KR100572787B1 - 엘리베이터의 브레이크 제어 장치 - Google Patents

Abstract

엘리베이터 브레이크의 브레이크 슈를 구동시키는 전자석의 브레이크 코일에 흡인되는 아마츄어의 이동 속도에 기인하는 전자석의 기전력을 추정하는 기전력 추정부와, 이 기전력 및 기전력의 적분값 중 어느 하나를 목표값에 매칭하도록 하여 보상된 전자석으로의 전압 지령을 공급하는 보상부를 구비하며, 제동 시의 아마츄어 이동 개시 후, 아마츄어 이동 속도를 억제하도록 브레이크 코일 전압을 제어하여 브레이크 슈가 브레이크 드럼에 충돌할 때에 발생하는 브레이크 동작음을 저감시키는 엘리베이터의 브레이크 제어 장치.

Description

엘리베이터의 브레이크 제어 장치{BRAKE CONTROLLER OF ELEVATOR}

본 발명은 엘리베이터의 브레이크 제어 장치, 특히 브레이크 슈(brake shoe)가 브레이크 드럼에 충돌할 때에 발생하는 브레이크 동작음의 저감에 관한 것이다.

종래의 엘리베이터의 브레이크 제어 장치에 있어서는, 브레이크 슈를 구동시키는 브레이크 코일(전자석)에 대한 여자 전류 지령을 규정값에 도달할 때까지 점증시키고, 그러한 후에 여자 전류 지령을 급격히 감소시키도록 하여, 발생하는 브레이크 동작음을 저감하고 있었다(예컨대, 일본 특허 공개 평성 제 9-267982 호 공보 참조).

그러나, 이러한 종래의 엘리베이터의 브레이크 제어 장치에 있어서는, 브레이크 낙하의 타이밍이나 전류값이 불분명해서, 갭 설정이나 브레이크 개체차에 의해 그 값은 크게 변동하고, 또한, 전류값을 점증시키는 시간이나 전류값이 이상 상태로부터 벗어나면, 드럼과의 충돌 속도가 내려가지 않는 경우나, 반대로 흡인력이 지나치게 커져서 마그네트로 돌이켜져서, 브레이크 제동을 저해할 경우가 생긴다. 그리고, 이렇게 충돌음을 낮추기 위해서는, 브레이크 조정과 제어 파라미터의 조정 에 막대한 노동력을 필요로 하고, 또한, 온도 변화나 경년 변화 등의 불확정 외란이 발생하는 경우의 충돌음의 저감 효과는 거의 기대할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 브레이크 조정 작업이 용이하고, 외란에 작용되지 않고 브레이크의 낙하음을 낮추는 엘리베이터의 브레이크 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명의 개시

본 발명은 상기한 목적을 감안하여, 본 발명은, 엘리베이터 브레이크의 브레이크 슈를 구동시키는 전자석의 브레이크 코일에 흡인되는 아마츄어(armature)의 이동 속도에 기인하는 전자석의 기전력을 추정하는 기전력 추정부와, 이 기전력 및 기전력의 적분값 중 어느 하나를 목표값에 맞추도록 해서 보상된 전자석으로의 전압 지령을 공급하는 보상부를 구비하며, 제동 시의 아마츄어 이동 개시 후, 아마츄어 이동 속도를 억제하도록 브레이크 코일 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 브레이크 제어 장치에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 브레이크 제어 장치를 포함하는 엘리베이터의 브레이크 시스템의 전체 구성을 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 브레이크 제어 장치의 일례를 나타내는 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 브레이크 제어 장치에 관한 동작의 설명도,

도 4는 본 발명에 따른 브레이크 제어 장치에 관한 동작의 설명도,

도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 브레이크 제어 장치의 일례를 나타내는 구성도,

도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 브레이크 제어 장치의 일례를 나타내는 구성도,

도 7은 본 발명의 실시예 4에 따른 브레이크 제어 장치의 일례를 나타내는 구성도,

도 8은 본 발명의 실시예 5에 따른 브레이크 제어 장치의 일례를 나타내는 구성도,

도 9는 본 발명의 실시예 5에 따른 보상 수단의 일례를 나타내는 구성도,

도 10은 본 발명에 따른 브레이크 제어 장치에 관한 동작의 설명도,

도 11은 본 발명의 실시예 6에 따른 보상 수단의 일례를 나타내는 구성도,

도 12는 본 발명의 실시예 7에 따른 브레이크 제어 장치의 일례를 나타내는 구성도,

도 13은 본 발명의 실시예 8에 따른 보상 수단의 일례를 나타내는 구성도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

(실시예 1)

