JP4267335B2

JP4267335B2 - Elevator braking control device

Info

Publication number: JP4267335B2
Application number: JP2003021744A
Authority: JP
Inventors: 潔船井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2023-01-30
Also published as: JP2004231355A; CN1519187A; CN1304263C

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a brake controller of an elevator capable of preventing the occurrence of rope slip between a sheave and a rope. <P>SOLUTION: This brake controller of the elevator is provided with a braking device 6 around which the rope connected with a car is stretched and which is driven by an electric motor, energizes braking force to the sheave for raising and lowering the car, and releases its braking force, a sheave speed detection part 7 detecting sheave speed, a car speed detection part 8 detecting car speed, and a braking force control unit 13 which controls the braking device to give all braking force when rope slip speed obtained as difference between the detected sheave speed and car speed is below a predetermined value when applying emergency brake and give braking force smaller than all braking force when the rope slip speed exceeds the predetermined value. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトラクション方式のエレベータの制動制御装置に関わり、特に非常制動時の制動中における制動力の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のエレベータの制動制御装置として、エレベータで走行中の非常停止を巻上機に取り付けた電磁ブレーキにより行う非常停止装置であり、非常停止または停電の直後、かごが高速で走行している間は、制動のための電磁制動力を弱く、低速になって初めて全制動力を出すように制御する電磁ブレーキの制御回路を備えたものがある(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
また、別の従来のこの種のエレベータの制動制御装置として、制動力制御手段は乗りかごの非常制動中の速度が所定値以上あるいは減速度が所定値未満の場合、制動初期に全制動力を与え、所定の値に達したとき全制動力より弱い制動力を与えるようにしたものがある(例えば、特許文献２参照)。
【０００４】
これらはいずれも、非常停止の際に急激な減速を与えると、駆動綱車とロープ間にロープ滑りが生じて停止距離が異常に増加し、昇降路の下部に設けた緩衝器に高速で衝突する危険があるため、ブレーキ力を制御してロープ滑りができるだけ発生しないようにするためのものである。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭５９−１９０７６９号公報
【特許文献２】
特開平７−２４２３７７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
エレベータの制動装置のブレーキディスクとシュー間の摩擦係数は、ディスク面の状況(面粗さ、さびの有無など)や、また温度や湿度などにより大きく変化する。また、綱車に対するロープのロープスリップを決めるロープの見かけの摩擦係数についても、ロープの滑り速度に依存して変化する。さらに、ロープの使用年数や綱車の溝の磨耗度合いによっても変化する。そのため、ブレーキ制動力を変化させるタイミングを決めるのが難しく、タイミングを誤った場合は、所定通りのブレーキトルクが働かず、ロープスリップが発生する可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解消するためになされたもので、ロープ速度であるかご速度と綱車速度である巻上機電動機速度を常時測定し、その差からロープスリップの有無を判定し、その結果に基づいてブレーキトルクを制御することにより、綱車とロープ間におけるロープスリップの発生を防止したエレベータの制動制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的に鑑み、本発明は、かごに結合されたロープが掛けられ電動機により駆動され上記かごを昇降させる綱車に制動力を付勢しまたその制動力を開放する制動装置と、綱車速度を検出する綱車速度検出部と、かご速度を検出するかご速度検出部と、非常制動時に、検出された綱車速度とかご速度の差として求まるロープスリップ速度が所定値以下の場合は全制動力を与え、ロープスリップ速度が所定値を越えた場合に全制動力よりも弱い制動力を与えるように上記制動装置を制御する制動力制御ユニットと、を備え、上記ロープスリップ速度とロープ−綱車間の摩擦係数との関係においてロープスリップ速度の低速度領域にあるロープ−綱車間の摩擦係数のピークの低速側と高速側の所定値をそれぞれ第１および第２所定値とし、上記制動力制御ユニットが、ロープスリップ速度上昇時、ロープスリップ速度が摩擦係数がピークのロープスリップ速度を超えた後に第２所定値を越えた場合に全制動力よりも弱い制動力を与え、ロープスリップ速度下降時、ロープスリップ速度が摩擦係数がピークのロープスリップ速度より下がり上記第１所定値未満になった場合に全制動力に切り替えることを特徴とするエレベータの制動制御装置にある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
