(57)【要約】  エレベータのブレーキ装置においては、ブレーキ回転体の回転をブレーキシューにより摩擦制動することにより、かごが停止される。ブレーキシューは、ブレーキ回転体に接離可能である。制動時にブレーキシューに作用する回転トルクは、トルク受け部により受けられる。トルク受け部には、ブレーキシューをブレーキ回転体の回転方向に振動させる振動アクチュエータが設けられている。
2007094065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキ回転体、
上記ブレーキ回転体に接離可能であり、上記ブレーキ回転体の回転を摩擦制動することによりかごを停止させるブレーキシュー、及び
制動時にブレーキシューに作用する回転トルクを受けるトルク受け部
を備えたエレベータのブレーキ装置であって、
上記トルク受け部には、上記ブレーキシューを上記ブレーキ回転体の回転方向に振動させる振動アクチュエータが設けられていることを特徴とするエレベータのブレーキ装置。
【請求項２】
上記振動アクチュエータは、圧電素子であり、上記かご起動時には上記ブレーキシューから上記トルク受け部が受ける圧力に応じた電気信号をエレベータ制御装置に出力することを特徴とする請求項１記載のエレベータのブレーキ装置。
【請求項３】
上記振動アクチュエータを制御する振動制御部をさらに備え、
非常制動時には、上記振動制御部は、上記ブレーキシューが上記ブレーキ回転体に接触した後に上記振動アクチュエータを振動させるとともに、上記ブレーキシューが制動動作を開始してから上記ブレーキ回転体に接触するまでの間にも上記振動アクチュエータを振動させることを特徴とする請求項１記載のエレベータのブレーキ装置。
【請求項４】
ブレーキ回転体、及び
上記ブレーキ回転体に接離可能であり、上記ブレーキ回転体の回転を摩擦制動することによりかごを停止させるブレーキシュー
を備えたエレベータのブレーキ装置であって、
上記ブレーキシューを上記ブレーキ回転体の回転方向に振動させる振動アクチュエータ、
上記ブレーキ回転体の回転速度を検出する速度センサ、及び
上記速度センサからの信号に応じて上記振動アクチュエータの振動の振幅及び周波数を制御し、上記ブレーキ回転体の回転方向への上記ブレーキ回転体と上記ブレーキシューとの速度差を制御する振動制御部
をさらに備えていることを特徴とするエレベータのブレーキ装置。
【請求項５】
ブレーキ回転体、及び
上記ブレーキ回転体に接離可能であり、上記ブレーキ回転体の回転を摩擦制動することによりかごを停止させるブレーキシュー
を備えたエレベータのブレーキ装置であって、
上記ブレーキシューを上記ブレーキ回転体の回転方向に振動させる振動アクチュエータ、及び
上記ブレーキ回転体の回転により発電し、上記振動アクチュエータに電力を供給する発電機
をさらに備えていることを特徴とするエレベータのブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ブレーキ回転体に対してブレーキシューを摩擦接触させることによりブレーキ回転体の回転を制動し、かごを停止させるエレベータのブレーキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機や制御装置の容量低減や省エネを目的に、かごの軽量化など電動機周りの低慣性化が進んでいる。最近では、歯車の無いギヤレス巻上機の普及により、電動機軸換算の慣性質量はより小さくなる傾向にある。しかしながら、このような低慣性化はブレーキ停止時の減速度を大きくすることにつながり、乗客に不快感を与えることになる。また、かご内負荷と走行方向による減速度の差が大きくなるため、非常停止距離短縮と停止ショック低減を両立するようなブレーキ力の設定が難しくなっている。
これに対応するために様々な方法が提案されており、例えば特許文献１のエレベータのブレーキ装置では、ブレーキ車の回転が第１及び第２電磁ブレーキにより選択的に制動される構成としている。具体的には、上昇運転でかご内負荷が重負荷又は下降運転でかご内負荷が軽負荷の場合、急停止指令発生時に第１及び第２電磁ブレーキの動作タイミングをずらすことで停止ショックを和らげている。また、上昇運転でかご内荷重が軽負荷又は下降運転でかご内負荷が重負荷の場合、第１及び第２電磁ブレーキを同時に動作させて、必要な停止距離を確保することができる。【０００３】