이하, 본 발명의 실시예 1에 따른 브레이크 제어 장치의 일례를 설명한다. 도 1에 본 발명에 따른 브레이크 제어 장치를 포함하는 엘리베이터의 브레이크 시스템 전체의 구성을 도시하고, 이것은 이하에 설명하는 각 실시예에서 마찬가지이다. 엘리베이터의 카(car)(1)는 권양기(winch)의 시브(sheave)(2)에 감아 걸린 메인 로프(3)에 의해 균형추(4)와 버켓(bucket)식으로 매달려 유지되고, 호이스트 모터(hoist motor)(5)에 의해 구동되는 브레이크 드럼(6)은 일반적으로는 호이스트 모터(5)와 시브(2)를 결합하는 축 상에 설치되고, 스프링(7)의 힘에 의해 브레이크 슈(8)를 브레이크 드럼(6)에 맞붙여, 마찰력에 의해 제동력을 얻는다. 엘리베이터의 기동 시에는 제어 장치(9)에 의해 브레이크 코일 즉 전자석(10)(이후의 설명에서는 브레이크 코일(10)은 전자석과 동일한 것으로서 설명함)에 전류를 흘려서 힘을 더하고, 브레이크 슈(8)에 장착된 아마츄어(armature)(11)를 스프링(7)의 힘에 이겨서 흡인한다. 이 때, 브레이크 접점(12)이 들어가고, 그 출력(12a)에 의해 흡인이 완료된 것을 검출한다. 또한, 제동 시에는 동일하게 제어 장치(9)에 의해 브레이크 코일(10)을 흡인한다. 흡인 시, 브레이크 코일(10)의 전류값은 코일의 저항과 리액턴스값에 의해 정해지는 시정수에 따라 감소하고, 브레이크 전류의 감소에 의해 흡인력도 감소한다. 이 흡인력이 스프링(7)의 힘보다도 작아지면 브레이크 코일(10)과 아마츄어(11)가 떨어져, 스프링 힘에 끌려 낙하한다.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 도 9, 10, 13의 부분을 포함하는 브레이 크 제어 장치를 도시하는 구성도이다. 본원 발명에서는 기본적으로, 전자석의 브레이크 코일의 기전력이 아마츄어 속도를 나타내는 것에 주목하여, 이 코일의 기전력을 전류 검출기 신호로부터 추정하고, 이것에 근거하여 전자석의 브레이크 코일로의 전압 지령을 제어함으로써 아마츄어 속도를 제어 조정한다. 도 2에 있어서, 전류 검출기(13)는 브레이크 코일(전자석)(10)에 흐르는 전류를 검출한다. 기전력 추정 수단(30)은 전자석(10)으로의 코일 인가 전압 지령 신호(20)와 전류 검출기(13)로부터의 전류 검출기 신호(21)로부터 전자석에 발생하는 기전력을 추정한다. 목표값 설정 수단(설정값 수단)(22)은 기전력의 목표값을 인가한다. 차분 수단(23a)은 기전력의 목표값과 추정 기전력 신호(31)의 차분(차를 구함)을 구한다. 보상 수단(24)은 차분 수단(23a)의 출력의 이득과 위상을 정형하여 전자석으로의 전압 지령 신호(20)로서 출력한다. 비선형 보상 수단(32)은 전자석(10)에 흐르는 전류, 예를 들면 전류 검출기(13)의 출력(21a)과 전자석으로의 전압 지령 신호(20)가 비례 관계로 되도록 가산 수단(25a)을 거쳐서 보상을 실행한다. 인덕턴스 조정 수단(29)은 기전력 추정 수단(30)에 있어서의 전자석의 인덕턴스값(26)을 전류 검출기 신호(21)에 따라서 조정한다.

또한, 기전력 추정 수단(30)에 있어서, 미분 수단(27)은 전류 검출기 신호를 미분하고, 브레이크 코일 인덕턴스값(26)은 실제로는 그 미분 신호에 브레이크 코일의 인덕턴스를 승산하는 승산 수단, 브레이크 코일 저항값(28)은 실제로는 전류 검출기 신호에 브레이크 코일의 저항값을 승산하는 승산 수단, 가산 수단(25b)은 이들 양쪽 승산 신호를 가산한다. 그리고, 차분 수단(23b)은 브레이크 코일로의 전압 지령 신호(20)로부터 상기 가산 수단(25b)의 출력을 빼고 이것을 추정 기전력 신호(31)라고 한다.

다음에, 본 발명의 실시예 1에 따른 브레이크 제어 장치의 동작을 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 브레이크 제어 장치에 관한 동작의 설명도이다. 도 3(a)는 브레이크 코일(10)에 인가하는 전압을 나타내고, 도 3(b)는 아마츄어(11)의 변위를 나타내며, 도 3(c)는 아마츄어(11)의 속도 변화를 나타내고 있다. 도 3에 있어서, 브레이크 해제 시는, 브레이크 코일(10)에 흡인 전압을 인가하는 것에 의해, 브레이크 코일(10)을 구비한 전자석이 스프링(7)에 압도하여 아마츄어(11)룰 흡인한다. 시각 T2에 있어서, 브레이크 접점(12)이 아마츄어(11)의 흡인을 검출하면, 브레이크 코일(10)에 유지 전압을 인가한다. 유지 전압은 흡인 전압보다 낮은 값으로 하고, 흡인 상태에서의 전자석의 흡인력이 스프링 힘보다 간신히 커지도록 설정되고, 흡인 시의 브레이크 코일(10)의 발열을 억제하도록 하고 있다.

