JP6687545B2 - エスカレータ用緩速制動装置 - Google Patents
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Description
本発明は、エスカレータ用線形制動装置に関し、特に、エスカレータのステップ及びハンドレールが線形的に最適の制動が行われるようにするためのエスカレータ用緩速制動装置に関する。
周知のように、エスカレータは、各種構造の建築物内部に設けられ、ステップを無限軌道上に設置してエレベータよりさらに多い人員を上層に移動させるか、下層に移動させることができ、開放型構造であって、周囲景観を楽しむことができるようにしたものであり、デパートやホテル、大型ショッピングセンタ、地下鉄駅等に設けられて広く活用されている。
このようなエスカレータの構造をみると、搭乗者が乗る無限軌道上に連結されたステップを上下に駆動するための動力を発生させる駆動モータと、前記駆動モータの駆動軸に連結された駆動スプロケットが駆動チェーンで連結されて、
駆動モータの動力により駆動軸が回転しながら共に回転されるステップスプロケットがステップチェーンを移動させて、エスカレータが上りまたは下りに作動される。
このようなエスカレータは、駆動モータ自体にメインブレーキが備えられており、コントローラにより、必要に応じて作動されて駆動モータの回動を停止させることで、挟まり事故のような安全事故が発生すれば、エスカレータを急制動させることができるようにしたものである。
このようなエスカレータのステップ駆動のためのステップ両側の駆動スプロケットは、駆動軸に連結されており、前記駆動モータ回動軸に挟まれた駆動チェーンは、前記駆動スプロケットを回動させることによりステップが駆動されるようにした構造である。
したがって、駆動モータと駆動軸のスプロケットとを連結させて動力を伝達する駆動チェーンが切れる場合、メインブレーキの制動力が作動してもエスカレータのステップにはその制動力が伝達されることができない構造であるから、エスカレータのステップは、自体の重さと搭乗者の重さとにより下り中に急に
加速され、上り中の場合には、停止後、瞬間的に逆転されて、下りに加速されることにより、搭乗者が上昇または下降時の慣性によって中心を失って前方に倒れることになり、深刻な怪我事故が頻発するといった重大な問題点がある。
このようなエスカレータの代表的な例として、大韓民国登録実用新案公報第２０−０４６６１５７号（考案の名称：高荷重用エスカレータのディスク油圧キャリパ式非常停止安全ブレーキ制御装置；以下、「引用発明」という）がある。
前記引用発明は、図１に示すように、エスカレータのステップが設けられたステップチェーンと、前記ステップチェーンと噛み合う駆動スプロケット３６とを備え、駆動モータ２１により正逆回転しながら前記ステップチェーンを昇降または下降させるエスカレータ回転軸３０と、前記エスカレータ回転軸３０の回転方向を感知する逆回転感知センサと、前記エスカレータ回転軸３０の回転速度を感知するオーバースピード感知センサと、前記エスカレータ回転軸３０の回転を機械的な力で遮断する非常停止安全ブレーキ４０と、前記逆回転感知センサ及びオーバースピード感知センサの信号に応じて異常可否を判断し、前記非常停止安全ブレーキ４０を制御する制御部とを備える高荷重用エスカレータのディスク油圧キャリパ式非常停止安全ブレーキ制御装置において、
前記非常停止安全ブレーキ４０は、前記エスカレータ回転軸３０にさらに設けられたブレーキディスク４１と、前記ブレーキディスク４１の両側で同時に圧力を加えて、前記ブレーキディスク４１の回転を制限し、前記制御部の信号により作動される油圧キャリパ４２を備え、
前記非常停止安全ブレーキ４０は、前記エスカレータ回転軸３０の中央部分を制動できるように、前記エスカレータ回転軸３０の中央部分に対応するように設けられることを特徴とする高荷重用エスカレータのディスク油圧キャリパ式非常停止安全ブレーキ制御装置である。
