aで増幅された推定起電力信号との差分が行われる。
一方、式(2)で表せる起電力信号は、アーマチュア速度vとコイル電流iの積に比例する。コイル電流が斬減して行く、衝突直前のアーマチュア速度vを安定(一定値)に制御するためには、実施の形態1および2の目標値設定手段22の一定値信号を目標にするよりは、本実施の形態に示すように、アーマチュアの動きと共に斬減して行く可変信号を目標にする構成の方が好都合である。これらの構成により、ブレーキシュー8がブレーキドラム6に衝突する時に発生するブレーキ音が更に小さくなる。なお、起電力推定手段30に、実施の形態2の構成を用いても同様な動作が得られることは、明らかである。
実施の形態4.
図7の(a)は、この発明の実施の形態4によるブレーキ制御装置を示す構成図である。この実施の形態では補償器調整手段36をさらに設けた。この補償器調整手段36は図7の(b)に示すように、ラッチ回路37、比較器38、ゲインテーブル39を備える。
次に、動作を説明する。補償器調整手段36の動作以外は実施の形態1と同じ動作である。補償器調整手段36の動作について説明する。比較器38は起電力推定手段30からの起電力が発生するタイミングを判断するように動作するコンパレータ(下側に推定起電力信号から起電力発生の有無を判断する基準電圧が接続されている)であり、ラッチ回路37は、そのタイミングにおける電流検出器13の出力信号を記憶するように動作する。ゲインテーブル39は、起電力が発生する電流値と補償手段24における増幅率を関係つけているテーブルである。補償器調整手段36は、ラッチ回路37で記憶されたコイル電流値(電流検出器出力)に応じてその都度、補償手段24における増幅率をゲインテーブル39によって調整するように動作する。これは、アーマチュアの動き始めるコイル電流値は、バネ7の押し付け力に比例することを考慮して、押し付け力が増大すれば、補償手段24の増幅率を増大させ、また押し付け力が減少すれば、補償手段24の増幅率を減少させ、制御系の安定動作を高める効果がある。
上述のようにブレーキ制御装置を構成すると、ブレーキを構成しているバネ7の押し付け力が経年変化に応じて変化しても、ブレーキシュー8がブレーキドラム6に衝突する時に発生するブレーキ動作音が小さくなる。なお、起電力推定手段30に実施の形態2の構成を用いても同様な動作が得られることは、明らかである。
実施の形態5.
図8は、この発明の実施の形態5によるブレーキ制御装置を示す構成図である。この実施の形態は実施の形態3と同様、起電力の積分値すなわちアーマチュアの変位位置に関する可変の目標値に基づき制御を行うものである。アーマチュア動作電流検知手段18は、電流検出器信号21に基づき電磁石10のアーマチュア11が動作開始するコイル電流値を検知する。目標値設定手段22は増幅手段35で増幅された推定起電力信号31bの積分信号310の目標値を与える。差分手段23cは目標値と推定起電力信号の積分信号310を差分する。補償手段24は差分手段23cの出力信号と、電流検出器信号21と、起電力推定手段の推定起電力信号31aと、アーマチュア動作電流検知手段の出力信号32とに基づき、ブレーキコイル(電磁石)10へのコイル印加電圧指令信号20を出力する。インダクタンス調整手段29は起電力推定手段30における電磁石のインダクタンス値26を電流検出器信号21に従って調整する。
また起電力推定手段30において、差分手段23bはブレーキコイルへのコイル印加電圧指令信号20から前記加算手段25bの出力を差し引き、さらにフィルタ手段33を通して、これを推定起電力信号31a、31bとする。
図9は補償手段24の構成の一例を示す構成図である。補償手段24において、起電力推定手段30の出力信号31aは起電力補償手段40に入力される。アーマチュア動作電流検知手段18の出力信号320は、バネ力補償手段41と電磁力補償手段42に入力される。電流検出器信号21は電磁力補償手段42と微分手段27a、および釣合電圧補償手段47にそれぞれ入力される。起電力補償手段40の出力信号、バネ力補償手段41の出力信号および電磁力補償手段42の出力信号はそれぞれ乗算手段44に入力される。乗算手段44の出力信号は差分手段23dによって、図8に示す差分手段23cの出力信号17と差分され、切替手段45に入力される。零信号源48の出力信号は切替手段45に入力される。微分手段27aの出力信号も切替手段45に入力される。切替手段45の出力信号と釣合電圧補償手段47の出力信号は、加算手段25cで加算され、これをコイル印加電圧指令信号20とする。
