JP4774282B2

JP4774282B2 - エレベーター用ブレーキ制御装置

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Publication number: JP4774282B2
Application number: JP2005346191A
Authority: JP
Inventors: 正信伊藤; 厚松浦; 荒堀　　昇
Original assignee: Hitachi Ltd; Mito Engineering Service Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Mito Engineering Service Co Ltd
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2025-11-30
Also published as: JP2007145588A

Description

本発明は、ブレーキドラムに対して制動片を押圧することにより制動力を得るエレベーター用ブレーキ制御装置に関し、特に制動開放保持時にコイル電流を一定制御して電磁石を小形化したエレベーター用ブレーキ制御装置に関するものである。

エレベーター用電磁ブレーキは、かごを駆動する綱車の軸に固定されたブレーキドラムをばね力で拘束するようになっている。そして、電磁石の電磁コイルに通電すると、可動鉄片を吸引しブレーキドラムの拘束を解放して、かごの走行を可能にするものである。一般に、図９に示すように、交流電源４０が直流変換素子４１で変換された直流が常開接点４２を介してブレーキの電磁コイル４３に印加される。そして、電源を遮断したときに接点４２を保護するために電磁コイル４３と並列に抵抗４４あるいは還流ダイオード４５が接続される。なお、図示を省略するが、必要に応じて、電磁コイルの電流を制限するために電流制限抵抗を電磁コイル４３と直列に接続し、この電流制限抵抗を有効、無効にすることにより電磁コイルの電流を切替えられることもある。

このように構成されるブレーキ回路では、図１０に示すように、電源電圧の降下及び電磁コイル自体の温度上昇による抵抗値上昇でコイル電流が低下する。このため、電磁石としてはコイル電流が低下しても所要の性能を維持するために、このコイル電流低下を考慮して予め高い電流値に設定しているので大形になっている。例えば、Ｂ種絶縁コイルの最大許容温度、電源電圧降下２０％で用いても所要性能を確保するためには、約１．８倍の容量のものが必要となる。

従来より、エレベーター用ブレーキにおいてコイル電流を制御する方法はよく知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
また、直流電源の調整方法が提案されている（例えば特許文献３参照）。
特開平０９−２６７９８２号公報特開２００４−１１５２０３号公報特開平０６−１６９５６４号公報

特許文献１及び２に提案されたエレベーター用ブレーキ制御装置は、コイル電流を検出し、指令値通りにコイル電流を通電制御している。すなわち、結果としてのコイル電流を検出しているだけで、コイル電流を変動させる要因毎には変動量が不明であった。

また、特許文献３に提案された交流ＧＴＯ電圧調整回路のサージアブソーバー回路は、ジャイロトロン発振器用電源において、交流電源の電圧調整をＧＴＯを用いた回路のサージアブソーバー回路についてであり、エレベーターの電磁コイル励磁回路と異なる。

本発明の目的は、制動解除保持時にコイル電流を一定制御して電磁石を小形化することのできるエレベーター用ブレーキ制御装置を提供するにある。

本発明の他の目的は、スイッチング素子の容量を低減できるエレベーター用ブレーキ制御装置を提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明は、エレベーターの乗かごを昇降駆動する巻上モータと、この巻上モータに設けられたブレーキドラムと、このブレーキドラムに対して押圧することにより制動力を発生する制動片と、この制動片が前記ブレーキドラム側に押圧し制動付加するための制動ばねと、前記制動片に連結された可動片と、通電して前記可動片を前記ばねの付勢力に抗して吸引し制動解除し、通電遮断して制動付加させるための電磁石を構成する電磁コイルと、この電磁コイルに電流を流すためのコイル電流励磁回路とで構成したエレベーター用ブレーキ制御装置において、前記コイル電流励磁回路は、制動解除初期時にコイル電流が流される制動解除促進回路と、前記電磁コイルの電流変動を検出するためのコイル電流変動検出手段、このコイル電流変動検出手段の検出値を電流値に変換するコイル電流値変換手段、電磁コイルに流す電流を指令するためのコイル電流指令手段、このコイル電流指令手段の指令値と前記コイル電流値変換手段の出力値を入力して前記電磁コイルの電流を制御するコイル電流制御手段からなるコイル電流制御回路を有し、前記制動解除時、制動解除促進回路およびコイル電流制御回路を付勢し、一定時間後、前記制動解除促進回路を消勢して前記コイル電流制御回路の電流により制動解除を維持するようにしたことを特徴とする。

