JP4689337B2 - エレベータ装置 - Google Patents

Description

この発明は、非常時にかごを減速停止させる制動手段を有するエレベータ装置に関するものである。

一般に、釣合おもりの重量は、かご負荷（乗客の人数）が定員の約半分のときのかご重量と釣り合うように設定されている。このため、かごの加速度は、満員の乗客を乗せたかごが下方へ走行しているとき、及び乗客を１人だけ乗せたかごが上方へ走行しているときに最も大きくなる。従って、かごを非常停止させる際の制動力は、加速度が最大であるときにも例えば２ｍ／ｓｅｃ^２の減速度で減速停止できるように設定されている。

しかし、かごの加速度が最小であるとき、即ち、乗客を１人だけ乗せたかごが下方へ走行しているとき、及び満員の乗客を乗せたかごが上方へ走行しているときには、上記の制動力でかごを非常停止させようとすると、かごの減速度は例えば５ｍ／ｓｅｃ^２にもなってしまい、乗客に不快感を与えることになる。

これに対して、従来のエレベータ装置では、かご負荷とかごの走行方向とに応じて非常停止時の制動力を調整し、かごに大きな減速度を働かせないようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来技術では、非常停止時の電磁ブレーキの制動力を減速指令値と速度信号とに基づいて制御し、かごの減速度を制御するとともに、無停電電源装置により停電時でも制動力の制御を行えるようにしている（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−１９８５４２号公報 特開平７−１５７２１１号公報

しかし、上記のような従来のエレベータ装置では、電源装置に故障が生じると、荷重検出手段や走行方向検出手段からの信号検出も減速度の制御も行えなくなってしまう。

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、電源手段が故障した場合でも、非常停止時のかごの減速度を抑制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、かごの走行を制動する制動手段、非常停止指令に応じて、電源手段から無給電で制動手段の制動動作を制御する第１のブレーキ制御手段、非常停止指令に応じて、電源手段から供給される電力により制動手段の制動動作を制御する第２のブレーキ制御手段、及び電源手段が有効であるかどうかによって、第１及び第２のブレーキ制御手段のいずれにより制動手段を制御させるかを切り替える切替手段を備えている。

この発明のエレベータ装置は、電源手段から無給電で制動手段の制動動作を制御する第１のブレーキ制御手段を用いるとともに、電源手段が有効であるかどうかによって、第１及び第２のブレーキ制御手段のいずれにより制動手段を制御させるかを切替手段が切り替えるようにしたので、電源手段が故障した場合でも、非常停止時のかごの減速度を抑制することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、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、昇降路の上部には、駆動装置（巻上機）１が配置されている。駆動装置１は、駆動シーブ２と、駆動シーブ２を回転させるモータ３と、駆動シーブ２の回転を制動する制動手段４とを有している。

駆動シーブ２には、主ロープ５が巻き掛けられている。主ロープ５の第１の端部には、かご６が接続されている。主ロープ５の第２の端部には、釣合おもり７が接続されている。かご６及び釣合おもり７は、主ロープ５により昇降路内に吊り下げられており、駆動シーブ２と主ロープ５との間の摩擦力を利用してモータ３の駆動力により昇降される。

制動手段４は、モータ３の回転軸に連結され駆動シーブ２とともに回転されるブレーキドラム８と、ブレーキドラム８の回転を制動する第１ないし第３のブレーキユニット９〜１１とを有している。各ブレーキユニット９〜１１は、ブレーキドラム８に接離されるブレーキシュー１２と、ブレーキシュー１２をブレーキドラム８に押し付ける方向へ付勢する機械ばね（図示せず）と、ブレーキシュー１２に連結された鉄心１３と、鉄心１３に電磁力を与える電磁コイル１４とを有している。

鉄心１３及び電磁コイル１４は、機械ばねに逆らってブレーキシュー１２をブレーキドラム８から開離させるための電磁アクチュエータを構成している。３個の電磁コイル１４は電線１７により互いに並列に接続されている。また、電磁コイル１４の片側は、グランド１８に接続されている。

電磁コイル１４が非励磁状態になると、機械ばねのばね力によりブレーキシュー１２がブレーキドラム８に圧接され、ブレーキドラム８及び駆動シーブ２の回転が制動される。また、電磁コイル１４が励磁されると、機械ばねに抗してブレーキシュー１２がブレーキドラム８から開離され、駆動シーブ２の制動が解除される。

電磁コイル１４は、電線１７及び主電源遮断スイッチ１９を介して主電源２０に接続されている。主電源遮断スイッチ１９の開閉は、通常ブレーキ制御手段２１により制御されている。通常ブレーキ制御手段２１は、非常停止時以外の通常運転時における制動手段４の制動動作（静止保持動作）を制御する。

