(57)【要約】【課題】  ブレーキ動作に掛かる時間を抑え、かつ環境変化や経年変化の影響を受けることなく、安定してブレーキ動作時に発生する動作音を低減するエレベーター用ブレーキ制御装置を得る。【解決手段】  エレベーター用ブレーキ装置において、制御装置は、エレベーター用ブレーキ装置への制動付加時または制動解除時におけるブレーキシューの位置パターンを生成する位置パターン発生器と、ブレーキシューの変位に対応した位置情報を検出する変位検出器と、ブレーキシューの位置が上記位置パターン発生器により生成される位置パターンの対応する時間での値に一致するようにブレーキコイルに印加する電圧を出力する補償手段と、を備える。【選択図】        図５
2010149955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベーターのかごを昇降駆動する巻上機モータに設けられたブレーキドラムと、
前記ブレーキドラムに対し摺動することにより制動力を発生す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圧するばねと、
前記ブレーキシューを前記ばねの付勢力に抗して吸引する電磁石を構成するブレーキコイルに供給する制御電圧を出力する制御装置と、
を備えたエレベーター用ブレーキ装置において、
前記制御装置は、前記エレベーター用ブレーキ装置への制動付加時または制動解除時における前記ブレーキシューの位置パターンを生成する位置パターン発生器と、
前記ブレーキシューの変位に対応した位置情報を検出する変位検出器と、
前記ブレーキシューの位置が上記位置パターン発生器により生成される位置パターンの対応する時間での値に一致するように前記ブレーキコイルに印加する電圧を出力する補償手段と、
を備えることを特徴とするエレベーター用ブレーキ制御装置。
【請求項２】
前記位置パターン発生器は、制動付加時または制動解除時における前記ブレーキシュー衝突時の速度を低減させる位置パターンを生成することを特徴とする請求項１に記載のエレベーター用ブレーキ制御装置。
【請求項３】
前記位置パターン発生器は、前記ブレーキシューを動作開始時から動作完了時までの間の位置で一旦停止または減速させ、その後Ｖｓ以下の速度で動作させる位置パターンを生成することを特徴とする請求項１に記載のエレベーター用ブレーキ制御装置。
【請求項４】
前記ブレーキシューを一旦停止、または減速から増速に切り替える位置パターンにおける位置を、当該ブレーキシュー動作完了位置直前の位置に設定することを特徴とする請求項３に記載のエレベーター用ブレーキ制御装置。
【請求項５】
前記ブレーキシューを一旦停止または減速から増速に切り替える位置パターンにおける位置までは、当該ブレーキシューを速度Ｖｓ以下の速度で動作させる時間を減ずることを特徴とする請求項４に記載のエレベーター用ブレーキ制御装置。
【請求項６】
前記位置パターンとしては、前記ブレーキ装置の入力電圧の制限内またはコイル電流の制限内でブレーキ動作を行なう設定とすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のエレベーター用ブレーキ制御装置。
【請求項７】
前記位置パターンとしては、速度Ｖｍとなる時間Ｔｍを変更することにより、ブレーキ動作時の消費電力を低減する設定とすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のエレベーター用ブレーキ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキドラムに対しブレーキシューを押圧することにより制動力を得るエレベーター用ブレーキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブレーキドラムに対し制動ばねにより押圧することで制動力を発生する可動片と、この可動片を制動ばねの付勢力に抗して吸引し制動を解除するための電磁石を構成する電磁コイルで構成されたエレベーター用ブレーキ制御装置において、従来技術では可動片を電磁吸引力により電磁石に吸引する制動解除時に可動片と電磁石の衝突により発生する衝突音と、制動解除後にばねの付勢力により可動片をブレーキドラムに押圧する制動付加時に可動片とブレーキドラムの衝突により発生する動作音を低減するために、制動解除時は１ないし３段のステップ状のコイル電流を与え、制動付加時には１ないし２段のステップ状のコイル電流を与えるエレベーター用ブレーキ装置がある。