このような引用発明は、駆動チェーンが切れた場合、油圧キャリパ式非常停止安全ブレーキにより高速で下降するエスカレータを強い力で速かに制動すると、エスカレータのステップ上に立っている搭乗者らが慣性で転倒されて深刻な安全事故が発生し得るという問題点がある。
本発明の目的は、このような問題点を解決するために、エスカレータの運行中、ステップの移動を停止させるべき必要がある場合、ステップ上に立っている搭乗者が倒れない程度に緩やかに減速させることにより、急制動による搭乗者の怪我を防止できるようにするための１つのエスカレータ用緩速制動装置を提案することにある。
本発明は、このような目的を達成するために、ステップチェーンに噛み合うステップスプロケットと駆動スプロケットとが駆動軸の両側に各々設けられており、駆動モータ回動軸に挟まれた駆動チェーンは、前記駆動スプロケットを回動させることによりステップが駆動されるようにし、前記駆動軸に設けられた制動スプロケットと、前記制動スプロケットに連動されるように制動チェーンで連結された従動スプロケットと、前記従動スプロケット及び変速ギアの連結を統制する電磁クラッチと、前記変速ギアによって中心軸が回転する制動モータと、前記制動モータの固定子である複数個の巻線に連結された複数個のスイッチング手段と、選択されたスイッチング手段に作動パルスを供給するためのコントローラとを備えてなるエスカレータ用緩速制動装置を提供する。
このように、本発明は、コントローラで供給される作動パルスによってスイッチング素子で単位時間当り流れる電流量を調節できるようになるものであって、制動モータの固定子である固定巻線に流れる電流量を調節することにより、固定巻線に形成される磁極が回転子である永久磁石の回転を抑制する時間幅を制御するようになり、これにより、コントローラで供給される作動パルスによって緩やかな速度で制動スプロケット及びこれの中心に固定された駆動軸の回転を緩やかな速度で抑制し、停止させることができるようになるものであって、ステップ上に立っている搭乗者が安全に停止できるようになり、人命を保護できるようになるという有用な効果がある。
さらに、このような本発明は、コントローラに搭載されたプログラムを修正することだけで作動パルスのデューティサイクルを調節し、エスカレータの搭乗人員、ステップの重量など、規模に相応して最適の停止所要時間を設定できるので、安全に迅速停止させることができるものであり、制動作動過程で騷音発生要因がないので、静粛なエスカレータ運転が可能になるという有用な効果がある。
ステップチェーンに噛み合うステップスプロケットと駆動スプロケットとが駆動軸に設けられ、駆動モータの回動軸に挟まれた駆動チェーンは、前記駆動スプロケットを回動させることによりステップが駆動されるようにし、前記駆動軸に設けられた制動スプロケットと、前記制動スプロケットに連動されるように制動チェーンで連結された従動スプロケットと、前記従動スプロケット及び変速ギアの連結を統制する電磁クラッチと、前記変速ギアによって中心軸が回転する制動モータと、前記制動モータの固定子である複数個の巻線に連結された複数個のスイッチング手段と、選択されたスイッチング手段に作動パルスを供給するためのコントローラとを備えてなるエスカレータ用緩速制動装置。
本発明を添付された図面を参照して本発明の属する技術分野における通常の
知識を有した者が容易に実施できるように、本発明の実施形態を詳細に説明すれば、次のとおりである。
本発明を添付された図面を参照して本発明の属する技術分野における通常の
知識を有した者が容易に実施できるように、本発明の実施形態を詳細に説明すれば、次のとおりである。
本発明に係るエスカレータ用緩速制動装置を適用したエスカレータの全体的な構成を図２に示し、制動の際、動力が伝達される順序によって図３に構成要素を概略的に示した。
これから分かるように、本発明は、搭乗者が乗る図示していないステップの下方に設けられるステップチェーンに噛み合う２つのステップスプロケット１００と駆動スプロケット１０２とが駆動軸１０１の両側に各々固定されている。
