JP4620912B2 - 制動システム及びその制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁石とばねを用いた制動システム及びその制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁石とばねを用いた電磁石式制動システムは、種々の動力伝達システムに利用されている。具体的に、エレベータ装置に電磁石式制動システムを利用した例を図１４に示す。このエレベータ装置１００は、かご１０１と、かご１０１の重さにほぼ相当する重量の釣り合い錘１０２を備えており、これらかご１０１と釣り合い錘１０２を繋ぐ主策ワイヤ１０３が巻上機（図示せず）のシーブ１０４に掛けられている。シーブ１０４は、ブレーキドラム１０５を介して駆動用モータ１０６に駆動連結されており、モータ１０６の駆動に基づいてブレーキドラム１０５とシーブ１０４が回転し、かご１０１が上昇又は下降するようにしてある。
【０００３】
ブレーキドラム１０５に制動力を加えるための電磁石式制動システム１１０は、可動部１１１を有する。可動部１１１は、ブレーキドラム１０５に接近した第１の位置とそれから離間した第２の位置との間を揺動可能に又は水平移動可能に支持されたアーム１１２とを備えており、このアーム１１２に、ブレーキシュー１１３と、磁性部材であるアマチュア１１４が一体的に取り付けてある。アーム１１２はまた、ブレーキシュー１１３をブレーキドラム１０５に圧接するばね１１５が連結されている。一方、ばね１１５の付勢力に対抗してブレーキシュー１１３をブレーキドラム１０５から離間するために、アマチュア１１４に対向して該アマチュア１１４を吸引する電磁石１１６が配置されている。電磁石１１６のコイル１１７は、該コイル１１７に流れる電流を制御する制御装置１１８に接続されている。
【０００４】
このような構成を備えた電磁石式制動システム１００によれば、ブレーキドラム１０５に制動力を加える場合、電磁石１１６のコイル１１７に供給する電流が遮断される。その結果、電磁石１１６が消磁し、ばね１１５の付勢力によってブレーキシュー１１３がブレーキドラム１０５に圧接して、ブレーキドラム１０５の回転が停止する。一方、ブレーキドラム１０５に加わっているブレーキシュー１１３の制動力を解放する場合、電磁石１１６のコイル１１７に電流を印加する。その結果、電磁石１１６が励磁されてアマチュア１１４を吸引し、ブレーキシュー１１３がブレーキドラム１０５から離間して、ブレーキドラム１０５の回転が許可される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような電磁石式制動システム１００では、電磁石１１６を励磁状態から消磁状態に急激に切り替えると、ばね１１５の力によってブレーキシュー１１３が一気に加速されてブレーキドラム１０５に衝突する。そして、ブレーキドラム１０５がブレーキシュー１１３に衝突する際に生じる衝突音は、極めて大きいものになり得る。
【０００６】
特に、近年は小型化の要請からブレーキドラム１０５及びブレーキシュー１１３が小さくなる傾向にある。その結果、これら小さいブレーキドラム１０５とブレーキシュー１１３で所望の制動力を得る必要から、非常に強いばね力を有するばね１１５が使用されており、ブレーキシュー１１３がブレーキドラム１０５に衝突する際の衝撃音も大きくなっている。
【０００７】
そこで、制動時の衝撃音を低減するために、特開平７−２４５２号公報には、図１５に示すように、ブレーキ動作信号が入力されると、電磁石１１６のコイル１１７に印加する電流を時間と共に直線的に減少する制御が提案されている。しかし、この制御では、何時の時点からブレーキシューが動作し始めたか不明であり、そのためにブレーキシューの動作を満足できる程度まで制御できず、衝撃音の低減にも限度があった。
【０００８】
そこで、本発明は、電磁石式制動システムで発生する衝撃音を充分に低減できる新たな制御装置及びその制御装置を備えた制動システムを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
具体的に、本発明は、被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置と備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記可動部が被接触部から離間している状態で、上記電磁石のコイルに印加する電圧を低下させる手段と、
上記電圧の低下に起因する上記可動部の動きを上記微分値から検出する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の他の形態は、被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置と備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記可動部が被接触部から離間している状態で所定の信号を受信すると、上記電磁石のコイルに印加する電圧を第１の電圧制御パターンに基づいて設定する手段と、
上記電圧が第１の電圧制御パターンに基づいて設定されているとき、上記微分値が所定の値になると、上記電磁石のコイルに印加する電圧を第２の電圧制御パターンに基づいて設定する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の他の形態は、被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置と備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記可動部が被接触部から離間している状態で所定の信号を受信すると、上記電磁石のコイルに印加する電圧を低下し、上記微分値が所定の値になるとそのとき上記コイルに印加されている電圧を維持する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の他の形態は、被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置と備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記可動部が被接触部から離間している状態で所定の信号を受信すると、上記所定の信号を受信したとき上記電磁石のコイルに印加されている電圧よりも低い電圧から上記電磁石のコイルに印加する電圧を低下し、上記微分値が所定の値になるとそのとき上記コイルに印加されている電圧を維持する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の他の形態は、被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置と備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して第１の微分値を得る手段と、
上記第１の微分値に基づいて上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換える手段と、
上記第１の微分値を更に微分して第２の微分値を得る手段と、