다음에, 유지 전압이 브레이크 코일(10)에 인가된 상태에서, 브레이크를 제동시키는 경우는, 시각 T4에 있어서, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 브레이크 코일(10)의 인가 전압을 유지 전압으로부터 0으로 한다. 이에 의해, 브레이크 전류는 저하를 시작하여, 브레이크 전류에 의한 흡인력이 스프링 힘보다 작게 되면 아마츄어(11)는 낙하를 시작하고, 아마츄어(11)의 속도는 도 3(c)에 나타내는 바와 같이 가속을 시작한다. 아마츄어(11)가 움직이기 시작하는 것을 기전력 추정 수단(30)에서 검출하면, 제어 장치(9)는 차분 수단(23a)에 의해 설정값 수단(22)으 로부터의 출력값과 기전력 추정 수단(30)으로부터 출력되는 추정 기전력 신호(31)를 차분하고, 차분 신호를 보상 수단(24)에 의해 증폭 배율과 위상을 정형하여 제어 전압 지령으로서 브레이크 코일(10)에 인가한다. 또한, 비선형 보상 수단(32)에 의해, 브레이크 코일(10)에 흐르는 전류와 브레이크 코일(10)로의 전압 지령이 비례 관계로 되도록 보상 전압을 가산 수단(25a)에 의해 부가한다. 예를 들면, 전류 검출기(13)에서 검출되는 브레이크 코일(10)의 코일 전류(전류 검출기 신호)에 비례하는 전압을 피드백하는 보상 수단(32)이 있다. 또, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 아마츄어(11)가 낙하 동작을 종료하는 시간을 경과하는 소정 시간 T6까지 제어 전압 지령을 인가한다. 또한, 보상 수단(24)의 증폭 배율은 아마츄어(11)를 전자석으로 끌어당기지 못할 만큼의 값으로 설정하고 있다.

다음에, 기전력 추정 수단(30)의 동작에 대해서 설명한다. 전자석 즉 브레이크 코일(10)로에의 전압 지령 E와 브레이크 코일(10)에 흐르는 코일 전류 i의 관계는, 코일의 저항값을 R, 코일의 인덕턴스를 L로 나타내면, 전자기학으로부터

의 관계가 있다. 또, 수학식 1의 우변 제 3 항은 아마츄어의 변위를 x, 그 속도를 v라고 하면

의 관계가 있으며, 아마츄어 속도 v에 비례하는 전압이고, 속도에 기인하는 기전력이다. 기전력 추정 수단(30)은 상기한 관계식으로부터

의 관계식으로부터 추정 기전력 신호(31)를 추정하도록, 미분 수단(27), 코일 저항값(28), 인덕턴스값(29)을 마련하고, 수학식 3의 연산을 실행하도록 동작한다.

다음에, 인덕턴스 조정 수단(29)의 동작에 대해서 설명한다. 예를 들면, 도 4에 도시하는 바와 같이, 미리 브레이크 코일 전류 i와 인덕턴스 L을 구하고, 브레이크 코일 전류 i와 인덕턴스 L의 관계를 테이블화하며, 제어 장치(9)에 있어서는, 전류 검출기(13)의 신호로부터 이 테이블에 의해 인덕턴스 L을 호출하여, 기전력 추정 수단(30) 내의 인덕턴스 L을 변경하도록 동작한다.

상술한 바와 같이 브레이크 제어 장치를 구성하면, 브레이크의 낙하 개시 후, 브레이크 낙하 속도를 억제하도록 브레이크 코일 전압을 제어하기 때문에, 브레이크의 낙하 속도가, 도 3(c)의 일점 쇄선으로 나타내는 종래의 속도 변화에 대하여, 소정의 값 이하로 늦어지고, 브레이크 슈(8)가 브레이크 드럼(6)에 충돌할 때에 발생하는 브레이크 동작음이 작아진다.

(실시예 2)

도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 브레이크 제어 장치를 도시하는 구성도이다. 상기 실시예와 동일 혹은 상당 부분은 동일 부호로 나타낸다(이하 마찬가지). 도 5에 있어서, 기전력 추정 수단(30)은 전류 검출기 신호에 전자석의 인덕턴스와 저항으로부터 산출되는 0점을 구비한 소정의 필터를 거는 필터 수단(33b)과, 전자석으로의 전압 지령에 필터를 거는 필터 수단(33a)과, 양 필터 수단의 출력 신호의 차분을 구하는 차분 수단(23b)을 포함하며, 양 필터 수단의 시정수는 동일하게 되어 있다.

다음에, 본 발명의 실시예 2에 따른 브레이크 제어 장치의 동작을 설명한다. 기전력 추정 수단(30)의 동작을 제외하고, 다른 동작은 실시예 1과 동일하다. 기전력 추정 수단(30)은 수학식 3의 관계에 필터 처리를 실행하도록 동작한다. 구체적으로는, 기전력 신호의 라플라스 변환을 Ev(s)로 하고, 또 코일 전압 지령 E 및 코일 전류의 라플라스 변환을 각각 E(s), i(s)라고 하면, 수학식 3의 양변에 예를 들면 시정수 τ의 필터를 부가해서 정리하면

의 관계가 성립한다. 따라서, 기전력 추정 수단(30)은 수학식 4를 따라서 동작하여 추정 기전력(31)을 추정한다. 상술한 바와 같이 브레이크 제어 장치를 구성하면, 전류 검출기 신호의 미분 동작을 실시하지 않기 때문에, 노이즈 외란에 대하여 견뢰(堅牢)로 되고, 브레이크 슈(8)가 브레이크 드럼(6)에 충돌할 때에 발생하는 브레이크 음이 더욱 작아진다.