なお、駆動モータ１０４回動軸に挟まれた駆動チェーン１０３は、前記駆動スプロケット１０２を回動させることにより、同一軸上に固定されたステップスプロケット１００を回転させてステップが駆動されるようにし、前記駆動軸１０１にさらに設けられた制動スプロケット１０５が共に回転されるようにする。また、前記制動スプロケット１０５に連動されるように制動チェーン１０６で連結された従動スプロケット２０１と、前記従動スプロケット２０１及び変速ギア２００との連結を統制する電磁クラッチ３００と、前記変速ギア２００によって回転する制動モータ４００と、前記制動モータ４００の固定子である複数個の巻線に連結された複数個のスイッチング手段と、選択されたスイッチング手段に作動パルスを供給し、前記制動モータ４００の回転子４０２が受けるようになる回転負荷を緩やかな速度で増加させることができるようにするためのコントローラ５００とを備えてなるものである。
このような本発明は、エスカレータが正常作動状態では、コントローラ５００によって電磁クラッチ３００が作動されないので、駆動軸１０１に固定された制動スプロケット１０５及び制動チェーン１０６によって回転される回転軸３０２が図２の「Ａ」部拡大として示されたようなリターンスプリング３０５の弾力で図面上の左側に移動されて、図５に示されたように、スプライン３０３が大ギア２０２のボス３０４外部に待機中であるから、回転軸３０２の回転力が大ギア２０２に伝達されない状態で待機しているようになる。したがって、回転軸３０２は、電磁クラッチ３００が作動前であるから、変速ギア２００及び制動モータ４００の中心軸４０１と分離されて、駆動軸１０１は何らの制動を受けなかった状態で回転される。このような状態で駆動モータ１０４の動力で駆動チェーン１０３が回転し、駆動チェーン１０３は、駆動スプロケット１０２を回転させることによって駆動軸１０１が回転し、駆動軸１０１に共に固定されたステップスプロケット１００が回転しながら、図示していないステップチェーンが回転することにより、ステップ及びハンドレールが駆動モータ１０４の回転方向に沿って安定した速度で移動するようになり、ステップ上に立っている搭乗者は、安全かつ便利に上層または下層に移動できるようになる。
このような正常な運行状態で駆動チェーン１０３の破断や挟まり感知などのような突発事態の発生の際、コントローラ５００は、図６に示されたように、電磁クラッチ３００を作動させて回転軸３０２を図面上の右側に移動させるようになり、これにより、回転軸３０２のスプライン３０３が大ギア２０２のボス３０４内部に形成されたスリット３０７に結合されながら、駆動軸１０１に固定された制動スプロケット１０５及び制動チェーン１０６を介して伝達される回転力が電磁クラッチ３００を介して変速ギア２００及び制動モータ４００の中心軸４０１と連動されるように状態を切り換える。
これと共に、コントローラ５００は、モータの作動を中止させるために、制動のための出力パルスを発生させるようになるところ、このような出力パルスは、図４に示されたように、「ＯＮ」時間（ton）と「ＯＦＦ」時間（toff）との比（Ｒａｔｅ）であるデューティ比（Ｄｕｔｙ Ｒａｔｅ； ton/( ton +toff)）が次第に大きくなるように出力を発生させる。
このようなデューティ比は、マイクロプロセッサで実現されるコントローラ５００の出力でプログラムによって設定可能である。
このようなデューティ比は、マイクロプロセッサで実現されるコントローラ５００の出力でプログラムによって設定可能である。
このようにして図４に示されたように、デューティ比が制動初期には小さく、次第に大きくなるようにして、制動完了時には出力パルスのレベルが高い状態に維持されるようにすれば、スイッチング手段のターンオン状態が維持されて制動モータ４００の各巻線には最大の電流が流れるので、最も強力な磁力が形成され、これにより、回転子４０２である永久磁石が回転し難い状態になる。
本発明では、スイッチング実現のために、大電力制御に適したＩＧＢＴ（５０１）（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を使用した例を図７と図８で例示し、都合上、ＩＧＢＴ（５０１）を使用した例を挙げて説明する。