また、通常ブレーキ制御手段２１は、かご６の運行を制御するエレベータ制御装置（図示せず）に設けられている。エレベータ制御装置は、第１のＣＰＵ（演算処理部）、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ及びハードディスク等）及び信号入出力部を持った第１のコンピュータにより構成されている。従って、通常ブレーキ制御手段２１の機能は、第１のコンピュータにより実現される。

非常停止時の制動手段４の制動動作は、第１のブレーキ制御手段２２又は第２のブレーキ制御手段２３により制御される。第１のブレーキ制御手段２２は、非常停止指令信号に応じて、電源手段２４から無給電で制動手段４の制動動作を制御する。第２のブレーキ制御手段２３は、非常停止指令信号に応じて、電源手段２４から供給される電力により制動手段４の制動動作を制御する。電源手段２４としては、例えばエレベータ装置の運転中に充電される蓄電池等のバッテリ又はスーパーキャパシタ等が用いられる。

非常停止時に第１及び第２のブレーキ制御手段２２，２３のいずれにより制動手段４を制御させるかは、切替手段２５によって切り替えられる。切替手段２５は、電源手段２４が有効であるかどうかによって、第１又は第２のブレーキ制御手段２２，２３の選択を行う。

具体的には、切替手段２５は、第１又は第２のブレーキ制御手段２２，２３を制動手段４に選択的に接続するための切替スイッチ２６と、切替スイッチ２６を機械的に操作するスイッチ操作部２７とを有している。スイッチ操作部２７は、鉄心２７ａ及び電磁コイル２７ｂを有する電磁アクチュエータにより構成されている。電磁コイル２７ｂは、電源手段２４及びグランド２８に接続されている。即ち、切替手段２５は、電磁石スイッチである。

切替手段２５は、電源手段２４により電磁コイル２７ｂが励磁されているときには第２のブレーキ制御手段２３を制動手段４に接続する。また、切替手段２５は、電源手段の故障等により電磁コイル２７ｂが非励磁状態になると、第１のブレーキ制御手段２２を制動手段４に自動的に接続する。第１又は第２のブレーキ制御手段２２，２３と電線１７との間には、信号の逆流防止のための逆流防止ダイオード２９が介在されている。

第２のブレーキ制御手段２３は、エレベータ装置の異常の有無を監視する電子安全監視装置（図示せず）に設けられている。電子安全監視装置は、第２のＣＰＵ（演算処理部）、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ及びハードディスク等）及び信号入出力部を持った第２のコンピュータにより構成されている。従って、第２のブレーキ制御手段２３の機能は、第２のコンピュータにより実現される。

昇降路の上部には、上部プーリ３０が設けられている。上部プーリ３０には、検出ロープ３１が巻き掛けられている。検出ロープ３１の両端部は、かご６に接続されている。検出ロープ３１の下端部は、昇降路の下部に配置された下部プーリ３２に巻き掛けられている。

かご６が昇降されると、検出ロープ３１が循環され、かご６の走行速度に応じた回転速度で上部プーリ３０が回転される。上部プーリ３０には、上部プーリ３０の回転に応じた検出信号を発生するエンコーダ等の回転検出器（かご運行情報検知手段）３３が設けられている。

かご６には、乗車人数に応じたかご荷重信号を出力する秤装置３４が設けられている。回転検出器３３及び秤装置３４は、電源手段２４から電源供給を受けている。また、回転検出器３３及び秤装置３４からの検出信号は、電子安全監視装置に入力される。電子安全監視装置は、回転検出器３３からの情報に基づいて、かご位置及びかご速度を演算する。また、電子安全監視装置は、かご位置に応じて設定された基準速度にかご速度が達していないかどうかを監視する。

第２のブレーキ制御手段２３は、非常停止指令信号を受けると、回転検出器３３からの情報に基づいて、かご６の走行方向、かご位置及びかご速度を求め、かご６が終端階を超え緩衝器（図示せず）に衝突することなく停止するための走行限界までの残距離を求める。また、第２のブレーキ制御手段２３は、秤装置３４からの信号に基づいて、かご６と釣合おもり７とのアンバランス力を求めるとともに、かご６、主ロープ５、モータ３及びブレーキドラム８を含めた慣性質量を求め、これにより残距離内でかご６を停止するための減速度を算出する。さらに、第２のブレーキ制御手段２３は、求めた減速度でかご６を停止させるために必要な非常停止トルクを算出し、非常停止トルクを発生させるための信号を出力する。

