JP5511810B2 - エレベータ装置 - Google Patents

Description

この発明は、ブレーキ装置の制動力を制御可能なブレーキ制御装置を有する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、ブレーキ制御装置の自己診断によって故障が検出された場合、ブレーキコイルのコンタクタへの通電が直ちに遮断され、かごが非常停止される（例えば、特許文献１参照）。

ＷＯ２００７／０６０７３３Ａ１

上記のような従来のエレベータ装置では、ブレーキ制御装置の故障検出時にかごが非常停止されるため、かご内に乗客が閉じ込められる可能性があり、その度に保守員が救出作業を行う必要が生じるという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ブレーキ制御装置の故障時にもブレーキ装置の制動・解除を可能とし、かご内に乗客が閉じ込められるの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、かごの走行を制動するブレーキ装置、ブレーキ装置を動作させるための動作指令信号を発生し、かごの運行を制御する運行制御装置、及び動作指令信号に応じてブレーキ装置の制動力を制御するブレーキ制御装置を備え、ブレーキ制御装置の故障検出時には、ブレーキ制御装置による制御を無効化して動作指令信号によりブレーキ装置を直接的に動作させる。

この発明のエレベータ装置は、ブレーキ制御装置の故障検出時に、運行制御装置からの動作指令信号を利用してブレーキ装置を動作させるようにしたので、ブレーキ制御装置の故障時にもブレーキ装置の制動・解除を可能とし、かご内に乗客が閉じ込められるのを防止することができる。

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。 図１のエレベータ装置の要部を示すブロック図である。 図１のブレーキ制御装置の減速度制御動作を示すフローチャートである。 図１のブレーキ制御装置の異常診断動作を示すフローチャートである。 図１のブレーキ制御装置に設定されたかご減速度の第１及び第２の閾値とかご位置との関係を示すグラフである。 図２の信号切換部を示すブロック図である。 図６の出力制御論理回路部で生成されるブレーキ電流指令信号の一例を示すグラフである。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
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、かご１及び釣合おもり２は、懸架手段としての主索３により昇降路内に吊り下げられており、巻上機４の駆動力により昇降路内を昇降される。

巻上機４は、主索３が巻き掛けられた駆動シーブ５と、駆動シーブ５を回転させる巻上機モータ６と、駆動シーブ５の回転を制動するブレーキ装置７とを有している。ブレーキ装置７は、駆動シーブ５と同軸に結合されたブレーキドラム（ブレーキ車）８と、ブレーキドラムに接離されるブレーキシュー９と、ブレーキシュー９をブレーキドラム８に押し付け制動力を印加するブレーキばねと、ブレーキばねに抗してブレーキシュー９をブレーキドラム８から開離させ制動力を解除する電磁マグネットとを有している。即ち、ブレーキ装置７としては、電磁ブレーキが用いられている。

巻上機モータ６には、その回転軸の回転速度、即ち駆動シーブ５の回転速度に応じた信号を発生する第１の速度検出部としての巻上機エンコーダ１０が設けられている。巻上機エンコーダ１０は、独立した２系統の検出信号を発生する。

昇降路の上部終端階近傍には、上部昇降路スイッチ１１が設けられている。昇降路の下部終端階近傍には、下部昇降路スイッチ１２が設けられている。昇降路スイッチ１１，１２は、かご１の絶対位置を検出してかご位置情報を修正するための位置補正スイッチとして用いられる。かご１には、昇降路スイッチ１１，１２を操作する操作カム１３が取り付けられている。

昇降路の底部（ピット）には、かご緩衝器１４及び釣合おもり緩衝器１５が設置されている。かご緩衝器１４は、かご１の真下に配置されている。釣合おもり緩衝器１５は、釣合おもり２の真下に配置されている。

昇降路の上部には、調速機綱車１６が設けられている。昇降路の下部には、張り車１７が設けられている。調速機綱車１６及び張り車１７には、調速機ロープ（過速度検出ロープ）１８が巻き掛けられている。調速機ロープ１８の両端部は、かご１に接続されている。調速機ロープ１８は、かご１の昇降に伴って循環される。これにより、調速機綱車１６及び張り車１７は、かご１の走行速度に応じた速度で回転される。