(실시예 3)

도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 브레이크 제어 장치를 도시하는 구성도이다. 도 6에 있어서, 도 2에 나타내는 실시예 2의 것과 다른 점은 기전력 추정 수단(30)에서 추정된 기전력을 적분하는 적분 수단(34), 적분 수단(34)을 위한 증폭 수단(35b), 기전력의 적분값 즉 아마츄어의 변위 위치의 목표값을 인가하는 설정값 수단(22), 이 설정값 수단(22)의 출력 신호와 증폭 수단(35b)으로부터의 출력 신호의 차분을 구하는 차분 수단(23c), 기전력 추정 수단(30)의 출력 신호를 증폭하는 증폭 수단(35a), 및 증폭 수단(35a)의 출력 신호와 차분 수단(23c)의 출력 신호의 차분을 구해 전자석으로의 전압 지령으로 하는 차분 수단(23d)을 구비한다. 또한, 보상 수단(24)은 마련되어 있지 않다.

동작에 대해서 설명하면, 추정 기전력은, 적분 수단(34)에서 적분을 실행하고, 또 증폭 수단(35b)에서 증폭되고, 설정값 수단(22)의 출력 신호와의 차분을 차분 수단(23c)에서 취한다. 또, 차분 수단(23c)의 출력 신호와, 증폭 수단(35a)에 의해 증폭된 추정 기전력과의 차분을 차분 수단(23d)에서 취하고, 차분 수단(23d)의 출력 신호가 코일의 전압 지령으로 되도록 동작한다.

상술한 바와 같이 브레이크 제어 장치를 구성하면, 차분 수단(23c)의 출력 신호는 아마츄어가 움직이기 시작하고 또한 증대하는 기전력의 적분값 신호와 목표값 설정 수단 즉 설정값 수단(22)의 일정값 신호와의 차분 신호이므로, 아마츄어의 움직임과 함께 점차 줄여가는 신호로 된다. 따라서, 차분 수단(23d)에서는, 아마츄어의 움직임과 함께 점차 줄여가는 차분 수단(23c)의 출력 신호를 새로운 목표값 으로 하여, 증폭 수단(35a)에서 증폭된 추정 기전력 신호와의 차분이 행하여진다.

한편, 수학식 2에서 나타내는 기전력 신호는, 아마츄어 속도 v와 코일 전류 i의 적(積)에 비례한다. 코일 전류가 점차 줄어가, 충돌 직전의 아마츄어 속도 v를 안정(일정값)하게 제어하기 위해서는, 실시예 1 및 2의 목표값 설정 수단(22)의 일정값 신호를 목표로 하는 것보다는, 본 실시예에 나타내는 바와 같이, 아마츄어의 움직임과 함께 점차 줄여가는 가변 신호를 목표로 하는 구성쪽이 바람직하다. 이들 구성에 의해, 브레이크 슈(8)가 브레이크 드럼(6)에 충돌할 때에 발생하는 브레이크 음이 더욱 작아진다. 또, 기전력 추정 수단(30)에, 실시예 2의 구성을 이용하여도 마찬가지의 동작이 얻어지는 것은 명확하다.

(실시예 4)

도 7(a)는 본 발명의 실시예 4에 따른 브레이크 제어 장치를 도시하는 구성도이다. 이 실시예에서는 보상기 조정 수단(36)을 더 마련하였다. 이 보상기 조정 수단(36)은 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 래치 회로(37), 비교기(38), 이득 테이블(39)을 구비한다.

다음에, 동작을 설명한다. 보상기 조정 수단(36)의 동작 이외에는 실시예 1과 동일한 동작이다. 보상기 조정 수단(36)의 동작에 대해서 설명한다. 비교기(38)는 기전력 추정 수단(30)으로부터의 기전력이 발생하는 타이밍을 판단하도록 동작하는 비교기(하측에 추정 기전력 신호로부터 기전력 발생의 유무를 판단하는 기준 전압이 접속되어 있음)이며, 래치 회로(37)는 그 타이밍에 있어서의 전 류 검출기(13)의 출력 신호를 기억하도록 동작한다. 이득 테이블(39)은 기전력이 발생하는 전류값과 보상 수단(24)에 있어서의 증폭율을 관련지어 있는 테이블이다. 보상기 조정 수단(36)은 래치 회로(37)에서 기억된 코일 전류값(전류 검출기 출력)에 따라 그 때마다, 보상 수단(24)에서의 증폭율을 이득 테이블(39)에 의해 조정하도록 동작한다. 이것은 아마츄어가 움직이기 시작하는 코일 전류값은 스프링(7)의 누르는 힘에 비례하는 것을 고려하여, 누르는 힘이 증대하면, 보상 수단(24)의 증폭율을 증대시키고, 또 누르는 힘이 감소하면, 보상 수단(24)의 증폭율을 감소시켜, 제어계의 안정 동작을 높이는 효과가 있다.