上記第２の微分値に基づいて上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換える手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の他の形態は、被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置と備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記微分値に基づいて上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換える手段と、
上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換えた後、上記電流検出手段で検出された電流値が所定の値を超えると、上記電磁石に印加する電圧を遮断する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の他の形態は、被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置と備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記微分値に基づいて上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換える手段と、
上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換えてから所定時間経過後、上記電磁石に印加する電圧を遮断する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の制動システムは、以上の制御装置のいずれかを備えたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。なお、以下に説明する複数の実施の形態において、同一又は対応する部分又は部品には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１９】
実施の形態１：
図１は、実施の形態１に係る、制動システムの制御装置の構成を示す。この制御装置１０は、被接触部と、被接触部に対して相対的に移動する可動部と、可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、ばねの付勢力に対抗して可動部を被接触部から離間させる電磁石とを備えた制動システムの制御に利用されるものである。例えば、図１４に示す形態の制動システムでは、被接触部が「ブレーキドラム１０５」に相当し、可動部が「ブレーキシュー１１３」に相当し、ばねと電磁石がそれぞれ名称の通り「ばね１１５」と「電磁石１１６」に相当する。また、図１４に示す形態の制動システムでは、ブレーキシュー１１３を含む電磁石制御システム１００が固定されており、この固定されたシステム１００に対して被接触部であるブレーキドラム１０５が相対的に動作（すなわち、移動又は回転）するが、反対に、被接触部を含む構成が固定されており、可動部を含む構成が被接触部に対して相対的に移動するものであってもよい。この点は、以下に説明する複数の実施の形態についても同様である。
【００２０】
図１に戻り、制御装置１０は、電磁石コイル１１７に流れる電流を検出する電流検出器１１と、電流検出器１２で検出された電流を時間で微分して微分値を得る微分器（微分回路）１２と、この電流微分値等を利用して電磁石コイル１１７に印加する電圧を制御する電圧制御器１３を有する。
【００２１】
次に、図２と図３を参照して、制御装置１０の制御を説明する。まず図２において、図２（ａ）は、電圧制御器１３によって制御される、コイル印加電圧と時間との関係を示す。図２（ｂ）〜図２（ｄ）は、コイル印加電圧が図２（ａ）に示す関係に制御された場合、電流検出器１１で検出される電流値と時間との関係、可動部１１１の変位（ブレーキシュー１１３とブレーキドラム１０５との距離）と時間との関係、および可動部１１１の移動速度と時間との関係（ブレーキシュー１１３とブレーキドラム１０５との間の距離の時間的変化）をそれぞれ示しており、これらの図面を縦方向に横切る複数の点線がそれぞれ同一の時刻を示している。
【００２２】
また、図２（ａ）〜図２（ｄ）において、符号Ｔ０で示す時間帯（時刻ｔ０までの時間）は、電磁石１１６がアマチュア１１４を吸引し、ブレーキシュー１１３をブレーキドラム１０５から離間して保持している状態（保持状態）を示す。この時間帯Ｔ０にコイル１１７に印加される電圧（保持電圧）Ｖ１は、ブレーキドラム１０５に接触しているブレーキシュー１１３を該ブレーキドラム１０５から引き離すときにコイル１１７に印加される動作電圧よりも低く設定される。
【００２３】
いま、コイル１１７に保持電圧Ｖ１が印加されている状態（時刻ｔ０の時点）で、図示しない外部装置から電圧制御器１３にブレーキ動作信号１４が入力されると（図３；ステップ＃１０１）、電圧制御器１３は図２（ａ）に示す第１の電圧制御パターンＰ１に基づき、コイル印加電圧を時間と共に直線的（リニア）に低下させる（図３；ステップ＃１０２）。その結果、図２（ｂ）に示すように、コイル１１７を流れる電流は、Ｉ１から曲線（下に凸の曲線）を描きながら徐々に低下する。
【００２４】
電流検出器１１は電流を検出している。この電流検出器１１で検出された電流値は微分器１２に送信され、該微分器１２で時間微分される。微分器１２で得られた微分値（ｄ／ｄｔ）は、図２（ｂ）に示す曲線の勾配（同図中に矢印で示す。）に相当する。したがって、図面から明らかなように、電流値がＩ１から徐々に低下する過程で、微分値は「負」の値をとる。そして、微分値が「負」の値をとっている間、アマチュア１１４は電磁石１１６に吸引保持されている。
【００２５】
コイル１１７の印加電圧をさらに低下させていくと、ある時点（時刻ｔ１）で、微分値が「負」から「正」に転じる。この時点が、電磁石１１６に吸引保持されていた可動部１１１がブレーキドラム１０５に向けて移動し始める時にほぼ一致する。その理由は、可動部１１１がブレーキドラム１０５に向けて移動し始めると、コイル１１７に逆起電力が発生して電流の増加を招き、その結果、微分値が「負」から「正」に変化するからである。厳密に言えば、微分値が「負」から「正」に逆転する時点は、逆起電力の発生時点（可動部１１１が移動し始める時点）から僅かに遅れる。その理由は、逆起電力による電流は双曲線的に増加するからである。しかし、この遅れ時間は非常に小さく、制御上、微分値が「負」から「正」に逆転する時点を、可動部１１１が移動し始める時点として扱うことに問題はない。
【００２６】
コイル印加電圧が低下している間、電圧制御器１３は、微分値ｄ／ｄｔと基準値Ｒ１（＝０）とを比較し、微分値が「負」から「正」に変化したか否か判断する（図３；ステップ＃１０３）。微分値が「負」から「正」に変化したことが検出されると、電圧制御部１３は、第２の電圧制御パターンに基づいてコイル印加電圧を制御し（図３；ステップ＃１０４）、微分値ｄ／ｄｔが「負」から「正」に転じたときのコイル印加電圧Ｖ２を引き続きコイル１１７に印加する。
【００２７】
