JP5532753B2 - エレベータの安全装置 - Google Patents

Description

この発明は、エレベータのブレーキの安全装置に関するものである。

エレベータのかごは、各階に停止するとき、巻上機の電動機の通電を遮断し、ブレーキを制動することによって保持される。このブレーキは、基台に回転支持され、ブレーキ車の外周を包囲するブレーキ腕と、このブレーキ腕に装着され、巻上機のブレーキ車に対して接離するライニングを備えている。そして、ブレーキ腕を押付ける押しばねを備え、この押しばねによって、ライニングをブレーキ車に押付けてブレーキ車を制動している。また、基台に回転支持された作動腕と、電磁コイルによって進退するプランジャを備えている。そして、電磁コイルを駆動することで、プランジャが動作し、作動腕を介してブレーキ腕を押しばねの押付け力に抗して回転させて、ライニングをブレーキ車から引き離し制動解除する。

また、プランジャによって動作するブレーキ不動作検出スイッチを備え、このブレーキ不動作検出スイッチは、プランジャが制動の位置にあるときに接点が開放し、制動解除の位置にあるときに接点が閉じるようになっている。このようにブレーキ不動作検出スイッチは、プランジャの動作位置を検出することでブレーキの制動状態を検出している。かごが呼びのある階に停止しているとき、ブレーキは制動状態となっており、ブレーキ不動作検出スイッチの接点が開放された状態となっている。もしこのとき、何らかの原因でプランジャが制動状態の位置になかったとすると、接点が閉じたままの状態となる。このとき、エレベータは、ブレーキ不動作検出スイッチの接点が開放されていないことを検知し、巻上機の電動機でかごを保持するとともに、乗客に対してすみやかに降りることを発報し、起動不能状態とする。このように、従来のエレベータの安全装置は、ブレーキ不動作検出スイッチによってブレーキの動作状態を検出し、万一、異常があったときには、乗客の安全を講じるようにしている。（例えば、特許文献１参照）

特開昭５３−８７４４９号公報（第４−５頁、第３図）

しかしながら、ブレーキ不動作検出スイッチは接点の開閉による検出であるため、ブレーキが制動状態へ動作中に接点の開閉が切り換わる。従って、厳密にはこの時点では、ブレーキが制動状態へ動作中であり、制動に至ってない。万一、ブレーキ腕の動作に何らかの原因で不具合があり、接点の開閉が切り換わった時点で、ブレーキの動作が停止あるいは緩慢になった場合、ブレーキが制動状態でないにも関わらず、接点が開放されるので、エレベータはブレーキが正常に制動したと判断してしまうといった問題点があった。
本発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、その目的は、ブレーキの制動動作の異常有無を確実に判断できるエレベータの安全装置を得ることである。

この発明に係るエレベータの安全装置は、電磁石機構の電磁コイルの通電及び通電遮断によって、駆動綱車を制動及び制動解除するブレーキと、ブレーキが制動するとき、電磁コイルの電流を時系列に検出して、この電流が遮断されて降下してから電磁石機構が動作を開始して電流が上昇する時点までの時間であるブレーキ動作前時間と、電磁石機構が動作を開始して電流が上昇する時点から動作を停止して電流が再び降下するまでの時間であるブレーキ動作時間と、電磁石機構が動作開始して電流が上昇する時点の電磁石コイルの電流値である落下電流とを示したブレーキ動作情報を検出するブレーキ動作検出手段と、ブレーキの制動の異常有無を判断するための基準値をブレーキ動作情報を用いて設定する基準値設定手段とを備え、ブレーキが制動するとき、ブレーキ動作異常判定手段が、ブレーキ動作検出手段によって検出されたブレーキ動作情報と、基準値設定手段で設定されている基準値とを比較して、ブレーキの制動動作の異常有無を判断するものである。