상술한 바와 같이 브레이크 제어 장치를 구성하면, 브레이크를 구성하고 있는 스프링(7)의 누루는 힘이 경년 변화에 따라 변화되어도, 브레이크 슈(8)가 브레이크 드럼(6)에 충돌할 때에 발생하는 브레이크 동작음이 작아진다. 또, 기전력 추정 수단(30)에 실시예 2의 구성을 이용하여도 마찬가지의 동작이 얻어지는 것은 명확하다.

(실시예 5)

도 8은 본 발명의 실시예 5에 따른 브레이크 제어 장치를 도시하는 구성도이다. 이 실시예는 실시예 3과 마찬가지로, 기전력의 적분값 즉 아마츄어의 변위 위치에 관한 가변의 목표값에 근거하여 제어를 실행하는 것이다. 아마츄어 동작 전류 검지 수단(18)은 전류 검출기 신호(21)에 근거하여 전자석(10)의 아마츄어(11)가 동작 개시하는 코일 전류값을 검지한다. 목표값 설정 수단(22)은 증폭 수단(35)에서 증폭된 추정 기전력 신호(31b)의 적분 신호(310)의 목표값을 인가한다. 차분 수단(23c)은 목표값과 추정 기전력 신호의 적분 신호(310)를 차분한다. 보상 수단(24)은 차분 수단(23c)의 출력 신호와, 전류 검출기 신호(21)와, 기전력 추정 수단의 추정 기전력 신호(31a)와, 아마츄어 동작 전류 검지 수단의 출력 신호(32)에 근거하여, 브레이크 코일(전자석)(10)로의 코일 인가 전압 지령 신호(20)를 출력한다. 인덕턴스 조정 수단(29)은 기전력 추정 수단(30)에 있어서의 전자석의 인덕턴스값(26)을 전류 검출기 신호(21)에 따라서 조정한다.

또한, 기전력 추정 수단(30)에 있어서, 차분 수단(23b)은 브레이크 코일로의 코일 인가 전압 지령 신호(20)로부터 상기 가산 수단(25b)의 출력을 빼고, 또 필터 수단(33)을 통하여, 이것을 추정 기전력 신호(31a, 31b)로 한다.

도 9는 보상 수단(24)의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다. 보상 수단(24)에 있어서, 기전력 추정 수단(30)의 출력 신호(31a)는 기전력 보상 수단(40)에 입력된다. 아마츄어 동작 전류 검지 수단(18)의 출력 신호(320)는 스프링 힘 보상 수단(41)과 전자력 보상 수단(42)에 입력된다. 전류 검출기 신호(21)는 전자력 보상 수단(42)과 미분 수단(27a), 및 균형 전압 보상 수단(47)에 각각 입력된다. 기전력 보상 수단(40)의 출력 신호, 스프링 힘 보상 수단(41)의 출력 신호 및 전자력 보상 수단(42)의 출력 신호는 각각 승산 수단(44)에 입력된다. 승산 수단(44)의 출력 신호는 차분 수단(23d)에 의해, 도 8에 도시하는 차분 수단(23c)의 출력 신호(17)와 차분되어, 전환 수단(45)에 입력된다. 0 신호원(48)의 출력 신호는 전환 수단(45)에 입력된다. 미분 수단(27a)의 출력 신 호도 전환 수단(45)에 입력된다. 전환 수단(45)의 출력 신호와 균형 전압 보상 수단(47)의 출력 신호는 가산 수단(25c)에서 가산되고, 이것을 코일 인가 전압 지령 신호(20)로 한다.

다음에, 본 발명의 실시예 5에 따른 브레이크 제어 장치의 동작을 설명한다. 기본적인 동작은 상술한 실시예와 동일하며, 유지 전압이 브레이크 코일(10)에 인가된 상태에서, 브레이크 제동을 거는 경우는, 시각 T4에 있어서 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 브레이크 코일(10)의 인가 전압을 유지 전압으로부터 0으로 한다. 이에 의해, 브레이크 전류(브레이크 코일(10)의 전류)는 저하를 시작하여, 브레이크 전류에 의한 흡인력이 스프링 힘보다 작게 되면 아마츄어(11)는 낙하를 시작하며, 아마츄어(11)의 속도는 도 3(c)에 나타내는 바와 같이 가속을 시작한다. 아마츄어(11)가 움직이기 시작하는 것을 기전력 추정 수단(30)에서 검출하면, 제어 장치(9)는 차분 수단(23c)에 의해 설정값 수단(22)으로부터의 출력값과, 기전력 추정 수단(30)으로부터 출력되는 추정 기전력 신호(31b)를 적분 수단(34)에서 적분한 후, 증폭 수단(35)에서 증폭한 신호를 차분한다. 보상 수단(24)은 차분 수단(23c)의 출력 신호(17)와, 전류 검출기 신호(21)와, 기전력 추정 수단의 출력 신호(31a)와, 아마츄어 동작 전류 검지 수단(18)의 출력 신호(320)에 근거하여, 브레이크 코일(전자석)(10)로의 코일 인가 전압 지령 신호(20)를 출력한다.