微分値が「負」から「正」に転じた時点で電磁石１１６から離間し始めた可動部１１１は、図２（ｃ）の変位曲線にしたがって移動する。このとき、移動する可動部１１１の速度は、図２（ｄ）のように変化する。図示するように、可動部１１１の移動速度は、ブレーキシュー１１３がブレーキドラム１０５に完全に接触する直前から急激に減少する。その結果、コイル１１７に発生する逆起電力の増加がとまり（図２（ｂ）の時刻ｔ２における電流ピークを参照）、コイル１１７を流れる電流が再び減少し始める。これにより、微分値ｄ／ｄｔは「正」から「負」に戻る。電圧制御器１３は、微分値ｄ／ｄｔと基準値Ｒ２（＝０）とを比較し、微分値ｄ／ｄｔが「正」から「負」に転じたことを検出する（図３；ステップ＃１０５）と、所定のタイマ値（このタイマ値は、図２の〔ｔ３−ｔ２〕に相当する。）を有するタイマを起動し（図３；ステップ＃１０６）、タイマの終了した時点（時刻ｔ３の時点）でコイル印加電圧を遮断する（図３；ステップ＃１０７、＃１０８）。
【００２８】
このように、本実施の形態では、ブレーキシュー１１３が電磁石１１６から離間し始めてからブレーキドラム１０５に接触するまでの間、コイル印加電圧は可動部１１１が移動し始めたときの電圧に設定される。したがって、図４（ａ）に示すように、可動部１１１をブレーキドラム１０５に向けて付勢するばね力Ｆ１と、可動部１１１をブレーキドラム１０５から離間させようとする電磁石吸引力Ｆ２との差ΔＦは小さく、そのためにブレーキシュー１１３がブレーキドラム１０５に接触したときに発生する衝撃音は非常に小さい。
【００２９】
これに対し、図４（ｂ）に示すように、ブレーキ動作信号が入力した時点から直線的にコイル印加電圧を低下させた場合、ばね力Ｆ１と電磁石吸引力Ｆ２との差ΔＦ’が本実施形態の差ΔＦよりも大きく、そのためにブレーキシュー１１３がブレーキドラム１０５に接触したときに発生する衝撃音は比較的大きい。
【００３０】
なお、上述した実施の形態１において、第１の電圧制御パターンは、時刻ｔ０〜ｔ１までの間、コイル印加電圧を時間に比例して減少させるものとしたが、コイル印加電圧は段階的に減少させてもよいし、曲線的に（すなわち、下に凸の曲線又は上に凸の曲線の状態で）減少させてもよい。また、第２の電圧制御パターンは、時刻ｔ１〜ｔ２までの間、コイル印加電圧を一定の値Ｖ２に保持するものとしたが、時刻ｔ１の時点で電磁石１１６から離間し始めたブレーキシュー１１３等が電磁石１１６に向けて引き戻されないという条件で、コイル印加電圧を直線的に又は段階的に又は若しくは曲線的に（すなわち、下に凸の曲線又は上に凸の曲線の状態で）減少又は増加させてもよい。最も好ましい形態としては、図４（ｂ）に示す力の差ΔＦが出来るだけ小さくなるように、コイル１１７に印加する電圧を制御することである。
【００３１】
また、上述した実施の形態１では、基準値Ｒ１を「ゼロ」に設定したが、その設定値は「ゼロ」に限るものでなく、「正」又は「負」のいずれの値であってもよい。さらに、実施の形態１では、第１回微分値ｄ／ｄｔが第２の基準値に達したときにタイマを設定したが、図５に示すように、第２の電圧制御パターンの開始直後にタイマ（タイマ値＝ｔ３−ｔ１）を設定し、そのタイマの終了によりコイル印加電圧を遮断してもよい。
【００３２】
実施の形態２：
図６、特に図６（ａ）に示すように、ブレーキ動作信号が入力されると、まずコイル印加電圧をＶ１からＶ１’に低下し、この低下した電圧Ｖ１’から徐々にコイル印加電圧を低下させてもよい。ただし、電圧Ｖ１’は、可動部１１１が移動し始める電圧Ｖ２よりも高く設定する。この実施の形態の場合、ブレーキ動作信号が入力されてから実際に可動部１１１が移動し始めるまでの時間（ｔ０〜ｔ１までの時間）が、上述した実施の形態１のときよりも短くなる。したがって、この制御装置を備えたエレベータではその運行効率が良くなる。
【００３３】
実施の形態３：
図７は実施の形態３の制御装置１０Ａを示す。この制御装置１０Ａは、実施の形態１の制御装置１０に、微分器（第１の微分器）１２の出力（１回微分値ｄ/ｄｔ）を更に時間微分して２回微分値ｄ/ｄｔ２を得る第２の微分器１５を備えている。
【００３４】
図８と図９に示すように、制御装置１０Ａにおいて、電圧制御器１３は、ブレーキ動作信号１４を受信すると（図８の時刻ｔ０、図９のステップ＃２０１）、上述の実施の形態１で説明したように、コイル印加電圧を予め決められた第１の電圧制御パターンに基づいて減少する（図９；ステップ＃２０２）。次に、第１の微分器１２の出力が「負」から「正」に変化したことを検出すると（図８の時刻ｔ４、図９のステップ＃２０３）、電圧制御器１３は第２の電圧制御パターンに基づいてコイル印加電圧を直線的に増加する（図９；ステップ＃２０４）。
【００３５】
ここでのコイル印加電圧の増加は、電磁石１１６から一旦離間し始めた可動部１１１を再び電磁石１１６に向けて引き戻す作用を発揮する。したがって、一旦電磁石１１６から離間し始めた可動部１１１が該引き戻し作用によって電磁石１１６に引き戻されるのを防止する必要がある。そのために、第２の微分器１５は、第１の微分器１２の出力（電流の１回微分値ｄ/ｄｔ）を微分して二回微分値ｄ/ｄｔ２を求める。求めた２回微分値ｄ/ｄｔ２は、電圧制御器１３で第２の基準値Ｒ３（ゼロ）と比較される（図９；ステップ＃２０５）。
【００３６】
すなわち、コイル１１７に流れる電流は時刻ｔ４の時点から増加率を増しながら上昇するため、この段階では第２の微分器１５から電圧制御器１３に「正」の信号が送信される。その後、コイル１１７に流れる電流の増加率は、ある時点ｔ４’（図８（ｂ）の時刻ｔ４後の電流曲線部分に現れる最初の変曲点）から減少し、この時点で電圧制御器１３に入力される信号が「負」に切り換わる。そして、電圧制御器１３は、第２の微分器１５から電圧制御器１３に入力された信号が「正」から「負」に変わったことを検出する。
【００３７】
２回微分値の符号が切り換わった後、電圧制御器１３は１回微分値が所定の値まで低下したか否か判断する（図９；ステップ＃２０６）。そして、１回微分値ｄ/ｄｔが所定の基準値Ｒ４まで低下すると、電圧制御器１３はコイル印加電圧を遮断する（図９；ステップ＃２０６、＃２０７）。コイル印加電圧が遮断された後、コイル１１７に流れる電流は徐々に低下する。また、電圧遮断後、可動部１１１は比較的ゆっくりとブレーキドラム１０５に向けて移動し、このブレーキドラム１０５に接触する。
【００３８】
このように、本実施の形態では、可動部１１１が電磁石１１６から離れ始めた直後からコイル印加電圧を増加して可動部１１１を比較的ゆっくりとブレーキドラム１０５に向けて移動させるとともに、コイル印加電圧の増加によって可動部１１１が引き戻される直前にコイル印加電圧を遮断するので、ばね１１５による付勢力Ｆ１と電磁石１１６の吸引力Ｆ２との差が更に小さくなり、ブレーキシュー１１３はより少ない衝撃力を持ってブレーキドラム１０５に接触する。そのため、ブレーキシュー１１３がブレーキドラム１０５に接触するときに生じる衝撃音が非常に小さい。
【００３９】
なお、本実施の形態では、時刻ｔ４からコイル印加電圧を直線的に増加したが、段階的に又は曲線的に（すなわち、下に凸の曲線又は上に凸の曲線の状態で）増加してもよい。
【００４０】
また、第２の微分器１５からの出力によって２回微分値ｄ/ｄｔ２の符号が変わったことを検出した後、１回微分値ｄ/ｄｔが所定の値Ｒ４になった時点でコイル印加電圧を遮断したが、図１０に示すように、２回微分値ｄ/ｄｔ２の符号が変わったことを検出した後にタイマを起動し、そのタイマが終了した時点でコイル印加電圧を遮断してもよい。
【００４１】
実施の形態４：
