JP4456945B2 - エレベータ装置 - Google Patents

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Description

この発明は、主ロープにより吊り下げられたかごが駆動シーブの回転により昇降されるトラクション方式のエレベータ装置に関するものである。
従来のエレベータ装置では、主ロープの駆動シーブに対する滑りの発生を防止するために、主ロープ全体を高分子化合物で被覆することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、主ロープの駆動シーブに対する滑りが極端に少なくなるので、結果としてかごが急停止し、かごへの減速度が大きくなってしまう。
また、従来、電磁ブレーキ装置の電磁ブレーキコイルに小さい抵抗を並列接続し、制動力の立ち上がりを緩慢にするように構成したエレベータ装置も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2003−221171号公報 特開2002−275773号公報
このように、特許文献1の装置では、主ロープの駆動シーブに対する滑りが少ないので、非常制動時にブレーキ装置によってかごが急停止されてしまい、かごへの衝撃が大きくなってしまう。
また、特許文献2の装置では、かごへの制動力の立ち上がりを緩慢にすることにより、かごの制動距離が必要以上に長くなってしまう。
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、非常停止時のかごへの衝撃を小さくすることができるとともに、かごの制動距離が必要以上に長くなることを防止することができるエレベータ装置を得ることを目的とする。
この発明に係るエレベータ装置は、かごを吊り下げる主ロープが巻き掛けられ回転によりかごを昇降させる駆動シーブに制動力を与えるための制動装置、エレベータの通常運転時の制御を行う制御装置へかごの移動に応じた信号を送る検出部から独立し、かごの加速度を検出するかご加速度検出部、及びかご加速度検出部からの情報に基づいて制動装置を制御する制動制御ユニットを備え、制動制御ユニットは、非常制動時に、駆動シーブに所定の制動力を与えた後に上記所定の制動力を一時的に弱め、所定の制動力を駆動シーブに再度与えることをかごが停止するまでの間に行うように制動装置を制御する。
この発明に係るエレベータ装置では、制動制御ユニットが、非常制動時に、駆動シーブに所定の制動力を与えた後に所定の制動力を一時的に弱め、所定の制動力を駆動シーブに再度与えることをかごが停止するまでの間に行うように制動装置を制御するので、非常停止時のかごへの衝撃を小さくすることができるとともに、かごの制動距離を短くすることができる。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるエレベータ装置を示す構成図である。図において、昇降路1内上部には、駆動装置である巻上機2が設置されている。巻上機2は、モータ3と、モータ3により回転される駆動シーブ4とを有している。また、駆動シーブ4の近傍には、そらせ車5が設けられている。
駆動シーブ4及びそらせ車5には、かご6及び釣合おもり7を吊り下げる主ロープ8が巻き掛けられている。かご6及び釣合おもり7は、駆動シーブ4の回転により昇降路1内を昇降する。かご6には、かご6の加速度を連続的に検出するかご加速度検出部を構成する加速度センサ9が搭載されている。
また、昇降路1内上部には、調速機シーブ10が設置されている。昇降路1内下部には、張り車11が設置されている。調速機シーブ10及び張り車11間には、調速機ロープ12が巻き掛けられている。調速機ロープ12の両端部は、かご6に接続されている。従って、調速機シーブ10は、かご6の昇降速度に応じた速度で回転される。なお、昇降路1内には、駆動シーブ4の回転に応じた信号を発生する駆動シーブ回転検出部としてのエンコーダ21、及び調速機シーブ10の回転に応じた信号を発生する調速機シーブ回転検出部としてのエンコーダ22が設けられている。
巻上機2には、駆動シーブ4の回転に制動力を与えるための制動装置13が設けられている。制動装置13は、駆動シーブ4と一体に回転する回転体であるブレーキドラム14と、ブレーキドラム14に接離可能な制動部材であるブレーキシュー15と、ブレーキシュー15を往復変位させるアクチュエータ16とを有している。