次に、この発明の実施の形態5にかかわるブレーキ制御装置の動作を説明する。基本的な動作は上述の実施の形態と同じであり、保持電圧がブレーキコイル10に印加された状態で、ブレーキ制動をかける場合は、時刻T4において図3の(a)に示すように、ブレーキコイル10の印加電圧を保持電圧から零にする。これにより、ブレーキ電流(ブレーキコイル10の電流)は低下を始め、ブレーキ電流による吸引力がバネ力より小さくなるとアーマチュア11は落下を始め、アーマチュア11の速度は図3の(c)に示すように加速を始める。アーマチュア11が動き始めるのを起電力推定手段30で検出すると、制御装置9は、差分手段23cにより設定値手段22からの出力値と、起電力推定手段30から出力される推定起電力信号31bを積分手段34で積分した後、増幅手段35で増幅した信号とを差分する。補償手段24は差分手段23cの出力信号17と、電流検出器信号21と、起電力推定手段の出力信号31aと、アーマチュア動作電流検知手段18の出力信号320に基づいて、ブレーキコイル(電磁石)10へのコイル印加電圧指令信号20を出力する。
起電力推定手段30およびインダクタンス調整手段29等の基本動作は上述の実施の形態と同じである。
次に、補償手段24の動作について説明する。まず、起電力補償手段40は、起電力推定信号31aのゲインや位相を例えば、
C(s)=250(Kds+Kp)/(s+250) (5)
のような伝達関数を持つコントローラによって変更するように動作し、その出力信号は乗算手段44に入力される。ここで、C(s)は入力信号と出力信号の伝達関数を表し、sはラプラス演算子を表す。Kpは比例ゲインを、Kdは微分ゲインを表す定数である。
バネ力補償手段41は、アーマチュア動作電流検知手段18からの出力信号320に、例えば、
y=asu+bs (6)
cs≦y≦ds (7)
のような一次関数を施した演算値を出力する。ここで、信号uはアーマチュア動作電流検知手段18からの出力信号32を表す。信号yはバネ力補償手段41の出力信号を表す。またcsおよびdsは、バネ力補償手段の出力信号yの下限値と上限値をそれぞれ表す。また、本例では(6)式を、一次方程式としたが、多次方程式さらには、信号uの大きさで区分して、演算式を変える非線形方程式でも良いことは言うまでもない。
電磁力補償手段42は、アーマチュア動作電流検知手段18からの出力信号320と、電流検出器の出力信号21より、例えば、
r=am(i−u)+bm (8)
cm≦r≦dm (9)
のような一次関数を施した演算値を出力する。ここで、信号uはアーマチュア動作電流検知手段18からの出力信号320を表す。信号iは電流検出器の出力信号21を表す。信号rは電磁力補償手段42の出力信号を表す。またcmおよびdmは、電磁力補償手段42の出力信号rの下限値と上限値をそれぞれ表す。本例では(8)式を、一次方程式としたが、多次方程式さらには、信号iの大きさで区分して、演算式を変える非線形方程式でも良いことは言うまでもない。
乗算手段44は、起電力補償手段40、バネ力補償手段41、および電磁力補償手段42の各々の出力信号を乗算するように動作する。乗算手段44の出力信号は差分手段23dによって差分手段23cからの出力信号17から差分され、切替手段45に入力される。
切替手段45は、差分手段23dの出力信号と零信号源48の出力信号を、コイル電流検出器信号21を微分手段27aで時間微分した信号の符号によって切り替えるように動作する。例えば、
z=w(q≧0)
z=0(q<0) (10)
のような演算を行う。ここで、qはコイル電流検出器信号21を微分手段27aで時間微分した信号を、wは差分手段23dの出力信号を、zは切替手段45の出力信号をそれぞれ表す。
さらに、切替手段45の出力信号は、加算手段25cによって、コイル電流検出器信号21に釣合電圧補償手段47を施した出力信号と加算され、コイル印加電圧指令信号20となる。釣合電圧補償手段47は、例えば、
e=Ri (11)
のような一次関数を施した演算値を出力する。ここで、信号iは、コイル電流検出器信号21を表す。信号eは釣合電圧補償手段47の出力信号を表す。Rは例えばブレーキコイル10の直流抵抗値である。