【特許文献１】特開平３−２４３５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来のエレベータのブレーキ装置では、第１及び第２電磁ブレーキの動作タイミングをずらすことにより制動力を低減させているので、制動力を２段階にしか制御できず、かご内負荷の違いに対して減速度をより適当に制御することが求められている。【０００５】
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、非常停止時の減速度をより適当に制御することができるエレベータのブレーキ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】
【０００６】
この発明によるエレベータのブレーキ装置は、ブレーキ回転体、ブレーキ回転体に接離可能であり、ブレーキ回転体の回転を摩擦制動することによりかごを停止させるブレーキシュー、及び制動時にブレーキシューに作用する回転トルクを受けるトルク受け部を備え、トルク受け部には、ブレーキシューをブレーキ回転体の回転方向に振動させる振動アクチュエータが設けられている。
また、この発明によるエレベータのブレーキ装置は、ブレーキ回転体、ブレーキ回転体に接離可能であり、ブレーキ回転体の回転を摩擦制動することによりかごを停止させるブレーキシュー、ブレーキシューをブレーキ回転体の回転方向に振動させる振動アクチュエータ、ブレーキ回転体の回転速度を検出する速度センサ、及び速度センサからの信号に応じて振動アクチュエータの振動の振幅及び周波数を制御し、ブレーキ回転体の回転方向へのブレーキ回転体とブレーキシューとの速度差を制御する振動制御部を備えている。
さらに、この発明によるエレベータのブレーキ装置は、ブレーキ回転体、ブレーキ回転体に接離可能であり、ブレーキ回転体の回転を摩擦制動することによりかごを停止させるブレーキシュー、ブレーキシューをブレーキ回転体の回転方向に振動させる振動アクチュエータ、及びブレーキ回転体の回転により発電し、振動アクチュエータに電力を供給する発電機を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】この発明の実施の形態１によるエレベータのブレーキ装置の要部を一部断面で示す正面図である。
【図２】図１の要部を示すブロック図である。
【図３】図１のブレーキ装置の非常制動中のある時間領域における制御の様子を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の好適な実施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によるエレベータのブレーキ装置の要部を一部断面で示す正面図であり、この例では、かご及び釣合おもりを昇降させる巻上機に設けられたブレーキ装置を示している。【０００９】
図において、ブレーキ回転体である円筒状のブレーキドラム１には、駆動シーブが同軸に設けられている。ブレーキドラム１は、駆動シーブと一体的に回転される。駆動シーブには、かご及び釣合おもりを吊り下げる主索が巻き掛けられている。かご及び釣合おもりは、駆動シーブが回転されることにより昇降路内を昇降される。【００１０】
ブレーキドラム１の内側には、巻上機の固定部に対して固定されたインナフレーム２が設けられている。インナフレーム２には、一対（図では一方のみ示す）の電磁マグネット３が固定されている。各電磁マグネット３は、インナフレーム２に固定された固定鉄心４と、固定鉄心４に固定されたブレーキコイル５とを有している。【００１１】
各固定鉄心４には、可動鉄心６が接離される。各可動鉄心６には、ブレーキドラム１の内周面に接離されるブレーキシュー７が連結されている。各固定鉄心４には、可動鉄心６を押圧してブレーキシュー７をブレーキドラム１の内周面に押し付ける複数のブレーキばね８が設けられている。【００１２】
ブレーキドラム１の回転は、ブレーキシュー７がブレーキドラム１の内周面に押し付けられることにより摩擦制動される。また、電磁マグネット３を励磁することにより、可動鉄心６がブレーキばね８に抗して固定鉄心４側に吸引され、ブレーキシュー７がブレーキドラム１の内周面から開離される。これにより、ブレーキドラム１に対する制動力が解除される。【００１３】
かご及び釣合おもりの昇降時には、ブレーキドラム１に対する制動力は解除される。また、かご及び釣合おもりの停止中は、ブレーキドラム１の回転が制動されている（静止保持）。さらに、かご及び釣合おもりの昇降中に非常停止指令が発生すると、巻上機モータへの通電が遮断されるとともに、ブレーキコイル５への通電が遮断される。これにより、ブレーキドラム１にブレーキシュー７が押し付けられ、ブレーキドラム１及び駆動シーブの回転が制動され、かご及び釣合おもりが非常停止される。【００１４】