기전력 추정 수단(30) 및 인덕턴스 조정 수단(29) 등의 기본 동작은 상술한 실시예와 동일하다.

다음에, 보상 수단(24)의 동작에 대해서 설명한다. 먼저, 기전력 보상 수단(40)은 기전력 추정 신호(31a)의 이득이나 위상을 예컨대,

과 같은 전달 함수를 갖는 제어기에 의해 변경하도록 동작하고, 그 출력 신호는 승산 수단(44)에 입력된다. 여기에서, C(s)은 입력 신호와 출력 신호의 전달 함수를 나타내고, s는 라플라스연산 자를 나타낸다. Kp는 비례 이득을, Kd는 미분 이득을 나타내는 정수이다.

스프링 힘 보상 수단(41)은 아마츄어 동작 전류 검지 수단(18)으로부터의 출력 신호(320)에, 예컨대,

과 같은 1차 함수를 실시한 연산값을 출력한다. 여기서, 신호 u는 아마츄어 동작 전류 검지 수단(18)으로부터의 출력 신호(32)를 나타낸다. 신호 y는 스프링 힘 보상 수단(41)의 출력 신호를 나타낸다. 또 c_s 및 d_s는 스프링 힘 보상 수단의 출력 신호 y의 하한치와 상한치를 각각 나타낸다. 또한, 본 예에서는 수학식 6을 1차 방정식으로 했지만, 다차 방정식 또는 신호 u의 크기로 구분하여, 연산식을 바꾸는 비선형 방정식이라도 무방한 것은 말할 필요도 없다.

전자력 보상 수단(42)은 아마츄어 동작 전류 검지 수단(18)으로부터의 출력 신호(320)와, 전류 검출기의 출력 신호(21)로부터, 예컨대,

과 같은 1차 함수를 실시한 연산값을 출력한다. 여기서, 신호 u는 아마츄어 동작 전류 검지 수단(18)으로부터의 출력 신호(320)를 나타낸다. 신호 i는 전류 검출기의 출력 신호(21)를 나타낸다. 신호 r은 전자력 보상 수단(42)의 출력 신호를 나타낸다. 또 c_m 및 d_m은 전자력 보상 수단(42)의 출력 신호 r의 하한치와 상한치를 각각 나타낸다. 본 예에서는 수학식 8을 1차 방정식으로 했지만, 다차 방정식 또는, 신호 i의 크기로 구분하여, 연산식을 바꾸는 비선형 방정식이라도 무방한 것은 말할 필요도 없다.

승산 수단(44)은 기전력 보상 수단(40), 스프링 힘 보상 수단(41), 및 전자력 보상 수단(42)의 각각의 출력 신호를 승산하도록 동작한다. 승산 수단(44)의 출력 신호는 차분 수단(23d)에 의해 차분 수단(23c)으로부터의 출력 신호(17)로부터 차분되어, 전환 수단(45)에 입력된다.

전환 수단(45)은 차분 수단(23d)의 출력 신호와 0 신호원(48)의 출력 신호를, 코일 전류 검출기 신호(21)를 미분 수단(27a)에서 시간 미분한 신호의 부호에 의해 전환하도록 동작한다. 예를 들면,

과 같은 연산을 실행한다. 여기서, q는 코일 전류 검출기 신호(21)를 미분 수단(27a)에서 시간 미분한 신호를, w는 차분 수단(23d)의 출력 신호를, z는 전환 수단(45)의 출력 신호를 각각 나타낸다.

또, 전환 수단(45)의 출력 신호는 가산 수단(25c)에 의해, 코일 전류 검출기 신호(21)에 균형 전압 보상 수단(47)을 실시한 출력 신호와 가산되어, 코일 인가 전압 지령 신호(20)로 된다. 균형 전압 보상 수단(47)은, 예컨대,

과 같은 1차 함수를 실시한 연산값을 출력한다. 여기서, 신호 i는 코일 전류 검출기 신호(21)를 나타낸다. 신호 e는 균형 전압 보상 수단(47)의 출력 신호를 나타낸다. R은 예를 들면 브레이크 코일(10)의 직류 저항값이다.

브레이크 제어계의 제어 동작은 코일 전류 검출기 신호(21)에 균형 전압 보상 수단(47)이 실시한 출력 신호를 상시 코일 인가 전압 지령 신호에 출력하고, 또 전류 검출기 신호(21)가 시간과 함께 점차 증가할 때만, 차분 수단(23d)의 출력 신호(네가티브 피드백 신호)를 코일 인가 전압 지령 신호(20)에 가산하도록 동작한다.