ステップ状の電流としては、制動解除時、制動付加時ともに第1ステップで可動片を動き出してから、接触面に衝突するまでの間の位置に一旦停止させ、次ステップで動作を完了させる指令を与えることで可動片の衝突速度を抑制し衝突音を低減している。このときに用いる可動片を一旦停止させるステップ状の電流指令は、可動片付近に取り付けた位置センサもしくは音圧センサから得られる情報を基にブレーキ動作前にあらかじめ設定している（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、その他の従来技術としては、制動付加時にばねの付勢力によりブレーキシューをブレーキコイルからブレーキドラムへ移動させるときのブレーキシューの速度であるブレーキシュー落下速度が、理想的な速度パターンに一致するように制御電圧を与えることで、ブレーキシューがブレーキドラムに衝突するときの衝突速度を低減し、ブレーキ動作音を抑えるエレベーター用ブレーキ装置がある（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
非特許文献１では、ブレーキシューの衝突により発生する衝突音の大きさ（音圧レベル）Ｌｐと、ブレーキシューの衝突速度Ｖｅの間に以下に示す（１）式が成り立つことが示されている（例えば非特許文献１参照）。
【数１】
2010149955.tif 000003
ここで、ａは衝突エネルギーの比例定数、ｂは衝突部材の材質特性や機構等によるオフセット量、ｃは衝突・振動伝達等のエネルギー損失係数であり、それぞれ既知の値となる。（１）式より衝突速度が増加すると衝突音も増加することが分かる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−８１２２６号公報（１１頁〜１２頁、図３）
【特許文献２】特開２００４−１１５２０３号公報（９頁〜１０頁、図７）
【非特許文献１】騒音振動対策ハンドブック（日本音響材料協会編、技報堂出版、１９８２年１月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に電磁ブレーキは、ブレーキシューをブレーキドラムに押圧するためのばねとこのブレーキシューを制動ばねの付勢力に抗して吸引し制動を解除するための電磁石を構成
する電磁コイルからなる。
【０００７】
図１は電磁ブレーキのブレーキシューに働く力を示す図である。ブレーキシューにはブレーキドラム方向にばねにより押圧するばね力Ｆｓとばね力Ｆｓに抗し電磁石により吸引を行なう電磁吸引力Ｆｍが働く。このときブレーキシューに働くばね力Ｆｓはブレーキシューの変位Ｘｇを用いて次式（（２）式）のように表される。
【数２】
2010149955.tif 000004
ここで、ｋは、ばねのばね定数で、既知の値であり、Ｘ０は、ばねの自然長位置から電磁コイルまでの変位で既知の値となる。
【０００８】
また、電磁コイルによる吸引力Ｆｍはブレーキシューの変位Ｘｇと電磁コイルに流れる電流ｉを用いて次式（（３）式）で表される。
【数３】
2010149955.tif 000005
ここで、ｐは電磁石吸引力係数で既知の値であり、Ｘｍはコイルの漏れ磁束などから決まる既知の値である。
【０００９】
電磁ブレーキはブレーキシューがばね力Ｆｓによりブレーキドラムに押し付けられたときの摩擦力により制動力をえる構造をしている。よって、電磁ブレーキの制動を解除するときは、電磁コイルに電流を流し、ばね力Ｆｓに打ち勝つ吸引力Ｆｍを生成することでブレーキシューを電磁コイル側に吸引する。この動作をブレーキの吸引動作と呼ぶ。
【００１０】
一方、制動付加時においては、電磁コイルを消勢することで、電磁コイルに流れる電流を電磁コイルの抵抗およびインダクタンスから決まる時定数に応じて減少させる。コイル電流の減少にともない吸引力Ｆｍが減少し、ばね力Ｆｓが吸引力Ｆｍに打ち勝つとブレーキシューは、ばね力Ｆｓによりブレーキドラム方向に変位する。これをブレーキの落下動作と呼び、ブレーキシューがブレーキドラム側に変位することを落下するという。
【００１１】
図２はブレーキシュー変位Ｘｇとブレーキシューに働くばね力Ｆｓの関係、及び電磁コイルに流れる電流を固定した場合の吸引力Ｆｍとブレーキシューの変位Ｘｇの関係を示した図である。電流ｉｂは図２に示すように吸引力Ｆｍが制動付加時の変位Ｘｂでばね力Ｆｓと釣り合うときに電磁コイルに流れる電流であり、電流ｉａは吸引力Ｆｍが制動解除時の変位Ｘａでばね力Ｆｓと釣り合うときに電磁コイルに流れる電流となる。