調速機綱車１６には、調速機綱車１６の回転速度、即ちかご１の速度に応じた信号を発生する第２の速度検出部としてのガバナエンコーダ１９が設けられている。ガバナエンコーダ１９は、独立した２系統の検出信号を発生する。

ブレーキ装置７は、ブレーキ制御装置２０により制御される。ブレーキ制御装置２０には、巻上機エンコーダ１０、昇降路スイッチ１１，１２及びガバナエンコーダ１９からの信号が入力される。また、ブレーキ制御装置２０には、ブレーキ装置７の電磁マグネットの電流に応じた信号が入力される。

ブレーキ制御装置２０は、巻上機エンコーダ１０からの信号と、電磁マグネットの電流信号（ブレーキ電流値）とに応じて、ブレーキ装置７の制動力を制御する。また、ブレーキ制御装置２０は、かご１を非常停止させる際、かご１の減速度が過大にならないように、ブレーキ装置７の制動力を制御する。

かご１の運行は、運行制御装置２１により制御される。即ち、運行制御装置２１は、巻上機モータ６及びブレーキ制御装置２０を制御する。運行制御装置２１は、運行制御用マイクロコンピュータを有している。ブレーキ制御装置２０は、ブレーキ制御用マイクロコンピュータを有している。

ブレーキ制御装置２０は、２重化された演算部、即ち第１及び第２の演算部を有し、演算結果の比較により自己の故障を検出可能となっている。

図２は図１のエレベータ装置の要部を示すブロック図である。ブレーキ装置７の電磁マグネットには、ブレーキコイル（電磁コイル）２２が設けられている。このブレーキコイル２２に電流を流すことにより、電磁マグネットが励磁され、ブレーキ装置７の制動力を解除するための電磁力が発生して、ブレーキシュー９がブレーキドラム８から開離される。また、ブレーキコイル２２への通電を遮断することにより、電磁マグネットの励磁が解除され、ブレーキばねのばね力によりブレーキシュー９がブレーキドラム８に押し当てられる。さらに、ブレーキコイル２２に流れる電流値を制御することにより、ブレーキ装置７の制動力を制御することができる。

ブレーキコイル２２は、ブレーキコイルコンタクタ２３を介して電源装置２４に接続されている。また、ブレーキコイルコンタクタ２３には、安全回路スイッチ群２５を介して電源装置２４に接続されている。安全回路スイッチ群２５には、直列に接続された複数の安全スイッチが含まれている。これらの安全スイッチの少なくとも１つが開かれると、ブレーキコイルコンタクタ２３への通電が遮断され、ブレーキコイル２２への通電も遮断される。

運行制御装置２１は、ブレーキ装置７を動作させるための動作指令信号を発生するブレーキ動作指令発生部２１ａを有している。動作指令信号には、ブレーキコイルコンタクタ２３への通電のオン・オフを指令するコンタクタ指令信号Ｓｃ１と、ブレーキコイル２２への通電のオン・オフ（ブレーキシュー９の吸引・落下）を指令するブレーキ指令信号Ｓｂ１とが含まれている。

運行制御装置２１及びブレーキ制御装置２０とブレーキ装置７との間には、信号切換部２６が設けられている。信号切換部２６は、運行制御装置２１とブレーキ制御装置２０とに接続されている。ブレーキ制御装置２０により自己の故障が検出されると、ブレーキ制御装置２０から信号切換部２６に故障検出信号Ｓａｂｎが出力される。

ブレーキ制御装置２０は、コンタクタ指令信号Ｓｃ１に基づいて、ブレーキコイルコンタクタ２３への通電のオン・オフを指令するコンタクタ指令信号Ｓｃ２を生成し信号切換部２６に出力する。また、ブレーキ制御装置２０は、ブレーキ指令信号Ｓｂ１に基づいて、ブレーキコイル２２に印加する電圧を制御するためのブレーキ制御信号Ｓｂ２を生成し信号切換部２６に出力する。

信号切換部２６は、ブレーキコイルコンタクタ２３への通電のオン・オフを指令するコンタクタ指令信号Ｓｃ３と、ブレーキコイル２２に印加する電圧を制御するためのブレーキ制御信号Ｓｂ３を発生する。