まず、図１のトラクション方式のエレベータの概念図を用いて、その駆動原理を説明する。トラクション方式のエレベータは、かご１とこれとつり合いをとるためのおもり２がロープ３で連結されて、つるべ方式に駆動綱車４、さらにはそらせ車５に掛けられて構成される。ロープスリップが生じない限界を与える基本式は、
【００１０】
Ｔ_１／Ｔ_２＝ｅ^μθ (１)
【００１１】
ここに、Ｔ_１＝ｍ_ｃｇ：かご側静的張力
Ｔ_２＝ｍ_ｗｇ：おもり側静的張力
ｍ_ｃ：かご質量(かご自重＋積載量)
ｍ_ｗ：おもり質量
ｇ：重力加速度
μ：ロープと綱車の間の見かけの摩擦係数
θ：巻付け角
ｅ：自然対数の底
で、与えられる。
【００１２】
ただし、μの値は綱車におけるロープ溝の形状によって大きく変わるため、一般に次式で表される。
【００１３】
μ＝ｋμ’ (２)
【００１４】
ここに、ｋ：綱車のロープ溝の形状による係数
μ’：ロープと綱車の材質によって決まる真の摩擦係数
【００１５】
次に、張力Ｔ_１、Ｔ_２は、かご速度が変化している場合は、加速度(減速度)による慣性力も考慮して、次のように表すことができる。
【００１６】

ここに、α：かご加速度(または減速度)
【００１７】
トラクション方式のエレベータでは、ロープスリップが生じないように、式(１)の右辺によって決まるトラクション能力を越えないようにかご自重やロープ、おもり質量を設計することにより、テンション比Ｔ_１／Ｔ_２を設定する。スリップが発生した場合のかご(ロープ)速度と綱車速度の関係およびその際の制動力を図２に示す。図２において、(ａ)はｃで示すかご速度とｓで示す綱車速度との関係を、(ｂ)に対応する制動力を示す。なお、綱車速度ｓとかご速度ｃはいずれもロープ３と綱車４が接触する位置での線速度で表す(以下同様)。
【００１８】
図２において、かごを停止させるために全制動力を作用させた場合、式(１)によって決まるトラクション能力が不足した場合、図２の(ａ)のようなロープスリップ(滑り)が発生する。この図において、かご速度ｃと綱車速度ｓの差がロープスリップ速度であり、ロープスリップ速度は綱車が停止したとき(ｓが０になった時)が最大となることがわかる。また、かご速度と綱車速度と時間軸で囲まれる三角形(斜線部)の面積がかごが滑ったことによって増加した停止距離に相当する。このように、ロープがスリップすると、かご停止距離が増大して所定の制動距離で停止することができず、昇降路底部に設けた緩衝器に所定の速度以上で衝突し、かごの損傷や乗客に危害を及ぼす可能性がある。したがって、最悪の場合でもロープスリップが生じないように、ロープのトラクション能力及びテンション比を設計する必要がある。
【００１９】
しかしながら、トラクション能力を上げることは巻き上げ機電動機の価格低減や保守費用の低減の妨げとなる。また、式(３)で表される動的なテンション比を下げるためには停止時の減速度を小さく設定しなければならず、その結果停止距離を長くする必要があり、ピットが深くなるなど、省スペース化の妨げとなる。上述の特許文献１、２はいずれも上記のような問題に対し、ロープスリップが生じないようにできるだけ短距離でかごを停止させるための解決策を提案している。
【００２０】
ブレーキドラムとライニング間の滑り(スリップ)速度ＶＢと摩擦係数μＢの間には図３で表されるような関係がある。これは、ブレーキに限ったものではなく、摩擦特性に関する一般的な性質である。また、ブレーキによって発生する制動トルクと摩擦係数の間には、
【００２１】
Ｔ_Ｂ＝μ_Ｂ・Ｐ_Ｂ・Ｄ_Ｂ (４)
【００２２】
ここに、Ｔ_Ｂ：ブレーキ装置の制動トルク
μ_Ｂ：ブレーキドラムとライニング材間の摩擦係数
Ｐ_Ｂ：ブレーキドラムの押圧力
Ｄ_Ｂ：ブレーキドラムの直径
【００２３】
で表される関係がある。すなわち、摩擦係数が高いほど制動トルクが大きくなる。
【００２４】
このことから、エレベータが高速で走行しているときに非常ブレーキをかけた場合、ブレーキドラムとブレーキシューの間の滑り速度が大きいためその間の摩擦係数が小さく、制動トルクも小さい。そのため、式(３)のかごに作用する減速度αが小さいため、テンション比がそれほど大きくならず、ロープは滑りにくい。しかしながら、かご速度が小さいと、ブレーキドラムとシュー間の摩擦係数が大きくなり、ブレーキトルクが大きくなる。その結果かごに作用する減速度αが大きくなりテンション比がロープトラクション能力を越える場合が発生し、ロープスリップ滑りが発生する。
【００２５】
これを解決するために従来、例えば非常ブレーキをかけた初期の段階で、かごの非常制動中の速度が所定値以上あるいは減速度が所定値未満の場合、全制動力を与え、非常ブレーキの中期以降、かご速度が所定値以下あるいは減速度が所定値以上に達したとき全制動力より弱い制動力を与えるように、ブレーキ制動力を制御しているが、上記発明が解決しようとする課題で説明したような課題があった。
【００２６】
ロープスリップ中の摩擦力すなわち摩擦係数とロープスリップ速度との間には、より詳細に示せば図４の関係がある。この図４から分かるように、ロープと綱車の間の摩擦係数は、スリップ速度の低速度領域で最大(ピーク)となり、その後スリップ速度が上がるにつれて小さくなる。本発明によるエレベータの制動制御装置においては、ロープスリップ速度を、かご速度(ロープ速度)と綱車速度(電動機速度)との差を計算することにより測定する。このスリップ速度が図４のほぼＡ点(ロープ−綱車間の摩擦係数ピークの低速側の点)からＢ点(同高速側の点)の間にくるようにブレーキ力を制御することにより、スリップ速度が増加して摩擦係数が低下してロープスリップが発生しないようにする。
【００２７】