【００１２】
ここでブレーキの吸引動作を考える。制動付加時の変位Ｘｂにおいて電磁コイルにｉｂ以上の電流ｉｂｈを流すと、吸引力Ｆｍがばね力Ｆｓに打ち勝ちブレーキシューが電磁コイル側に移動を開始する。吸引動作が始まるとブレーキシューの変位Ｘｇは小さくなる。このとき、吸引力Ｆｍはブレーキシュー変位Ｘｇの2乗に反比例する形で増加するため、ばね力Ｆｓに打ち勝つ吸引力Ｆｍがブレーキシューに作用し続けることになる。そして、ブレーキシューが加速し続けるため、電磁コイルへの衝突速度は大きくなり、許容値を超える大きな動作音が発生することになる。
【００１３】
次に、落下動作に関し考える。制動解除時の変位Ｘａにおいて電磁コイルに流す電流をｉａ以下の電流ｉａｈにすると、ばね力Ｆｓが吸引力Ｆｍに打ち勝ちブレーキシューがブレーキドラム側に移動を開始する。落下動作が始まるとブレーキシューの変位Ｘｇは大きくなる。それに伴い、吸引力Ｆｍは変位Ｘｇの２乗に反比例して急激に減少していく。
よって、ブレーキシューは吸引力Ｆｍより大きいばね力Ｆｓにより加速を続け、ブレーキドラムへの衝突速度が大きくなってしまう。そのため、許容値を超える大きな動作音が発生してしまう。ブレーキ動作において動作音が許容値となるときの衝突速度を、以下では、許容衝突速度Ｖｓと呼ぶ。また、落下動作時に吸引力Ｆｍが働かない状態で速度ゼロからばね力Ｆｓの力だけでブレーキシューをブレーキドラム側に落下させたときに衝突速度が許容衝突速度Ｖｓになる距離を、以下では、許容ストロークＸｎと呼ぶ。吸引動作時においても速度ゼロから電流ｉｂｈによる吸引力Ｆｍでブレーキシューを吸引したときに衝突速度が許容衝突速度Ｖｓとなる距離を、以下では、許容ストロークＸｎと呼ぶ。
【００１４】
特許文献１では、ブレーキ吸引時、落下時ともに複数段のステップ状の電流指令の１段目の電流指令によりブレーキシューが動き出してから、接触面に衝突するまでの間の位置にブレーキシューを一旦停止させるとしている。
【００１５】
ここで、図２のばね力Ｆｓと吸引力Ｆｍのグラフにおいて制動付加状態の変位Ｘｂと制動解除状態の変位Ｘａの間の位置である変位Ｘｃにおいてばね力Ｆｓと吸引力Ｆｍが釣り合う電流ｉｃを考える。電流ｉｃは電流ｉａより大きく電流ｉｂより小さい（ｉａ＜ｉｃ＜ｉｂ）。このとき、電流ｉｃが変位Ｘｃにおいてブレーキシューを保持できる電流となる。
【００１６】
特許文献１では、この電流ｉｃを電流指令として与えることでブレーキシューを一旦停止させるとしている。しかし、ブレーキの吸引動作には、変位Ｘｂにおいて電流ｉｂ以上のコイル電流が必要となるため、電流ｉｂより低い電流ｉｃではブレーキシューを吸引できない。
【００１７】
一方、落下動作においても、ブレーキシューを動作させるためには変位Ｘａにおいて電流ｉａ以下にコイル電流を下げる必要がある。よって電流ｉａより高い電流ｉｃではブレーキシューが落下しない。以上のことから、特許文献１の手法ではブレーキ動作を実行することができない。
【００１８】
また、特許文献１ではステップ状の電流指令を電流センサとブレーキシューの衝突を検出するセンサ手段の情報を基に事前に設定している。しかし、ブレーキ動作時の電流の挙動やブレーキシュー衝突のタイミングは装置使用時の発熱や外気温などの環境変化、または、ばね力などの経年変化によって変化する。
【００１９】
図３はブレーキシューの変位Ｘｇとブレーキシューに働くばね力Ｆｓ及びコイル電流を固定した場合の吸引力Ｆｍとの関係を示した図である。図３において変位Ｘｃでばね力Ｆｍと吸引力Ｆｍが釣り合う電流がｉｃとなる。ここで、経年変化によりばね力Ｆｓが低下しばね力Ｆｓｈに変化したとする。このときブレーキコイルに電流ｉｃを流すと、変位Ｘｃにおいて吸引力Ｆｍがばね力Ｆｓｈより大きくなる。そのため、ブレーキシューは吸引力Ｆｍによってブレーキコイル側に引き寄せられる。つまり、変位Ｘｃでブレーキシューを停止させるためには変位Ｘｃで変化後のばね力Ｆｓｈと釣り合う吸引力Ｆｍｈを発生させる電流ｉｃｈを流さなければならない。つまり、ブレーキシューを停止させるための目標電流指令は環境変化や経年変化に応じて変化させる必要がある。そのため特許文献１に記載の装置では、環境変化や経年変化に対応できない。
【００２０】