これにより、制動解除保持時は一定のコイル電流指令を与えるので、コイル電流の変動が作用してもコイル電流が一定に保持され、電磁石の小形化が可能となるエレベーター用ブレーキ制御装置が得られるとともに、制動解除時に前記コイル電流励磁回路を制動解除促進回路及びコイル電流制御回路でコイルを励磁するようにしたので、コイル電流を制御するコイル電流制御回路のスイッチング素子の容量を低減できるエレベーター用ブレーキ制御装置が得られる。

本発明によれば、制動解除保持時にコイル電流を一定制御して電磁石を小形化することのできるエレベーター用ブレーキ制御装置を得ることができる。

また、スイッチング素子の容量を低減できるエレベーター用ブレーキ制御装置を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

図１乃至図３は、本発明のエレベーター用ブレーキ制御装置の一実施形態で、図１はエレベーター用ブレーキ制御装置の構成図、図２は図１のコイル電流励磁回路、図３はブレーキの動作を示すタイミング図である。

図１において、１は巻上機のシーブで、このシーブ１に巻き掛けられた主ロープ２の一方側に乗かご３が、他方側につり合おもり４がつるべ式に吊り持ちされており、シーブ１が巻上機モータ５で駆動されて乗かご３及びつり合おもり４が昇降運転される。

６は被制動体としてのブレーキドラムで、巻上機モータ５とシーブ１を結合する軸上に設置されている。このブレーキドラム６の制動面６ａには一対の制動片７が当接するようになっている。８は一対の制動腕で、前記制動片７を中間部８ｃに備え一端部８ａを可回転的に支持されている。９は制動ばねで、前記制動片７が制動面６ａに押圧力を付加するように制動腕８の他端部８ｂに配置される。１０は電磁石で、前記制動ばね９の押圧力を解除するように、前記制動腕８の他端部８ｂ近辺に設けられる。この電磁石１０は２個の電磁コイル１１ａ、１１ｂとこの電磁コイル１１ａ、１１ｂに対して共通的に用いられる継鉄１２とからなり、この継鉄１２は２箇所に磁極面１３ａ、１３ｂを有し、各々の磁極面１３ａ、１３ｂに対して電磁コイル１１ａ、１１ｂが配置され、電磁石としての機能は実質２個有する。

また、この磁極面１１ａ、１１ｂに対向して２個の可動片１４ａ、１４ｂが配置され、この可動片１４ａ、１４ｂは前記制動腕８の他端部８ｂに連結されて制動腕８の他端部８ｂを駆動し、制動片７まで一体的に駆動するようになっている。１５は前記電磁コイル１１ａ、１１ｂに通電するコイル電流励磁回路であり、１６はこのコイル電流励磁回路１５に供給する交流電源、１７はこの交流電源を接続、遮断する電磁接触器の接点であり、この接点１７を介して前記コイル電流励磁回路１５に接続される。１８は前記電磁コイル１１ａ、１１ｂへの通電、遮断する電磁接触器の常閉接点である。前記コイル電流励磁回路１５は後述するように、例えば、交流電源１６の電圧変動あるいは電磁コイル１１ａ、１１ｂの温度上昇による抵抗値増大などに起因した電流の変動に応じて前記電磁コイル１１ａ、１１ｂに流す電流を制御する。

図２は前記コイル電流励磁回路１５の詳細を示す。２１は交流を直流に変換する直流変換素子、２２はトランジスタ等の半導体素子で構成されたスイッチング素子、２３は前記電磁コイル１１ａ、１１ｂと並列に接続される放電抵抗で、電源が遮断され接点１８が開放された時に電磁コイル１１ａ、１１ｂに蓄えられたエネルギを放出消費するもので電磁コイル１１ａ、１１ｂ自体の抵抗の約１０倍程度に設定される。この電磁コイル１１ａ、１１ｂと放電抵抗２３の並列接続に対して前記直流変換素子２１の直流出力が常閉接点１８、前記スイッチング素子２２を介して接続される。この常閉接点１８は非常時などエレベーターを速く停止させる時に開放される。