具体的には、ロープスリップ速度がＢ点を越えないときは、全制動力を与えてロープを制動し、Ｂ点以上になった場合は、制動力を弱めることにより、綱車の減速度を小さくし、摩擦係数が下がってスリップ速度がさらに増加することを防止する。これを模式的に示したのが図５であり、(ａ)が非常制動時の時間経過に従ったロープ速度と綱車速度とロープスリップ速度の変化(Ａ、Ｂは図４のＡ点、Ｂ点に相当)、(ｂ)に(ａ)の時間経過に対応した制動力を示す。対応制動力を全制動力と弱め制動力を交互に切り替えることにより、ロープスリップ速度が大きくなることを防止し、その結果、かごを短距離で停止することができる。
【００２８】
図６は本発明の一実施の形態によるエレベータの制動制御装置の構成を示す図である。かご１、おもり２、ロープ３、駆動綱車４、そらせ車５は図１に示した構成と同等である。制動装置６は制動力付勢部６ａで綱車４と同軸に結合されて回転するブレーキドラム６ｃにブレーキシュー６ｄを押圧して制動力を与え、また制動力開放部６ｂでこの押圧力を開放し制動力を制御さらには開放する。制動装置６は実際には例えば図７に示すように、ブレーキシュー６ｄを制動力付勢部６ａであるブレーキバネの力でブレーキドラム６ｃに両側から押し当てて制動を与え、また駆動制動力開放部６ｂにより両側のブレーキシュー６ｄの上部の自由端を外側に開いて押圧力を開放し制動力を制御さらには開放する。制動力開放部６ｂは励磁コイルで駆動される両側のブレーキシュー６ｄの上部の自由端を開閉する電磁駆動機構(共に特に図示せず)からなり、励磁コイルに流れる電流の制御により開放の度合いが制御される。
【００２９】
綱車速度検出部７は綱車４と同軸に結合されてこれを回転駆動させる電動機７ａとこの電動機に結合されて綱車速度を示す綱車速度信号ＳＶＳを発生するエンコーダ７ｂ(実際には回転速度からロープと綱車が接触する位置での線速度への変換機能を含むもの)からなり、かご速度検出部８はかご１の速度や走行距離を求めるためのかご１の移動に従って回転する調速機８ａとこれに結合されてかご速度を示すかご速度信号ＣＶＳを発生する調速機エンコーダ８ｂ(実際には回転速度からロープと綱車が接触する位置での線速度への変換機能を含むもの)からなる。エレベータの制御装置１０(ここでは主に制動についてのみ示す)では、制御指令(通常／非常)１１に基づきスイッチ１２が通常制御信号Ｎと非常制御信号Ｅを切替え、制動力制御ユニット１３は通常時、非常時を切り替えて制動力開放部６ｂの制御を行う。
【００３０】
制動力制御ユニット１３による非常制動時の動作について説明すると、図６において、電動機７ａに取り付けたエンコーダ７ｂを用いて綱車速度を示す綱車速度信号ＳＶＳ得る。また、調速機８ａの調速機エンコーダ８ｂを用いて、かご速度ひいてはロープ速度を示すかご速度信号ＣＶＳを得る。そして両信号を制御装置１０に取り込み、制動力制御ユニット１３ではこれらの信号の差からロープスリップ速度を求める。なお、ロープスリップ速度は、その他の方法で求めてもかまわない。そして通常時と非常時の制動力の付勢の仕方を制御する。
【００３１】
停電や非常停止信号が発生し、制御指令１１が非常制御信号Ｅとなっている時、まず制動装置６の制動力開放部６ｂの励磁コイルへの電流を止めて制動力付勢部６ａをフル稼働させ全制動力で綱車４を停止させる。そして、上述のようにして得られたロープスリップ速度に基づき、ロープスリップ速度が所定の速度(例えば図４のＢ点)以下の場合は、引き続き全制動力で制動力を付勢する。すなわち制動力開放部６ｂは駆動させない。しかし、式(１)の右辺で与えられるトラクション能力よりも、式(３)に示す動的なテンション(張力)比が大きくなると、ロープスリップ速度が大きくなり、スリップ速度が所定の速度である図４のＢ点を超えた場合は、制動力制御ユニット１３により制動力開放部６ｂを駆動させて制動力を弱める(制動力開放部６ｂの励磁コイルに電流を供給してする)。
【００３２】
制動力を弱めることにより式(３)の滅速度が小さくなり、動的なトラクション比が小さくなると、再びトラクション能力が回復し、スリップ速度は低下する。そしてスリップ速度が再びＢ点以下になったときに再び制動力開放部６ｂの励磁コイルの電流を止めて全制動力で制動する。このように制動力を全制動力と弱め制動力を交互に切り替えることにより、ロープスリッブ速度を図４のＢ点付近に制御することができる。このように、ロープスリップ速度に基づいて制動力を切り替えるので、ブレーキドラム６ｃとブレーキシュー６ｂ間の摩擦係数や、ロープ−綱車間の見かけの摩擦係数が、気温、湿度、表面状態、磨耗度合いが原因で経時的に変化しても、影響を受けずに、ロープスリップを防止することができる。
【００３３】
制動力制御ユニット１３をマイクロコンピュータで構成した場合の一例の機能ブロック図を図８に示す。制動力制御ユニット１３は、検出された綱車速度信号ＳＶＳとかご速度信号ＣＶＳの差からロープスリップ速度を求めるロープスリップ速度演算部１３１と、非常制動時にロープスリップ速度に基づいて制動装置６を制御する制動力制御部１３３を備えることになる。
【００３４】
制動力制御ユニット１３をアナログ回路で構成した場合の構成の一例を図９に示す。制動力開放部６ｂの励磁コイル５１の上側が非常制動時、下側が通常制動時の回路となる。通常電源装置７０の電源ラインＬ３、Ｌ４間には、電動機主制御回路を動作させるリレーと連動して動作するリレーの接点５２と、励磁コイル５１とが直列に接続されており、この接点５２はエレベータ走行時に閉成し、また停止時に開放される。励磁コイル５１と並列に放電用抵抗５３が接続されている。一方、無停電電源装置５４の電源ラインＬ１、Ｌ２間には、非常停止励磁コイル付勢手段６１が接続され、この非常停止励磁コイル付勢手段６１は速度検出手段５６を有し、この速度検出手段５６は速度検出器５７にロープスリップ速度に対応した電圧を検出し、この電圧の絶対値が所定値以下になると、つまり、ロープスリップ速度が所定の速度(例えば図４のＢ点の速度)以下になっていればリレー５８を付勢し、一方、所定の速度を越えればリレー５８を消勢するように構成されている。
【００３５】
また電源ラインＬ１、Ｌ２間には、制動指令により動作し、通常時は開放状態になされると共に、非常時つまり走行中の非常停止時または停電時に閉成状態になされる接点６０と、非常停止検知リレー５９とが直列に接続されている。さらに電源ラインＬ１，Ｌ２間には、リレー５８の接点５８ｂと、励磁コイル５１への電流を制限する抵抗等から成るコイル電流制限手段５５と、上述した励磁コイル５１と、この励磁コイル５１の両側に設けた非常停止検知リレー５９の接点５９ａとが直列に接続されている。
【００３６】