一般にエレベーターにおいては、ブレーキ吸引動作完了後にエレベーターの昇降動作が始まる。ブレーキ動作時間を短縮すると、エレベーターの昇降動作開始を早めることができるため、エレベーターの運行効率が向上する。つまり、ブレーキ動作時間は短いほうがよい。一方、ブレーキシューを動き出しから衝突までの間の位置に一旦停止させる場合、動作音を低減することを考えると、一旦停止後のブレーキシューの速度は許容衝突速度Ｖｓ以下で動作させる必要がある。
【００２１】
従って、動作時間の短縮を考えると許容衝突速度Ｖｓ以下の区間は短いほうがよく、一旦停止位置は停止位置から衝突位置までの距離が許容ストロークＸｎ以下となる衝突直前に設定したほうがよい。特許文献２では、ブレーキシューの速度を目標値に追従させるように制御をおこなっており、位置に関しては考慮していない。そのため、ブレーキシュー衝突時間が陽には設定できないので、ブレーキシュー停止後の移動距離が許容ストロークＸｎ以下になる衝突直前位置で確実に一旦停止させることができない。結果的に、ブレーキ動作に時間を要することになる。
【００２２】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、ブレーキ動作にかかる時間を抑え、かつ環境変化や経年変化の影響を受けることなく、ブレーキ動作時に発生する動作音を低減するエレベーター用ブレーキ制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明のエレベーター用ブレーキ装置は、エレベーターのかごを昇降駆動する巻上機モータに設けられたブレーキドラムと、前記ブレーキドラムに対し摺動することにより制動力を発生す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圧するばねと、前記ブレーキシューを前記ばねの付勢力に抗して吸引する電磁石を構成するブレーキコイルに供給する制御電圧を出力する制御装置と、を備えたエレベーター用ブレーキ装置において、前記制御装置は、前記エレベーター用ブレーキ装置への制動付加時または制動解除時における前記ブレーキシューの位置パターンを生成する位置パターン発生器と、
前記ブレーキシューの変位に対応した位置情報を検出する変位検出器と、前記ブレーキシューの位置が上記位置パターン発生器により生成される位置パターンの対応する時間での値に一致するように前記ブレーキコイルに印加する電圧を出力する補償手段と、を備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００２４】
上記発明の構成によれば、ブレーキシューに位置パターンで決まる挙動を与えることにより、ブレーキシューの速度ではなく位置で目標値を与えることができるため、衝突のタイミングが分かる。また、ブレーキシューを衝突直前位置で停止させることが可能となり、ブレーキ動作音を低減できる。また、衝突直前位置で一旦停止させることで許容衝突速度Ｖｓ以下の速度区間を短縮できるのでブレーキ動作時間を短縮できる。さらに、温度などの環境変化やばね力などの経年変化がおこっても位置パターンは変わらないため、環境変化や経年変化の影響を受けずに制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
・実施の形態１．
図４は本発明の実施の形態１によるエレベーター用ブレーキ装置を含むエレベーターブレーキシステム全体の構成を示す。これは以下に説明する各実施の形態でも同様である。エレベーターのかご１は、巻上機のシーブ２に巻き掛けられた主索３により、他端側の釣合おもり４とともにつるべ式に吊持されており巻上機モータ５によって昇降駆動される。ブレーキドラム６は、巻上機モータ５とシーブ２とを結合する軸上に設置されており、ばね７の付勢力によってブレーキシュー８がブレーキドラム６に押付けられたときの摩擦力により制動力を得るようになっている。
【００２６】
本発明は電磁ブレーキの制御装置に対して使用するものである。図中、制御装置９は、ブレーキ吸引時において、直流電磁石を構成するブレーキコイル１０に電流を流して付勢し、ブレーキシュー８を、ばね７による付勢力（ブレーキシュー８のブレーキドラム６側への押圧力）に打ち勝ってブレーキコイル１０側に吸引する。
【００２７】
一方ブレーキ落下動作時において、制御装置９がブレーキコイル１０を消勢すると、ブレーキコイル１０の電流値は、ブレーキコイル１０の抵抗およびインダクタンスの値により定まる時定数に応じて減少する。これに伴ない吸引力が減少して、ばね７の付勢力よりも小さくなると、ブレーキコイル１０とブレーキシュー８とが離れ、ブレーキシュー８はばね７の付勢力によってブレーキドラム６側に落下する。