アクチュエータ16は、ブレーキドラム14に接する方向へブレーキシュー15を付勢する制動力付勢部(例えばばね等)17と、制動力付勢部17の付勢に逆らう開放力を発生する制動力開放部(例えば電磁マグネット等)18とを有している。駆動シーブ4の回転の制動力は、ブレーキシュー15のブレーキドラム14への押し付けにより発生する。また、駆動シーブ4の回転を阻止する制動力の大きさは、制動力開放部18の開放力の大きさの調整により調整可能になっている。この例では、制動力開放部18の開放力の大きさは、電磁マグネットへの通電電流の大きさを調整することにより調整可能になっている。さらに、駆動シーブ4の回転の制動力は、制動力開放部18により完全に開放可能にもなっている。
昇降路1内には、エレベータの運転を制御する制御装置24が設置されている。制御装置24には、エンコーダ21,22が電気的に接続されている。また、制御装置24には、非常制動時に制動装置13の動作を制御する制動制御ユニット19が電気的に接続されている。制動制御ユニット19には、加速度センサ9が電気的に接続されている。また、制動制御ユニット19には、信号の入出力のための入出力部(I/Oポート)23が搭載されている。制動力開放部18は、入出力部23に電気的に接続されている。
制御装置24には、エンコーダ21,22からの回転量信号が入力されるようになっている。制御装置24は、エンコーダ21,22からの情報に基づいて、通常運転時での制御を行う通常モードと、非常時での制御を行う非常モードとのいずれかを判断するようになっている。また、制御装置24は、通常モードと判断したときに通常モード信号を、非常モードと判断したときに非常モード信号をそれぞれ制動制御ユニット19へ出力するようになっている。なお、かご6の走行の制御は、通常モードでは制御装置24により行われ、非常モードでは制動制御ユニット19により行われるようになっている。
制御装置24において、エンコーダ21,22からの回転量信号の入力により駆動シーブ4及び調速機シーブ10のそれぞれの回転速度が求められるようになっている。制御装置24は、求めた回転速度が、あらかじめ設定された通常速度の範囲内にあるときに、通常モード信号を制動制御ユニット19へ出力し、求めた回転速度が、通常速度よりも大きな設定である設定過速度を超えたときに、非常モード信号を制動制御ユニット19へ出力するようになっている。この場合、エンコーダ21,22からの回転量信号により駆動シーブ4及び調速機シーブ10のそれぞれの回転加速度を求め、求めた回転加速度を通常モード及び非常モードの選択の判断基準としてもよい。
制動制御ユニット19は、制御装置24及び加速度センサ9のそれぞれの情報の入力に基づいて制動装置13を制御するようになっている。即ち、制御装置24から通常モード信号が制動制御ユニット19に入力されている状態では、制動制御ユニット19は、入出力部23を作動させることにより、ブレーキドラム14への制動力を開放するための電力を制動力開放部18へ供給するようになっている。また、制御装置24から非常モード信号が制動制御ユニット19に入力されている状態では、制動制御ユニット19は、入出力部23を作動させることにより、加速度センサ9からの情報に基づいて制動力開放部18への給電を調整するようになっている。
次に、動作について説明する。
制御装置24には、エンコーダ21,22からの回転量信号が常時入力されている。制御装置24では、エンコーダ21,22からの情報に基づいて駆動シーブ4及び調速機シーブ10のそれぞれの回転速度が常時求められている。
駆動シーブ4及び調速機シーブ10のそれぞれの回転速度が通常速度の範囲内にあるときには、通常モード信号が制御装置24から制動制御ユニット19へ出力される。この状態では、かご6の制御は、制御装置24により行われる。即ち、かご6は、制御装置24によるモータ3への通電制御により走行あるいは停止される。
例えば駆動シーブ4及び調速機シーブ10のそれぞれの回転速度が設定過速度を超えることにより、エレベータの運転に異常が発生すると、非常モード信号が制御装置24から制動制御ユニット19へ出力される。入出力部23は、加速度センサ9からの信号及び非常モード信号のそれぞれからの情報に基づいて、制動制御ユニット19により作動される。
図2は、非常制動時におけるかご6の走行状態と時間との関係を示すグラフであり、図2(a)はかご6の速度と時間との関係を示すグラフ、図2(b)はかご6の加速度の絶対値と時間との関係を示すグラフである。制動制御ユニット19に非常モード信号が入力されたとき、即ち非常制動時には、まず、入出力部23が制動制御ユニット19により作動され、制動力開放部18への電力の供給が停止される。これにより、制動力開放部18による開放力が完全になくなり、制動力付勢部17の付勢によりブレーキシュー15がブレーキドラム14に押し付けられる。これにより、制動装置13の全制動力(所定の制動力)が駆動シーブ4に与えられ、かご6は急激に減速される。なお、このときのかご6に加わる減速度、即ち加速度の絶対値は、所定の上限値αとなっている。