図１１は実施の形態４の制御装置１０Ｂを示す。この制御装置１０Ｂでは、電流検出器１１と電圧制御器１３が接続され、電流検出器１１で検出された電流値が電圧制御器１３に入力されるようにしてある。この制御装置１０Ｂでは、図１２と図１３に示すように、電圧制御器１３がブレーキ動作信号１４を受信すると（図１２の時刻ｔ０、図１３のステップ＃３０１）、コイル印加電圧を予め決められた第１の電圧制御パターンに基づいて所定の電圧Ｖｄまで低下する（図１３；ステップ＃３０２）。電圧Ｖｄは、この電圧Ｖｄに基づいて電磁石１１６から可動部１１１に加わる吸引力が、ばね１１５から可動部１１１に加わる押付力よりも小さくなるように設定する。コイル印加電圧の低下により、コイル１１７に流れる電流は図１２（ｂ）に示すように次第に低下する。そして、電圧制御器１１３は、第１の微分器１２の出力が「負」から「正」に変化したことを検出すると（図１２の時刻ｔ６、図１３のステップ３０３）、電圧制御器１３は第２の電圧制御パターンに基づいてコイル印加電圧を所定の電圧Ｖｈまで上昇する（図１３；ステップ＃３０４）。電圧Ｖｈは、この電圧Ｖｈに基づいて電磁石１１６から可動部１１１に加わる吸引力が、ばね１１５から可動部１１１に加わる押付力に打ち勝って、可動部１１１を電磁石１１６に向けて引き戻す大きさとする。
【００４２】
しかし、電圧Ｖｈが印加された時点で可動部１１１の引き戻し動作が始まることはなく、電磁石１１６から離れる方向に移動している可動部１１１が方向を転じて電磁石１１６に向かって移動し始めるまでには時間を要する。また、電磁石１１６の引き戻し効果は、電圧Ｖｈを印加した後に電流検出値曲線上の変曲点となって現れる。この変曲点は上述のように電流の２回微分値から求めることもできる。しかし、本実施の形態では、予め変曲点に対応する電流値を実験的に又は理論的に求めておき、求めた基準電流値Ｉrefと電流検出器１１から得られた電流値（測定値Ｉ）とを比較し（図１３；ステップ＃３０５）、測定電流値Ｉが基準電流値Ｉrefを超えた時点で、コイル印加電圧を遮断する（図１３；ステップ＃３０６）。電圧遮断後、可動部１１１は比較的ゆっくりとブレーキドラム１０５に向けて移動し、このブレーキドラム１０５に接触する。
【００４３】
このように、本実施の形態では、可動部１１１が電磁石１１６から離れ始めると、電磁石１１６が可動部１１１を引き戻すほどの力で吸引するので、可動部１１１の移動は非常にゆっくりしたものとなる。また、可動部１１１が引き戻される前にコイル印加電圧は遮断されるので、電磁石１１６から離間し始めた可動部１１１が再び電磁石１１６に逆戻りすることもない。したがって、ブレーキシュー１１３はより少ない衝撃力を持ってブレーキドラム１０５に接触し、ブレーキシュー１１３がブレーキドラム１０５に接触するときに生じる衝撃音が非常に小さい。
【００４４】
また、ブレーキ動作信号が入力されてから実際に可動部１１１が移動し始めるまでの時間（ｔ０〜ｔ６までの時間）が、上述した実施の形態１のときよりも短くなる。したがって、この制御装置を備えたエレベータではその運行効率が良くなる。
【００４５】
なお、時刻ｔ６から時刻ｔ７までコイルに印加される電圧は、連続したものであってもよいし、パルスの連続であってもよい。また、時刻ｔ６の時点で、コイル印加電圧をＶｄからＶｈに瞬時に上昇させたが、時間と共に直線的又は曲線的に増加してもよい。さらに、測定電流値が所定の基準電流値を越えた時点でコイル印加電圧を遮断したが、電流の１回微分値又は２回微分値が所定の値になった時点でコイル印加電圧を遮断してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る制動システム及びその制御装置によれば、可動部が被接触部に接触するときの衝撃音を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る制動システムの実施の形態１に係る制御装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】 図１の制御装置の制御内容を示すグラフ。
【図３】 図１の制御装置の制御内容を示すフローチャート。
【図４】 図１の制御装置による制御と従来の制御装置の制御を対比したグラフを示す図。
【図５】 実施の形態１の変形例を示すフローチャート。
【図６】 実施の形態２による制御内容を示すグラフ。
【図７】 実施の形態３に係る制御装置の概略構成を示すブロック図。
【図８】 図７の制御装置の制御内容を示すグラフ。
【図９】 図７の制御装置の制御内容を示すフローチャート。
【図１０】 実施の形態３の変形例を示すフローチャート。
【図１１】 実施の形態４に係る制御装置の概略構成を示すブロック図。
【図１２】 図１１の制御装置の制御内容を示すグラフ。
【図１３】 図１１の制御装置の制御内容を示すフローチャート。
【図１４】 エレベータ及びそれに含まれる制動システムの概略構成を示す図。
【図１５】 従来の制動方法を示すグラフ。
【符号の説明】
１０ 制御装置、 １１ 電流検出器、 １２ 微分器、 １３ 電圧制御器、１４ ブレーキ動作信号、 １０５ ブレーキドラム、 １１３ ブレーキシュー、 １１６ 電磁石、 １１７ コイル。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁石とばねを用いた制動システム及びその制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁石とばねを用いた電磁石式制動システムは、種々の動力伝達システムに利用されている。具体的に、エレベータ装置に電磁石式制動システムを利用した例を図１４に示す。このエレベータ装置１００は、かご１０１と、かご１０１の重さにほぼ相当する重量の釣り合い錘１０２を備えており、これらかご１０１と釣り合い錘１０２を繋ぐ主策ワイヤ１０３が巻上機（図示せず）のシーブ１０４に掛けられている。シーブ１０４は、ブレーキドラム１０５を介して駆動用モータ１０６に駆動連結されており、モータ１０６の駆動に基づいてブレーキドラム１０５とシーブ１０４が回転し、かご１０１が上昇又は下降するようにしてある。
【０００３】
ブレーキドラム１０５に制動力を加えるための電磁石式制動システム１１０は、可動部１１１を有する。可動部１１１は、ブレーキドラム１０５に接近した第１の位置とそれから離間した第２の位置との間を揺動可能に又は水平移動可能に支持されたアーム１１２とを備えており、このアーム１１２に、ブレーキシュー１１３と、磁性部材であるアマチュア１１４が一体的に取り付けてある。アーム１１２はまた、ブレーキシュー１１３をブレーキドラム１０５に圧接するばね１１５が連結されている。一方、ばね１１５の付勢力に対抗してブレーキシュー１１３をブレーキドラム１０５から離間するために、アマチュア１１４に対向して該アマチュア１１４を吸引する電磁石１１６が配置されている。電磁石１１６のコイル１１７は、該コイル１１７に流れる電流を制御する制御装置１１８に接続されている。
【０００４】
このような構成を備えた電磁石式制動システム１００によれば、ブレーキドラム１０５に制動力を加える場合、電磁石１１６のコイル１１７に供給する電流が遮断される。その結果、電磁石１１６が消磁し、ばね１１５の付勢力によってブレーキシュー１１３がブレーキドラム１０５に圧接して、ブレーキドラム１０５の回転が停止する。一方、ブレーキドラム１０５に加わっているブレーキシュー１１３の制動力を解放する場合、電磁石１１６のコイル１１７に電流を印加する。その結果、電磁石１１６が励磁されてアマチュア１１４を吸引し、ブレーキシュー１１３がブレーキドラム１０５から離間して、ブレーキドラム１０５の回転が許可される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような電磁石式制動システム１００では、電磁石１１６を励磁状態から消磁状態に急激に切り替えると、ばね１１５の力によってブレーキシュー１１３が一気に加速されてブレーキドラム１０５に衝突する。そして、ブレーキドラム１０５がブレーキシュー１１３に衝突する際に生じる衝突音は、極めて大きいものになり得る。