【００２８】
図５は、本発明の実施の形態１による図４の９、１０の部分を含むブレーキ装置を示す構成図である。図５において、制御装置９は以下で説明するブレーキ動作音を低減するようなブレーキシュー８の位置パターンＸｄを生成する位置パターン発生器１２と、ブレーキシュー８の変位と１対１に対応する位置情報Xを検出する変位検出器１１と、位置情報Ｘと位置パターンＸｄのその時間に対応した値との位置偏差ΔXを求める減算器１３と、位置偏差ΔＸからブレーキコイル１０への電圧指令Ｅを出力する補償手段１４と、を備える。変位検出器１１としては、位置センサを用いるものでもよいし、ブレーキコイル１０に流れる電流値と電圧指令を基に、コイルモデルよりブレーキシュー８の変位を推定するものでもよい。
【００２９】
次に、本発明の実施の形態１にかかわるブレーキ制御装置９の落下動作について説明する。図６は本発明の制御装置９の動作を示すタイミングチャートである。図６において横軸は時間ｔを示しており、（ａ）は変位検出器１１によって検出されるブレーキシュー８の位置情報Ｘの時間変化、（ｂ）はブレーキシュー８の速度Ｖの時間変化、（ｃ）はブレーキコイル１０に供給される電圧指令Ｅの波形を示している。
【００３０】
図６を用いて実施の形態１の落下動作、すなわち図６のＴ１からＴ４までの動作の説明を行なう。ブレーキ落下時には、まず時間Ｔ１において図６の（ｃ）に示すようにブレーキコイル１０への電圧指令を瞬時に零に設定する。これにより、ブレーキコイル１０に流れる電流が減少を開始し、時間Ｔ２においてコイル電流による吸引力が、ばね力よりも小さくなると、ブレーキシュー８はブレーキドラム６に向かって落下を開始する。
【００３１】
制御装置９は時間Ｔ２において変位検出器１１からの位置情報Ｘによりブレーキシュー８の動き出しを検出すると、減算器１３において変位検出器１１からの位置情報Ｘと位置パターン発生器１２からの位置パターンＸｄとの位置偏差ΔＸを算出し、さらに補償手段１４によって位置偏差ΔＸを０にするように、ブレーキコイル１０への電圧指令Ｅを出力する。ここで補償手段１４としては、例えばＰ制御器やＰＩＤ制御器が挙げられる。尚、図６の（ｃ）に示すように、電圧指令Ｅは、ブレーキシュー８がブレーキドラム６に衝突する時間Ｔ４まで与えられる。
【００３２】
これにより、ブレーキシュー８の落下時の挙動は、位置パターン発生器１２で生成された位置パターンＸｄに追従することになる。よって、ブレーキ落下時におけるブレーキシュー８の落下の挙動を予め規定したパターンに制御できる。
【００３３】
このとき、以下で説明するような落下動作中にブレーキシュー８を一旦停止させる目標値を与えることで、ブレーキシュー８を落下動作中に一旦停止させることができる。これによりブレーキシュー８の停止後から衝突までの移動変位が通常より短くなるため、ブレーキシュー８の速度が許容衝突速度Ｖｓ以上に加速されず、ブレーキドラム６に衝突するときの速度をより効果的に抑制することができるため、衝突時に発生するブレーキ動作音を低減できる。
【００３４】
ここで、位置パターンＸｄの一例を図６を用いてさらに詳細に説明する。時間Ｔ１でブレーキコイル１０への電圧指令をゼロにした後、時間Ｔ２においてブレーキシュー８の動き出しを検出すると、制御装置９が制御を開始する。制御装置９は、まず図６の（ｂ）に示すように、ブレーキシュー８の速度を増加させ、その後減速させ、時間Ｔ３において、落下動作開始位置Ｘａからブレーキシュー８がブレーキドラム６に衝突する位置Ｘｂまでの間の位置Ｘ３でブレーキシュー８を一旦停止させる。さらにその後、許容衝突速度Ｖｓ以下の速度でゆっくりとブレーキシュー８を落下させる。位置パターンＸｄで用いられる一旦停止位置Ｘ３は、できる限りブレーキドラム衝突位置Ｘｂに近いほうがブレーキ動作音を低減できる。
【００３５】
本発明ではブレーキシュー８の位置パターンＸｄを目標値として与えているのでブレーキシュー８がブレーキドラム６に衝突する位置パターンＸｄにおける位置は決まっている。このため、ブレーキシュー８を一旦停止位置からブレーキドラム６への衝突位置までの距離が許容ストロークＸｎより小さくなるような衝突直前位置で一旦停止させることが可能となる。これによりブレーキシュー８のブレーキドラム６への衝突速度を抑制することができ、発生する動作音を低減することができる。