ブレーキ動作情報でブレーキの動作状態が把握できることから、上記のブレーキ動作異常判定手段によって、ブレーキの制動動作の異常有無を確実に判断できる。

本発明の実施の形態１におけるエレベータの安全装置を模式的に示した構成図である。 図１のブレーキの正面図である。 ブレーキが正常な状態で、電磁コイルの通電が遮断されてブレーキが制動する時の電磁コイルの電流を時系列に示した電流波形である。 ブレーキが異常な状態で、電磁コイルの電流を時系列に示した電流波形である。 エレベータの安全装置を示すブロック構成図である。 エレベータの安全装置の動作フローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態１におけるエレベータの安全装置を模式的に示した構成図で、図２は図１のブレーキの正面図である。
図において、巻上機１は電動機２によって駆動される駆動綱車３と、駆動綱車３の回転を制動するブレーキ４を備えている。駆動綱車３にはロープ５が巻き掛けられている。このロープ５の一端にかご６が吊り下げられ、他端に釣り合いおもり７が吊り下げられている。そして、電動機２によって駆動綱車３が駆動され、かご６と釣り合いおもり７がつるべ式に昇降する。また、かご６を各階に停止する際は、電動機２の通電を遮断し、ブレーキ４を作動させて駆動綱車３を制動し、かご６を保持する。電動機２の駆動及びブレーキ４の作動は制御盤８によって制御される。

ブレーキ４は、駆動綱車３に連結されたブレーキ車９を備え、ブレーキ車９の両側に制動部材１０が配置されている。また、アーム１１が基台１２に回転支持されており、このアーム１１に制動部材１０が取り付けられ、アーム１１の回転によって制動部材１０がブレーキ車９に対して接離する。また、ブレーキ４には、押しばね１３が備えられている。この押しばね１３がアーム１１を押付け、制動部材１０がブレーキ車９に押し付けられる。これにより、駆動綱車３が制動される。

また、ブレーキ４には、電磁石機構であるプランジャ１４が備えられている。プランジャ１４は電磁コイル１５とロッド１６を備え、電磁コイル１５が通電されると電磁力によってロッド１６が突出する。また、作動腕１７が基台１２に回転支持されており、ロッド１６の先端が作動腕１７の一端に接している。作動腕１７の他端はアーム１１に取り付けられたネジ棒１８に接している。そして、ロッド１６が突出することにより、作動腕１７が回転しネジ棒１８を介して、アーム１１が押しばね１３の押付け力に抗して、ブレーキ車９に対して開く方向に回転する。これにより、制動部材１０がブレーキ車９から離間して、駆動綱車３が制動解除される。そして、電磁コイル１５の通電を遮断すると電磁力が無くなり、押しばね１３によって、ロッド１６が引っ込むとともに、制動部材１０がブレーキ車９に押し付けられて、駆動綱車３が制動される。

ブレーキ４が制動する際、上記のように電磁コイル１５の通電が遮断される。このとき、電磁コイル１５に流れている電流は、図３のような電流波形で時系列的に降下する。図３は、ブレーキ４が正常な状態で、電磁コイル１５の通電が遮断されてブレーキ４が制動する時の電磁コイル１５の電流を時系列に示した電流波形である。図４は、ブレーキ４が異常な状態で、電磁コイル１５の電流を時系列に示した電流波形である。図３，４を用いて、ブレーキ４が制動する際の電磁コイル１５の電流波形について説明する。

まず、ブレーキ４が正常に動作する場合の電流波形について説明する。ブレーキ４が制動する際、電磁コイル１５は通電を遮断されて、電磁コイル１５の電流は回路の時定数に従って降下する。これとともに電磁力も降下する。そして、電磁力が押しばね１３によるロッド１６の押付け力よりも小さくなった時点で、電磁石機構のロッド１６が動作を開始する。このとき、電磁コイル１５には逆起電力が作用し、電流が上昇する。このロッド１６の動作が開始した直後に電流が上昇する時点をブレーキ動作開始点と称する。そして、制動部材１０がブレーキ車９に押し付けられて、ロッド１６の動作が停止すると、電流は再び降下する。このロッド１６の動作が停止した時点をブレーキ動作停止点と称する。そして、最終的に電流がゼロとなった時点でブレーキ４の制動が完了する。電流が降下してブレーキ動作開始点までの時間がブレーキ動作開始前時間であり、ブレーキ動作開始点からブレーキ動作停止点までの時間がブレーキ動作時間である。また、ブレーキ動作開始点における電磁コイル１５の電流が落下電流である。これら、ブレーキ動作開始前時間、ブレーキ動作時間、落下電流を総称してブレーキ動作情報と称する。