【０００６】
特に、近年は小型化の要請からブレーキドラム１０５及びブレーキシュー１１３が小さくなる傾向にある。その結果、これら小さいブレーキドラム１０５とブレーキシュー１１３で所望の制動力を得る必要から、非常に強いばね力を有するばね１１５が使用されており、ブレーキシュー１１３がブレーキドラム１０５に衝突する際の衝撃音も大きくなっている。
【０００７】
そこで、制動時の衝撃音を低減するために、特開平７−２４５２号公報には、図１５に示すように、ブレーキ動作信号が入力されると、電磁石１１６のコイル１１７に印加する電流を時間と共に直線的に減少する制御が提案されている。しかし、この制御では、何時の時点からブレーキシューが動作し始めたか不明であり、そのためにブレーキシューの動作を満足できる程度まで制御できず、衝撃音の低減にも限度があった。
【０００８】
そこで、本発明は、電磁石式制動システムで発生する衝撃音を充分に低減できる新たな制御装置及びその制御装置を備えた制動システムを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
具体的に、本発明は、被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置と備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記可動部が被接触部から離間している状態で、上記電磁石のコイルに印加する電圧を低下させる手段と、
上記電圧の低下に起因する上記可動部の動きを上記微分値から検出する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の他の形態は、被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置と備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記可動部が被接触部から離間している状態で所定の信号を受信すると、上記電磁石のコイルに印加する電圧を第１の電圧制御パターンに基づいて設定する手段と、
上記電圧が第１の電圧制御パターンに基づいて設定されているとき、上記微分値が所定の値になると、上記電磁石のコイルに印加する電圧を第２の電圧制御パターンに基づいて設定する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の他の形態は、被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置と備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記可動部が被接触部から離間している状態で所定の信号を受信すると、上記電磁石のコイルに印加する電圧を低下し、上記微分値が所定の値になるとそのとき上記コイルに印加されている電圧を維持する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の他の形態は、被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置と備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記可動部が被接触部から離間している状態で所定の信号を受信すると、上記所定の信号を受信したとき上記電磁石のコイルに印加されている電圧よりも低い電圧から上記電磁石のコイルに印加する電圧を低下し、上記微分値が所定の値になるとそのとき上記コイルに印加されている電圧を維持する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の他の形態は、被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置と備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して第１の微分値を得る手段と、
上記第１の微分値に基づいて上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換える手段と、
上記第１の微分値を更に微分して第２の微分値を得る手段と、
上記第２の微分値に基づいて上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換える手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の他の形態は、被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置と備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記微分値に基づいて上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換える手段と、
上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換えた後、上記電流検出手段で検出された電流値が所定の値を超えると、上記電磁石に印加する電圧を遮断する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の他の形態は、被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置と備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記微分値に基づいて上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換える手段と、
上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換えてから所定時間経過後、上記電磁石に印加する電圧を遮断する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の制動システムは、以上の制御装置のいずれかを備えたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。なお、以下に説明する複数の実施の形態において、同一又は対応する部分又は部品には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１９】
実施の形態１：