２４は前記電磁コイル１１ａ、１１ｂに流す電流を指令するためのコイル電流指令手段、２５はコイル電流変動検出手段で、例えば、熱電対或いはサーミスタなどから成る電磁コイル温度検出手段２５ａ、２５ｂ、電源電圧検出手段２５ｃなどで構成される。前記電磁コイル温度検出手段２５ａ、２５ｂは前記電磁コイル１１ａ、１１ｂの温度変動を検出しコイル電流値変換手段２７に入力して、温度と抵抗値との関係から電磁コイル１１ａ、１１ｂの抵抗値を検出して、結果として電磁コイル１１ａ、１１ｂの電流変動を検出する。また、前記電源電圧検出手段２５ｃは前記交流電源１６の電圧変動を検出しコイル電流値変換手段２７に入力して、電源電圧に応じて負荷である電磁コイル１１ａ、１１ｂの電流値が変動することを検出する。

２６はコイル電流制御手段であり、前記コイル電流指令手段２４の指令値と前記コイル電流値変換手段２７の出力値を入力して、前記コイル電流指令手段２４の指令値と前記コイル電流値変換手段２７の出力値とが一致するようにスイッチング素子２２へ駆動信号を出力し、前記電磁コイル１１ａ、１１ｂの電流を制御する。前記コイル電流励磁回路１５は前記直流変換素子２１と、前記スイッチング素子２２と、前記コイル電流指令手段２４と、前記コイル電流値変換手段２７と、コイル電流制御手段２６とで構成される。

次に、図３に基づいて、この実施形態１の制動解除から制動付加までの動作、すなわち、Ｔ１時点からＴ５時点までの動作を説明する。Ｔ１時点で電源供給の電磁接触器の接点１７が接続、Ｔ４時点で接点が遮断となる。制動解除時動作のＴ１からＴ３の期間、(a)のコイル電流指令に示すようなパルス状の電流指令を出力する。つまり、Ｔ１時点で制動解除指令を受けると、(d)のように電磁接触器の接点１７が接続し、電磁コイル１１ａ、１１ｂに電流が流れ始め、(b)のように回路の時定数に従って増加し一定値となる。したがって、電磁石１０と可動片１４ａ、１４ｂとの間のギャップは、(c)に示すようにＴ１時点からゆっくりと狭くなるが、途中から急激にギャップは狭くなり、Ｔ２時点で完全に電磁石に吸引、吸着し、Ｔ３時点では吸引、吸着保持状態となる。このＴ１時点からＴ３時点までの制動解除時初期動作では、エレベーターの走行開始が遅くならないように、通電初期のコイル電流が大きくなるようなパルス状の指令を与えて制動解除動作を速くしている。そして、可動片１４ａ、１４ｂが完全に吸引された後は、磁気回路の磁気抵抗が減少し、電磁コイル１１ａ、１１ｂに流れる励磁電流は少なくても、ばね力に打ち勝つ吸引力が発生するので、Ｔ３時点で電流指令を下げて、すなわちコイル電流を下げて、Ｔ３からＴ４までの期間は一定の保持電流にする。そして、Ｔ４時点で制動付加指令により、（ａ）のコイル電流指令の消勢とともに(d)のように電磁接触器の接点１７が遮断し、電磁コイル１１ａ、１１ｂに電流が消勢し、(b)のように回路の時定数に従って減少し、Ｔ５時点で零となる。

上記構成により、制動解除保持時は電磁石の所要性能を維持できる一定のコイル電流指令を与えるので、コイル電流の変動が作用してもコイル電流が一定に保持される。したがって、予め余裕を持った大形の電磁石にすることなく、電磁石の小形化が可能となる。

図４乃至図５は、本発明の第２の実施形態を示し、図４は図２相当図の第２のコイル電流励磁回路、図５は図３相当図のブレーキの動作を示すタイミング図である。前記図２、図３と同一部分については同一符号を付して必要に応じて説明を省略してある。

