(57)【要約】【課題】ブレーキ部品の状態などに影響されずに、巻上機のシーブの制動に必要なブレーキトルクを簡単かつ正確に得る。【解決手段】機械式ブレーキ２１を開放した状態で、乗りかご１５を自由運動させて回生ブレーキ２２を発生させる。この回生ブレーキ２２による制動時の乗りかご１５の速度変化を速度検出器２３を通じて検出し、その速度変化と回生ブレーキのトルクとの関係に基づいてシーブ１３の制動に必要なブレーキトルクを算出する。【選択図】      図５
2009298582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻上機のシーブに制動をかけるためのブレーキ機構として機械式ブレーキと回生ブレーキを備えたエレベータの制御装置において、
上記機械式ブレーキを開放した状態で、上記乗りかごを自由運動させて上記回生ブレーキを発生させる回生ブレーキ発生手段と、
上記回生ブレーキによる制動時の上記乗りかごの速度変化を検出する速度検出手段と、
この速度検出手段によって検出された速度変化と上記回生ブレーキのトルクとの関係に基づいて、上記シーブの制動に必要なブレーキトルクを算出する演算手段と
を具備したことを特徴とするエレベータの制御装置。
【請求項２】
上記演算手段によって算出された必要ブレーキトルクを表示する表示手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載のエレベータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻上機のシーブの制動に必要なブレーキトルクを自動計算するための機能を備えたエレベータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータのブレーキ機構には大きく分けて２種類ある。一つは物理的な摩擦により制動を行う機械式ブレーキ、もう一つはモータの回転で発生する電気的な摩擦により制動を行う電気式ブレーキである。エレベータの製品によっては、これらを併用して、機械式ブレーキをメインブレーキ、電気式ブレーキを補助ブレーキとして採用するものもある。
【０００３】
このようなブレーキ機構を用いて、巻上機のシーブに制動をかけるときに必要なブレーキトルク（制動力）は、エレベータの製品毎に適切な値に調整しておく必要がある。これは、ブレーキトルクが小さすぎても大きすぎても、エレベータの運行上問題が生じるからである。
【０００４】
すなわち、例えばブレーキトルクが必要量より小さい場合には、非常時に乗りかごを停止できなかったり、静止時に乗りかごが力行方向へずれ落ちるなどの問題が生じる。逆に、ブレーキトルクが強すぎると、急制動により乗りかご内の乗客に衝撃を与えてしまう問題がある。このような事情から各エレベータ毎に適切なブレーキトルクを定めておき、その値に調整しておく必要がある。
【０００５】
しかし、一般的にブレーキトルクの調整には非常に面倒な作業を伴う。具体的には、乗りかごに最大積載分の錘を積み込んで走行させ、実際に機械式ブレーキを動作させて、そのときの制動距離を測定するといった作業を繰り返しながら、目的とする制動距離に合わせてトルク値を調整する。このため、作業員に多大な負担があり、また、その調整作業に時間を要する
そこで、従来、このような調整作業を自動化する装置が考えられている。例えば、特許文献１では、乗りかごが所定の位置に到達したことを検出することにより、ブレーキ動作指令を出し、そのときのかご速度とプレート動作指令の信号からブレーキトルクを算出して自動調整する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平４−３１３５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１のように、実際に機械式ブレーキを動作させて必要ブレーキトルクを算出する方法では、例えばブレーキパッドの状態などのブレーキ部品の状態によって測定誤差が生じてしまう可能性があり、正確なトルク値を算出できないといった問題がある。
【０００７】