図１は、実施の形態１に係る、制動システムの制御装置の構成を示す。この制御装置１０は、被接触部と、被接触部に対して相対的に移動する可動部と、可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、ばねの付勢力に対抗して可動部を被接触部から離間させる電磁石とを備えた制動システムの制御に利用されるものである。例えば、図１４に示す形態の制動システムでは、被接触部が「ブレーキドラム１０５」に相当し、可動部が「ブレーキシュー１１３」に相当し、ばねと電磁石がそれぞれ名称の通り「ばね１１５」と「電磁石１１６」に相当する。また、図１４に示す形態の制動システムでは、ブレーキシュー１１３を含む電磁石制御システム１００が固定されており、この固定されたシステム１００に対して被接触部であるブレーキドラム１０５が相対的に動作（すなわち、移動又は回転）するが、反対に、被接触部を含む構成が固定されており、可動部を含む構成が被接触部に対して相対的に移動するものであってもよい。この点は、以下に説明する複数の実施の形態についても同様である。
【００２０】
図１に戻り、制御装置１０は、電磁石コイル１１７に流れる電流を検出する電流検出器１１と、電流検出器１２で検出された電流を時間で微分して微分値を得る微分器（微分回路）１２と、この電流微分値等を利用して電磁石コイル１１７に印加する電圧を制御する電圧制御器１３を有する。
【００２１】
次に、図２と図３を参照して、制御装置１０の制御を説明する。まず図２において、図２（ａ）は、電圧制御器１３によって制御される、コイル印加電圧と時間との関係を示す。図２（ｂ）〜図２（ｄ）は、コイル印加電圧が図２（ａ）に示す関係に制御された場合、電流検出器１１で検出される電流値と時間との関係、可動部１１１の変位（ブレーキシュー１１３とブレーキドラム１０５との距離）と時間との関係、および可動部１１１の移動速度と時間との関係（ブレーキシュー１１３とブレーキドラム１０５との間の距離の時間的変化）をそれぞれ示しており、これらの図面を縦方向に横切る複数の点線がそれぞれ同一の時刻を示している。
【００２２】
また、図２（ａ）〜図２（ｄ）において、符号Ｔ０で示す時間帯（時刻ｔ０までの時間）は、電磁石１１６がアマチュア１１４を吸引し、ブレーキシュー１１３をブレーキドラム１０５から離間して保持している状態（保持状態）を示す。この時間帯Ｔ０にコイル１１７に印加される電圧（保持電圧）Ｖ１は、ブレーキドラム１０５に接触しているブレーキシュー１１３を該ブレーキドラム１０５から引き離すときにコイル１１７に印加される動作電圧よりも低く設定される。
【００２３】
いま、コイル１１７に保持電圧Ｖ１が印加されている状態（時刻ｔ０の時点）で、図示しない外部装置から電圧制御器１３にブレーキ動作信号１４が入力されると（図３；ステップ＃１０１）、電圧制御器１３は図２（ａ）に示す第１の電圧制御パターンＰ１に基づき、コイル印加電圧を時間と共に直線的（リニア）に低下させる（図３；ステップ＃１０２）。その結果、図２（ｂ）に示すように、コイル１１７を流れる電流は、Ｉ１から曲線（下に凸の曲線）を描きながら徐々に低下する。
【００２４】
電流検出器１１は電流を検出している。この電流検出器１１で検出された電流値は微分器１２に送信され、該微分器１２で時間微分される。微分器１２で得られた微分値（ｄ／ｄｔ）は、図２（ｂ）に示す曲線の勾配（同図中に矢印で示す。）に相当する。したがって、図面から明らかなように、電流値がＩ１から徐々に低下する過程で、微分値は「負」の値をとる。そして、微分値が「負」の値をとっている間、アマチュア１１４は電磁石１１６に吸引保持されている。
【００２５】
コイル１１７の印加電圧をさらに低下させていくと、ある時点（時刻ｔ１）で、微分値が「負」から「正」に転じる。この時点が、電磁石１１６に吸引保持されていた可動部１１１がブレーキドラム１０５に向けて移動し始める時にほぼ一致する。その理由は、可動部１１１がブレーキドラム１０５に向けて移動し始めると、コイル１１７に逆起電力が発生して電流の増加を招き、その結果、微分値が「負」から「正」に変化するからである。厳密に言えば、微分値が「負」から「正」に逆転する時点は、逆起電力の発生時点（可動部１１１が移動し始める時点）から僅かに遅れる。その理由は、逆起電力による電流は双曲線的に増加するからである。しかし、この遅れ時間は非常に小さく、制御上、微分値が「負」から「正」に逆転する時点を、可動部１１１が移動し始める時点として扱うことに問題はない。
【００２６】
コイル印加電圧が低下している間、電圧制御器１３は、微分値ｄ／ｄｔと基準値Ｒ１（＝０）とを比較し、微分値が「負」から「正」に変化したか否か判断する（図３；ステップ＃１０３）。微分値が「負」から「正」に変化したことが検出されると、電圧制御部１３は、第２の電圧制御パターンに基づいてコイル印加電圧を制御し（図３；ステップ＃１０４）、微分値ｄ／ｄｔが「負」から「正」に転じたときのコイル印加電圧Ｖ２を引き続きコイル１１７に印加する。
【００２７】
微分値が「負」から「正」に転じた時点で電磁石１１６から離間し始めた可動部１１１は、図２（ｃ）の変位曲線にしたがって移動する。このとき、移動する可動部１１１の速度は、図２（ｄ）のように変化する。図示するように、可動部１１１の移動速度は、ブレーキシュー１１３がブレーキドラム１０５に完全に接触する直前から急激に減少する。その結果、コイル１１７に発生する逆起電力の増加がとまり（図２（ｂ）の時刻ｔ２における電流ピークを参照）、コイル１１７を流れる電流が再び減少し始める。これにより、微分値ｄ／ｄｔは「正」から「負」に戻る。電圧制御器１３は、微分値ｄ／ｄｔと基準値Ｒ２（＝０）とを比較し、微分値ｄ／ｄｔが「正」から「負」に転じたことを検出する（図３；ステップ＃１０５）と、所定のタイマ値（このタイマ値は、図２の〔ｔ３−ｔ２〕に相当する。）を有するタイマを起動し（図３；ステップ＃１０６）、タイマの終了した時点（時刻ｔ３の時点）でコイル印加電圧を遮断する（図３；ステップ＃１０７、＃１０８）。
【００２８】
このように、本実施の形態では、ブレーキシュー１１３が電磁石１１６から離間し始めてからブレーキドラム１０５に接触するまでの間、コイル印加電圧は可動部１１１が移動し始めたときの電圧に設定される。したがって、図４（ａ）に示すように、可動部１１１をブレーキドラム１０５に向けて付勢するばね力Ｆ１と、可動部１１１をブレーキドラム１０５から離間させようとする電磁石吸引力Ｆ２との差ΔＦは小さく、そのためにブレーキシュー１１３がブレーキドラム１０５に接触したときに発生する衝撃音は非常に小さい。
【００２９】
これに対し、図４（ｂ）に示すように、ブレーキ動作信号が入力した時点から直線的にコイル印加電圧を低下させた場合、ばね力Ｆ１と電磁石吸引力Ｆ２との差ΔＦ’が本実施形態の差ΔＦよりも大きく、そのためにブレーキシュー１１３がブレーキドラム１０５に接触したときに発生する衝撃音は比較的大きい。
【００３０】
なお、上述した実施の形態１において、第１の電圧制御パターンは、時刻ｔ０〜ｔ１までの間、コイル印加電圧を時間に比例して減少させるものとしたが、コイル印加電圧は段階的に減少させてもよいし、曲線的に（すなわち、下に凸の曲線又は上に凸の曲線の状態で）減少させてもよい。また、第２の電圧制御パターンは、時刻ｔ１〜ｔ２までの間、コイル印加電圧を一定の値Ｖ２に保持するものとしたが、時刻ｔ１の時点で電磁石１１６から離間し始めたブレーキシュー１１３等が電磁石１１６に向けて引き戻されないという条件で、コイル印加電圧を直線的に又は段階的に又は若しくは曲線的に（すなわち、下に凸の曲線又は上に凸の曲線の状態で）減少又は増加させてもよい。最も好ましい形態としては、図４（ｂ）に示す力の差ΔＦが出来るだけ小さくなるように、コイル１１７に印加する電圧を制御することである。
【００３１】