【００３６】
また、ブレーキドラム６への衝突直前位置でブレーキシュー８を一旦停止させることで一旦停止位置からブレーキドラム６への衝突までの速度が許容衝突速度Ｖｓ以下の時間を短縮できる。一旦停止位置までのブレーキシュー８の速度は許容衝突速度Ｖｓ以上にしてもよく、許容衝突速度Ｖｓ以下で動作する時間を短縮できるため、ブレーキ動作時間を短縮することができる。さらに、位置パターンを用いることで、温度などの環境変化や経年変化によるばね７の付勢力の変化やブレーキコイル１０の抵抗値の変化によらず同じ位置パターンを使用することができるため、環境変化や経年変化の影響を受けず安定した静音効果が得られる。位置パターンＸｄとしては時間Ｔｓにおいてブレーキシュー８の落下速度を許容衝突速度Ｖｓ以下まで減速させ、その後許容衝突速度Ｖｓ以下でゆっくりと衝突させるパターンを使用してもよい。
【００３７】
・実施の形態２
位置パターンＸｄとしては次のようなエネルギーを考慮したパターンも考えられる。
図７は本発明のブレーキシュー８に働く力を示す図である。図７より、ブレーキコイル１０による吸引力Ｆｍの大きさは、上記のようにブレーキシュー８とブレーキコイル１０のギャップＸｇとブレーキコイル１０に流れる電流ｉを用いて（３）式で、また、ばね７によるばね力ＦｓもギャップＸｇを用いて（２）式で表される。
（２）式、（３）式より、ブレーキシュー８の質量をｍとおくと、ブレーキシュー８の落下の挙動は次式で与えられる。
【数４】
2010149955.tif 000006
【００３８】
図８は実施の形態２にかかわる位置パターン発生器１２が生成するブレーキシュー８の位置パターンＸｄの一例である。図８において、横軸は時間ｔを表しており、（ａ）はブレーキシュー８の位置パターンＸｄの時間変化、（ｂ）は位置パターンＸｄに対するブレーキシュー速度の時間変化を示している。位置パターンＸｄとしては次のような波形を考える。ブレーキ落下動作開始後、時間Ｔ０においてブレーキシュー８がブレーキドラム６に向けて落下を開始すると、まず時間Ｔｍまで一定の傾きで増速させる。その後、時間Ｔｓまで一定の傾きで減速させ、ブレーキシュー８の落下速度を一旦ゼロにし、さらにその後、増速させ、時間Ｔallにおいて許容衝突速度Ｖｓ以下の速度Ｖｅでブレーキシュー８をブレーキドラム６に衝突させる。図９の（ｃ）に位置パターンＸｄに対するコイル電流ｉを示す。これは（４）式より求まる。
【００３９】
また、ブレーキコイル１０の回路方程式はコイル電圧ＥとコイルインダクタンスＬを用いて次式で表される。
【数５】
2010149955.tif 000007
【００４０】
コイルインダクタンスL(Ｘｇ)はブレーキシューの変位Ｘｇに関係して決定され、例えば次式より算出される。
【数６】
2010149955.tif 000008
ここで、各パラメータＬ0、Ｌ1、Ｘ1はコイルによって決まる既知の値である。図９の（ｄ）は、位置パターンＸｄに対し必要なコイル電圧Ｅの時間変化であり、これは（５）式と（６）式とから求まる。以上より求まる位置パターンＸｄに追従させるために必要な電力P＝ｉＥを図１０の（ｅ）に示す。これらを利用して消費電力が小さい、位置Ｘｓで一旦停止する位置パターンを設定することもできる。
【００４１】
また、（５）式より位置パターンＸｄに対する入力電圧Ｅも求まるため、ブレーキ装置に入力電圧の制限がある場合などは、入力電圧の制限内で一旦停止する位置パターンＸｄを生成することもできる。
【００４２】
ここで、入力エネルギーや入力電圧制限を考慮した位置パターンＸｄの代表例を図８に示す。図８においてブレーキシュー８がブレーキドラム６に衝突する位置Ｘｂは各ブレーキによりあらかじめ決まっている既知の値である。また、本発明の目的はブレーキ動作音を低減することである。ブレーキ動作音はブレーキシュー８がブレーキドラム６に衝突するときの衝突速度Ｖｅによって決まるため、許容衝突速度Ｖｓ以下に衝突速度Ｖｅを設定する。さらにブレーキ落下動作に掛かる時間も短縮したいため、衝突時間Ｔallも許容時間より短い値に設定する。さらにブレーキシュー８の一旦停止位置から衝突位置までの距離が許容ストロークＸｎ以下になるように、一旦停止時間Ｔｓも固定する。
【００４３】