ブレーキ制御装置２０が正常である場合、即ち故障検出信号Ｓａｂｎが入力されていない場合、コンタクタ指令信号Ｓｃ３はコンタクタ指令信号Ｓｃ２のままであり、ブレーキ制御信号Ｓｂ３はブレーキ制御信号Ｓｂ２のままである。

これに対して、ブレーキ制御装置２０の故障が検出された場合、即ち故障検出信号Ｓａｂｎが入力された場合、信号切換部２６は、ブレーキ制御装置２０からのコンタクタ指令信号Ｓｃ２及びブレーキ制御信号Ｓｂ２を無効化し、運行制御装置２１からのコンタクタ指令信号Ｓｃ１及びブレーキ指令信号Ｓｂ１に基づいて、ブレーキコイルコンタクタ２３への通電を制御するとともに、ブレーキコイル２２の電圧を制御する。

このように、信号切換部２６は、ブレーキ制御装置２０で故障が検出されたかどうかに基づいて、ブレーキ制御装置２０による制御の有効・無効を切り換える。そして、ブレーキ制御装置２０の故障検出時には、信号切換部２６は、ブレーキ制御装置２０による制御を無効化して、運行制御装置２１で生成された動作指令信号によりブレーキ装置７を直接的に動作させる。

図３は図１のブレーキ制御装置２０の減速度制御動作を示すフローチャートであり、ブレーキ制御装置２０の第１及び第２の演算部は、図３に示すような処理を同時に並行して実行する。図３において、ブレーキ制御装置２０は、まず処理に必要な複数のパラメータを初期設定する（ステップＳ１）。この例では、パラメータとして、かご停止判定に用いるかご速度（駆動シーブ速度）Ｖ０［ｍ／ｓ］、減速度制御を中止するかご速度Ｖ１［ｍ／ｓ］、ブレーキコイル２２の電流値の閾値Ｉ０［Ａ］、及びかご減速度の第１及び第２の閾値γ１［ｍ／ｓ²］，γ２［ｍ／ｓ²］（γ１＜γ２）を設定する。

初期設定後の処理は、予め設定されたサンプリング周期で周期的に繰り返し実行される。即ち、ブレーキ制御装置２０は、巻上機エンコーダ１０等のセンサ群からの信号を所定の周期で取り込む（ステップＳ２）。次に、巻上機エンコーダ１０からの信号に基づいて、かご速度Ｖ［ｍ／ｓ］、かご減速度γ［ｍ／ｓ²］を演算する（ステップＳ３）。

この後、かご１が非常停止動作中であるかどうかを判定する（ステップＳ４）。具体的には、ブレーキ制御装置２０は、かご速度（モータ回転速度）が停止判定速度Ｖ０よりも大きく、かつブレーキ電流値が停止判定電流値Ｉ０よりも小さいときに、かご１の非常停止動作中であると判定する。非常停止動作中でなければ、減速度制御を実施しない（ステップＳ１０）。

非常停止動作中であれば、かご減速度γが第１の閾値γ１よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ５）。そして、γ≦γ１であれば、減速度制御は実施しない（ステップＳ１０）。また、γ＞γ１であれば、減速度制御を開始する（ステップＳ６）。

ここで、かご１の非常停止時には、巻上機モータ６への通電も遮断されるため、非常停止指令が発生してから実際に制動力が作用するまでの間に、かご１側の荷重と釣合おもり２の荷重とのアンバランスによって、かご１が加速される場合と、かご１が減速される場合とがある。

ブレーキ制御装置２０では、γ≦γ１であれば、非常停止指令発生直後にかご１が加速されていると判断し、早急に制動力を作用させるように減速度制御を実施せず、最大の制動力を直ちに印加する。また、γ＞γ１であれば、かご１が減速されていると判断し、減速度が過大にならないように減速度制御を実施する。

減速度制御では、ブレーキ制御装置２０は、かご減速度γが第２の閾値γ２よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ７）。そして、γ＞γ２であれば、かご減速度γを抑えるため、減速度制御スイッチ（図示せず）を予め設定されたスイッチングデューティ（例えば５０％）でＯＮ／ＯＦＦする（ステップＳ８）。これにより、ブレーキコイル２２に所定の電圧が印加され、ブレーキ装置７の制動力が制御される。

