JP2000509357A - エレベータブレーキを制御する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 このブレーキ装置では、ハウジング（２）内に取り付けられたスプリング（３）がスプリング力を可動キャリアプレート（４）に作用させ、これを制動位置に保持する。このときキャリアプレート（４）に取り付けられたブレーキライニング（５）が、ブレーキディスク（６）に対して押しつけられる。ハウジング（２）とキャリアプレート（４）間のすき間（７）は、ハウジング（２）内に取り付けられたコイル（９）が作動状態を解除された後、周縁のガイドピン（８）で案内されたキャリアプレート（４）が通過した行程に対応する。コイル（９）が作動しているときは、コイル（９）の電磁力はスプリング力と反対方向に働く。そのときキャリアプレート（４）は、マイクロスイッチ（１０）で監視される始動位置に運ばれる。キャリアプレート（４）の位置を監視するため、ポテンショメータ（１１）はスライダ（１２）を備え、このスライダはキャリアプレート（４）により動かされる。従ってポテンショメータ（１１、１２）の出力抵抗は、キャリアプレート（４）の運動に対して線形に変化する。

Description

【発明の詳細な説明】 エレベータブレーキを制御する方法と装置 本発明は、ハウジングと可動部分を持つエレベータブレーキを制御する方法と 装置に関するものであって、この可動部分は、少なくとも一個のスプリングのス プリング力と少なくとも一個のコイルの電磁力とにより、制動位置と始動位置間 の行程を動くものである。 エレベータブレーキは、一面では緊急の場合に迅速に応答して、エレベータケ ージと釣り合いおもりを遅れることなく停止させなければならず、他面ではその 動作はできるだけ静かでなければならない。エレベータブレーキの応答の際に生 じる騒音が、機械室に境界を接する室内に不快な影響をあたえないようにするた めである。すでに知られているエレベータブレーキは、制動力を生じるスプリン グを少なくとも一個備え、その場合少なくとも一個のコイルを持つ電磁装置がス プリング力に対抗して働いてブレーキを開放させる。コイルの電圧のスイッチを 切ると磁場が消滅し、その際スプリング力が作用してブレーキプ レートが加速され、制動されるべき対向プレート、たとえばモータ軸に取り付け られた対向プレートに衝突するに至る。プレートがたがいに接触するときに、上 記の不快な衝突音が生じるのである。対策として、コイルの自由電流経路に抵抗 体を組み込み、磁場の消滅に影響を与えるという経験的な解決法が知られている 。この措置の結果、プレートの衝突は和らげられ、衝突音は小さくなった。しか しこの方法の不利な点はブレーキの応答時間が長くなることで、これは特に緊急 停止時には安全上の理由から容認できないことである。 本発明は上記に対する対策を提供する。本発明は請求の範囲第１項に記載され ているように、すでに知られている装置の欠点を避けるという課題、および制動 騒音を減じながらもブレーキの応答時間が最少であるようなブレーキ装置を得る という課題を解決する。 本発明で達成される利点は主として、機械的な許容範囲と、ブレーキの機械的 調整の差と、ブレーキライニングの磨耗とが検知されて制動過程で考慮され、こ れによりエレベータケージと釣り合いおもりの制動が、ブレーキの状態に関わり なく常に一定であることが保証されることにある。その他、機械室の遮 音のため特別な措置を取る必要がないことも有利な点である。 以下、ただ一つの実施形態に則て、本発明を詳細に説明する。 第１図は、スプリングとコイルによって作動可能なブレーキ装置の位置監視の ためのポテンショメータを備える、本発明によるブレーキ装置を示す図である。 第２図は、このブレーキ装置が行う制動過程を制御するための回路図である。 第３図は、スプリングの負荷を受けたブレーキ装置の速度推移を示す図である 。 第４図は、ブレーキ装置の理想的な速度推移を示す図である。 第５図は、ブレーキ装置の制御に必要な力の推移を示す図である。 第６図は、コイルから生じる力の推移を示す図である。 第１図および第２図において、１は機械のフレーム１．１に取り付けられたデ ィスクブレーキを表し、ここでは位置を固定されたハウジング２に取り付けられ たスプリング３が可動キャリアプレート４にスプリング力を及ぼして、これを制 動位置に保持する。その際キャリアプレート４に取り付けられたブレーキライニ ング５が、たとえばここには示さないモータ軸に取り 付けられたブレーキディスク６に向かって押しつけられる。ハウジング２とキャ リアプレート４の間の７と記されたすき間は、ハウジング２内に取り付けられた コイル９が作動状態を解除された後、周縁のガイドピン８で案内されたキャリア プレート４が通過した行程に対応する。