ブレーキ制御系の制御動作は、コイル電流検出器信号21に釣合電圧補償手段47を施した出力信号を常時コイル印加電圧指令信号に出力し、さらに電流検出器信号21が時間と共に斬増するときのみ、差分手段23dの出力信号(ネガティブフィードバック信号)をコイル印加電圧指令信号20に加算するように動作する。
図10の(a)にブレーキ制動時動作における、制御無(破線)と本制御装置(実線)のコイル電圧指令信号20の動作例を、(b)に制御無(破線)と本制御装置(実線)のアーマチュア変位の動作例を、さらに(c)に制御無(破線)と本制御装置(実線)のアーマチュア速度の動作例の動作例それぞれ示す。図10の(c)のアーマチュア速度を比較すると、ブレーキシューとドラムが接触したと予想される時刻において、速度の最大値が制御無(破線)に比べて、本制御装置(実線)のものが小さくなっている。これにより、ブレーキの落下速度が、図3の(c)の一点鎖線で示す従来の速度変化に対し、所定の値以下に遅くなり、ブレーキシュー8がブレーキドラム6に衝突する時に発生するブレーキ動作音が小さくなる。
アーマチュアの動作は、電磁気力とバネ力の力のバランスが変わった場合に開始される。このときの電流値の大きさはバネ力にほぼ比例する。従って、アーマチュア動作電流検知手段18の出力値によってコイル印加電圧指令信号20を補償する動作により、バネ力のバラツキがあっても安定に動作する効果がある。
また、アーマチュアの移動に伴い電磁気力はその距離に応じて斬減して行くため、コイルの印加電圧と電磁気力は比例しない。このため、移動距離に応じてコイルの印加電圧を斬増させる方が、アーマチュア速度の制御が容易となる。電磁力補償手段42は、アーマチュア移動に伴い、コイル電流が増えることに着目し、動作電流検知手段18の出力値とコイル電流検出器信号21の差に比例した数値を出力し、これを起電力補償手段40およびバネ力補償手段41の各々の出力値に乗じることにより、アーマチュア速度の制御性を高めている。これによりさらに、ブレーキシュー8がブレーキドラム6に衝突する時に発生するブレーキ動作音を安定的に小さくできる。
実施の形態6.
図11はこの発明の実施の形態6によるブレーキ制御装置の補償手段を示す構成図である。この実施の形態では補償手段24内に、タイマー手段43とゲイン変更手段50aを備える。
次に、動作を説明する。補償調整動作以外は上記実施の形態5と同じ動作である。タイマー手段43は、ブレーキ開放された時刻からブレーキ動作を開始した時刻までの時間をカウントする手段である。ここで、カウントされた時間をTholdとする。次に、ゲイン変更手段50aの動作について説明する。例えば、
のような演算を行う。ここで、KpiniはKpの初期値を、Kprateはゲイン変化率を、Thmaxは最大ブレーキ開放時間を、さらにThminは最小ブレーキ開放時間、をそれぞれ表す。この例では、カウントされた時間によって一次式でゲインを変更するように動作する。
上述のようにブレーキ制御装置を構成すると、ブレーキが開放されている時間、すなわちアーマチュアが電磁石に付着している時間によってアーマチュアが磁化され、ブレーキ動作時に、コイル電流が斬減しても、アーマチュアが電磁石から離れ難くなる。ブレーキ開放時間に応じて、起電力補償手段のゲインを変更するため、ブレーキが開放されている時間に左右されることなく、ブレーキシュー8がブレーキドラム6に衝突する時に発生するブレーキ動作音が小さくなる。
実施の形態7.
図12はこの発明の実施の形態7によるブレーキ制御装置を示す構成図である。この実施の形態では、抵抗値推定手段51を備える。次に、動作を説明する。抵抗値推定手段51の動作以外は実施の形態5と同じ動作である。抵抗値推定手段51は、コイル印加電圧指令信号20とコイル電流検出器信号21からコイルの抵抗値を推定するように動作する。例えばブレーキ開放時のある一定時間内のコイル印加電圧指令信号20の移動平均処理結果(所定期間における平均を求める)を、それに対応するコイル電流検出器信号21の移動平均処理結果で除して、抵抗を推定するように動作する。この推定抵抗値を起電力推定手段30のコイル抵抗値28に設定する。
上述のようにブレーキ制御装置を構成すると、起電力推定手段30の起電力推定精度が上がり、ブレーキシュー8がブレーキドラム6に衝突する時に発生するブレーキ動作音が小さくなる。
実施の形態8.