図４の本実施形態の第２のコイル電流励磁回路１５Ａは制動解除促進回路３２、コイル電流制御回路３３で構成され、この制動解除促進回路３２とコイル電流制御回路３３で電磁コイル１１ａ、１１ｂに電流を流すようになっている。前記コイル電流制御回路３３は、実施形態１で説明したコイル電流励磁回路１５と同一構成である。

すなわち、前記制動解除促進回路３２は交流を直流に変換する直流変換素子３４からなり、交流電源１６から電磁接触器の接点３５を介して入力され、さらに常閉接点１８を介して電磁コイル１１ａ、１１ｂと放電抵抗２３の並列接続部に出力される。また、コイル電流制御回路３３は交流電源１６から電磁接触器の接点３６を介して入力され、前記制動解除促進回路３２の出力と同様に、常閉接点１８を介して前記電磁コイル１１ａ、１１ｂと放電抵抗２３の並列接続部に出力される。

次に、図５に基づいて、この実施形態２の動作を説明する。特に、制動解除時動作及び制動解除保持に特徴があり、制動付加時動作は前記実施形態１の図３で説明したのと同じであるので説明を省略する。

Ｔ１時点からＴ３時点までの制動解除時動作期間、(d)の電磁接触器の接点３５が接続し、電磁コイル１１ａ、１１ｂには(b)に示すように、制動解除促進回路３２からの出力のコイル電流ｉＡが回路の時定数に従って増加し一定値となり、Ｔ２時点で完全制動解除となって、Ｔ３時点で接点３５が遮断となる。また電磁接触器の接点３５の接続と同時に、電磁接触器の接点３６が接続し、交流電源１６が前記コイル電流制御回路３３に入力される。このコイル電流制御回路３３では、(a)の電流指令に示すような、制動解除時動作の期間及び制動解除保持期間のＴ１時点からＴ４時点までの期間中に幅広パルス状の一定の電流指令を出力し、このコイル電流制御回路３３によって電磁コイル１１ａ、１１ｂに電流が流れ始め、(b)のような制動解除を保持するコイル電流ｉＢが回路の時定数に従って増加し一定値となる。したがって、制動解除時動作期間のＴ１時点からＴ３時点までは制動解除促進回路３２の出力電流ｉＡとコイル電流制御回路３３の出力電流ｉＢとの合計電流（ｉＡ＋ｉＢ）が電磁コイル１１ａ、１１ｂに流れる。この場合、制動解除初期動作時に、実施形態１で説明したコイル電流励磁回路１５ではパルス状の大きな電流を出力したが、本実施形態ではコイル電流制御回路３３ではパルス状の大きな電流を出力させないので、スイッチング素子２２の容量低減が可能である。

電磁石１０と可動片１３ａ、１３ｂとの間のギャップは、(c)に示すように実施形態１と同じである。

図６乃至図７は、本発明の実施形態３を示し、図６は本実施形態を示す図２相当図のコイル電流励磁回路、図７は本実施形態の図４相当図を示すコイル電流制御回路である。前記図２、図４と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。

図６のコイル電流励磁回路１５Ｂ及び図７のコイル電流励磁回路１５Ｃのコイル電流制御回路３３Ａにおいて、３７はサイリスタ、トライアックなどからなる交流電圧制御素子で、交流電源１６から電磁接触器の接点１７、３５、３６を介して交流電力が入力される。そして、コイル電流指令手段２４の指令値とコイル電流変動検出手段２６の検出値をコイル電流制御手段２６に入力して、前記コイル電流指令手段２４の指令値と前記コイル電流変動検出手段２５の検出値とが一致するように交流電圧制御素子３７へ駆動信号を出力し交流電圧を制御して、その後直流変換素子２１を介して直流電流に変換し、常閉接点１８を介して前記電磁コイル１１ａ、１１ｂに通電し、コイル電流を制御するようになっている。

図８は、本発明の実施形態４を示し、図８は本実施形態を示す図２相当図のコイル電流励磁回路である。前記図２と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。