このような条件の下、ブレーキシュー落下速度を加速から減速に切り替える時間Ｔｍを設計パラメータとし、設計パラメータＴｍを変化させた場合の落下動作で消費する消費電力Qinと入力電圧Eの最大値Emaxのグラフをそれぞれ図１１と図１２に示す。図１１より切り替え時間Ｔｍを大きくすれば消費電力Qinが減少することが分かる。ただし、図１２より切り替え時間Ｔｍが時間Ｔｍｂを越えると入力電圧Eの最大値Emaxが大きくなり電圧制限を越えてしまうことも分かる。以上より、切り替え時間Ｔｍを入力電圧制限内に入る境界位置である図１２のＴｍｂに設定することで、入力電圧制限内で消費電力Qinが最小となるような位置パターンＸｄを設計することができる。
【００４４】
また、位置パターンＸｄの設計に際し電流制限を考慮してもよい。位置パターンＸｄに対するコイル電流ｉは（４）式より求まり、図９の（c）のようなグラフになる。上記設計手法と同様に、図８の位置パターンＸｄにおいて衝突位置Ｘｂ、衝突速度Ｖｅ、衝突時間Ｔall、一旦停止時間Ｔｓを固定する。このときブレーキシュー落下速度を加速から減速に切り替える時間Ｔｍを設計パラメータとし、設計パラメータＴｍを変化させた場合のコイル電流ｉの最大値ｉmaxのグラフを図１３に示す。図１３より切り替え時間Ｔｍが増加するとコイル電流ｉの最大値ｉmaxも増加していることが分かる。これは図１２の入力電圧Ｅの最大値Ｅmaxと同じ傾向となる。以上から、切り替え時間Ｔｍを電流制限内に入る境界位置である図１３のＴｍｃに設定することで、電流制限内で消費電力Qinが最小となるような位置パターンＸｄを設計することもできる。
【００４５】
・実施の形態３
上記実施の形態１ではブレーキ落下動作時の動作音低減をおこなったが、本発明をブレーキ吸引動作時の動作音低減に用いてもよい。図１４は本発明の実施の形態３による制御装置９の動作を示すタイミングチャートである。図１４において横軸は時間ｔを示しており、（ａ）は変位検出器１１によって検出されるブレーキシュー８の位置情報Ｘの時間変化、（ｂ）はブレーキシュー８の速度Ｖの時間変化、（ｃ）はブレーキコイル１０に供給される電圧指令Ｅの波形を示している。
【００４６】
図１４を用いて実施の形態３のブレーキ吸引動作、すなわち図１４の時間Ｔ５からＴ８までに対応するブレーキ動作の説明をおこなう。ブレーキ吸引時には、まず時間Ｔ５において図１４の（ｃ）に示すようにブレーキコイル１０に吸引電圧Ｅ０を印加する。これによりブレーキコイル１０に電流が流れ出し、時間Ｔ６においてコイル電流による吸引力がばね力よりも大きくなるとブレーキシュー８が、ブレーキコイル１０に向かって吸引を開始する。制御装置９は時間Ｔ６において変位検出器１１からの情報によりブレーキシュー８の動き出しを検出すると、減算器１３において変位検出器１１からの位置情報Ｘと位置パターン発生器１２からの位置パターンＸｄの時間に対応した値との位置偏差ΔＸを算出し、さらに補償手段１４によって位置偏差ΔXを増幅し、ブレーキコイル１０へ電圧指令Ｅとして出力する。
【００４７】
このような位置パターンＸｄを用いた制御は、図１４の（ｃ）に示すようにブレーキシュー８がブレーキコイル１０に衝突する時間Ｔ８まで与えられる。時間Ｔ８以降は、ブレーキコイル１０へ保持電圧Ｅ１を印加する。尚、保持電流Ｅ１はブレーキシュー８をブレーキコイル１０に保持しておける電圧であり、吸引電圧Ｅ０より低く設定されており、ブレーキコイル１０の発熱を抑えることができる。また、吸引動作時の時間Ｔ８以降の電圧としては、吸引動作を失敗したときのことを考え、時間Ｔ８で吸引電圧Ｅ０を与えた後、保持電圧E1にコイル電圧を減少させてもよい。
【００４８】
このようにブレーキコイル１０への電圧を制御することで、ブレーキシュー８の吸引時の挙動は、位置パターン発生器１２で生成された位置パターンＸｄに追従することになる。これにより、ブレーキ吸引時のブレーキシュー８の挙動を予め規定されたパターンに制御することができる。このとき、以下で説明するような吸引動作中にブレーキシュー８を一旦停止させる目標値を与えることで、ブレーキシュー８がブレーキコイル１０に衝突するときの速度を効果的に抑制することができ、衝突時に発生するブレーキ動作音を低減できる。
【００４９】
位置パターンＸｄの一例として図１４のパターンを説明する。時間Ｔ５で吸引電圧Ｅ０が印加された後、時間Ｔ６でブレーキシュー８が動き出すと制御装置９は、まず図１４の（ｂ）に示すようにブレーキシュー８の速度を増加させる。その後速度を減速させ時間Ｔ７においてブレーキ吸引動作開始位置Ｘｂからブレーキシュー８がブレーキコイル１０に衝突する位置Ｘａまでの間の位置Ｘ７でブレーキシュー８を一旦停止させ、その後許容衝突速度Ｖｓより低い速度でゆっくりとブレーキシュー８をブレーキコイル１０まで吸引するパターンを与える。ブレーキ吸引時の動作音を低減するためには、ブレーキシュー８を一旦停止させる位置Ｘ７は、ブレーキシュー８の一旦停止位置からブレーキコイル１０へ衝突する位置までの距離が許容ストロークＸｎより小さくなるような衝突直前位置に設定したほうがよい。