したがって、デューティ比が小さい制動初期にはＩＧＢＴ（５０１）によって電流が流れる時間が短いので、制動モータ４００の回転子４０２回転で周辺の巻線に流れる電流量が少なくなり、固定子である固定巻線４０３で発生される磁力が弱いので、制動モータ４００の回転子４０２が受けるようになる制動力は大きくないようになる。このような初期状態から制動中期になると、次第にデューティ比が大きくなるので、ＩＧＢＴ（５０１）によって電流が流れる時間が長くなるようになるものであるから、制動モータ４００の回転子４０２回転で周辺の固定巻線４０３に流れる電流量が増加するようになり、固定子である固定巻線４０３で発生される磁力が強くなるので、制動モータ４００の回転子４０２が容易に回転し難く、制動力が大きくなる。
このようにして時間が経過することにより、設定された制動完了時間になると、ＩＧＢＴ（５０１）によって電流が流れ続けるようになるので、制動モータ４００の回転子４０２回転で周辺の巻線に流れる電流量が最大になり、固定子である固定巻線４０３で発生される磁力が最も強くなるので、制動モータ４００の回転子４０２が回転を停止し、制動力が最大になる。これにより、制動モータ４００の回転子４０２と連結された変速ギア２００及び電磁クラッチ３００、そして制動チェーン１０６及び制動スプロケット１０５、駆動軸１０１は回転できない状態になり、これにより、ステップスプロケット１００も回転できないので、これによって回転するステップチェーンとステップは停止するようになる。
なお、本発明では、都合上、大電力スイッチング手段の例として、ＩＧＢＴ（５０１）を使用した例を説明しているが、大電力トランジスタを使用しても関係なく、その他、トライアック等、様々なスイッチング素子を使用できる。
また、本発明では、固定巻線４０３に誘起される誘導起電力の方向が回転子４０２の回転方向に沿って反転される場合にも、円滑な電流の流れ制御が可能なようにするために、ＰＮＰとＮＰＮ ＩＢＧＴ（５０１）を制御するように並列接続し、コントローラ５００でハイレベルまたはローレベルの出力がＩＢＧＴ（５０１）のゲートに選別的に印加されるようにした。
このようにして本発明は、制動モータ４００に制動のための出力パルスが印加され、設定時間が経過した後、完全制動状態に達するものであるから、ステップは、搭乗者が倒れることなく、安全に最適化された緩やかな速度で停止するようになる。
なお、本発明では、電磁クラッチ３００がコントローラ５００で供給される出力で作動されて制動力が伝達されるようにし、コントローラ５００で供給される出力がない場合には、電磁クラッチ３００が変速ギア２００と分離されて、一切の制動力が伝達されないので、駆動軸１０１が正常に作動してステップの上昇または下降動作を行うようになる。このような本発明に適用可能な代表的な電磁クラッチ３００の構造及び変速ギア２００を図５に示した。
これから分かるように、本発明は、制動スプロケット１０５に連結されて回転する制動チェーン１０６が従動スプロケット２０１を回転させ、前記従動スプロケット２０１は、スプライン３０３を備えた回転軸３０２とクラッチコイル３０１、そして変速ギア２００を構成する大ギア２０２のボス３０４に形成されたスリット３０７を備えてなる電磁クラッチ３００と、大ギア２０２及びピニオン２０３で構成された変速ギア２００及びピニオン２０３と結合された制動モータ４００の中心軸４０１で構成される。
このような実施形態によれば、制動チェーン１０６によって回動する従動スプロケット２０１の中心に固定された回転軸３０２にスプライン３０３が形成されており、このようなスプライン３０３は、従動スプロケット２０１と変速ギア２００の大ギア２０２ボス３０４に形成されたスリット３０７とにより結合されている。
したがって、本発明では、電磁クラッチ３００のクラッチコイル３０１にコントローラ５００によって供給される電流が流れれば、クラッチコイル３０１が回転軸３０２を吸引して図６の矢印で示されたように、従動スプロケット２０１の回転軸３０２が図面上の左側に移動するようになる。