通常状態において、非常時に閉じる接点６０は開放されており、リレー５９は未励磁でありその接点５９ａも開放されているため、励磁コイル５１は無停電電源装置５４から分離されている。今、かごが高速で運転中に非常停止または停電が発生した場合の非常制動を考えると、電動機主制御回路が開放されると同時に、これに連動して動作する接点５２も開放し励磁コイル５１への通電が断たれる。この時点でロープスリップ速度は所定の速度をまだ越えていないためリレー５８が付勢されて接点５８ｂは開放しており、無停電電源装置５４の電源ラインＬ１、Ｌ２間からも励磁コイル５１は分離されている。これにより制動力開放部６ｂは開放力を除去するため、制動力付勢部６ａにより全制動力をブレーキドラム６ｃに加えるため、急速に綱車４は減速される。そしてロープスリップ速度が所定の速度を越えたると、リレー５８は消勢されて接点５８ｂは閉成され、また非常停止または停電によって接点６０が閉じてリレー５９を励磁して接点５９ａを閉じる。これにより無停電電源装置５４の電源ラインＬ２、接点５８ｂ、コイル電流制限手段５５、接点５９ａ、励磁コイル５１、接点５９ａ、電源ラインＬ１の回路が形成されて、コイル電流制限手段５５により制限された電流が励磁コイル５１に流れることになる。これにより全制動力よりも弱い制動力を与える。
【００３７】
実施の形態２．
なお、上記の実施の形態ではスリップ速度がＢ点を越えるか越えないかだけで切換えていたが、図４に示すように、摩擦係数の大きい範囲のすなわちピークの両側のスリップ速度Ａ点とＢ点の二点を設定し、最初に全制動力をかけた後、Ｂ点を越えた時に制動力を弱め、次に制動力を弱めたことでスリップ速度が下がりＢ点を越えてＡ点以下になった時にもう一度全制動力に切換えるという制御を取るようにしてもよい。これによって、スリップ速度をさらに木目細かく、Ａ点とＢ点の間に制御することができる。この場合の上記の判断制御は図８では制動力制御部１３３、図９では非常停止励磁コイル付勢手段６１で行われる。
【００３８】
実施の形態３．
さらに、例えばかご速度信号ＣＶＳよりかごの速度または減速度を監視し、制動力の切換間隔を制御することにより、非常制動時に上述のロープスリップ速度に基づく制御でありかつかご減速度が一定になることを優先させて制動装置を制御することで、かごの速度が所定の減速度で減速するように制御することが可能である。しかも、ブレーキ、ロープの摩擦係数の変化に関わらず、減速度をほぼ一定に調整することが可能である。これにより、ロープのスリップを軽減し、効率的かつ安全にかごを停止させることができる。この場合の上記の図８の制動力制御ユニットでは、検出されたかご速度からかご減速度を求めるかご減速度演算部１３５をさらに設けると共に、制動力制御部１３３は非常制動時にロープスリップ速度に基づく制御でありかつかご減速度が一定になるように制動装置を制御する制御部となり、図９では非常停止励磁コイル付勢手段６１に上記と同等の機能を持たせる。
【００３９】
実施の形態４．
さらに高速に付勢、消勢をおこなうために図１０に示すように、制動装置がブレーキ励磁コイル５１に流れる電流により制動力を可変する電磁ブレーキからなり、制動力制御ユニットが、非常制動時にブレーキ励磁コイルに上述の各制動力制御を行う電流を流すための信号を発生する電流制御装置１００１と、この電流制御装置の出力信号をＰＷＭ変調するＰＷＭ回路１００３と、無停電電源装置５４を電源としてＰＷＭ回路の出力信号に従ってブレーキ励磁コイルを付勢するトランジスタ(ＴＲ)ドライバ回路１００５とを備えるように構成してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、かごに結合されたロープが掛けられ電動機により駆動され上記かごを昇降させる綱車に制動力を付勢しまたその制動力を開放する制動装置と、綱車速度を検出する綱車速度検出部と、かご速度を検出するかご速度検出部と、非常制動時に、検出された綱車速度とかご速度の差として求まるロープスリップ速度が所定値以下の場合は全制動力を与え、ロープスリップ速度が所定値を越えた場合に全制動力よりも弱い制動力を与えるように上記制動装置を制御する制動力制御ユニットと、を備えたエレベータの制動制御装置としたので、ロープ速度であるかご速度と綱車速度を常時測定し、その差からロープスリップの有無を判定し、その結果に基づいて制動力すなわちブレーキトルクを制御することにより、綱車とロープ間におけるロープスリップの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トラクション方式のエレベータの概念図である。
【図２】スリップが発生した場合のかご速度と綱車速度の関係およびその際の制動力を示す図である。
【図３】ブレーキドラムとライニング間の滑り速度と摩擦係数の間の関係を示す図である。
【図４】ロープスリップ中の摩擦係数とロープスリップ速度との関係をより詳細に示した図である。
【図５】本発明における非常制動時の時間経過に従ったロープ速度と綱車速度とロープスリップ速度の変化およびこれに対応した制動力を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態によるエレベータの制動制御装置の構成を示す図である。
【図７】本発明における制動装置の構成の一例を示す図である。
【図８】本発明における制動力制御ユニットをマイクロコンピュータで構成した場合の一例の機能ブロック図である。
【図９】本発明における制動力制御ユニットをアナログ回路で構成した場合の構成の一例を示す図である。
【図１０】本発明における制動力制御ユニットの別の構成を示す図である。
【符号の説明】
１かご、２おもり、３ロープ、４駆動綱車、５そらせ車、６制動装置、６ａ制動力付勢部、６ｂ制動力開放部、６ｃブレーキドラム、６ｄブレーキシュー、７綱車速度検出部、７ａ電動機、７ｂエンコーダ、８かご速度検出部、８ａ調速機、８ｂ調速機エンコーダ、１０エレベータの制御装置、１１制御指令(通常／非常)、１２スイッチ、１３制動力制御ユニット。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a braking control device for a traction type elevator, and more particularly to control of braking force during braking during emergency braking.