【００５０】
本発明ではブレーキシュー８の位置パターンＸｄを目標値として与えている。ブレーキシュー８がブレーキコイル１０に衝突する位置は決まっているため、ブレーキシュー８をブレーキコイル１０への衝突直前位置で一旦停止させることが可能となる。これによりブレーキシュー８のブレーキコイル１０への衝突速度を抑制することができ、このとき発生する動作音も低減できる。また、ブレーキシュー８をブレーキコイル１０への衝突直前位置で一旦停止させることで、許容衝突速度Ｖｓ以下の区間が短縮できるため、ブレーキ動作時間を短縮することもできる。さらに、位置で制御することで、温度などの環境変化や経年変化によるブレーキコイル１０の抵抗値の変化やばね７の付勢力の変化によらず同じ位置パターンを使用することができるため、環境変化や経年変化の影響を受けず安定した静音効果が得られる。また位置パターンＸｄとしては実施の形態２と同様に消費電力Qinや入力電圧制限、コイル電流の制限を考慮したパターンを与えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】エレベータ装置において、電磁ブレーキのブレーキシューに働く力を示す一般的な説明図である。
【図２】エレベータ装置において、電磁ブレーキのブレーキシューに働くばね力Ｆｓと電磁吸引力Ｆｍのブレーキシュー変位Ｘｇに対する関係を表す一般的な説明図である。
【図３】エレベータ装置において、電磁ブレーキのブレーキシューの変位Ｘｇに対して働くばね力Ｆｓと電磁吸引力Ｆｍの関係を表す一般的な説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１〜３のエレベーター用ブレーキ装置を含むエレベーターブレーキシステム全体の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態１〜３の制御装置の一例を示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態１の制御装置のブレーキ落下時の動作の一例である。
【図７】本発明の実施の形態１〜３のブレーキシューに働く力を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２の位置パターン発生器の生成するブレーキ落下時の位置パターンの一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２の位置パターンに対するコイル電流と印加電圧の波形の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の位置パターンに対する入力電力の波形である。
【図１１】本発明の実施の形態２の位置パターンにおいて加減速切り替え時間Ｔｍを変化させた場合の消費電力Qinのグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態２の位置パターンにおいて加減速切り替え時間Ｔｍを変化させた場合の入力電圧Ｅの最大値Ｅmaxのグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態２の位置パターンにおいて加減速切り替え時間Ｔｍを変化させた場合のコイル電流ｉの最大値ｉmaxのグラフである。
【図１４】本発明の実施の形態３の制御装置のブレーキ吸引時における動作の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  かご、２  シーブ、３  主索、４  釣合おもり、５  巻上機モータ、６  ブレーキドラム、７  ばね、８  ブレーキシュー、９  制御装置、１０  ブレーキコイル、１１  変位検出器、１２  位置パターン発生器、１３  減算器、１４  補償手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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