図２は図１の要部の回路構成の一例を示す回路図である。図では、制動手段４の電磁コイル１４を１つのみ示すが、他の２つの電磁コイル１４の回路も同様に構成されている。電磁コイル１４には、電気抵抗３５、ダイオード３６及び切替スイッチ２６が並列に接続されている。電気抵抗３５及びダイオード３６は、切替スイッチ２６に直列に接続されている。第１のブレーキ制御手段２２は、電気抵抗３５及びダイオード３６を有している。電磁コイル１４に駆動電流を流すため、トランジスタ３７ａ，３７ｂ、ダイオード３８ａ，３８ｂによりブリッジ回路を構成している。

電源手段２４の出力は、第２のブレーキ制御手段２３及び逆流防止ダイオード２９ａを介してブリッジ回路の一端に接続されている。通常ブレーキ制御手段２１の出力と、逆流防止ダイオード２９ｂを介した第２のブレーキ制御手段２３の出力は、トランジスタ３７ａ，３７ｂの入力に接続されている。主電源２０は、主電源遮断スイッチ１９を介してブリッジ回路の一端に接続されている。また、電源手段２４の電圧設定は、主電源電圧が電源手段２４へ転流しない程度に設定されている。

次に、動作について説明する。非常停止指令信号が発生されると、主電源遮断スイッチ１９が通常ブレーキ制御手段２１の出力信号を電線１７から遮断するように開かれ、同時に第２のブレーキ制御手段２３が起動される。このとき、電源手段２４が有効であれば、第２のブレーキ制御手段２３から出力された信号が切替手段２５により選択され、逆流防止ダイオード２９及び電線１７を介してブレーキユニット９〜１１に入力される。これにより、かご６は、適当に制御された減速度により減速され停止される。一方、故障等により電源手段２４が無効であれば、第１のブレーキ制御手段２２から出力される信号が切替手段２５により選択される。

具体的には、図２に示すように、電源手段２４が有効であれば、切替手段２５は、電気抵抗３５及びダイオード３６の直列回路の一端を開放するように動作し、電源手段２４が無効であれば、上記の直列回路の一端を閉鎖するように動作する。

ここで、上記の直列回路は、ブレーキユニット９〜１１の電磁コイル１４に並列に接続されているので、電気抵抗３５の抵抗値によって、制動動作を急峻にすることができる。図３は図２の電気抵抗３５の抵抗値の大きさと制動動作のタイミングとの関係を示す説明図である。図３に示すように、電気抵抗３５の抵抗値を大きくすると、回路のコイル印加電圧を０Ｖにした後にコイル電流が斬減して行く時間が早くなる。そして、ブレーキシュー１２が機械ばねの保持力に負けてブレーキドラム８に圧接するまでの時間を短くすることができる。

従って、ブレーキユニット９〜１１に設けられる電気抵抗３５の抵抗値を調整することにより、ブレーキユニット９〜１１の制動動作のタイミングをずらすことができる。これにより、第１のブレーキ制御手段２２は、電源手段２４から無給電で制動手段４の制動動作、即ちブレーキ力の印加方法を制御することができる。

以上述べたように、実施の形態１によれば、電源手段２４が故障した場合でも、非常停止時のかご６の減速度を抑制することができる。
また、制動手段４は、複数のブレーキユニット９〜１１を有しているので、ブレーキユニット９〜１１の制動動作のタイミングをずらすことにより、非常停止時のかご６の減速度を従来よりも小さくすることができ、乗客に与える不快感を抑制することができる。

さらに、第２のブレーキ制御手段２３は、かご負荷、かご位置、かご速度及び走行方向を求め、さらに、かご６の走行限界までの残距離を算出して制動動作を行うため、かご６の停止減速度をより一層小さくすることができる。

なお、全ての電気抵抗３５の抵抗値を互いに異なるものとしてもよいが、少なくとも１つの電気抵抗３５の抵抗値のみを異なるものとしてもよく、全てのブレーキユニット９〜１１が同時に動作する場合よりは減速度を小さくすることができる。

また、第２のブレーキ制御手段は、非常停止指令の発生に応じてかごの走行限界までの残距離を算出した後、さらに残距離を最小制動距離と比較し、残距離が最小制動距離よりも大きい場合に、切替スイッチを第１のブレーキ制御手段側へ切り替えるようにしてもよい。

実施の形態２．
次に、図４はこの発明の実施の形態２によるエレベータ装置を示す構成図である。図において、昇降路内の上部及び下部終端階付近には、かご位置が終端階付近であることを検出するための上部終端階センサ（スイッチ）４１及び下部終端階センサ（スイッチ）４２が設けられている。