図13はこの発明の実施の形態8によるブレーキ制御装置の補償手段の構成を示す構成図である。この実施の形態では、補償手段24に第2のゲイン変更手段50bを備える。次に、動作を説明する。第2のゲイン変更手段50bの動作以外は上記実施の形態と同じ動作である。第2のゲイン変更手段50bは抵抗値推定手段51(例えば図12のもの)から推定されるコイルの抵抗値に応じて(図12の波線矢印参照)、第1のゲイン変更手段50aの初期値ゲインKpを変更するように動作する。例えば、R*を抵抗値推定手段51から推定された推定抵抗値とすると、
R*≦R1 Kpini=K1
R1≦R*≦R2 Kpini=K2
R2≦R* Kpini=K3
(13)
のように、推定抵抗値の大きさで区分して初期値ゲインKpiniを変更する。
上述のようにブレーキ制御装置を構成すると、コイルの温度は抵抗値に比例するため、ブレーキの環境温度に応じて、起電力補償手段40のゲインを変えることができる。このため環境温度に変動があっても、安定な制御が実現でき、ブレーキシュー8がブレーキドラム6に衝突する時に発生するブレーキ動作音も小さくなる効果がある。
以上のようにこの発明によれば、アーマチャア(ブレーキシュー)移動速度に起因する電磁石の起電力を推定する手段と、起電力目標値設定手段と、補償器手段を具備することにより、ブレーキの落下開始後、ブレーキ落下速度を抑えるようにブレーキコイル電圧を制御するので、ブレーキの落下速度が、従来の速度変化に対し遅くなり、ブレーキシューがブレーキドラムに衝突する時に発生するブレーキ動作音が小さくなる。
Hereinafter, an example of a brake control device according to
FIG. 2 is a configuration diagram showing a brake control
In the electromotive force estimation means 30, the differentiation means 27 differentiates the current detector signal, the brake
Next, the operation of the brake control device according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is an explanatory view of the operation relating to the brake control device according to the first embodiment of the present invention. 3A shows the voltage applied to the
Next, when braking the brake while the holding voltage is applied to the
Next, the operation of the electromotive force estimation means 30 will be described. The relationship between the voltage command E to the electromagnet, that is, the
E = Ri + L (di / dt) + (∂L / ∂t) i (1)
There is a relationship. Further, the third term on the right side of the equation (1) is expressed as follows: x is the armature displacement and v is the velocity.
(∂L / ∂t) i = (∂L / ∂x) (dx / dt) i = (∂L / ∂x) vi (2)
The voltage is proportional to the armature speed v and is the electromotive force resulting from the speed. The electromotive force estimation means 30 is obtained from the above relational expression.
(∂L / ∂x) vi≈E−Ri−L (di / dt) (3)
Differentiating means 27, a
Next, the operation of the
When the brake control device is configured as described above, the brake coil voltage is controlled so as to suppress the brake falling speed after the start of the brake dropping. Therefore, the brake dropping speed is indicated by a one-dot chain line in FIG. Therefore, the brake operation sound generated when the
FIG. 5 is a block diagram showing a brake control device according to
Next, the operation of the brake control apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. Except for the operation of the electromotive force estimation means 30, the other operations are the same as those in the first embodiment. The electromotive force estimation means 30 operates so as to perform the filtering process in the relationship of the expression (3). Specifically, if the Laplace transform of the electromotive force signal is Ev (s) and the Laplace transform of the coil voltage command E and the coil current is E (s) and i (s), respectively, For example, adding a filter with a time constant τ
{1 / (τs + 1)} Ev (s) ≈ {1 / (τs + 1)} E (s) − {(Ls + R) / (τs + 1)} i (s) (4)
The relationship is established. Therefore, the electromotive force estimation means 30 operates according to the equation (4) to estimate the estimated
6 is a block diagram showing a brake control apparatus according to
To explain the operation, the estimated electromotive force is integrated by the integrating
When the brake control device is configured as described above, the output signal of the difference means 23c is a difference signal between the integral value signal of the electromotive force that increases as the armature starts moving and the constant value signal of the target value setting means, that is, the set value means 22. Therefore, it becomes a signal that decreases with the movement of the armature. Therefore, in the difference means 23d, the difference from the estimated electromotive force signal amplified by the amplifying means 35a is performed using the output signal of the difference means 23c that decreases with the movement of the armature as a new target value.