また、γ≦γ２であれば、減速度制御スイッチは開状態のままとする。この後、ブレーキ制御装置２０は、制御停止判定を行う（ステップＳ９）。制御停止判定では、かご速度Ｖが閾値Ｖ１未満であるかどうかが判定される。そして、Ｖ≧Ｖ１であれば、そのまま入力処理（ステップＳ２）に戻る。また、Ｖ＜Ｖ１であれば、減速度制御を終了し（ステップＳ１０）、入力処理（ステップＳ２）に戻る。

次に、図４は図１のブレーキ制御装置２０の異常診断動作を示すフローチャートである。ブレーキ制御装置２０の第１及び第２の演算部は、図３における入力処理（ステップＳ２）以降の各処理が完了した時点で図４に示すような診断処理を呼び出す。

異常診断動作では、センサからの入力値や第１及び第２の演算部による演算値の整合性を判定する（ステップＳ１１）。具体的には、入力値や演算値の差が所定の範囲内であれば、異常なしと判断し、図３における次の処理に戻る。また、入力値や演算値の差が所定の範囲を超えた場合、異常ありと判断し、故障検出信号Ｓａｂｎを信号切換部２６に出力する（ステップＳ１２）。

図５は図１のブレーキ制御装置２０に設定されたかご減速度の第１及び第２の閾値とかご位置との関係を示すグラフである。ブレーキ制御装置２０の第１及び第２の演算部には、図５に示すように、第１及び第２の閾値γ１，γ２がかご位置に応じて変化するように設定されている。具体的には、終端階付近における第１及び第２の閾値γ１，γ２は、終端階へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。

図６は図２の信号切換部２６を示すブロック図である。切換スイッチ部２７は、故障検出信号Ｓａｂｎに応じて切り換えられる。図６の切換スイッチ部２７は、ブレーキ制御装置２０の故障が検出されていない状態を示しており、ブレーキ制御装置２０からのブレーキ制御信号Ｓｂ２がそのままブレーキ制御信号Ｓｂ３として出力されている。

ブレーキ制御装置２０の故障が検出されると、切換スイッチ部２７が切り換えられ、出力制御論理回路部２８で生成されたブレーキ電流指令信号Ｓｂ４がブレーキ制御信号Ｓｂ３として出力される。出力制御論理回路部２８は、運行制御装置２１からのブレーキ指令信号Ｓｂ１と、ブレーキシュー９の位置を検出するブレーキスイッチ（図示せず）からのブレーキスイッチ信号と、ＰＷＭ生成回路部２９からの信号とに基づいて、ブレーキ電流指令信号Ｓｂ４を生成する。

図７は図６の出力制御論理回路部２８で生成されるブレーキ電流指令信号Ｓｂ４の一例を示すグラフである。制動力を解除する旨のブレーキ指令信号Ｓｂ１を受けると、出力制御論理回路部２８は、所定の電流指令値Ｉ１を出力する。この後、時刻ｔ１でブレーキシュー９がブレーキドラム８から離れたことが検出されると、出力制御論理回路部２８は、電流指令値をＩ２（Ｉ１＞Ｉ２）まで低下させる。これは、ブレーキシュー９を制動位置（落下位置）から解除位置（吸引位置）まで変位させるのに必要な吸引電圧よりも、解除位置に保持するために必要な吸引電圧が小さくて済むためである。

ＰＷＭ生成回路部２９は、ＰＷＭ制御のデューティ比を変えるための信号を生成する。ＰＷＭ生成回路部２９のデューティ比は、ロータリースイッチ等の操作により変更可能となっている。即ち、ロータリースイッチ等を操作してデューティ比を予め設定することにより、制御対象となるブレーキ装置７に適した制御電圧が選択される。これにより、共通の回路構成で種々のブレーキ装置７に対応することができる。

このようなエレベータ装置では、ブレーキ制御装置２０の故障検出時に、運行制御装置２１からの動作指令信号を利用してブレーキ装置７を動作させるようにしたので、ブレーキ制御装置２０の故障時にもブレーキ装置７の制動・解除を可能とし、かご１内に乗客が閉じ込められるのを防止することができる。