このような結果は、制動チェーン１０６によって回転する従動スプロケット２０１の回転力がスプライン３０３が結合される大ギア２０２のボス３０４に形成されたスリット３０７と結合されて、そのピニオン２０３を回転させ、これにより、制動モータ４００の中心軸４０１を回動させて回転子４０２の回転が始まるので、制動モータ４００の固定巻線４０３に誘導起電力が発生し、このような誘導起電力は、固定巻線４０３に流れながら永久磁石である回転子４０２の極と相反するように磁化されることにより、回転子４０２は、固定巻線４０３によって吸引されて回転子４０２の回転が難しくなる。
したがって、制動チェーン１０６によって供給された回転力は、従動スプロケット２０１及び変速ギア２００の大ギア２０２、ピニオン２０３を経由して制動モータ４００に到達するが、ピニオン２０３の中心軸４０１と同軸上に固定された回転子４０２が固定巻線４０３によって回転し難くなることにより、制動チェーン１０６の回転が難しくなり、これにより、制動スプロケット１０５及び駆動軸１０１まで制動がかかる状態になり、その結果、駆動軸１０１と同軸上に固定されたステップスプロケット１００の回転が制動されて、ステップの動きが制限される。
したがって、搭乗客が立っているステップは、上記した過程で制動モータ４００による制動力が伝達されるところ、特に、本発明では、このような制動モータ４００の固定巻線４０３に流れる誘導起電力の電流流れを制御することにより、作動初期と作動完了に至る時点までの期間の間、制動力が緩やかに増加するようにすることで、ステップに立っている搭乗客が倒れない最適の速度で停止するようになる。このような本発明では、電磁クラッチ３００と変速ギア２００の例を図５、６に示したが、このような構造の他にも、様々な形態からなる電磁クラッチ３００及び変速ギア２００を使用できることはもちろんである。
また、本発明では、制動モータ４００の巻線を３条設置してなる例を図示しており、上記したコントローラ５００が２個１条からなる３条の巻線に１個のＩＧＢＴ（５０１）を連結し、回転子４０２の角度を感知し、回転子４０２の角度に相応して固定巻線４０３の両端間に連結されたＩＧＢＴ（５０１）を選択制御できるように位相角感知センサ５０２を設置した。
なお、本発明において制動モータ４００は、電気的制動方法であるから、減速によって発展能力が低下し、これにより、制動力も共に弱化する可能性があるので、必要に応じて引用発明のようなブレーキキャリパ、ブレーキディスクを使用する公知となった機械的制動手段を併用することによって安全を一層図ることができる。
なお、本発明では、制動モータ４００の固定巻線４０３に外部からの電源（ＶＣＣ）がスイッチング素子を経由して作動電力として供給されるようにすることで、回転方向と逆方向にトルクが発生するようにコントローラ５００で制御することにより、強力な制動力が制動初期から制動完了時点まで発揮されるようにすることもでき、このような場合には、前記した機械的制動手段を補助的に使用する必要がなくなり、このような実施形態を図８に示した。
また、本発明では、制動チェーン１０６を使用して制動スプロケット１０５の回転力が従動スプロケット２０１に伝達されるようにしたが、必要に応じてタイムベルトなど、様々な動力伝達手段を使用できることはもちろんである。
なお、本発明では、電磁クラッチ３００の円滑な作動のために磁化板３０８を回転軸３０２の一側に設けることができ、これにより、クラッチコイル３０１が磁化されれば、直ちに回転軸３０２を図面上の右側に移動させて迅速な制動力発生が可能になる。
また、本発明では、制動チェーン１０６によって従動スプロケット２０１が回転し、これは、大ギア２０２を回転させるので、そのピニオン２０３に噛み合った制動モータ４００の中心軸は、速い速度で回転するが、回転速度の増加に相応してトルクが減少するので、少ない制動力でも従動スプロケット２０１、さらには、駆動軸１０１を強い力で制動できるようになる。
以上のように、本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明が意図する要旨及び概念内で様々に変化させて実施することが可能である。