本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、ブレーキ部品の状態などに影響されずに、巻上機のシーブの制動に必要なブレーキトルクを簡単かつ正確に得ることのできるエレベータの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るエレベータの制御装置は、巻上機のシーブに制動をかけるためのブレーキ機構として機械式ブレーキと回生ブレーキを備えたエレベータの制御装置において、上記機械式ブレーキを開放した状態で、上記乗りかごを自由運動させて上記回生ブレーキを発生させる回生ブレーキ発生手段と、上記回生ブレーキによる制動時の上記乗りかごの速度変化を検出する速度検出手段と、この速度検出手段によって検出された速度変化と上記回生ブレーキのトルクとの関係に基づいて、上記シーブの制動に必要なブレーキトルクを算出する演算手段とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回生ブレーキを利用することで、機械式ブレーキに依存する部品の状態などに影響されずに、巻上機のシーブの制動に必要なブレーキトルクを簡単かつ正確に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施形態に係るエレベータの構成を示す図である。なお、ここでは、一般的なつるべ式（トラクション式）のエレベータを例にして説明する。
【００１２】
例えば建物の機械室などに、「制御盤」と呼ばれる制御装置１１と、乗りかご１５を昇降動作させるための巻上機１２が設置されている。なお、この制御装置１１と巻上機１２をエレベータの昇降路内に配置したマシンルームレス型のエレベータもある。
【００１３】
制御装置１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどが搭載されたコンピュータからなり、巻上機１２の駆動制御を含め、エレベータ全体の制御を行う。巻上機１２は、商用電源から供給される電力によって駆動されるモータを備える。
【００１４】
巻上機１２の回転軸にはシーブ１３が回転自在に取り付けられ、そのシーブ１３にロープ１４が巻回されている。ロープ１４の一端には乗りかご１５が連結され、他端にはカウンタウェイト（吊り合い錘）１６が連結されている。これにより、巻上機１２の駆動によりシーブ１３が回転すると、そこに巻回されたロープ１４を介して乗りかご１５とカウンタウェイト１６が昇降路内をつるべ式に移動することになる。
【００１５】
なお、図中の１７ａ，１７ｂは乗りかご１５を移動方向に支持するためのガイドレール、１８ａ，１８ｂはカウンタウェイト１６を移動方向に支持するためのガイドレールである。
【００１６】
また、乗りかご１５の底部には、信号伝送ケーブルであるテールコード１９が取り付けられており、そのテールコード１９の端部は制御装置１１に接続されている。制御装置１１と乗りかご１５との間の各種信号のやり取りは、このテールコード１９を介して行われる。
【００１７】
ここで、エレベータのブレーキ機構として、機械式ブレーキ２１と回生ブレーキ２２が備えられている。機械式ブレーキ２１は、シーブ１３の円周部に配設され、シーブ１３に当接して制動をかける。なお、この機械式ブレーキ２１としては、電磁ブレーキなどがあるが、本発明では特にその構造に限定されるものではない。
【００１８】
回生ブレーキ２２は、電気式ブレーキのことであり、巻上機１２から発生する運動エネルギー（回生エネルギー）を電気エネルギーとして利用して、モータのロータを走行方向とは逆方向に回転させて制動をかける。
【００１９】
また、シーブ１３の回転軸には、パルスジェネレータ（ＰＧ）からなる速度検出器２３が設置されている。この速度検出器２３は、シーブ１３の回転速度に同期してパルス信号を発生して制御装置１１に出力する。制御装置１１では、単位時間当たりのパルス数をカウントすることで、シーブ１３の回転速度つまりは乗りかご１５の速度を検出する。
【００２０】
図２は同実施形態におけるエレベータの制御装置１１の機能構成を示すブロック図である。
【００２１】
制御装置１１は、制御部３１と、この制御部３１に接続される記憶部３２、インタフェース（Ｉ／Ｆ）部３３、表示部３４を備える。
【００２２】
制御部３１は、ＣＰＵからなり、記憶部３２に記憶されたプログラム３２ａの起動により、エレベータの運転に関わる各種処理を実行すると共に、後述する必要ブレーキトルクを算出するための演算処理を実行する。
【００２３】
記憶部３２は、プログラム３２ａを含む各種データを記憶しており、ここでは速度と回生ブレーキトルクとの関係（図６（ｂ）参照）を示したテーブル３２ｂが記憶されている。インタフェース部３３は、速度検出器２３から出力されるパルス信号を入力する。
【００２４】
また、表示部３４は、制御部３１の演算処理によって算出された必要ブレーキトルクなどを表示する。この表示部３４は、例えば液晶表示パネルなどからなり、作業員が視認し易い場所に配置されている。
【００２５】
図３は同実施形態におけるエレベータの駆動系の構成を示す図である。
【００２６】
エレベータの駆動系として、三相交流電源４１、コンバータ４２、平滑コンデンサ４３、インバータ４４を備える。
【００２７】