全制動力が所定の時間Tだけ駆動シーブ4に与えられた後、制動装置13を完全に開放させる電力よりも小さい調整電力が入出力部23から制動力開放部18へ供給される。このときの調整電力量は、制動装置13による制動力がまだ残るように調整され、時間の経過とともに連続的に多くなるように制動力開放部18へ供給される。これにより、ブレーキシュー15のブレーキドラム14に対する押し付け力が弱められ、駆動シーブ4には全制動力よりも弱い制動力(以下、「調整制動力」という)が与えられる。これにより、かご6の減速度は小さくなる。即ち、調整制動力により制動されているときの駆動シーブ4の加速度の絶対値は、全制動力により制動されているときの駆動シーブ4の加速度の絶対値αよりも小さくなっている(図2(b))。
この後、かご6の加速度の絶対値が、所定の下限値αよりも小さくなったときに、入出力部23から制動力開放部18への電力供給が制動制御ユニット19により再度停止され、全制動力が駆動シーブ4に再度与えられる。
この後、上記の動作が繰り返され、かご6は非常停止される。
次に、制動制御ユニット19の演算処理の動作について説明する。
図3は、図1の制動制御ユニット19の演算処理の動作を示すフローチャートである。図において、制動制御ユニット19では、まず制御装置24の制御が非常モードか否かが判断される(S1)。非常モードであるか否かの判断は、制御装置24から入力される信号が通常モード信号及び非常モード信号のどちらであるのかを特定することにより行われる。非常モードでない、即ち通常モードのときには、積算回数mが0とされた後(S2)、上記の処理が繰り返し行われる。この状態では、エレベータ装置は、制御装置24により通常モードの制御(通常運転制御)が行われる。
非常モードのときには、積算回数mについて、あらかじめ設定された設定回数M以下であるか否かが判断される(S3)。積算回数mが設定回数M以下であるときには、積算回数mに1が加算され、加算後の値が新たな積算回数mとされて(S4)、同様の処理が行われる。このときは、入出力部23から制動力開放部18への調整電力の出力はなく、駆動シーブ4には全制動力が与えられている。これにより、かご6の加速度の絶対値は、所定の上限値αとなる(図2)。
フィードバック処理が複数回行われることにより積算回数mがカウントアップし所定の時間T(図2)が経過して、積算回数mが設定回数Mよりも多くなったときには、かご6の加速度の絶対値が下限値αよりも小さいか否かが判断される(S5)。なお、下限値αは、制動制御ユニット23にあらかじめ設定されている。かご6の加速度の絶対値が下限値α以上であるときには、制動力調整指令として調整電力が入出力部23から制動力開放部18へ出力される(S6)。これにより、駆動シーブ4に与えられる制動力が全制動力よりも弱くされる。この後、同様な処理がかご6の加速度の絶対値が下限値αに下がるまで、繰り返される。
その後、駆動シーブ4に与えられる制動力が弱められ、かご6の加速度の絶対値が下限値αよりも小さくなったときには、制動力調整指令の出力が停止される。即ち、入出力部23から制動力開放部18への電力の供給が制動制御ユニット19により停止される(S7)。これにより、駆動シーブ4には、全制動力が与えられる。併せて、積算回数mの値が0にリセットされる(S8)。この後、上記の処理が繰り返し行われる。このようにして、かご6が停止するまで、制動力調整指令のON/OFFが繰り返し行われる。
図4は、従来の通常ロープを主ロープに用いた場合と、従来の高摩擦ロープを主ロープに用いた場合とで、非常制動時でのかご6の走行状態を対比するグラフであり、図4(a)はかご6の速度と時間との関係を示すグラフ、図4(b)はかご6の加速度と時間との関係を示すグラフである。なお、図4(a)では、非常制動開始時のかご6の速度をvとしている。図4に示すように、従来の高摩擦ロープを主ロープに用いた場合、かご6の制動時間(t−t)は短くなっているが、かご6の加速度α(負の値)の絶対値が大きくなり、かご6への衝撃が大きくなってしまう。これに対し、従来の通常ロープを主ロープに用いた場合、かご6の加速度α(負の値)の絶対値は小さくなり、かご6への衝撃が小さくなるが、かご6の制動時間(t−t)が長くなってしまう。
即ち、図4に示すグラフは、駆動シーブ4に一定の制動力を非常制動時に与えたときに、主ロープが高分子化合物で被覆された高摩擦ロープである場合には、かご6が急激に減速され続けて、かご6への衝撃が大きくなってしまい、主ロープが通常ロープである場合には、主ロープと駆動シーブとの間で生じる滑りが大きく、かご6の制動距離が必要以上に長くなってしまうことを示している。