インナフレーム２には、制動時にブレーキドラム１からブレーキシュー７に作用する回転トルクを受ける複数のトルク受け部９が設けられている。各トルク受け部９には、ブレーキシュー７の端部が当接するトルク受け面９ａが設けられている。【００１５】
各トルク受け部９には、非常制動時にブレーキドラム１の回転方向（周方向）にブレーキシュー７を振動させる振動アクチュエータ１０が埋設されている。逆に言うと、ブレーキシュー７は、振動アクチュエータ１０から加振されることにより、ブレーキドラム１の回転方向に微小に振動可能となっている。また、非常制動時には、ブレーキドラム１の回転方向に応じて、ブレーキシュー７からトルクを受けているトルク受け部９に設けられた振動アクチュエータ１０によりブレーキシュー７が振動される。【００１６】
振動アクチュエータ１０としては、例えば圧電素子が用いられている。また、振動アクチュエータ１０は、かご起動時にはブレーキシュー７からトルク受け部９が受ける圧力に応じた電気信号をエレベータ制御装置に出力する。エレベータ制御装置は、かご起動時には、トルク受け部９の圧力がゼロとなるように巻上機にトルクを発生させた状態でブレーキシュー７をブレーキドラム１から開離させる。即ち、振動アクチュエータ１０は、起動用秤装置としても機能する。【００１７】
インナフレーム２には、振動アクチュエータ１０を制御する複数の振動制御部１１、及びブレーキドラム１の回転速度もしくはドラム面の移動速度を検出する複数の速度センサ１２が設けられている。これらの振動制御部１１及び速度センサ１２は、対応する振動アクチュエータ１０の近傍に配置されている。また、速度センサ１２は、ブレーキドラム１の回転により発電する交流発電機を兼ねている。【００１８】
振動制御部１１は、非常制動時に、速度センサ１２からの信号に応じて振動アクチュエータ１０の振動の振幅及び周波数を制御し、ブレーキドラム１の回転方向へのブレーキドラム１とブレーキシュー７との速度差を制御する。また、非常制動時には、振動制御部１１は、ブレーキシュー７がブレーキドラム１に接触した後に振動アクチュエータ１０を振動させるとともに、ブレーキシュー７が制動動作を開始してからブレーキドラム１に接触するまでの間にも振動アクチュエータ１０を振動させる。【００１９】
図２は図１の要部を示すブロック図である。振動アクチュエータ１０及び振動制御部１１には、図２の破線で示すように、交流発電機を兼ねる速度センサ１２により発電された電力が供給される。【００２０】
図３は図１のブレーキ装置の非常制動中のある時間領域における制御の様子を示すグラフである。具体的には、図３の上段のグラフは、ブレーキドラム１のブレーキシュー７との接触部分の速度Ｖｍ及びブレーキシュー７の速度Ｖｓを示している。図３の中段のグラフは、ＶｓとＶｍとの速度差を示している。図３の下段のグラフは、ブレーキドラム１が受ける制動力Ｆを示している。【００２１】
なお、速度Ｖｍ、Ｖｓの値は、ブレーキドラム１の速度の方向を正としている。また、制動力Ｆの値は、ブレーキドラム１を停止させる方向に働く場合を正としている。さらに、図３に示した時間領域は、概ね振動の１周期Ｔ０中の変化を示したものである。【００２２】
制動開始後、ブレーキシュー７は、振動アクチュエータ１０により、以下のような速度Ｖｓで振動される。
Ｖｓ＝ｆ（ｔ）
∫0T0ｆ（ｔ）ｄｔ＝０
ここで、ｔは振動アクチュエータ１０の駆動開始からの時間、関数ｆ（ｔ）は周期Ｔ０の周期関数である。【００２３】
また、周期Ｔ０の間にＶｓ＞Ｖｍとなる区間ａ〜ｂが存在するように設定されている。このため、区間ａ〜ｂとその他の区間とでは、速度差（Ｖｓ−Ｖｍ）の符号が逆になる。また、ブレーキドラム１に付与される制動力の大きさＦ０は、ブレーキシュー７の押し付け力をＰ、ブレーキドラム１とブレーキシュー７との摩擦係数をμとすると、次式で表される。
Ｆ０＝Ｐ・μ 【００２４】
従って、区間ａ〜ｂ以外ではブレーキドラム１に正の制動力Ｆ０が働くのに対して、区間ａ〜ｂではブレーキドラム１に負の制動力−Ｆ０が働くことになる。【００２５】
ここで、Ｖｓの１周期に相当する時間Ｔ０の間の平均的な制動力Ｆａは、次式で表される。
Ｆａ＝Ｆ０・（Ｔ０−２・Ｔｄ）／Ｔ０ 
Ｔｄ：負の制動力となる時間間隔【００２６】
また、ブレーキシュー７を振動させた場合と振動させない場合とを比較すると、次式が成り立つ。
Ｆ０＞Ｆａ＝α・Ｆ０
但し、０＜痾＜１【００２７】