On the other hand, the electromotive force signal expressed by Equation (2) is proportional to the product of the armature speed v and the coil current i. In order to control the armature speed v immediately before the collision, in which the coil current is reduced, to be stable (constant value), rather than targeting the constant value signal of the target value setting means 22 of the first and second embodiments. As shown in the present embodiment, it is more advantageous to have a configuration that targets a variable signal that decreases with the movement of the armature. With these configurations, the brake sound generated when the
FIG. 7A is a configuration diagram showing a brake control device according to
Next, the operation will be described. The operation is the same as that of the first embodiment except for the operation of the compensator adjusting means 36. The operation of the compensator adjusting means 36 will be described. The
When the brake control device is configured as described above, the brake operation sound generated when the
FIG. 8 is a block diagram showing a brake control apparatus according to
Further, in the electromotive force estimating means 30, the difference means 23b subtracts the output of the adding means 25b from the coil application
FIG. 9 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the compensation means 24. In the
Next, the operation of the brake control apparatus according to the fifth embodiment of the present invention will be described. The basic operation is the same as that of the above-described embodiment. When brake braking is applied with the holding voltage applied to the
The basic operations of the electromotive force estimation means 30 and the inductance adjustment means 29 are the same as those in the above embodiment.
Next, the operation of the
C (s) = 250 (Kds + Kp) / (S + 250) (5)
The output signal is input to the multiplication means 44. Here, C (s) represents a transfer function between the input signal and the output signal, and s represents a Laplace operator. Kp is a constant representing a proportional gain, and Kd is a constant representing a differential gain.
The spring force compensation means 41 outputs an
y = asu + bs (6)
cs≦ y ≦ ds (7)
An operation value obtained by applying a linear function such as is output. Here, the signal u represents the
From the
r = am(I−u) + bm (8)
cm≦ r ≦ dm (9)
An operation value obtained by applying a linear function such as is output. Here, the signal u represents the
The
The switching means 45 operates so as to switch the output signal of the difference means 23d and the output signal of the zero
z = w (q ≧ 0)
z = 0 (q <0) (10)
Perform operations like Here, q is a signal obtained by time differentiation of the coil
Further, the output signal of the switching means 45 is added by the adding means 25 c with the output signal obtained by applying the balancing voltage compensating means 47 to the coil
e = Ri (11)
An operation value obtained by applying a linear function such as is output. Here, the signal i represents the coil
The control operation of the brake control system is such that the output signal obtained by applying the balancing voltage compensation means 47 to the coil
FIG. 10 (a) shows an operation example of the coil
The armature movement is started when the balance between the electromagnetic force and the spring force changes. The magnitude of the current value at this time is substantially proportional to the spring force. Therefore, the operation of compensating the coil application
In addition, since the electromagnetic force decreases with the distance of the armature, the applied voltage of the coil and the electromagnetic force are not proportional. For this reason, it is easier to control the armature speed by increasing the applied voltage of the coil according to the moving distance. The electromagnetic force compensation means 42 pays attention to the fact that the coil current increases with the movement of the armature, and outputs a numerical value proportional to the difference between the output value of the operating current detection means 18 and the coil
FIG. 11 is a block diagram showing compensation means of a brake control device according to
Next, the operation will be described. Except for the compensation adjustment operation, the operation is the same as that of the fifth embodiment. The timer means 43 is means for counting the time from the time when the brake is released to the time when the brake operation is started. Here, the counted time is referred to as Thold. Next, the operation of the
Perform operations like Here, Kpini represents an initial value of Kp, Kprate represents a gain change rate, Thmax represents a maximum brake release time, and Thmin represents a minimum brake release time. In this example, the gain is changed by a linear expression according to the counted time.
When the brake control device is configured as described above, the armature is magnetized according to the time when the brake is released, that is, the time when the armature is attached to the electromagnet, and even if the coil current is reduced during the braking operation, the armature It becomes difficult to leave the electromagnet. Since the gain of the electromotive force compensation means is changed according to the brake release time, the brake operation sound generated when the
Embodiment 7 FIG.