このように、非常制動時に一定の制動力を駆動シーブ4に与え続けると、かご6への衝撃が大きくなったり、かご6の制動時間及び制動距離が必要以上に長くなったりすることになるが、この実施の形態によるエレベータ装置では、制動制御ユニット19が、非常制動時に、駆動シーブ4に全制動力を与えた後に全制動力を一時的に弱め、全制動力を駆動シーブ4に再度与えることをかごが停止するまでの間に1回以上繰り返して行うように制動装置13を制御するので、非常停止時のかご6への衝撃を小さくすることができるとともに、かご6の制動距離が必要以上に長くなることを防止することができる。
また、制動制御ユニット19は、全制動力を駆動シーブ4に所定の時間Tだけ与えた後、全制動力を一時的に弱めるように制動装置13を制御するので、設定時間を調整することにより、かご6の制動距離の短縮の度合い、及びかご6への衝撃の度合いを調整することができる。
また、制動制御ユニット19は、かご6の加速度の絶対値が所定の下限値α未満になったときに、全制動力を駆動シーブ4に与えるように制動装置13を制御するので、下限値αを調整することにより、かご6の制動距離の短縮の度合い、及びかご6への衝撃の度合いを調整することができる。
なお、上記の例では、全制動力は所定の設定時間Tの経過後に弱められるようになっているが、かご6の加速度の絶対値が所定の上限値α以上になったときに、駆動シーブ4に与えられた全制動力を一時的に弱めるようにしてもよい。このようにしても、上限値αを調整することにより、かご6の制動距離の短縮の度合い、及びかご6への衝撃の度合いを調整することができる。
また、上記の例では、かご6に搭載された加速度センサ9によりかご6の加速度が検出されるようになっているが、例えばエンコーダ21,22等により検出された回転速度をかご6の速度に換算し、その値を微分することにより、かご6の加速度を検出するようにしてもよい。
実施の形態2.
上記の例では、制動制御ユニット19は、非常制動の開始時での加速度センサ9からの情報に関係なく、非常制動時に、全制動力を駆動シーブ4に与えた後に全制動力を一時的に弱める制御を行っているが、加速度センサ9からの情報に基づいて非常制動の開始時での非常度を判断し、非常度に応じた制御を行うようなっていてもよい。
即ち、この実施の形態において、制動制御ユニット19には、非常制動の開始時での非常度を判断するための所定の基準値があらかじめ設定されている。制動制御ユニット19は、加速度センサ9からの情報に基づいてかご6の加速度を常時求めるようになっている。また、制動制御ユニット19は、かご6の加速度が非常制動の開始時に基準値以上であるときには非常度が高いと判断し、基準値よりも小さいときには非常度が低いと判断するようになっている。
制動制御ユニット19の非常制動時における制御は、非常制動の開始時でのかご6の加速度が基準値以上であるときに、非常度が高いときの制御モードである高レベル非常制御モードとされ、非常制動の開始時でのかご6の加速度が基準値よりも小さいときに、非常度が低いときの制御モードである低レベル非常制御モードとされる。
高レベル非常制御モードは、駆動シーブ4に全制動力をかご6が停止するまで与え続けるように制動装置13を制御する制御モードである。即ち、高レベル非常制御モードでは、制動装置13は、全制動力をかご6が停止するまで駆動シーブ4に与え続けるように制動制御ユニット19により制御される。
低レベル非常制御モードは、実施の形態1における非常制動時の制御と同様であり、駆動シーブ4に全制動力を与えた後に全制動力を一時的に弱め、全制動力を駆動シーブ4に再度与えることをかご6が停止するまでの間に行うように制動装置13を制御する制御モードである。即ち、低レベル非常制御モードでは、制動装置13は、駆動シーブ4に全制動力を与えた後に全制動力を一時的に弱め、全制動力を駆動シーブ4に再度与えるように制動制御ユニット19により制御される。他の構成及び動作は実施の形態1と同様である。
このように、制動制御ユニット19の非常制動時における制御は、非常制動の開始時での加速度センサ9からの情報に基づいて得られたかご6の加速度が基準値以上であるときには高レベル非常制御モードとされ、基準値よりも小さいときには低レベル非常制御モードとされるようになっているので、例えばモータ3(図1)の異常加速等が原因でかご6を非常制動させる場合、その非常度に応じて制動装置13を制御することができ、かご6の非常制動の信頼性を向上させることができる。
実施の形態3.