また、上述した実施の形態１では、基準値Ｒ１を「ゼロ」に設定したが、その設定値は「ゼロ」に限るものでなく、「正」又は「負」のいずれの値であってもよい。さらに、実施の形態１では、第１回微分値ｄ／ｄｔが第２の基準値に達したときにタイマを設定したが、図５に示すように、第２の電圧制御パターンの開始直後にタイマ（タイマ値＝ｔ３−ｔ１）を設定し、そのタイマの終了によりコイル印加電圧を遮断してもよい。
【００３２】
実施の形態２：
図６、特に図６（ａ）に示すように、ブレーキ動作信号が入力されると、まずコイル印加電圧をＶ１からＶ１’に低下し、この低下した電圧Ｖ１’から徐々にコイル印加電圧を低下させてもよい。ただし、電圧Ｖ１’は、可動部１１１が移動し始める電圧Ｖ２よりも高く設定する。この実施の形態の場合、ブレーキ動作信号が入力されてから実際に可動部１１１が移動し始めるまでの時間（ｔ０〜ｔ１までの時間）が、上述した実施の形態１のときよりも短くなる。したがって、この制御装置を備えたエレベータではその運行効率が良くなる。
【００３３】
実施の形態３：
図７は実施の形態３の制御装置１０Ａを示す。この制御装置１０Ａは、実施の形態１の制御装置１０に、微分器（第１の微分器）１２の出力（１回微分値ｄ/ｄｔ）を更に時間微分して２回微分値ｄ/ｄｔ２を得る第２の微分器１５を備えている。
【００３４】
図８と図９に示すように、制御装置１０Ａにおいて、電圧制御器１３は、ブレーキ動作信号１４を受信すると（図８の時刻ｔ０、図９のステップ＃２０１）、上述の実施の形態１で説明したように、コイル印加電圧を予め決められた第１の電圧制御パターンに基づいて減少する（図９；ステップ＃２０２）。次に、第１の微分器１２の出力が「負」から「正」に変化したことを検出すると（図８の時刻ｔ４、図９のステップ＃２０３）、電圧制御器１３は第２の電圧制御パターンに基づいてコイル印加電圧を直線的に増加する（図９；ステップ＃２０４）。
【００３５】
ここでのコイル印加電圧の増加は、電磁石１１６から一旦離間し始めた可動部１１１を再び電磁石１１６に向けて引き戻す作用を発揮する。したがって、一旦電磁石１１６から離間し始めた可動部１１１が該引き戻し作用によって電磁石１１６に引き戻されるのを防止する必要がある。そのために、第２の微分器１５は、第１の微分器１２の出力（電流の１回微分値ｄ/ｄｔ）を微分して二回微分値ｄ/ｄｔ２を求める。求めた２回微分値ｄ/ｄｔ２は、電圧制御器１３で第２の基準値Ｒ３（ゼロ）と比較される（図９；ステップ＃２０５）。
【００３６】
すなわち、コイル１１７に流れる電流は時刻ｔ４の時点から増加率を増しながら上昇するため、この段階では第２の微分器１５から電圧制御器１３に「正」の信号が送信される。その後、コイル１１７に流れる電流の増加率は、ある時点ｔ４’（図８（ｂ）の時刻ｔ４後の電流曲線部分に現れる最初の変曲点）から減少し、この時点で電圧制御器１３に入力される信号が「負」に切り換わる。そして、電圧制御器１３は、第２の微分器１５から電圧制御器１３に入力された信号が「正」から「負」に変わったことを検出する。
【００３７】
２回微分値の符号が切り換わった後、電圧制御器１３は１回微分値が所定の値まで低下したか否か判断する（図９；ステップ＃２０６）。そして、１回微分値ｄ/ｄｔが所定の基準値Ｒ４まで低下すると、電圧制御器１３はコイル印加電圧を遮断する（図９；ステップ＃２０６、＃２０７）。コイル印加電圧が遮断された後、コイル１１７に流れる電流は徐々に低下する。また、電圧遮断後、可動部１１１は比較的ゆっくりとブレーキドラム１０５に向けて移動し、このブレーキドラム１０５に接触する。
【００３８】
このように、本実施の形態では、可動部１１１が電磁石１１６から離れ始めた直後からコイル印加電圧を増加して可動部１１１を比較的ゆっくりとブレーキドラム１０５に向けて移動させるとともに、コイル印加電圧の増加によって可動部１１１が引き戻される直前にコイル印加電圧を遮断するので、ばね１１５による付勢力Ｆ１と電磁石１１６の吸引力Ｆ２との差が更に小さくなり、ブレーキシュー１１３はより少ない衝撃力を持ってブレーキドラム１０５に接触する。そのため、ブレーキシュー１１３がブレーキドラム１０５に接触するときに生じる衝撃音が非常に小さい。
【００３９】
なお、本実施の形態では、時刻ｔ４からコイル印加電圧を直線的に増加したが、段階的に又は曲線的に（すなわち、下に凸の曲線又は上に凸の曲線の状態で）増加してもよい。
【００４０】
また、第２の微分器１５からの出力によって２回微分値ｄ/ｄｔ２の符号が変わったことを検出した後、１回微分値ｄ/ｄｔが所定の値Ｒ４になった時点でコイル印加電圧を遮断したが、図１０に示すように、２回微分値ｄ/ｄｔ２の符号が変わったことを検出した後にタイマを起動し、そのタイマが終了した時点でコイル印加電圧を遮断してもよい。
【００４１】
実施の形態４：
図１１は実施の形態４の制御装置１０Ｂを示す。この制御装置１０Ｂでは、電流検出器１１と電圧制御器１３が接続され、電流検出器１１で検出された電流値が電圧制御器１３に入力されるようにしてある。この制御装置１０Ｂでは、図１２と図１３に示すように、電圧制御器１３がブレーキ動作信号１４を受信すると（図１２の時刻ｔ０、図１３のステップ＃３０１）、コイル印加電圧を予め決められた第１の電圧制御パターンに基づいて所定の電圧Ｖｄまで低下する（図１３；ステップ＃３０２）。電圧Ｖｄは、この電圧Ｖｄに基づいて電磁石１１６から可動部１１１に加わる吸引力が、ばね１１５から可動部１１１に加わる押付力よりも小さくなるように設定する。コイル印加電圧の低下により、コイル１１７に流れる電流は図１２（ｂ）に示すように次第に低下する。そして、電圧制御器１１３は、第１の微分器１２の出力が「負」から「正」に変化したことを検出すると（図１２の時刻ｔ６、図１３のステップ３０３）、電圧制御器１３は第２の電圧制御パターンに基づいてコイル印加電圧を所定の電圧Ｖｈまで上昇する（図１３；ステップ＃３０４）。電圧Ｖｈは、この電圧Ｖｈに基づいて電磁石１１６から可動部１１１に加わる吸引力が、ばね１１５から可動部１１１に加わる押付力に打ち勝って、可動部１１１を電磁石１１６に向けて引き戻す大きさとする。
【００４２】
しかし、電圧Ｖｈが印加された時点で可動部１１１の引き戻し動作が始まることはなく、電磁石１１６から離れる方向に移動している可動部１１１が方向を転じて電磁石１１６に向かって移動し始めるまでには時間を要する。また、電磁石１１６の引き戻し効果は、電圧Ｖｈを印加した後に電流検出値曲線上の変曲点となって現れる。この変曲点は上述のように電流の２回微分値から求めることもできる。しかし、本実施の形態では、予め変曲点に対応する電流値を実験的に又は理論的に求めておき、求めた基準電流値Ｉrefと電流検出器１１から得られた電流値（測定値Ｉ）とを比較し（図１３；ステップ＃３０５）、測定電流値Ｉが基準電流値Ｉrefを超えた時点で、コイル印加電圧を遮断する（図１３；ステップ＃３０６）。電圧遮断後、可動部１１１は比較的ゆっくりとブレーキドラム１０５に向けて移動し、このブレーキドラム１０５に接触する。
【００４３】
このように、本実施の形態では、可動部１１１が電磁石１１６から離れ始めると、電磁石１１６が可動部１１１を引き戻すほどの力で吸引するので、可動部１１１の移動は非常にゆっくりしたものとなる。また、可動部１１１が引き戻される前にコイル印加電圧は遮断されるので、電磁石１１６から離間し始めた可動部１１１が再び電磁石１１６に逆戻りすることもない。したがって、ブレーキシュー１１３はより少ない衝撃力を持ってブレーキドラム１０５に接触し、ブレーキシュー１１３がブレーキドラム１０５に接触するときに生じる衝撃音が非常に小さい。