12 is a block diagram showing a brake control apparatus according to Embodiment 7 of the present invention. In this embodiment, resistance value estimation means 51 is provided. Next, the operation will be described. Except for the operation of the resistance value estimating means 51, the operation is the same as that of the fifth embodiment. The resistance value estimating means 51 operates to estimate the coil resistance value from the coil application
If the brake control device is configured as described above, the electromotive force estimation accuracy of the electromotive force estimation means 30 is increased, and the brake operation sound generated when the
FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of compensation means of the brake control apparatus according to
R*≦ R1 Kpini = K1
R1≦ R*≦ R2 Kpini = K2
R2≦ R* Kpini = K3
(13)
As described above, the initial value gain Kpini is changed according to the estimated resistance value.
When the brake control device is configured as described above, the coil temperature is proportional to the resistance value, and therefore the gain of the electromotive force compensation means 40 can be changed according to the environmental temperature of the brake. For this reason, even if the environmental temperature varies, stable control can be realized, and there is an effect that the brake operation sound generated when the
As described above, according to the present invention, by providing means for estimating the electromotive force of the electromagnet caused by the armature (brake shoe) moving speed, electromotive force target value setting means, and compensator means, After starting, the brake coil voltage is controlled to suppress the brake fall speed, so the brake fall speed becomes slower than the conventional speed change, and the brake operation sound generated when the brake shoe collides with the brake drum is reduced. .
この発明によれば、ブレーキの落下速度が、従来の速度変化に対し遅くなり、ブレーキシューがブレーキドラムに衝突する時に発生するブレーキ動作音が小さくなるので、騒音が問題になる場所においてもエレベータを使用でき、より多くの場所でエレベータが利用できる。 According to the present invention, the brake falling speed becomes slower than the conventional speed change, and the brake operation sound generated when the brake shoe collides with the brake drum is reduced. It can be used and elevators are available in more places.
Claims (11)
電磁石への電圧指令と電流検出器出力から電磁石に発生する起電力を推定する前記起電力推定手段と、
起電力の目標値を与える目標値設定手段と、
起電力の目標値と推定された起電力との差分を求める差分手段と、
この差分手段の出力のゲインと位相を整形して電磁石への電圧指令とする補償手段と、
電流検出器出力と電磁石への電圧指令が比例関係になるように補償する非線形補償手段と、
前記起電力推定手段における電磁石のインダクタンス値を電流検出器出力に従って調整する手段と、
を備えたことを特徴とする請求の範囲第1項に記載のエレベータのブレーキ制御装置。A current detector for detecting a current flowing in the electromagnet including a brake coil;
The electromotive force estimating means for estimating the electromotive force generated in the electromagnet from the voltage command to the electromagnet and the current detector output;
Target value setting means for giving a target value of electromotive force;
A difference means for obtaining a difference between the target value of the electromotive force and the estimated electromotive force;
Compensation means for shaping the gain and phase of the output of the difference means to make a voltage command to the electromagnet,
Non-linear compensation means for compensating so that the current detector output and the voltage command to the electromagnet have a proportional relationship;
Means for adjusting the inductance value of the electromagnet in the electromotive force estimation means according to the current detector output;
The elevator brake control device according to claim 1, further comprising:
電磁石への電圧指令と電流検出器出力から電磁石に発生する起電力を推定する前記起電力推定手段と、
前記起電力推定手段で推定された起電力を積分する手段と、
起電力の積分値に目標値を与える目標値設定手段と、
この目標値設定手段の出力と起電力積分手段からの出力との差分を求める第1の差分手段と、
前記起電力推定手段の出力と前記第1の差分手段の出力の差分を求め電磁石への電圧指令とする第2の差分手段と、
電流検出器出力と電磁石への電圧指令が比例関係になるように補償する非線形補償手段と、
前記起電力推定手段における電磁石のインダクタンス値を電流検出器出力に従って調整する手段と、
を備えたことを特徴とする請求の範囲第1項に記載のエレベータのブレーキ制御装置。A current detector for detecting a current flowing in the electromagnet including a brake coil;
The electromotive force estimating means for estimating the electromotive force generated in the electromagnet from the voltage command to the electromagnet and the current detector output;
Means for integrating the electromotive force estimated by the electromotive force estimation means;
Target value setting means for giving a target value to the integral value of the electromotive force;