三相交流電源４１は、商用電源であり、三相の交流電圧を供給する。コンバータ４２は、この交流電圧を直流電圧に変換する。平滑コンデンサ４３は、コンバータ４２によって直流に変換された電圧を平滑化する。インバータ４４は、制御装置１１によって制御され、コンバータ４２から平滑コンデンサ４３を介して供給された直流電圧から所定周波数の交流電圧を生成し、これを駆動電力として巻上機１２のモータに与える。
【００２８】
一方、動力を必要としない回生時には、巻上機１２からインバータ４４に向けて回生エネルギーが逆流する。回生ブレーキ２２は、このときの回生エネルギーを利用してシーブ１３に制動をかけるように構成されている。なお、この回生ブレーキ２２の構成については一般的に知られているため、ここでは、その詳しい説明は省略する。
【００２９】
このような構成において、制御装置１１からエレベータ（乗りかご１５）の走行指令があると、インバータ４４から所要の電力が供給され、巻上機１２が駆動される。この巻上機１２の駆動に伴い、シーブ１３が回転し、ロープ１４を介して乗りかご１５が目的階に移動することになる。このとき、メインブレーキである機械式ブレーキ２１は、シーブ１３から離間した状態（開放状態）にある。
【００３０】
また、乗りかご１５を停止させるとき、制御装置１１によって機械式ブレーキ２１と回生ブレーキ２２が起動される。これらのブレーキ２１，２２は巻上機１２のシーブ１３の軸を制動することで、乗りかご１５の動きを止める。
【００３１】
ここで、シーブ１３を制動するために必要なブレーキトルクは、シーブ１３の径や、ロープ１４を介して一体となって動作する用品（例えば乗りかご１５、カウンタウェイト１６、テールコード１９等）、乗りかご１５の積載重量などによって決まる。このブレーキトルクが強すぎると、急制動がかかり、乗りかご１５の大きく振動して、乗りかご１５内の乗客に衝撃を与えてしまう。よって、ブレーキトルクはある一定範囲で適切な値に調整される必要がある。
【００３２】
本実施形態では、このときに必要なブレーキトルクを回生ブレーキ２１を用いて算出することを特徴としている。すなわち、巻上機１２に用いられているモータの特性により、乗りかご１５の速度（つまりシーブ１３の回転速度）と回生ブレーキトルクの関係は一意に定まる。また、回生ブレーキ２２の発生に伴い、乗りかご１５の速度は動的に変化する。このときの速度変化は、エレベータの駆動系に対して回生ブレーキ２２が作用することで与えられたものである。したがって、そのときの速度変化を測定することで、現在のアンバランス量に対する必要なブレーキトルクを求めることができる。
【００３３】
この方法に必要な作業手順は大きく分けると、図４に示すように５つのステップＳ１〜Ｓ５からなり、これらは全て制御装置１１により自動的に行われる。
【００３４】
（１）機械式ブレーキ２１を開放（ＯＦＦ）して、エレベータの乗りかご１５を自由運動させる。
【００３５】
なお、ここで言う「自由運動」とは、乗りかご１５を上昇方向に移動させることを言う。すなわち、作業員の作業量をできるだけ減らすために、乗りかご１５には錘を積まずに空の状態とする。つるべ式のエレベータでは、乗りかご１５を空の状態にして機械式ブレーキ２１を開放すると、カウンタウェイト１６の重さによって、乗りかご１５は上昇方向に移動する。
【００３６】
（２）回生ブレーキ２２を動作させる。  
（３）制動時の速度変化を検出する。  
（４）必要なブレーキトルクを算出する。  
（５）算出結果を表示する。
【００３７】
ここで、上記（４）の必要ブレーキトルクの算出処理について、図５及び図６を参照して詳しく説明する。
【００３８】
今、図５に示すように、乗りかご１５とカウンタウェイト１６の重量差により、アンバランストルクＮａが発生しているものとする。この状態で、機械式ブレーキ２１を開放して、乗りかご１５を自由運動させると、回生ブレーキ２２が発生する。制御装置１１は、このときの乗りかご１５の速度変化を検出するべく、シーブ１３の回転の角速度ωと速度ｖを速度検出器２３から取得すると共に、角速度ωを所定時間単位で微分して角加速度ω'を求める。
【００３９】
次に、制御装置１１は、記憶部３２に記憶されたテーブル３２ｂを参照して、速度ｖに対する回生ブレーキトルクＮｒの値を求める。なお、この回生ブレーキトルクＮｒの値は、テーブル３２ｂを用いずに、その都度、所定の演算式により求めても良い。
【００４０】
図６にこれらの関係をグラフ化して示す。図６（ａ）は角速度ωの時系列変化、同図（ｂ）は速度ｖと回生ブレーキトルクＮｒとの関係を表している。また、同図（ｃ）は角加速度ω'と回生ブレーキトルクＮｒの時系列変化を表している。
【００４１】
ここで、一般に、トルクＮと角加速度ω'の関係は、慣性モーメントをIとすると、
Ｉω'＝Ｎ
で表すことができる。
【００４２】
今の場合、回生ブレーキトルクＮｒが発生しているので、
Ｎ＝Ｎａ（アンバランストルク）−Ｎｒ（回生ブレーキトルク）
となる。
【００４３】