次にブレーキ４が異常の場合の電流波形について説明する。アーム１１や作動腕１７の回転部やロッド１６の摺動部に異常があった場合、アーム１１、作動腕１７、ロッド１６は動作不良を起こし、ブレーキ４の制動動作が緩慢となってしまう。このとき、ブレーキ動作時間が長くなる。また、制動部材１０とブレーキ車９との間に異物が噛み込んだ場合などには、ロッド１６のストロークに変化が生じる。このとき、ブレーキ動作前時間が長くなったり、落下電流が小さくなったりする。また、ブレーキ動作時間が短くなる。あるいは、電磁コイル１５に逆起電力が作用しにくくなるなど、正常状態と異なる電流波形となる。このように、電磁コイル１５の電流波形から、ブレーキ４の制動時の動作状態を把握することができる。

図５は、エレベータの安全装置を示すブロック構成図である。エレベータの安全装置２０は、ブレーキ４と、ブレーキ動作検出手段２１と、検出値記録手段２２と、平均化手段２３と、基準値設定手段２４と、ブレーキ動作異常判定手段２５と、エレベータ安全動作指令手段２６とを備えている。ブレーキ動作検出手段２１と、検出値記録手段２２と、平均化手段２３と、基準値設定手段２４と、ブレーキ動作異常判定手段２５と、エレベータ安全動作指令手段２６とは、制御盤８に設けられている。ブレーキ動作検出手段２１は、ブレーキ４を制動する毎に、電磁コイル１５に流れる電流値を時系列に検出し、この電流波形からブレーキ動作開始点とブレーキ動作停止点を割り出し、ブレーキ動作前時間、ブレーキ動作時間及び落下電流を算出する。ブレーキ動作検出手段２１によって算出されたブレーキ動作前時間、ブレーキ動作時間及び落下電流（ブレーキ動作情報２１ａ）は、検出値記録手段２２によってブレーキ動作毎に記録される。平均化手段２３は、検出値記録手段２２に記録されたブレーキ動作情報２１ａを平均化して、ブレーキ動作情報の平均値２３ａを算出する。基準値設定手段２４は、ブレーキ動作検出手段２１によって検出されたブレーキ動作情報２１ａと平均化手段２３によって算出されたブレーキ動作情報の平均値２３ａとの差分の絶対値が正常と判断される値を基準値２４ａとして予め設定するものである。

ブレーキ動作異常判定手段２５は、ブレーキ動作検出手段２１によって検出されたブレーキ動作情報２１ａと、平均化手段２３によって算出されたブレーキ動作情報の平均値２３ａと、基準値設定手段２４によって設定されている基準値２４ａとを比較して、ブレーキ動作の異常有無を判定する。具体的には、ブレーキ４が動作した現時点で、ブレーキ動作検出手段２１によって検出されたブレーキ動作情報２１ａと、平均化手段２３によって算出されたブレーキ動作情報２３ａとの差分値（絶対値）が基準値２４ａ以下であれば、ブレーキ４の動作が正常と判断し、基準値２４ａより大きい場合は異常と判断する。なお、ここで言う異常とは、ブレーキ４が制動できなくなるものではなく、ブレーキ情報が基準値よりも大きく変化し、その変化の度合いからブレーキ４の故障の予兆を示すものも含む。

ブレーキ動作異常判定手段２５によって、ブレーキ動作が異常と判断された場合、エレベータはエレベータ安全動作指令手段２６によって運行される。エレベータ安全動作指令手段２６は例えば、次のようにしてエレベータを運行させる。
かご６を低速状態で最寄階に昇降させて停止させる。このとき、電動機２の通電を遮断して、ブレーキ４を作動させてかご６を静止保持させるようにする。そして、後述するブレーキ４の制動トルクを確認し、ブレーキ４の制動トルクでかご６を静止保持可能な場合には、かご６を戸開させて乗客を降車させる。乗客を降車させた後、かご６を戸閉してエレベータを休止させる。ブレーキ４の制動トルクでかご６を静止保持できない場合には、次のように運行する。かご６内の乗客人数により、かご６の質量が釣り合いおもり７の質量より大きい場合には、電動機２を駆動させてかご６を低速状態で上昇方向へ移動させる。そして、電動機２の電源が遮断された状態でもかご６が動かなくなる位置、即ち、釣り合いおもり７が図示しない釣り合いおもり緩衝器によって支えられている位置まで、かご６を移動させて戸閉のままエレベータを休止させる。逆に、かご６の質量が釣り合いおもり７の質量より小さい場合には、かご６を下降方向へ移動させる。そして、電動機２の電源が遮断された状態でもかご６が動かなくなる位置、即ち、かご６が図示しないかご緩衝器によって支えられている位置まで、かご６を移動させて戸閉のままエレベータを休止させる。なお、かご６の質量が釣り合いおもり７の質量が同一の場合、どちらか一方にかご６を移動させる。