【００４４】
また、ブレーキ動作信号が入力されてから実際に可動部１１１が移動し始めるまでの時間（ｔ０〜ｔ６までの時間）が、上述した実施の形態１のときよりも短くなる。したがって、この制御装置を備えたエレベータではその運行効率が良くなる。
【００４５】
なお、時刻ｔ６から時刻ｔ７までコイルに印加される電圧は、連続したものであってもよいし、パルスの連続であってもよい。また、時刻ｔ６の時点で、コイル印加電圧をＶｄからＶｈに瞬時に上昇させたが、時間と共に直線的又は曲線的に増加してもよい。さらに、測定電流値が所定の基準電流値を越えた時点でコイル印加電圧を遮断したが、電流の１回微分値又は２回微分値が所定の値になった時点でコイル印加電圧を遮断してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る制動システム及びその制御装置によれば、可動部が被接触部に接触するときの衝撃音を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る制動システムの実施の形態１に係る制御装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】 図１の制御装置の制御内容を示すグラフ。
【図３】 図１の制御装置の制御内容を示すフローチャート。
【図４】 図１の制御装置による制御と従来の制御装置の制御を対比したグラフを示す図。
【図５】 実施の形態１の変形例を示すフローチャート。
【図６】 実施の形態２による制御内容を示すグラフ。
【図７】 実施の形態３に係る制御装置の概略構成を示すブロック図。
【図８】 図７の制御装置の制御内容を示すグラフ。
【図９】 図７の制御装置の制御内容を示すフローチャート。
【図１０】 実施の形態３の変形例を示すフローチャート。
【図１１】 実施の形態４に係る制御装置の概略構成を示すブロック図。
【図１２】 図１１の制御装置の制御内容を示すグラフ。
【図１３】 図１１の制御装置の制御内容を示すフローチャート。
【図１４】 エレベータ及びそれに含まれる制動システムの概略構成を示す図。
【図１５】 従来の制動方法を示すグラフ。
【符号の説明】
１０ 制御装置、 １１ 電流検出器、 １２ 微分器、 １３ 電圧制御器、１４ ブレーキ動作信号、 １０５ ブレーキドラム、 １１３ ブレーキシュー、 １１６ 電磁石、 １１７ コイル。
Claims (8)
- 被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置とを備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記可動部が被接触部から離間している状態で、上記電磁石のコイルに印加する電圧を低下させる手段と、
上記電圧の低下に起因する上記可動部の動きを上記微分値から検出する手段とを備えたことを特徴とする制動システムの制御装置。 - 被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置とを備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記可動部が被接触部から離間している状態で所定の信号を受信すると、上記電磁石のコイルに印加する電圧を第１の電圧制御パターンに基づいて設定する手段と、
上記電圧が第１の電圧制御パターンに基づいて設定されているとき、上記微分値が所定の値になると、上記電磁石のコイルに印加する電圧を第２の電圧制御パターンに基づいて設定する手段とを備えたことを特徴とする制動システムの制御装置。 - 被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置とを備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記可動部が被接触部から離間している状態で所定の信号を受信すると、上記電磁石のコイルに印加する電圧を低下し、上記微分値が所定の値になるとそのとき上記コイルに印加されている電圧を維持する手段とを備えたことを特徴とする制動システムの制御装置。 - 被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置とを備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記可動部が被接触部から離間している状態で所定の信号を受信すると、上記所定の信号を受信したとき上記電磁石のコイルに印加されている電圧よりも低い電圧から上記電磁石のコイルに印加する電圧を低下し、上記微分値が所定の値になるとそのとき上記コイルに印加されている電圧を維持する手段とを備えたことを特徴とする制動システムの制御装置。 - 被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置とを備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して第１の微分値を得る手段と、
上記第１の微分値に基づいて上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換える手段と、
上記第１の微分値を更に微分して第２の微分値を得る手段と、
上記第２の微分値に基づいて上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換える手段とを備えたことを特徴とする制動システムの制御装置。 - 被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置とを備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記微分値に基づいて上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換える手段と、
上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換えた後、上記電流検出手段で検出された電流値が所定の値を超えると、上記電磁石に印加する電圧を遮断する手段とを備えたことを特徴とする制動システムの制御装置。 - 被接触部に接触した第１の位置と上記被接触部から離間した第２の位置との間を往復動作可能に設けられた可動部と、上記可動部を被接触部に付勢して接触させるばねと、上記ばねの付勢力に対抗して上記可動部を被接触部から離間させる電磁石と、上記電磁石を制御する制御装置とを備え、上記被接触部と上記可動部との相対的な動作を制御する制動システムにおける、上記制御装置であって、
上記電磁石のコイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段で検出された電流値を微分して微分値を得る手段と、
上記微分値に基づいて上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換える手段と、
上記電磁石のコイルに印加する電圧を切り換えてから所定時間経過後、上記電磁石に印加する電圧を遮断する手段とを備えたことを特徴とする制動システムの制御装置。 - 請求項１〜７のいずれか一に記載の制御装置を備えた制動システム。
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