도 10(a)에 브레이크 제동시 동작에 있어서의, 제어 없음(파선)과 본 제어 장치(실선)의 코일 전압 지령 신호(20)의 동작예를, (b)에 제어 없음(파선)과 본 제어 장치(실선)의 아마츄어 변위의 동작예를, 또 (c)에 제어 없음(파선)과 본 제어 장치(실선)의 아마츄어 속도의 동작예를 각각 나타낸다. 도 10(c)의 아마츄어 속도를 비교하면, 브레이크 슈와 드럼이 접촉했다고 예상되는 시각에 있어서, 속도의 최대값이 제어 없음(파선)에 비하여, 본 제어 장치(실선)의 것이 작아져 있다. 이에 의해, 브레이크의 낙하 속도가, 도 3(c)의 일점 쇄선으로 나타내는 도시하는 종래의 속도 변화에 대하여, 소정의 값 이하로 늦어지고, 브레이크 슈(8)가 브레이크 드럼(6)에 충돌할 때에 발생하는 브레이크 동작음이 작아진다.

아마츄어의 동작은 전자기력과 스프링 힘의 힘의 밸런스가 변한 경우에 개시된다. 이 때의 전류값의 크기는 스프링 힘에 거의 비례한다. 따라서, 아마츄어 동작 전류 검지 수단(18)의 출력값에 의해 코일 인가 전압 지령 신호(20)를 보상하는 동작에 의해, 스프링 힘의 불균형이 있어도 안정하게 동작하는 효과가 있다.

또한, 아마츄어의 이동에 따라 전자기력은 그 거리에 따라 점차 줄어가기 때문에, 코일의 인가 전압과 전자기력은 비례하지 않는다. 이 때문에, 이동 거리에 따라 코일의 인가 전압을 점차 증가시키는 쪽이, 아마츄어 속도의 제어가 용이하게 된다. 전자력 보상 수단(42)은 아마츄어 이동에 따라, 코일 전류가 증가하는 것에 착안하여, 동작 전류 검지 수단(18)의 출력값과 코일 전류 검출기 신호(21)의 차에 비례한 수치를 출력하고, 이것을 기전력 보상 수단(40) 및 스프링 힘 보상 수단(41)의 각각의 출력값에 승산하는 것에 의해, 아마츄어 속도의 제어성을 높이 고 있다. 이에 의해 또한, 브레이크 슈(8)가 브레이크 드럼(6)에 충돌할 때에 발생하는 브레이크 동작음을 안정적으로 작게 할 수 있다.

(실시예 6)

도 11은 본 발명의 실시예 6에 따른 브레이크 제어 장치의 보상 수단을 도시하는 구성도이다. 이 실시예에서는 보상 수단(24) 내에, 타이머 수단(43)과 이득 변경 수단(50a)을 구비한다.

다음에, 동작을 설명한다. 보상 조정 동작 이외에는 상기 실시예 5와 동일한 동작이다. 타이머 수단(43)은 브레이크 개방된 시각으로부터 브레이크 동작을 시작한 시각까지의 시간을 카운트하는 수단이다. 여기서, 카운트된 시간을 Thold로 한다. 다음에, 이득 변경 수단(50a)의 동작에 대해서 설명한다. 예를 들면,

과 같은 연산을 실행한다. 여기서, Kpini는 Kp의 초기값을, Kprate는 이득 변화율을, Thmax는 최대 브레이크 개방 시간을, 또 Thmin은 최소 브레이크 개방 시간을 각각 나타낸다. 이 예에서는, 카운트된 시간에 의해 1차식으로 이득을 변경하도록 동작한다.

상술한 바와 같이 브레이크 제어 장치를 구성하면, 브레이크가 개방되어 있 는 시간, 즉 아마츄어가 전자석에 부착되어 있는 시간에 의해 아마츄어가 자화되고, 브레이크 동작 시에, 코일 전류가 점차 줄어도, 아마츄어가 전자석으로부터 떨어지기 어려워진다. 브레이크 개방 시간에 따라, 기전력 보상 수단의 이득을 변경하기 때문에, 브레이크가 개방되어 있는 시간에 좌우되는 일없이, 브레이크 슈(8)가 브레이크 드럼(6)에 충돌할 때에 발생하는 브레이크 동작음이 작아진다.

(실시예 7)

도 12는 본 발명의 실시예 7에 따른 브레이크 제어 장치를 도시하는 구성도이다. 이 실시예에서는 저항값 추정 수단(51)을 구비한다. 다음에, 동작을 설명한다. 저항값 추정 수단(51)의 동작 이외에는 실시예 5와 동일한 동작이다. 저항값 추정 수단(51)은 코일 인가 전압 지령 신호(20)와 코일 전류 검출기 신호(21)로부터 코일의 저항값을 추정하도록 동작한다. 예를 들면 브레이크 개방시의 임의의 일정 시간 내의 코일 인가 전압 지령 신호(20)의 이동 평균 처리 결과(소정 기간에 있어서의 평균을 구함)를, 그에 대응하는 코일 전류 검출기 신호(21)의 이동 평균 처리 결과로 나누어, 저항을 추정하도록 동작한다. 이 추정 저항값을 기전력 추정 수단(30)의 코일 저항값(28)으로 설정한다.

상술한 바와 같이 브레이크 제어 장치를 구성하면, 기전력 추정 수단(30)의 기전력 추정 정밀도가 상승하여, 브레이크 슈(8)가 브레이크 드럼(6)에 충돌할 때에 발생하는 브레이크 동작음이 작아진다.