コイル９を作動状態にすると、コイル９ の電磁力がスプリング力と反対に働く。そのときキャリアプレート４は始動位置 に運ばれ、その始動位置はマイクロスイッチ１０で監視される。すき間７は、始 動位置と制動位置の間をキャリアプレート４が通過した行程に対応する。キャリ アプレート４の位置を監視するため、機械のフレーム１．１に取り付けられて移 動距離検知器として働くポテンショメータ１１が設けられ、このポテンショメー タは、キャリアプレート４で動かされるスライダ１２を有する。移動距離検知器 として働くポテンショメータ１１、１２の出力抵抗は、キャリアプレート４の運 動に対して線形に変化する。 ブレーキディスク６の反対側に取り付けられているもう一つのディスクブレー キは図示されていない。ブレーキライニングを含む可動部分の位置監視装置は、 たとえばエレベータ構造中にシューブレーキまたはドラムブレーキを用いる場合 にも応用 できる。 第２図は、このブレーキ装置で行う制動過程を制御するための回路図を示す。 ディスクブレーキ１に取り付けられて移動距離検知器として働くポテンショメー タ１１、１２は、第一の電圧源１３に接続されている。ポテンショメータ１１の スライダ１２はキャリアプレート４によって動かすことができ、スライダ位置に 対応するポテンショメータ１１の基準電圧を取り出す。この基準電圧は入力抵抗 １４に加えられる。入力抵抗１４は、差動増幅器１５のマイナス入力に接続され ており、この差動増幅器の出力はアナログ／デジタル変換器１６に接続され、ま た帰還抵抗１７でマイナス入力に接続されている。帰還抵抗１７の入力抵抗１４ に対する比は、差動増幅器１５の増幅率の決定要因となる。差動増幅器１５のプ ラス入力は、分圧器抵抗１８とデジタルポテンショメータ１９とによって形成さ れた分圧器に接続している。デジタルポテンショメータ１９はコンピュータ２０ に制御され、切り替え可能な抵抗ネットワークに匹敵する機能を持つ。コンピュ ータ２０は、データバス２１を経由してデジタルポテンショメータ１９の抵抗値 を増大、または減少させることができる。分圧器で設定され、プラス入力に生じ て いる電圧は、差動増幅器１５に対するオフセット電圧として働く。キャリアプレ ート４がたとえば制動位置にあるならば、コンピュータ２０がデータバス２１経 由で測定した最小電圧がアナログ／デジタル変換器１６の出力に現れるまで、コ ンピュータ２０はデジタルポテンショメータ１９によってそのオフセット電圧を 変える。この設定過程は自動的に行われ、周期的に繰り返される。 第２図では差動増幅器１５の増幅が、帰還抵抗１７と入力抵抗１４によって設 定される。コンピュータ２０により差動増幅器１５の増幅を自動的に設定するた めの変形例は図示されていない。たとえば帰還抵抗１７の代わりに、コンピュー タ２０が制御するデジタルポテンショメータを使用することができる。ポテンシ ョメータ１１のスライダ１２におけるキャリアプレート４の制動位置と始動位置 間の電位差に応じて、コンピュータ２０は差動増幅器１５の増幅を、すき間７が 小さいときは増大させ、すき間７が大きいときは減少させることができる。こう して行程における最適な問題解決を得ることができる。 インタフェース２２はコンピュータ２０を、マイクロスイッチ１０、ここには 図示しない上位のエレベータ制御装置、およ び電源装置２３と連結する。マイクロスイッチ１０は、キャリアプレート４が始 動位置にあるときに位置信号ＭＳを生じ、この信号に基づいて、コンピュータ２ ０はコイル制御を初期設定し、さらに下記の最適化を行う。上位のエレベータ制 御装置は、制動信号ＢＰによりブレーキ作動の命令を出し、緊急停止信号ＥＳに より緊急停止の命令を出す。コンピュータ２０は、インタフェース２２により電 源装置２３を制御する。この電源装置は、第一スイッチ２４、第二スイッチ２５ 、第三スイッチ２６、第四スイッチ２７、それに第二の電圧源２８からなる。ス イッチ２４、２５、２６、２７はたとえばスイッチングトランジスタであって、 たがいに接続されてＨ型ブリッジとなり、ここでコイル９はＨ型ブリッジの分流 辺を構成する。インタフェース２２から生じたゲートトリガ信号ＺＩ１、ＺＩ２ 、ＺＩ３、ＺＩ４は、スイッチ２４、２５、２６、２７の開閉を行う。 上位のエレベータ制御装置が発した制動信号ＢＰがインタフェース２２に生じ ると、ただちにコイル９は、１組のスイッチ対２４と２６、２５と２７によって 、第二の電圧源２８に接続される。その際コイル９の電磁力はスプリング３のス プリング力とは反対に働いて、キャリアプレート４を始動位置に運び、 そこでキャリアプレート４はマイクロスイッチ１０を作動する。作動されたマイ クロスイッチ１０は位置信号ＭＳを生じ、この信号に基づいて、コイル９の全コ イル電圧が減じられて保持電圧となる。