[0002]
[Prior art]
As a conventional braking control device for this type of elevator, this is an emergency stop device that uses an electromagnetic brake attached to the hoist to stop the vehicle while it is running. In some cases, an electromagnetic brake control circuit is provided that performs control so that the electromagnetic braking force for braking is weak and the entire braking force is output only at low speed (for example, see Patent Document 1).
[0003]
Further, as another conventional braking control device for this type of elevator, the braking force control means applies the total braking force at the initial stage of braking when the speed during emergency braking of the car is greater than a predetermined value or the deceleration is less than a predetermined value. In some cases, a braking force weaker than the total braking force is applied when a predetermined value is reached (see, for example, Patent Document 2).
[0004]
In any of these cases, if a sudden deceleration is applied during an emergency stop, a rope slip occurs between the driving sheave and the rope, causing the stop distance to increase abnormally and colliding with the shock absorber provided at the lower part of the hoistway at high speed. Therefore, the brake force is controlled to prevent the rope slipping as much as possible.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 59-190769 [Patent Document 2]
JP-A-7-242377 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
The coefficient of friction between the brake disk and the shoe of the elevator braking device varies greatly depending on the condition of the disk surface (surface roughness, presence or absence of rust, etc.), temperature, humidity, and the like. Further, the apparent friction coefficient of the rope that determines the rope slip of the rope with respect to the sheave also changes depending on the slip speed of the rope. Furthermore, it varies depending on the age of the rope and the degree of wear of the sheave groove. For this reason, it is difficult to determine the timing for changing the brake braking force. If the timing is incorrect, a predetermined brake torque does not work and a rope slip may occur.
[0007]
The present invention has been made to solve the above problems, and constantly measures the car speed as the rope speed and the hoisting machine motor speed as the sheave speed, determines the presence or absence of rope slip from the difference, An object of the present invention is to provide an elevator braking control device that prevents the occurrence of rope slip between a sheave and a rope by controlling brake torque based on the result.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above object, the present invention provides a braking device for energizing a braking force to a sheave that is hung by a rope coupled to a car and driven by an electric motor to raise and lower the car and release the braking force, and a sheave If the rope slip speed obtained as the difference between the sheave speed and the car speed detected during emergency braking is less than the predetermined value, the sheave speed detecting section that detects the speed, the car speed detecting section that detects the car speed, A braking force control unit that applies a braking force and controls the braking device so as to apply a braking force that is weaker than the total braking force when the rope slip speed exceeds a predetermined value, and the rope slip speed and the rope The predetermined values on the low speed side and the high speed side of the peak of the friction coefficient between the rope and the sheave in the low speed region of the rope slip speed in relation to the friction coefficient between the sheaves are set as the first and second predetermined values, respectively. When the rope slip speed increases, the power control unit gives a braking force weaker than the total braking force when the rope slip speed exceeds the second predetermined value after the friction coefficient exceeds the peak rope slip speed, and the rope slip speed is increased. The elevator braking control apparatus is characterized in that, when descending, the rope slip speed is switched to the full braking force when the friction coefficient falls below the peak rope slip speed and becomes less than the first predetermined value .
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
First, the driving principle will be described using the conceptual diagram of the traction type elevator shown in FIG. The traction type elevator is configured by a car 1 and a weight 2 for balancing with the car 1 connected by a rope 3 and hung on a driving sheave 4 and further on a sled wheel 5 in a slidable manner. The basic formula that gives the limit where rope slip does not occur is
[0010]
T ₁ / T ₂ = e ^μθ (1)
[0011]
Here, T ₁ = m _c g: car side static tension T ₂ = m _w g: weight side static tension m _c : car weight (car weight + load)
m _w : Weight mass g: Gravity acceleration μ: Apparent coefficient of friction between the rope and sheave θ: Winding angle e: The base of natural logarithm is given.
[0012]
However, since the value of μ varies greatly depending on the shape of the rope groove in the sheave, it is generally expressed by the following equation.
[0013]
μ = kμ '(2)
[0014]
Where k is a coefficient depending on the shape of the rope groove of the sheave μ ′: a true coefficient of friction determined by the material of the rope and sheave
Next, when the car speed changes, the tensions T ₁ and T ₂ can be expressed as follows in consideration of the inertial force due to acceleration (deceleration).
[0016]

Where α: car acceleration (or deceleration)
[0017]
In the traction type elevator, the tension ratio T ₁ / T ₂ is set by designing the car's own weight, the rope, and the weight mass so as not to exceed the traction capacity determined by the right side of the formula (1) so that rope slip does not occur. Set. FIG. 2 shows the relationship between the car (rope) speed and sheave speed when a slip occurs and the braking force at that time. In FIG. 2, (a) shows the relationship between the car speed indicated by c and the sheave speed indicated by s, and the braking force corresponding to (b). The sheave speed s and the car speed c are both expressed as linear velocities at the position where the rope 3 and the sheave 4 are in contact (the same applies hereinafter).
[0018]
In FIG. 2, when the full braking force is applied to stop the car, if the traction capacity determined by the equation (1) is insufficient, a rope slip (slip) as shown in FIG. In this figure, the difference between the car speed c and the sheave speed s is the rope slip speed, and the rope slip speed becomes maximum when the sheave stops (when s becomes 0). Moreover, the area of the triangle (shaded area) surrounded by the car speed, sheave speed, and time axis corresponds to the stopping distance increased by the car slipping. In this way, when the rope slips, the car stop distance increases and the car cannot stop at the predetermined braking distance, and collides with a shock absorber provided at the bottom of the hoistway at a predetermined speed or more, causing damage to the car or passengers. May be harmful. Therefore, it is necessary to design the traction capability and tension ratio of the rope so that rope slip does not occur even in the worst case.