ブレーキ４の制動トルクの確認は次のように行われる。電動機２の通電を遮断した状態でブレーキ４が作動しているとき、電動機２の回転量を図示しない回転検出器で検出する。ブレーキ４の制動トルクがなんらかの要因で低下していて、かご６を静止保持できない場合には、電動機２に回転量が生じる。ブレーキ４の制動トルクでかご６を静止保持可能な場合には、電動機２に回転量が生じない。このように、回転検出器で電動機６の回転有無を検出し、ブレーキ４の制動トルクの正否を確認する。
なお、ブレーキ動作異常判定手段２５は、平均化手段２３のブレーキ動作情報とブレーキ４が動作した時点でのブレーキ動作情報の差分を、基準値２４ａと比較判断したが、基準値２４ａを正常と判断されるブレーキ動作情報とし、この正常なブレーキ動作情報とブレーキ動作時点でのブレーキ動作情報と比較判断してもよい。

次に、エレベータの安全装置の動作について図６を用いて説明する。図６は、エレベータの安全装置の動作フローチャートである。
かご６がある階に停止し、制御盤８がブレーキ４に制動指令を発し、ブレーキ４が制動動作を開始する（ステップＳ１）。次に、ブレーキ動作検出手段２１がブレーキ動作情報２１ａを検出する（ステップＳ２）。そして、検出値記録手段２２が、ブレーキ動作検出手段２１が検出したブレーキ動作情報２１ａを記録する（ステップＳ３）。なお、ブレーキ動作情報はブレーキ４の動作毎に、検出値記録手段２２に記録される。次に、平均化手段２３が、検出値記録手段２２に記録されたブレーキ動作情報を平均化して、ブレーキ動作情報の平均値２３ａを算出する（ステップＳ４）。そして、ブレーキ動作異常判定手段２５が、ブレーキ動作情報の平均値２３ａとブレーキ動作情報２１ａとの差分の絶対値を算出する（ステップＳ５）。そして、ブレーキ動作異常判定手段２５が、この差分値２５ａ、基準設定手段２４で設定されている基準値２４ａとを比較判断する（ステップＳ６）。そして、ブレーキ動作情報の平均値２３ａとブレーキ動作情報２１ａとの差分値が基準値２４ａを越えていない場合には、エレベータは通常運転を続行し、超えていた場合には、エレベータ安全動作指令手段２６によってエレベータが運行される（ステップＳ７）。エレベータ安全動作指令手段２６による運行が終了すると、エレベータは休止状態となる。なお、基準値２４ａは、予め、基準値設定手段によって制御盤８に設定されている。

以上の実施の形態１におけるエレベータの安全装置は、次に示す効果を奏する。
本発明の実施の形態は、プランジャ１４の電磁コイル１５の通電及び通電遮断によって、駆動綱車３を制動及び制動解除するブレーキ４と、ブレーキ４が制動するとき、電磁コイル１５の電流を時系列に検出して、この電流からブレーキ動作情報を検出するブレーキ動作検出手段２１と、ブレーキ４の制動の異常有無を判断するための基準値を設定する基準値設定手段２４とを備え、ブレーキが制動するとき、ブレーキ動作異常判定手段２５が、ブレーキ動作検出手段２１によって検出されたブレーキ動作情報と、基準値設定手段２４で設定されている基準値とを比較して、ブレーキ４の制動動作の異常有無を判断している。ブレーキ動作情報でブレーキ４の動作状態が把握できることから、ブレーキ４の制動動作の異常有無を確実に判断できる。また、エレベータ安全動作指令手段２６を備えたので、ブレーキ４の動作状態に異常があった場合に、かご６を最寄階に停止させてエレベータを休止させるなど、ブレーキ４が異常な状態のまま運行し続けることがない。