また、ブレーキ制御装置２０の故障検出時にブレーキ装置７の制動力を解除する場合には、ブレーキシュー９の状態に応じて（ブレーキシュー９の状態をフィードバックして）予め設定された吸引電圧がブレーキコイル２２に印加されるので、ブレーキコイル２２に印加する電圧を必要最小限に抑えることができ、ブレーキコイル２２の焼損を防止することができるとともに、省電力化を図ることができる。

なお、上記の例では、ブレーキ制御装置２０により非常停止時の減速度制御を実施したが、ブレーキ制御装置２０によるブレーキ装置７の制御はこれに限定されるものではなく、例えばブレーキ装置７の動作音を低減する制御等を実施させてもよい。
また、上記の例では、ブレーキ制御装置２０の故障をブレーキ制御装置２０自体により検出するようにしたが、運行制御装置２１や他の監視装置により検出するようにしてもよい。
さらに、上記の例では、出力制御論理回路部２８を信号切換部２６に設けたが、これに限定されるものではなく、例えば運行制御装置２１内に設けることもできる。
さらにまた、運行制御装置２１から独立した信号切換部２６を用いずに、運行制御装置２１で信号の出力先を切り換えるようにしてもよい。

また、ブレーキ制御装置２０の故障が検出された場合、管理センタ等に故障を報知し、保守員が点検・修理を行うまで、ブレーキ制御装置２０を切り離した状態でかご１の運行を継続してもよい。また、ブレーキ制御装置２０の故障が検出された場合、ブレーキ制御装置２０を切り離した状態で予め設定された階又は最寄り階までかご１を移動させ停止させた後、保守員が点検・修理を行うまで、エレベータ装置の運転を休止してもよい。

さらに、ブレーキ装置７は２個以上設けてもよい。
さらにまた、上記の例では、駆動シーブ５の回転を制動するブレーキ装置７を示したが、ブレーキ装置は、懸架手段を把持してかご１を制動するブレーキ（ロープブレーキ等）や、かご１に搭載されガイドレールに係合してかご１を制動するブレーキ（かごブレーキ）等であってもよい。
また、懸架手段はベルトであってもよい。
さらに、図１では１：１ローピング方式のエレベータ装置を示したが、ローピング方式はこれに限定されるものではなく、例えば２：１ローピングであってもよい。
さらにまた、上記の例では、１台の巻上機４によりかご１が昇降されるが、複数台の巻上機を用いるエレベータ装置であってもよい。

Claims (3)

1. かご、
   前記かごの走行を制動するブレーキ装置、
   前記ブレーキ装置を動作させるための動作指令信号を発生し、前記かごの運行を制御する運行制御装置、
   前記動作指令信号に応じて前記ブレーキ装置の制動力を制御するブレーキ制御装置、及び
   前記運行制御装置及び前記ブレーキ制御装置と前記ブレーキ装置との間に設けられた信号切換部
   を備え、
   前記ブレーキ制御装置の故障が検出されると、前記ブレーキ制御装置から前記信号切換部に故障検出信号が出力され、
   前記信号切換部は、前記ブレーキ制御装置の故障が検出されたかどうかに基づいて、前記ブレーキ制御装置による制御の有効・無効を切り換え、
   前記ブレーキ制御装置の故障検出時には、前記ブレーキ制御装置による制御を無効化して前記動作指令信号により前記ブレーキ装置を直接的に動作させることにより、前記ブレーキ制御装置を切り離した状態で予め設定された階又は最寄り階まで前記かごを移動させ停止させた後、運転を休止するエレベータ装置。
2. 前記ブレーキ制御装置は、２重化された演算部を有し、演算結果の比較により自己の故障を検出可能となっている請求項１記載のエレベータ装置。
3. 前記ブレーキ装置は、ブレーキドラムに接離されるブレーキシューと、前記ブレーキシューを前記ブレーキドラムに押し付け制動力を印加するブレーキばねと、前記ブレーキばねに抗して前記ブレーキシューを前記ブレーキドラムから開離させ制動力を解除する電磁マグネットとを有し、
   前記ブレーキ制御装置の故障検出時に前記ブレーキ装置の制動力を解除する場合には、前記ブレーキシューの状態に応じて予め設定された吸引電圧が前記電磁マグネットに印加される請求項１記載のエレベータ装置。

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