[0019]
However, increasing the traction capability hinders cost reduction and maintenance cost reduction of the hoist motor. In addition, in order to lower the dynamic tension ratio expressed by Equation (3), the deceleration at the time of stopping must be set small, and as a result, it is necessary to increase the stopping distance, and the pit becomes deep. This hinders space saving. The above-mentioned patent documents 1 and 2 both propose a solution for stopping the car at a short distance as much as possible so as not to cause a rope slip.
[0020]
There is a relationship as shown in FIG. 3 between the slip (slip) speed VB between the brake drum and the lining and the friction coefficient μB. This is not limited to brakes, but is a general property related to friction characteristics. Also, between the braking torque generated by the brake and the friction coefficient,
[0021]
T _B = μ _B・ P _B・ D _B (4)
[0022]
Here, _{T B:} braking torque of the brake device mu _B: coefficient of friction between the brake drum and lining material _{P B:} pressing force of the brake drum _{D B:} diameter of the brake drum [0023]
There is a relationship represented by That is, the higher the friction coefficient, the greater the braking torque.
[0024]
For this reason, when the emergency brake is applied when the elevator is traveling at a high speed, the sliding speed between the brake drum and the brake shoe is large, so the friction coefficient therebetween is small and the braking torque is also small. Therefore, since the deceleration α acting on the car of the formula (3) is small, the tension ratio is not so large and the rope is difficult to slip. However, when the car speed is low, the coefficient of friction between the brake drum and the shoe increases, and the brake torque increases. As a result, the deceleration α acting on the car becomes large and the tension ratio exceeds the rope traction capability, and rope slip slip occurs.
[0025]
Conventionally, in order to solve this problem, for example, in the initial stage when the emergency brake is applied, if the speed of the car during emergency braking is equal to or higher than a predetermined value or the deceleration is lower than the predetermined value, the entire braking force is applied and Thereafter, the brake braking force is controlled so as to give a braking force that is weaker than the total braking force when the car speed is less than a predetermined value or when the deceleration reaches a predetermined value or more. There was a problem as explained.
[0026]
If it shows in more detail between the friction force in a rope slip, ie, a friction coefficient, and a rope slip speed, there exists a relationship of FIG. As can be seen from FIG. 4, the friction coefficient between the rope and the sheave becomes the maximum (peak) in the low speed region of the slip speed, and then decreases as the slip speed increases. In the elevator braking control apparatus according to the present invention, the rope slip speed is measured by calculating the difference between the car speed (rope speed) and the sheave speed (motor speed). By controlling the braking force so that this slip speed is approximately between point A in FIG. 4 (the point on the low speed side of the friction coefficient peak between the rope and sheave) and point B (the point on the high speed side), the slip force is controlled. The speed is increased and the friction coefficient is lowered so that rope slip does not occur.
[0027]
Specifically, when the rope slip speed does not exceed point B, the rope is braked by applying full braking force. When the rope slip speed exceeds B point, the braking force is reduced to reduce the sheave deceleration. The friction coefficient is decreased to prevent the slip speed from further increasing. FIG. 5 schematically shows this, and (a) shows changes in the rope speed, sheave speed, and rope slip speed over time during emergency braking (A and B are points A in FIG. (Corresponding to point B), (b) shows the braking force corresponding to the passage of time in (a). By alternately switching the corresponding braking force and the weak braking force alternately, the rope slip speed can be prevented from increasing, and as a result, the car can be stopped at a short distance.
[0028]
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an elevator braking control apparatus according to an embodiment of the present invention. The car 1, the weight 2, the rope 3, the driving sheave 4, and the deflector 5 are the same as those shown in FIG. The braking device 6 applies a braking force by pressing the brake shoe 6d against the rotating brake drum 6c that is coupled coaxially with the sheave 4 by the braking force urging unit 6a, and releases the pressing force by the braking force releasing unit 6b. Then, the braking force is controlled and released. The brake device 6 actually applies the brake by pressing the brake shoe 6d against the brake drum 6c from both sides with the force of the brake spring as the braking force urging portion 6a as shown in FIG. 7, for example, and the driving braking force is released. The upper ends of the brake shoes 6d on both sides are opened to the outside by the portion 6b to release the pressing force, thereby controlling and releasing the braking force. The braking force release portion 6b is composed of an electromagnetic drive mechanism (both not specifically shown) that opens and closes the upper free ends of the brake shoes 6d on both sides driven by the excitation coil, and the degree of opening is controlled by controlling the current flowing through the excitation coil. Be controlled.
[0029]
The sheave speed detection unit 7 is coupled to the sheave 4 coaxially to an electric motor 7a that rotationally drives the sheave 4, and an encoder 7b that is coupled to the electric motor and generates a sheave speed signal SVS indicating the sheave speed (actually, rotation). The car speed detection unit 8 is a mechanism that rotates according to the movement of the car 1 for determining the speed and travel distance of the car 1. A speed governor encoder 8b which generates a car speed signal CVS indicating the car speed coupled to the speed machine 8a (actually includes a function of converting the rotational speed into a linear speed at the position where the rope and the sheave contact each other). Stuff). In the elevator control device 10 (shown mainly only for braking here), the switch 12 switches between the normal control signal N and the emergency control signal E based on the control command (normal / emergency) 11, and the braking force control unit 13 is in the normal state. Then, the emergency time is switched to control the braking force releasing portion 6b.