(실시예 8)

도 13은 본 발명의 실시예 8에 따른 브레이크 제어 장치의 보상 수단의 구성을 도시하는 구성도이다. 이 실시예에서는 보상 수단(24)에 제 2 이득 변경 수단(50b)을 구비한다. 다음에, 동작을 설명한다. 제 2 이득 변경 수단(50b)의 동작 이외에는 상기 실시예와 동일한 동작이다. 제 2 이득 변경 수단(50b)은 저항값 추정 수단(51)(예를 들면 도 12의 것)으로부터 추정되는 코일의 저항값에 따라(도(12)의 파선 화살표 참조), 제 1 이득 변경 수단(50a)의 초기값 이득 Kp를 변경하도록 동작한다. 예를 들면, R^*을 저항값 추정 수단(51)으로부터 추정된 추정 저항값이라고 하면,

과 같이, 추정 저항값의 크기로 구분해서 초기값 이득 Kpini를 변경한다.

상술한 바와 같이 브레이크 제어 장치를 구성하면, 코일의 온도는 저항값에 비례하기 때문에, 브레이크의 환경 온도에 따라, 기전력 보상 수단(40)의 이득을 바꿀 수 있다. 이 때문에 환경 온도에 변동이 있어도, 안정한 제어를 실현할 수 있어, 브레이크 슈(8)가 브레이크 드럼(6)에 충돌할 때에 발생하는 브레이크 동작음도 작게 되는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 아마츄어(브레이크 슈) 이동 속도에 기인하 는 전자석의 기전력을 추정하는 수단과, 기전력 목표값 설정 수단과, 보상기 수단을 구비하는 것에 의해, 브레이크의 낙하 개시 후, 브레이크 낙하 속도를 억제하도록 브레이크 코일 전압을 제어하므로, 브레이크의 낙하 속도가, 종래의 속도 변화에 대하여 늦어지고, 브레이크 슈가 브레이크 드럼에 충돌할 때에 발생하는 브레이크 동작음이 작아진다.

본 발명에 의하면, 브레이크의 낙하 속도가, 종래의 속도 변화에 대하여 늦어지고, 브레이크 슈가 브레이크 드럼에 충돌할 때에 발생하는 브레이크 동작음이 작아지므로, 소음이 문제로 되는 장소에 있어서도 엘리베이터를 사용할 수 있고, 보다 많은 장소에서 엘리베이터를 이용할 수 있다.

Claims (11)

1. 엘리베이터 브레이크의 브레이크 슈(brake shoe)를 구동시키는 전자석의 브레이크 코일에 흡인되는 아마츄어(armature)의 이동 속도에 기인하는 전자석의 기전력을 추정하는 기전력 추정 수단과,

   이 기전력 및 기전력의 적분값 중 어느 하나를 목표값에 매칭하도록 하여 보상된 전자석으로의 전압 지령을 공급하는 보상부

   를 구비하되,

   제동 시의 아마츄어 이동 개시 후, 아마츄어 이동 속도를 억제하도록 브레이크 코일 전압을 제어하는 것

   을 특징으로 하는 엘리베이터의 브레이크 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   브레이크 코일을 포함하는 상기 전자석에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출기와,

   전자석으로의 전압 지령과 전류 검출기 출력으로부터 전자석에 발생하는 기전력을 추정하는 상기 기전력 추정 수단과,

   기전력의 목표값을 인가하는 목표값 설정 수단과,

   기전력의 목표값과 추정된 기전력의 차분을 구하는 차분 수단과,

   이 차분 수단의 출력 이득과 위상을 정형하여 전자석으로의 전압 지령으로 하는 보상 수단과,

   전류 검출기 출력과 전자석으로의 전압 지령이 비례 관계로 되도록 보상하는 비선형 보상 수단과,

   상기 기전력 추정 수단에서의 전자석의 인덕턴스값을 전류 검출기 출력에 따라서 조정하는 수단을 구비한 것

   을 특징으로 하는 엘리베이터의 브레이크 제어 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   브레이크 코일을 포함하는 상기 전자석에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출기와,

   전자석으로의 전압 지령과 전류 검출기 출력으로부터 전자석에 발생하는 기전력을 추정하는 상기 기전력 추정 수단과,

   상기 기전력 추정 수단에서 추정된 기전력을 적분하는 수단과,

   기전력의 적분값에 목표값을 인가하는 목표값 설정 수단과,

   이 목표값 설정 수단의 출력과 기전력 적분 수단으로부터의 출력과의 차분을 구하는 제 1 차분 수단과,

   상기 기전력 추정 수단의 출력과 상기 제 1 차분 수단의 출력의 차분을 구해 전자석으로의 전압 지령으로 하는 제 2 차분 수단과,

   전류 검출기 출력과 전자석으로의 전압 지령이 비례 관계로 되도록 보상하는 비선형 보상 수단과,

   상기 기전력 추정 수단에서의 전자석의 인덕턴스값을 전류 검출기 출력에 따라서 조정하는 수단을 구비한 것

   을 특징으로 하는 엘리베이터의 브레이크 제어 장치.
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