すなわち、コイル電流の変動要因であるコイル温度、電源電圧変動をコイル温度検出手段２５ａ、２５ｂ及び電源電圧検出手段２５ｃで検出し、この検出値をコイル電流値変換手段２７に入力し、コイル電流の変動要因毎に分離し、コイル電流の変動量を要因別に表示するコイル電流変動要因別分離表示手段３８を設けるとともに、このコイル電流の変動量をエレベーター管理センター３９に有線あるいは無線方式で通知するように構成している。

この構成により、エレベータ現場でコイル電流変動要因毎に変動を監視でき、また、エレベータ監視センターに通知し、変動を監視できる。

本発明の対象となるエレベーター用ブレーキ制御装置の構成図である。本発明の一実施形態になるコイル電流励磁回路である。図２に示すコイル電流励磁回路に基くブレーキの動作を示すタイミング図である。本発明の第２の実施形態になる図２相当図のコイル電流励磁回路である。図４のコイル電流励磁回路に基くブレーキの動作を示すタイミング図である。本発明の第３の実施形態になる図２相当図のコイル電流励磁回路である。本発明の第３の実施形態になる図４相当図のコイル電流励磁回路である。本発明の第４の実施形態になる図２相当図のコイル電流励磁回路である。従来のコイル電流励磁回路の概要を示す図である。従来のコイル電流励磁回路でのブレーキの動作を示すタイミング図ある。

符号の説明

１巻上モータ
６ブレーキドラム
７制動片
９制動ばね
１０電磁石
１１ａ、１１ｂ電磁コイル
１４ａ、１４ｂ可動片
１５、１５Ａコイル電流励磁回路
２４コイル電流指令手段
２５コイル電流変動検出手段
２５ａ、２５ｂ電磁コイル温度検出手段
２５ｃ電源電圧検出手段
２６コイル電流制御手段
２７コイル電流値変換手段
３２制動解除促進回路
３３，３３Ａコイル電流制御回路
３８コイル電流変動要因別分離表示手段
３９エレベーター管理センター

Claims

エレベーターの乗かごを昇降駆動する巻上モータと、この巻上モータに設けられたブレーキドラムと、このブレーキドラムに対して押圧することにより制動力を発生する制動片と、この制動片が前記ブレーキドラム側に押圧し制動付加するための制動ばねと、前記制動片に連結された可動片と、通電して前記可動片を前記ばねの付勢力に抗して吸引し制動解除し、通電遮断して制動付加させるための電磁石を構成する電磁コイルと、この電磁コイルに電流を流すためのコイル電流励磁回路とで構成したエレベーター用ブレーキ制御装置において、
前記コイル電流励磁回路は、制動解除初期時にコイル電流が流される制動解除促進回路と、前記電磁コイルの電流変動を検出するためのコイル電流変動検出手段、このコイル電流変動検出手段の検出値を電流値に変換するコイル電流値変換手段、電磁コイルに流す電流を指令するためのコイル電流指令手段、このコイル電流指令手段の指令値と前記コイル電流値変換手段の出力値を入力して前記電磁コイルの電流を制御するコイル電流制御手段からなるコイル電流制御回路を有し、前記制動解除時、制動解除促進回路およびコイル電流制御回路を付勢し、一定時間後、前記制動解除促進回路を消勢して前記コイル電流制御回路の電流により制動解除を維持するようにしたことを特徴とするエレベーター用ブレーキ制御装置。
前記コイル電流制御回路は、交流入力電源を整流した直流を制御して、コイル電流を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載のエレベーター用ブレーキ制御装置。
前記コイル電流制御回路は、交流入力電源の電圧を制御し、その後直流に整流して、コイル電流を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載のエレベーター用ブレーキ制御装置。
前記コイル電流変動検出手段は、少なくとも前記電磁コイルの温度を検出するコイル温度検出手段と、電源の電圧を検出する電源電圧検出手段とで構成したことを特徴とする請求項１記載のエレベーター用ブレーキ制御装置。
前記コイル電流変動検出手段の検出値をコイル電流値変換手段に入力し、コイル電流の変動要因毎に分離しコイル電流の変動量を要因別に出力し表示するコイル電流変動要因別分離表示手段を設けるとともに、このコイル電流の変動量をエレベーター管理センターに通知するように構成したことを特徴とする請求項１記載のエレベーター用ブレーキ制御装置。