また、平均化手段２３で、ブレーキ４が毎回動作した際のブレーキ動作情報を平均化して、その平均値とブレーキ４が動作した時点でのブレーキ動作情報とをブレーキ動作異常判定手段２５が比較し、ブレーキ４の動作の異常有無を判断している。ブレーキ動作情報は、通常、ブレーキ４は固体差や押しばね１３のばね力の設定などにより、ブレーキ４毎に異なった値を示す。このように、ブレーキ動作情報はブレーキ４毎にバラツキがある。もし、ブレーキ動作情報の正常値を基準値として、この基準値とブレーキ４の動作時点でのブレーキ動作情報とを比較判断する場合、このブレーキ動作情報のバラツキを考慮する必要がある。従って、基準値とブレーキ動作情報とを比較する際、本来ならば、ブレーキ動作情報が基準値以下であれば正常と判断できるものの、基準値からブレーキ動作情報のバラツキ分を除外した値以下でないと正常と判断できない。本実施の形態では、ブレーキ４が正常に動作していたときのブレーキ動作情報を平均化した平均値を判断基準にしているので、ブレーキ４の個体差によってブレーキ動作情報がブレーキ毎に異なっていても、ブレーキ４の動作異常を確実に判断できる。

１ 巻上機、２ 電動機、３ 駆動綱車、４ ブレーキ、６ かご、
７ 釣り合いおもり、８ 制御盤、９ ブレーキ車、１０ 制動部材、
１３ 押しばね、１４ プランジャ（電磁石機構）、１５ 電磁コイル、１６ ロッド、
２０ エレベータの安全装置、２１ ブレーキ動作検出手段、２２ 検出値記録手段、
２３ 平均化手段、２４ 基準値設定手段、２５ ブレーキ動作異常判定手段、
２６ エレベータ安全動作指令手段

Claims (3)

1. 電磁石機構の電磁コイルの通電及び通電遮断によって、駆動綱車を制動及び制動解除するブレーキと、
   該ブレーキが制動するとき、前記電磁コイルの電流を時系列に検出して、該電流が遮断されて降下してから前記電磁石機構が動作を開始して前記電流が上昇する時点までの時間であるブレーキ動作前時間と、前記電磁石機構が前記動作を開始して前記電流が上昇する時点から前記動作を停止して前記電流が再び降下するまでの時間であるブレーキ動作時間と、前記電磁石機構が前記動作開始して前記電流が上昇する時点の前記電磁石コイルの電流値である落下電流とを示したブレーキ動作情報を検出するブレーキ動作検出手段と、
   前記ブレーキの制動の異常有無を判断するための基準値を前記ブレーキ動作情報を用いて設定する基準値設定手段と、
   前記ブレーキが制動するとき、前記ブレーキ動作検出手段によって検出された前記ブレーキ動作情報と、前記基準値設定手段で設定されている前記基準値とを比較して、前記ブレーキの制動動作の異常有無を判断するブレーキ動作異常判定手段と、
   を備えたことを特徴とするエレベータの安全装置。
2. 前記ブレーキが前記動作する毎に前記ブレーキ動作検出手段によって検出される前記ブレーキ動作情報を平均化して前記ブレーキ動作情報の平均値を算出する平均化手段を備え、前記基準値設定手段は、前記ブレーキ動作情報と前記平均値とから前記基準値を設定し、前記ブレーキ動作異常判定手段は、前記平均化手段によって求められたブレーキ動作情報の前記平均値と、前記ブレーキ動作検出手段によって検出されたブレーキ動作情報と、前記基準値とを比較して前記ブレーキの制動動作の異常有無を判断することを特徴とする請求項１に記載のエレベータの安全装置。
3. 前記ブレーキ動作異常判定手段が、前記ブレーキの制動動作に異常有りを判断したとき、エレベータを最寄階に停止させるように運行するエレベータ安全動作指令手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のエレベータの安全装置。

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