First difference means for obtaining a difference between the output of the target value setting means and the output from the electromotive force integration means;
A second difference unit that obtains a difference between the output of the electromotive force estimation unit and the output of the first difference unit and sets it as a voltage command to the electromagnet;
Non-linear compensation means for compensating so that the current detector output and the voltage command to the electromagnet have a proportional relationship;
Means for adjusting the inductance value of the electromagnet in the electromotive force estimation means according to the current detector output;
The elevator brake control device according to claim 1, further comprising:
電磁石への電圧指令と電流検出器出力から電磁石に発生する起電力を推定する前記起電力推定手段と、
前記起電力推定手段で推定された起電力を積分する手段と、
起電力の積分値に目標値を与える目標値設定手段と、
この目標値設定手段の出力と起電力積分手段からの出力との差分を求める差分手段と、
電流検出器出力に基づき電磁石のアーマチュアが動作開始する際のコイル電流値を検知するアーマチュア動作電流検知手段と、
前記電流検出器、起電力推定手段、差分手段およびアーマチュア動作電流検知手段の出力から電磁石への電圧指令を供給する補償手段と、
前記起電力推定手段における電磁石のインダクタンス値を電流検出器出力に従って調整する手段と、
を備えたことを特徴とする請求の範囲第1項に記載のエレベータのブレーキ制御装置。A current detector for detecting a current flowing in the electromagnet including a brake coil;
The electromotive force estimating means for estimating the electromotive force generated in the electromagnet from the voltage command to the electromagnet and the current detector output;
Means for integrating the electromotive force estimated by the electromotive force estimation means;
Target value setting means for giving a target value to the integral value of the electromotive force;
Difference means for obtaining a difference between the output of the target value setting means and the output from the electromotive force integration means,
Armature operating current detecting means for detecting the coil current value when the armature of the electromagnet starts to operate based on the current detector output;
Compensation means for supplying a voltage command to the electromagnet from the outputs of the current detector, electromotive force estimation means, difference means and armature operating current detection means;
Means for adjusting the inductance value of the electromagnet in the electromotive force estimation means according to the current detector output;
The elevator brake control device according to claim 1, further comprising:
起電力推定手段の出力のゲインと位相を補償する起電力補償手段と、
アーマチュア動作電流検知手段の出力に応じて出力値を変更するバネ力補償手段と、
アーマチュア動作電流検知手段の出力と電流検出器出力から出力値を変更する電磁力補償手段と、
前記起電力補償手段、バネ力補償手段および電磁力補償手段の各出力を各々乗算する補償手段内の乗算手段と、
前記差分手段の出力と補償手段内の乗算手段の出力の差分を求める補償手段内の差分手段と、
電流検出器出力を微分する補償手段内の微分手段と、
補償手段内の前記差分手段の出力と零信号を補償手段内の微分手段の出力により切り替える切替手段と、
電流検出器出力に応じてバネ力と電磁力が釣り合う電圧信号を出力する釣合電圧補償手段と、
前記切替手段の出力と前記釣合電圧補償手段の出力を加算する補償手段内の加算手段と、
を含むことを特徴とする請求の範囲第5項に記載のエレベータのブレーキ制御装置。The compensation means is
Electromotive force compensation means for compensating the gain and phase of the output of the electromotive force estimation means;
Spring force compensation means for changing the output value according to the output of the armature operating current detection means;
Electromagnetic force compensation means for changing the output value from the output of the armature operating current detection means and the output of the current detector;
Multiplication means in the compensation means for multiplying each output of the electromotive force compensation means, spring force compensation means and electromagnetic force compensation means,
Difference means in the compensation means for obtaining a difference between the output of the difference means and the output of the multiplication means in the compensation means;
Differentiating means in the compensating means for differentiating the current detector output;
Switching means for switching the output of the difference means in the compensation means and the zero signal by the output of the differentiation means in the compensation means;
A balanced voltage compensating means for outputting a voltage signal in which the spring force and the electromagnetic force are balanced according to the current detector output;
An adding means in a compensating means for adding the output of the switching means and the output of the balancing voltage compensating means;
The elevator brake control device according to claim 5, comprising:
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