また、実施の形態2では、制動制御ユニット19は、非常制動時に、かご6の加速度を直接検出する加速度センサ9からの情報に基づいて制動装置13を制御するようになっているが、駆動シーブ4の回転に応じた信号を出力するエンコーダ21からの情報に基づいて制動装置13を制御するようになっていてもよい。
即ち、この実施の形態において、制動制御ユニット19には、エンコーダ21からの信号が常時入力されるようになっている。また、制動制御ユニット19には、非常制動の開始時での非常度を判断するための所定の基準値があらかじめ設定されている。制動制御ユニット19は、エンコーダ21からの信号の出力の増加率が非常制動の開始時に基準値以上であるときには非常度が高いと判断し、基準値よりも小さいときには非常度が低いと判断するようになっている。
制動制御ユニット19の非常制動時における制御は、非常度が高いと判断したとき、即ちエンコーダ21からの信号の出力の増加率が非常制動の開始時に基準値以上であるときには、実施の形態2と同様の高レベル非常制御モードとされ、非常度が低いと判断したときに、即ち非常制動の開始時でのエンコーダ21からの信号の出力の増加率が基準値よりも小さいときには、実施の形態2と同様の低レベル非常制御モードとされる。他の構成及び動作は実施の形態2と同様である。
このように、制動制御ユニット19の非常制動時における制御は、非常制動の開始時でのエンコーダ21からの信号の出力の増加率が基準値以上であるときには高レベル非常制御モードとされ、信号の出力の増加率が基準値よりも小さいときには低レベル非常制御モードとされるようになっているので、例えばモータ3(図1)の異常加速等が原因でかご6を非常制動させる場合、その非常度に応じて制動装置13を制御することができ、かご6の非常制動の信頼性を向上させることができる。
実施の形態4.
なお、実施の形態3では、制動制御ユニット19は、エンコーダ21からの情報に基づいて制動装置13を制御するようになっているが、調速機シーブ10の回転に応じた信号を出力するエンコーダ22からの情報に基づいて制動装置13を制御するようになっていてもよい。このようにしても、実施の形態3と同様に、非常度に応じて制動装置13を制御することができ、かご6の非常制動の信頼性を向上させることができる。
この発明の実施の形態1によるエレベータ装置を示す構成図である。 非常制動時の時間経過に従った図1のかごの速度、及びこれに対応するかごの加速度を示すグラフである。 図1の制動制御ユニットの演算処理の動作を示すフローチャートである。 従来の通常ロープを主ロープに用いた場合と、従来の高摩擦ロープを主ロープに用いた場合とで、非常制動時でのかごの走行状態を対比するグラフであり、図4(a)はかごの速度と時間との関係を示すグラフ、図4(b)はかごの加速度と時間との関係を示すグラフである。
符号の説明
4 駆動シーブ、6 かご、8 主ロープ、9 かご加速度検出部、13 制動装置、23 制動制御ユニット。

Claims (7)

  1. かごを吊り下げる主ロープが巻き掛けられ回転により上記かごを昇降させる駆動シーブに制動力を与えるための制動装置、
    エレベータの通常運転時の制御を行う制御装置へ上記かごの移動に応じた信号を送る検出部から独立し、上記かごの加速度を検出するかご加速度検出部、及び
    上記かご加速度検出部からの情報に基づいて上記制動装置を制御する制動制御ユニット
    を備え、
    上記制動制御ユニットは、非常制動時に、上記駆動シーブに所定の制動力を与えた後に上記所定の制動力を一時的に弱め、上記所定の制動力を上記駆動シーブに再度与えることを上記かごが停止するまでの間に行うように上記制動装置を制御することを特徴とするエレベータ装置。