以上のように、本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明が意図する要旨及び概念内で様々に変化させて実施することが可能である。
１００ ステップスプロケット
１０１ 駆動軸
１０２ 駆動スプロケット
１０３ 駆動チェーン
１０４ 駆動モータ
１０５ 制動スプロケット
１０６ 制動チェーン
２００ 変速ギア
２０２ 大ギア
２０１ 従動スプロケット
２０３ ピニオン
３００ 電磁クラッチ
３０１ クラッチコイル
３０２ 回転軸
３０３ スプライン
３０４ ボス
３０５ リターンスプリング
３０７ スリット
３０８ 磁化板
４００ 制動モータ
４０１ 中心軸
４０２ 回転子
４０３ 固定巻線
５００ コントローラ
５０１ ＩＧＢＴ
５０２ 位相角感知センサ
１０１ 駆動軸
１０２ 駆動スプロケット
１０３ 駆動チェーン
１０４ 駆動モータ
１０５ 制動スプロケット
１０６ 制動チェーン
２００ 変速ギア
２０２ 大ギア
２０１ 従動スプロケット
２０３ ピニオン
３００ 電磁クラッチ
３０１ クラッチコイル
３０２ 回転軸
３０３ スプライン
３０４ ボス
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３０７ スリット
３０８ 磁化板
４００ 制動モータ
４０１ 中心軸
４０２ 回転子
４０３ 固定巻線
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５０１ ＩＧＢＴ
５０２ 位相角感知センサ
Claims (4)
- ステップチェーンに噛み合うステップスプロケットと駆動スプロケットとが駆動軸に設けられ、駆動モータの回動軸に挟まれた駆動チェーンは、前記駆動スプロケットを回動させることによりステップが駆動されるようにし、前記駆動軸に設けられた制動スプロケットと、前記制動スプロケットに連動されるように制動チェーンで連結された従動スプロケットと、前記従動スプロケット及び変速ギアの連結を統制する電磁クラッチと、前記変速ギアによって中心軸が回転する制動モータと、前記制動モータの固定子である複数個の巻線に連結された複数個のスイッチング手段と、選択されたスイッチング手段に作動パルスを供給するためのコントローラとを備えてなる構成において、
前記コントローラで供給される前記作動パルスのディーティサイクルを調整することによって緩やかな速度で前記駆動軸の回転を緩やかな速度で抑制し、停止させることができるように構成した
ことを特徴とするエスカレータ用緩速制動装置。 - 前記電磁クラッチは、異常発生の際、停止信号を出力させるための前記コントローラに接続されることを特徴とする請求項１に記載のエスカレータ用緩速制動装置。
- 前記制動スプロケットに連結されて回転する制動チェーンが従動スプロケットを回転させ、前記従動スプロケットは、スプラインを備えた回転軸とクラッチコイル、そして変速ギアを構成する大ギアのボスに形成されたスリットを備えてなることを特徴とする請求項１に記載のエスカレータ用緩速制動装置。
- ステップチェーンに噛み合うステップスプロケットと駆動スプロケットとが駆動軸に設けられ、駆動モータの回動軸に挟まれた駆動チェーンは、前記駆動スプロケットを回動させることによりステップが駆動されるようにし、前記駆動軸に設けられた制動スプロケットと、前記制動スプロケットに連動されるように制動チェーンで連結された従動スプロケットと、前記従動スプロケット及び変速ギアの連結を統制する電磁クラッチと、前記変速ギアによって中心軸が回転する制動モータと、前記制動モータの固定子である複数個の巻線に連結された複数個のスイッチング手段によって作動パルスを供給し、その際、前記作動パルスのディーティサイクルを調整することによって緩やかな速度で前記駆動軸の回転を緩やかな速度で抑制し、停止させることができるように構成すると共に、
外部から供給される電源による電力が印加されて制動モータの回転方向と逆方向にトルクを発生させることを特徴とするエスカレータ用緩速制動装置。
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