上記の痾は、制動力の変化率を表す係数である。従って、ブレーキシュー７を速度Ｖｓで振動させることにより、平均的な制動力を低減できるとともに、負の制動力となる時間間隔Ｔｄを変えることで制動力を制御することができる。例えば、振動アクチュエータの振動パターン（変位）が、振幅Ａ、周波数ωの正弦波で表されるとすると、振動速度の振幅はωＡとなるので、ブレーキシュー７の振動速度Ｖｓを変えるためには振幅Ａ又は周波数ω、もしくは両方を変えればよい。【００２８】
上記の説明では周期Ｔ０の間について説明したが、実際にはブレーキドラム１が停止するまで、連続的に振動アクチュエータ１０を駆動する。この間、ブレーキドラム１が減速されるが、これは図３のＶ０が減少することに相当する。このため、振動アクチュエータ１０の駆動パターンを一定とすると、Ｖｓ＞Ｖｍとなる時間間隔Ｔｄが増加し、制動力Ｆａは減少していく。【００２９】
このため、所望のＦａを得るためには、所定の制動力を付与した場合のブレーキドラム１の速度変化を予め算出しておき、これに基づき振動周期毎に所定のＴｄの値が得られるように振動パターンを設定しておけばよい。さらに、速度Ｖｍに対する所望のＦａを得るための振動パターンが決まれば、Ｖｍの変化に比例して振動パターンの周波数ωもしくは振幅Ａを変化させることで、ブレーキトルクをＦａに保つ。【００３０】
上記のようなエレベータのブレーキ装置では、非常制動時に振動アクチュエータ１０によりブレーキシュー７が振動されるので、非常停止時の減速度をより適当に制御することができ、停止ショックを緩和して乗り心地を改善することができる。また、振動アクチュエータ１０は、トルク受け部９に設けられているので、ブレーキシュー７をブレーキドラム１の回転方向へ効率良く振動させることができる。【００３１】
また、振動アクチュエータ１０は、起動用秤装置としても機能するので、起動用秤装置を別途設置する必要が無く、コストを削減することができる。
さらに、非常制動時には、振動制御部１１は、ブレーキシュー７が制動動作を開始してからブレーキドラム１に接触するまでの間にも振動アクチュエータ１０を振動させるので、ブレーキシュー７とトルク受け面９ａとの間の摩擦抵抗が小さくなり、制動トルクを素早く立ち上げることができるとともに、トルク受け面９ａ及びブレーキシュー７の摩耗を減らすことができる。【００３２】
さらにまた、振動アクチュエータ１０の近傍に速度センサ１２を設け、振動制御部１１は、速度センサ１２からの信号に応じて振動アクチュエータ１０の振動の振幅及び周波数を制御し、ブレーキドラム１の回転方向へのブレーキドラム１とブレーキシュー７との速度差を制御するので、速度差が正か負かの時間的割合を制御して、非常停止時の減速度をより適当に制御することができる。【００３３】
また、ブレーキドラム１の回転により発電する交流発電機（速度センサ１２）を設け、発電機により振動アクチュエータ１０に電力を供給するので、他の制御電源から独立した電源を確保し、制動中に常に電力を供給することができる。この場合、発電電圧周波数を振動パターンの周波数ωとして用いることで、制動によってブレーキドラム１が減速することに伴って、振動パターンの周波数ωを自動的に下げることができ、減速中にも制動力を一定に保つことができる。
さらに、振動アクチュエータ１０として圧電素子を用いたので、振動アクチュエータ１０を小型化することができる。圧電素子が電圧駆動であるため、交流発電機の発電電圧によって直接駆動することができ、振動制御部１１を簡略化することができる。【００３４】
なお、発電機として直流発電機を用いてもよい。この場合、発電電圧信号をブレーキ回転体の回転検出信号として用いることができる。
また、速度センサは、巻上機を駆動させるための速度センサと共用してもよい。
さらに、巻上機モータの回転軸の回転を検出するモータエンコーダからの信号を用いて振動アクチュエータを制御してもよい。【００３５】
さらにまた、ブレーキシューはブレーキドラムの外側に設けてもよい。
また、ブレーキ回転体はブレーキディスクであってもよい。即ち、ブレーキ装置は、ディスクブレーキであってもよい。
さらに、上記の例では、ブレーキ装置を巻上機に設けたが、例えば吊り車、返し車又はそらせ車など、他の場所に設けてもよい。
さらにまた、振動アクチュエータは、ブレーキシュー側に搭載したり、ブレーキシューの可動鉄心への連結部に設けたりしてもよい。
【図１】
2007094065.tif 000003
【図２】
2007094065.tif 000004
【図３】
2007094065.tif 000005
【国際調査報告】
2007094065.tif 000006
2007094065.tif 000007
2007094065.tif 000008