非常停止指令が発生されると、各ブレーキユニット９〜１１の電磁コイル１４に対する主電源２０（図１）からの電力供給は遮断され、ブレーキユニット９〜１１は制動動作する。各電磁コイル１４には、ブレーキ制御手段であるタイミング調整回路４３が並列に接続されている。タイミング調整回路４３は、非常停止時のブレーキユニット９〜１１における制動動作のタイミングを調整する。

各タイミング調整回路４３は、ダイオード４４と、ダイオード４４に直列に接続された電気抵抗切替スイッチ４５と、電気抵抗切替スイッチ４５に直列かつ互いに並列に接続された第１及び第２の電気抵抗４６，４７とを有している。第２の電気抵抗４７の抵抗値は、第１の電気抵抗４６の抵抗値よりも大きくなっている。また、３つの第１の電気抵抗４６の抵抗値は、互いに異なっている。

電気抵抗切替スイッチ４５は、終端階センサ４１，４２からの信号に応じて切り替えられる。具体的には、かご６が終端階センサ４１，４２から終端部へ向けて走行している場合は、電気抵抗切替スイッチ４５は第２の電気抵抗４７側へ切り替えられる。他の場合には、電気抵抗切替スイッチ４５は第１の電気抵抗４６側へ切り替えられている。

昇降路の下部には、かご６及び釣合おもり７の昇降路下部への衝突の衝撃を緩和するかご緩衝器４８及び釣合おもり緩衝器４９が設置されている。

このようなエレベータ装置では、非常停止指令が発生されると、主電源２０から電磁コイル１４への電力供給が遮断され、ブレーキユニット９〜１１が制動動作する。このとき、かご６が終端階センサ４１，４２から終端部へ向けて走行している場合以外であれば、電磁コイル１４には、第１の電気抵抗４６が並列に接続されている。このため、かご６は、十分に低い減速度で減速され停止される。

一方、かご６が終端階センサ４１，４２から終端部へ向けて走行している場合には、電磁コイル１４には、第１の電気抵抗４６よりも抵抗値の大きい第２の電気抵抗４７が並列に接続される。このため、かご６は、他の場合よりも大きな減速度で速やかに減速され停止される。

従って、非常停止指令によりかご６が非常停止する際、通常は十分に低い減速度でかご６を減速停止させることができるとともに、かご６が終端階近傍を終端部へ向けて走行している場合には、かご６及び釣合おもり７が緩衝器４８，４９に衝突するのを防止することができる。

なお、上記の例では、第２の電気抵抗４７の抵抗値を第１の電気抵抗４６の抵抗値よりも大きくしたが、必ずしも全てのタイミング調整回路でその関係としなくてもよい。即ち、第１の電気抵抗に切り替えられているときの減速度よりも、第２の電気抵抗に切り替えられているときの減速度を大きくできれば、個々のタイミング調整回路内での第１及び第２の電気抵抗の抵抗値はどちらが大きくてもよい。

実施の形態３．
次に、図５はこの発明の実施の形態３によるエレベータ装置の要部を示す回路図である。この例では、実施の形態１（図２）の第１のブレーキ制御手段２２の代わりに、実施の形態２のタイミング調整回路４３を用いたものである。タイミング調整回路４３の電気抵抗切替スイッチ４５は、実施の形態２と同様に、終端階センサ４１，４２からの情報に応じて切り替えられる。他の構成は、実施の形態１と同様である。

このように、実施の形態１、２を組み合わせてもよく、電源手段２４が故障している場合の非常停止の減速度を、かご位置及び走行方向に応じて変化させることができる。

実施の形態４．
次に、図６はこの発明の実施の形態４によるエレベータ装置の電源手段を示すブロック図である。この例の電源手段は、第１の電源手段５１と、第１の電源手段５１のバックアップ動作を行う第２の電源手段５２と、第２の電源手段５２の出力に直列に接続された逆流防止ダイオード５３と、蓄電池等のバッテリ手段５４とを有している。第１の電源手段５１が無効になった場合には、第２の電源手段５２が第２のブレーキ制御手段２３等（図１、図２）への電力供給を行う。また、第２の電源手段５２が無効になった場合は、バッテリ手段５４が第２のブレーキ制御手段２３等への電力供給を行う。

このように、多重に予備を備える電源手段を用いることにより、かご６の非常停止時の減速度を小さくすることができる第２のブレーキ制御手段２３を、より多くの非常停止時に使用することができ、乗客に不快感を与える可能性を低減できる。
また、バッテリ手段５４として、蓄電池等の代わりに例えば燃料電池を用いてもよく、充電回路が不要となり、装置を簡素化できる効果がある。