[0030]
The operation during emergency braking by the braking force control unit 13 will be described. In FIG. 6, a sheave speed signal SVS indicating the sheave speed is obtained using an encoder 7b attached to the electric motor 7a. Further, the speed governor encoder 8b of the speed governor 8a is used to obtain a car speed signal CVS indicating the car speed and thus the rope speed. Then, both signals are taken into the control device 10, and the braking force control unit 13 obtains the rope slip speed from the difference between these signals. The rope slip speed may be obtained by other methods. Then, it controls how the braking force is applied during normal and emergency situations.
[0031]
When a power failure or emergency stop signal is generated and the control command 11 is the emergency control signal E, the current to the exciting coil of the braking force release part 6b of the braking device 6 is first stopped to make the braking force urging part 6a full. Operate and stop the sheave 4 with full braking force. Then, based on the rope slip speed obtained as described above, when the rope slip speed is equal to or lower than a predetermined speed (for example, point B in FIG. 4), the braking force is continuously applied with the full braking force. That is, the braking force releasing portion 6b is not driven. However, when the dynamic tension ratio shown in the equation (3) is larger than the traction capability given on the right side of the equation (1), the rope slip speed increases and the slip speed is a predetermined speed. When the point B of 4 is exceeded, the braking force release unit 6b is driven by the braking force control unit 13 to weaken the braking force (current is supplied to the excitation coil of the braking force release unit 6b).
[0032]
When the braking force is weakened, the speed of the equation (3) is reduced, and when the dynamic traction ratio is reduced, the traction capacity is restored again and the slip speed is reduced. Then, when the slip speed again becomes the point B or less, the current of the exciting coil of the braking force release portion 6b is stopped again to brake with the full braking force. In this way, the rope slip speed can be controlled near the point B in FIG. 4 by alternately switching the braking force and the braking force alternately. Thus, since the braking force is switched based on the rope slip speed, the friction coefficient between the brake drum 6c and the brake shoe 6b and the apparent friction coefficient between the rope and the sheave are determined by the temperature, humidity, surface condition, and degree of wear. Even if it changes over time due to the cause, rope slip can be prevented without being affected.
[0033]
FIG. 8 shows a functional block diagram of an example when the braking force control unit 13 is constituted by a microcomputer. The braking force control unit 13 controls the braking device 6 based on the rope slip speed at the time of emergency braking, and the rope slip speed calculating unit 131 that obtains the rope slip speed from the difference between the detected sheave speed signal SVS and the car speed signal CVS. A braking force control unit 133 is provided.
[0034]
An example of the configuration when the braking force control unit 13 is configured by an analog circuit is shown in FIG. The upper side of the exciting coil 51 of the braking force releasing portion 6b is a circuit for emergency braking, and the lower side is a circuit for normal braking. Between the power lines L3 and L4 of the normal power supply device 70, a relay contact 52 that operates in conjunction with a relay that operates the motor main control circuit and an exciting coil 51 are connected in series. It closes when the elevator is running and opens when it stops. A discharging resistor 53 is connected in parallel with the exciting coil 51. On the other hand, an emergency stop excitation coil urging means 61 is connected between the power lines L1 and L2 of the uninterruptible power supply 54. The emergency stop excitation coil urging means 61 has a speed detection means 56, and this speed detection. The means 56 detects a voltage corresponding to the rope slip speed in the speed detector 57, and when the absolute value of this voltage becomes a predetermined value or less, that is, the rope slip speed becomes a predetermined speed (for example, the speed at point B in FIG. 4). The relay 58 is energized if it is below, while the relay 58 is de-energized if a predetermined speed is exceeded.
[0035]
Also, between the power lines L1 and L2, it operates according to a braking command, and is normally opened, and at the time of an emergency, that is, an emergency stop during traveling or a closed state during a power failure, and an emergency stop A detection relay 59 is connected in series. Further, between the power supply lines L1 and L2, a contact 58b of the relay 58, coil current limiting means 55 including a resistor for limiting current to the exciting coil 51, the above-described exciting coil 51, and both sides of the exciting coil 51 are provided. Are connected in series with the contact 59a of the emergency stop detection relay 59 provided in
[0036]
In a normal state, the contact 60 that closes in an emergency is opened, the relay 59 is unexcited, and the contact 59a is also opened, so that the exciting coil 51 is separated from the uninterruptible power supply 54. Considering emergency braking when an emergency stop or power failure occurs while the car is operating at high speed, the motor main control circuit is opened, and at the same time, the contact 52 that operates in conjunction with the motor is also opened and the exciting coil 51 is opened. The power supply to is cut off. At this time, since the rope slip speed has not yet exceeded the predetermined speed, the relay 58 is energized and the contact 58b is opened, and the exciting coil 51 is separated from the power lines L1 and L2 of the uninterruptible power supply 54. Has been. As a result, the braking force releasing portion 6b removes the releasing force, and the braking force urging portion 6a applies the entire braking force to the brake drum 6c, so that the sheave 4 is rapidly decelerated. When the rope slip speed exceeds a predetermined speed, the relay 58 is de-energized and the contact 58b is closed, and the contact 60 is closed by an emergency stop or power failure to excite the relay 59 and close the contact 59a. As a result, the circuit of the power line L2, the contact 58b, the coil current limiting means 55, the contact 59a, the exciting coil 51, the contact 59a, and the power line L1 of the uninterruptible power supply 54 is formed and limited by the coil current limiting means 55. A current flows through the exciting coil 51. This gives a braking force that is weaker than the total braking force.
[0037]
Embodiment 2. FIG.
In the above embodiment, the switching is performed only by whether the slip speed exceeds or does not exceed the point B. However, as shown in FIG. 4, the slip speeds A and B in the range where the friction coefficient is large, that is, on both sides of the peak. 2 points are set, and after applying the total braking force for the first time, the braking force is weakened when the point B is exceeded, and then the slipping speed is lowered by overcoming the braking force, exceeding the point B and below the point A It may be possible to take a control of switching to the full braking force once again. As a result, the slip speed can be further finely controlled between the points A and B. The determination control in this case is performed by the braking force control unit 133 in FIG. 8 and the emergency stop excitation coil urging means 61 in FIG.