  2. 上記制動制御ユニットは、上記所定の制動力を上記駆動シーブに所定の時間だけ与えた後、上記所定の制動力を一時的に弱めるように上記制動装置を制御することを特徴とする請求項1に記載のエレベータ装置。
  3. 上記制動制御ユニットは、上記所定の制動力を与えているときの上記かごの加速度の絶対値が所定の上限値になったときに、上記所定の制動力を一時的に弱めるように上記制動装置を制御することを特徴とする請求項1に記載のエレベータ装置。
  4. 上記制動制御ユニットは、上記かごの加速度の絶対値が所定の下限値未満になったときに、上記所定の制動力を上記駆動シーブに与えるように上記制動装置を制御することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のエレベータ装置。
  5. かごを吊り下げる主ロープが巻き掛けられ回転により上記かごを昇降させる駆動シーブに制動力を与えるための制動装置、
    上記かごの加速度を検出するかご加速度検出部、及び
    上記かご加速度検出部からの情報に基づいて上記制動装置を制御する制動制御ユニット
    を備え、
    非常制動時での上記制動制御ユニットによる上記制動装置の制御は、上記かごの加速度が非常制動の開始時に所定の基準値以上であるときには、所定の制動力を上記かごが停止するまで上記駆動シーブに与え続ける高レベル非常制御モードとされ、上記かごの加速度が非常制動の開始時に上記所定の基準値よりも小さいときには、上記駆動シーブに所定の制動力を与えた後に上記所定の制動力を一時的に弱め、上記所定の制動力を上記駆動シーブに再度与えることを上記かごが停止するまでの間に行う低レベル非常制御モードとされるようになっていることを特徴とするエレベータ装置。
  6. かごを吊り下げる主ロープが巻き掛けられ回転により上記かごを昇降させる駆動シーブに制動力を与えるための制動装置、
    上記駆動シーブの回転に応じた信号を発生する駆動シーブ回転検出部、及び
    上記駆動シーブ回転検出部からの情報に基づいて上記制動装置を制御する制動制御ユニット
    を備え、
    非常制動時での上記制動制御ユニットによる上記制動装置の制御は、上記駆動シーブ回転検出部からの信号の出力の増加率が非常制動の開始時に所定の基準値以上であるときには、所定の制動力を上記かごが停止するまで上記駆動シーブに与え続ける高レベル非常制御モードとされ、上記増加率が非常制動の開始時に上記所定の基準値よりも小さいときには、上記駆動シーブに所定の制動力を与えた後に上記所定の制動力を一時的に弱め、上記所定の制動力を上記駆動シーブに再度与えることを上記かごが停止するまでの間に行う低レベル非常制御モードとされるようになっていることを特徴とするエレベータ装置。
  7. かごを吊り下げる主ロープが巻き掛けられ回転により上記かごを昇降させる駆動シーブに制動力を与えるための制動装置、
    上記かごの移動に連動して回転する調速機シーブの回転に応じた信号を発生する調速機シーブ回転検出部、及び
    上記調速機シーブ回転検出部からの情報に基づいて上記制動装置を制御する制動制御ユニット
    を備え、
    非常制動時での上記制動制御ユニットによる上記制動装置の制御は、上記調速機シーブ回転検出部からの信号の出力の増加率が非常制動の開始時に所定の基準値以上であるときには、所定の制動力を上記かごが停止するまで上記駆動シーブに与え続ける高レベル非常制御モードとされ、上記増加率が非常制動の開始時に上記所定の基準値よりも小さいときには、上記駆動シーブに所定の制動力を与えた後に上記所定の制動力を一時的に弱め、上記所定の制動力を上記駆動シーブに再度与えることを上記かごが停止するまでの間に行う低レベル非常制御モードとされるようになっていることを特徴とするエレベータ装置。
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