なお、主ロープとしては、鋼製ロープは勿論、樹脂材からなる外層被覆体が外周部に設けられている樹脂被覆ロープを用いてもよい。樹脂被覆ロープを用いた場合、かごの非常停止時の減速度が小さくなると、駆動シーブに対する主ロープの滑りを抑制でき、外層被覆体が剥げ落ち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の要部の回路構成の一例を示す回路図である。 図２の電気抵抗の抵抗値の大きさと制動動作のタイミングとの関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態２によるエレベータ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３によるエレベータ装置の要部を示す回路図である。 この発明の実施の形態４によるエレベータ装置の電源手段を示すブロック図である。

符号の説明

４ 制動手段、６ かご、９〜１１ ブレーキユニット、１４ 電磁コイル、２２ 第１のブレーキ制御手段、２３ 第２のブレーキ制御手段、２４ 電源手段、２５ 切替手段、２６ 切替スイッチ、２７ スイッチ操作部、３５ 電気抵抗、４１，４２ 終端階センサ、４３ タイミング調整回路（ブレーキ制御手段）、４５ 電気抵抗切替スイッチ、４６ 第１の電気抵抗、４７ 第２の電気抵抗。

Claims (6)

1. かごの走行を制動する制動手段、
   非常停止指令に応じて、電源手段から無給電で、上記かごの減速度を抑制するように上記制動手段のブレーキ力を制御する第１のブレーキ制御手段、
   非常停止指令に応じて、上記電源手段から供給される電力により、エレベータの状態に応じて上記かごの減速度が適当なものとなるように上記制動手段の制動動作を制御する第２のブレーキ制御手段、及び
   上記電源手段が有効であるかどうかによって、上記第１及び第２のブレーキ制御手段のいずれにより上記制動手段を制御させるかを切り替える切替手段
   を備えていることを特徴とするエレベータ装置。
2. 上記制動手段は、複数のブレーキユニットを有しており、
   上記第１のブレーキ制御手段は、上記ブレーキユニットの制動動作のタイミングをずらすことを特徴とする請求項１記載のエレベータ装置。
3. 上記各ブレーキユニットは、制動を解除するための電磁コイルを有し、
   上記第１のブレーキ制御手段は、上記電磁コイルにそれぞれ並列に接続された複数の電気抵抗を有し、
   上記切替手段は、上記電気抵抗にそれぞれ直列に接続され、上記電源手段が有効であるときに開かれるとともに、上記電源手段が無効であるときに閉じられる複数の切替スイッチを有し、
   上記電気抵抗の抵抗値が互いに異なっていることにより、上記第１のブレーキ制御手段によるブレーキ力の制御時における上記ブレーキユニットの制動動作のタイミングがずらされていることを特徴とする請求項２記載のエレベータ装置。
4. 上記切替手段は、上記第１及び第２のブレーキ制御手段を切り替えるための切替スイッチと、上記切替スイッチを操作するスイッチ操作部とを有し、
   上記スイッチ操作部は、上記電源手段からの電力により励磁され上記切替スイッチを上記第２のブレーキ制御手段側に保持するとともに、上記電源手段が無効になると上記切替スイッチを上記第１のブレーキ制御手段側に自動的に切り替える電磁アクチュエータにより構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のエレベータ装置。
5. 上記かごが終端階付近を終端部へ向けて走行していることを検出するための終端階センサをさらに備え、
   上記制動手段は、制動を解除するための電磁コイルを有し、
   上記第１のブレーキ制御手段は、非常停止指令に応じて、上記かごが終端階付近を終端部へ向けて走行していると、他の場合よりも大きな減速度で上記かごを減速停止させることを特徴とする請求項１記載のエレベータ装置。
6. 上記制動手段は、それぞれ上記電磁コイルを有する複数のブレーキユニットを有し、
   上記各電磁コイルには、上記ブレーキユニットの制動動作のタイミングを調整するための上記第１のブレーキ制御手段としてのタイミング調整回路が並列に接続されており、
   上記タイミング調整回路は、互いに並列に接続された複数の電気抵抗と、上記終端階センサからの情報に応じて上記電気抵抗を切り替える電気抵抗切替スイッチとを有し、
   上記各電気抵抗の抵抗値は、非常停止指令を受けた際、上記かごが終端階付近を終端部へ向けて走行していると、他の場合よりも大きな減速度で上記かごが減速停止されるように設定されていることを特徴とする請求項５記載のエレベータ装置。

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