一方、慣性モーメントＩは乗りかご１５の積載荷重に応じたデータセットとなる。そこで、制御装置１１は、図６（ｃ）に示した角加速度ω'と回生ブレーキトルクＮｒの時系列データに基づいて、アンバランストルクＮａと慣性モーメントＩの値を求める。
【００４４】
このようにして、当該エレベータのアンバランストルクＮａと慣性モーメントＩが得られると、制御装置１１は、これらの値を用いて必要ブレーキトルクＮｋを求める。この場合、必要ブレーキトルクＮｋは、
Ｉω'＝Ｎ'
の関係で求めることができる。ただし、このときのトルクＮ'は、
Ｎ'＝Ｎａ（アンバランストルク）−Ｎｋ（必要ブレーキトルク）
である。よって、制御装置１１は、以下のような計算により、必要ブレーキトルクＮｋを算出する。
【００４５】
Ｎｋ＝Ｎａ−Ｎ'
＝Ｎａ−Ｉω'                                          …（１）
なお、上記（１）式において、角加速度ω'は、エレベータ毎に定められている許容制動距離に応じて適宜設定することができる。この許容制動距離を予め測定条件として制御装置１１にインプットしておくことで、当該エレベータの駆動系に必要なブレーキトルクＮｋが算出される。
【００４６】
このようにして必要ブレーキトルクＮｋが算出されると、制御装置１１はその算出結果を表示部３４に表示する。これにより、作業員は表示部３４を通して当該エレベータに必要なブレーキトルクＮｋの値を把握でき、その値に合わせて機械式ブレーキ２１を簡単に調整することができる。具体的には、機械式ブレーキ２１を構成する電磁バネの力をブレーキトルクＮｋの値に合わせて調整する。
【００４７】
以上のように本実施形態によれば、乗りかご１５を自由運動させたときに発生する回生ブレーキ２２を利用して、当該エレベータに備えられた巻上機１２のシーブ１３の制動に必要なブレーキトルクを算出することができる。この場合、機械式ブレーキ２１を使わないため、ブレーキパッドなどのブレーキ部品の状態などに影響されずに、正確な必要ブレーキトルクを得ることができ、その必要ブレーキトルクの値に合わせてトルク調整を行うことで、エレベータの安全性を確保することができる。
【００４８】
なお、上記実施形態では、つるべ式（トラクション式）のエレベータを例にして説明したが、本発明はこれに限られず、例えば巻胴式（ドラム式）のエレベータなど、他の駆動方式のエレベータにも同様に適用可能である。
【００４９】
また、上記実施形態では、必要なブレーキトルクＮｋの値が判明した際に、機械式ブレーキ２１を調整するものとして説明したが、回生ブレーキ２２を含めて調整することでも良い。回生ブレーキ２２の調整方法としては、回生電力を熱に換えるための抵抗の値を変えるなどである。ただし、回生ブレーキ２２は異常が発生した場合の補助的なブレーキとして用いられるため、安全上の観点から言っても、メインブレーキである機械式ブレーキ２１が必要なトルク量を持っていることが望ましい。
【００５０】
要するに、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の形態を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係るエレベータの構成を示す図である。
【図２】図２は同実施形態におけるエレベータの制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図３は同実施形態におけるエレベータの駆動系の構成を示す図である。
【図４】図４は同実施形態におけるエレベータの制御装置によって実行される作業手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は同実施形態におけるエレベータの必要ブレーキトルクの算出時の状態を示す図である。
【図６】図６は同実施形態におけるエレベータによって得られる角速度ωの時系列変化、速度ｖと回生ブレーキトルクＮｒとの関係、角加速度ω'と回生ブレーキトルクＮｒの時系列変化を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５２】
１１…制御装置、１２…巻上機、１３…シーブ、１４…ロープ、１５…乗りかご、１６…カウンタウェイト、１７ａ，１７ｂ…かご側ガイドレール、１８ａ，１８ｂ…カウンタウェイト側ガイドレール、１９…テールコード、２１…機械式ブレーキ、２２…回生ブレーキ。
【図１】
2009298582.tif 000003
【図２】
2009298582.tif 000004
【図３】
2009298582.tif 000005
【図４】
2009298582.tif 000006
【図５】
2009298582.tif 000007
【図６】
2009298582.tif 000008