[0038]
Embodiment 3 FIG.
Further, for example, by monitoring the speed or deceleration of the car from the car speed signal CVS and controlling the braking force switching interval, the control is based on the above-described rope slip speed during emergency braking and the car deceleration becomes constant. By giving priority to this and controlling the braking device, it is possible to control the speed of the car to decelerate at a predetermined deceleration. In addition, the deceleration can be adjusted to be substantially constant regardless of changes in the friction coefficient of the brake and rope. Thereby, the slip of a rope can be reduced and a cage | basket | car can be stopped efficiently and safely. In this case, the braking force control unit shown in FIG. 8 further includes a car deceleration calculation unit 135 for obtaining a car deceleration from the detected car speed, and the braking force control unit 133 is based on the rope slip speed during emergency braking. The control unit controls the braking device so that the car deceleration is constant, and in FIG. 9, the emergency stop exciting coil urging means 61 has the same function as described above.
[0039]
Embodiment 4 FIG.
Further, as shown in FIG. 10, in order to perform energization and deactivation at a high speed, the braking device includes an electromagnetic brake that varies the braking force by the current flowing through the brake excitation coil 51, and the braking force control unit is configured to perform braking during emergency braking. A current control device 1001 that generates a signal for causing the current for performing each of the above-described braking force controls to flow through the exciting coil, a PWM circuit 1003 that performs PWM modulation on the output signal of the current control device, and the uninterruptible power supply 54 as a power source. A transistor (TR) driver circuit 1005 for energizing the brake excitation coil in accordance with the output signal of the PWM circuit may be provided.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a rope connected to a car is hung and driven by an electric motor to apply braking force to the sheave that raises and lowers the car, and to release the braking force, and the sheave If the rope slip speed obtained as the difference between the sheave speed and the car speed detected during emergency braking is less than the predetermined value, the sheave speed detecting section that detects the speed, the car speed detecting section that detects the car speed, A braking force control unit for an elevator comprising a braking force control unit for controlling the braking device so as to apply a braking force and to apply a braking force weaker than the total braking force when the rope slip speed exceeds a predetermined value. Therefore, the car speed and the sheave speed, which are rope speeds, are constantly measured, the presence or absence of rope slip is determined from the difference, and the braking force, that is, the brake torque is controlled based on the result, thereby the sheave. It is possible to prevent the occurrence of rope slip between the rope.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a traction type elevator.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a car speed and a sheave speed when a slip occurs, and a braking force at that time.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a sliding speed between a brake drum and a lining and a friction coefficient.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the friction coefficient during rope slip and the rope slip speed in more detail.
FIG. 5 is a diagram showing changes in rope speed, sheave speed, and rope slip speed according to the passage of time during emergency braking according to the present invention, and braking force corresponding thereto.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an elevator braking control apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a configuration of a braking device according to the present invention.
FIG. 8 is a functional block diagram of an example when the braking force control unit according to the present invention is configured by a microcomputer.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a configuration when a braking force control unit according to the present invention is configured by an analog circuit.
FIG. 10 is a diagram showing another configuration of the braking force control unit according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Car, 2 Weight, 3 Rope, 4 Drive sheave, 5 Brake wheel, 6 Braking device, 6a Braking force urging part, 6b Braking force releasing part, 6c Brake drum, 6d brake shoe, 7 Sheave speed detecting part, 7a motor, 7b encoder, 8 car speed detector, 8a speed governor, 8b speed governor encoder, 10 elevator control device, 11 control command (normal / emergency), 12 switch, 13 braking force control unit.

Claims

A braking device for energizing a braking force to a sheave that is hung by a rope coupled to the car and driven by an electric motor to raise and lower the car and release the braking force;
A sheave speed detector for detecting the sheave speed,
A car speed detector for detecting the car speed;
During emergency braking, if the rope slip speed obtained as the difference between the detected sheave speed and the car speed is less than the predetermined value, give the total braking force, and if the rope slip speed exceeds the predetermined value, it is weaker than the total braking force. A braking force control unit for controlling the braking device to apply a braking force;
Equipped with a,
In the relationship between the rope slip speed and the friction coefficient between the rope and the sheave, first and second predetermined values on the low speed side and the high speed side of the peak of the rope- sheave friction coefficient in the low speed region of the rope slip speed are respectively set. A braking force that is less than the total braking force when the braking force control unit is set to a predetermined value and the rope slip speed exceeds the second predetermined value after the friction coefficient exceeds the peak rope slip speed when the rope slip speed increases. The elevator braking control device is characterized in that when the rope slip speed is lowered, the rope slip speed is switched to the full braking force when the friction coefficient falls below the peak rope slip speed and becomes less than the first predetermined value .

The braking force control unit includes a rope slip speed calculation unit that calculates a rope slip speed from the difference between the detected sheave speed and the car speed, a car deceleration calculation unit that calculates a car deceleration from the detected car speed, 2. The elevator according to claim 1 , further comprising: a braking force control unit configured to control the braking device so that the car deceleration is constant at the time of braking based on the rope slip speed. Braking control device.

The braking device comprises an electromagnetic brake that varies the braking force according to the current flowing through the brake excitation coil, and the braking force control unit generates a signal for causing the brake excitation coil to pass a current for performing the braking force control during emergency braking. A current control device that performs PWM modulation on the output signal of the current control device, and a transistor driver circuit that energizes the brake excitation coil in accordance with the output signal of the PWM circuit using the uninterruptible power supply as a power source. The elevator braking control device according to claim 1 , wherein the elevator braking control device is provided.