なぜならばブレーキ作動には、キャリア プレート４を始動位置に保持するよりも、約３０％高いコイル電圧を必要とする からである。 制動信号ＢＰが作動状態を解除されると、ただちにスイッチ対２４と２６、２ ５と２７が、さらに下記に説明する速度／位置プロファイルに従って、異なる長 さのパルスにより開閉される。その際キャリアプレート４は、従来のようにスプ リング３のスプリング力で加速されることはなく、スプリング３のスプリング力 とコイル９の電磁力の合力により、始動位置から制動位置に動かされる。このと きキャリアプレート４は、その行程上ではより早い速度で、そして衝突直前には 遅い速度で動かされる。緊急停止信号ＥＳの場合には、コイル９によりスプリン グ３のスプリング力を加勢する磁場が形成され、遅れることなくブレーキライニ ング５とブレーキディスク６の接触を生じる。 すでに上記に触れたように、このブレーキ装置は自動的に較正を行うことがで き、コンポーネントの許容範囲、温度の影響、 ブレーキライニングの磨耗、調整上の不正確さがあっても、その偏差を制動過程 で修正することができる。キャリアプレート４の制動位置では、アナログ／デジ タル変換器の出力に最小電圧が現れるまで、コンピュータ２０が、デジタルポテ ンショメータ１９の抵抗値と、従ってまた差動増幅器１５のオフセット電圧を周 期的に変える。マイクロスイッチ１０が監視するキャリアプレート４の始動位置 では、アナログ／デジタル変換器出力の電圧値が記憶され、速度／位置プロファ イルの精密補正および／または改善に用いられる。このため先行するブレーキ操 作とくらべると、キャリアプレート４の速度が、従ってブレーキライニング５の 速度も、ブレーキディスク６と衝突する直前にさらに最適化される。この最適化 の場合、コンピュータ２０は、先行するブレーキ操作の速度／位置プロファイル を記録したものから出発する。最初のブレーキ操作の場合、キャリアプレート４ は、スプリング３のスプリング力の作用だけで始動位置から制動位置に動かされ 、その際その運動が記録される。 その他の変形実施例では、キャリアプレート４の運動を制動位置から始動位置 まで、速度／位置プロファイルに従って制御することもできる。この場合ブレー キがゆっくりとゆるめられ るので、エレベータケージが衝撃なしにスタートできることが保証され、キャリ アプレート４が始動位置にソフトに収まるので、マイクロスイッチ１０とポテン ショメータ１１、１２にかかる機械的負荷が少なくなる。 電磁力の作用がない場合のキャリアプレート４の速度／位置プロファイルを、 第３図に示す。スプリング３のスプリング力が一定なので、キャリアプレート４ もその始動位置から、ブレーキライニング５がブレーキディスク６と衝突するま で、一定の加速度で動く。第３図は、これらの前提条件の下に、下記の運動方程 式によって、行程に従属する速度の推移を示す。 Ｓ(ｔ)＝1/2・ａ・ｔ² ［１］ ｖ(ｔ)＝（２・ａ・ｓ(ｔ)）^1/2 ［２］ ここでｓは行程、ａは加速度、ｖは速度、ｔは時間である。 第４図に示すように、理想的な速度／位置プロファイルの場合、キャリアプレ ート４の速度は、始動位置を離れた後急速に上昇し、衝突前に低下して低速度と なる。そしてたとえば方程式［３］のような多項式関数によって、この速度の近 似値を求めることができる。第４図でｄは、キャリアプレート４が通過した距離 を示す。全通過行程ｄは、第１図のすき間７に対応す る。 Ｖ_ideal(ｓ)＝−ｓ³＋４・ｓ² ［３］ 従ってコンピュータ２０は、この簡単な速度基準を生成し、これによりゲート トリガ信号ＺＩ１、ＺＩ２、ＺＩ３、ＺＩ４を制御するだけでよい。キャリアプ レート４の実際の速度が基準速度を下回る場合は、電源装置２３をプラスに制御 する。そうすれば、コイル５の磁力がスプリング３のスプリング力を加勢する。 キャリアプレート４の実際の速度が基準速度を上回る場合は、電源装置２３をマ イナスに制御する。そうすれば、コイル５の磁力がスプリング３のスプリング力 の反対方向に働く。 第５図および第６図は、方程式［３］が記述するキャリアプレート４の速度推 移を遵守するための力／行程プロファイルを示す。第５図のｄは、キャリアプレ ート４が通過した行程を示す。全通過行程ｄは、第１図のすき間７に対応する。 力の推移は、方程式［３］から導き出した式で近似値を求めることができる。 Ｆ(ｓ)＝ｄ／ｄｓ（−ｓ³＋４・ｓ²） ［４］ Ｆ(ｓ)＝−３・ｓ²＋８・ｓ ［５］ 必要な力は、スプリング３の一定のスプリング力とコイル９ の磁力とから合成される。コイル９の磁力は、この関係から次の方程式で計算で きる、 Ｆ_magnet(ｓ)＝Ｆ_feder−Ｆ(ｓ) ［６］ この磁力は、第６図に破線で示すように部分的に線形化できる。第６図のｄは 、キャリアプレート４が通過した行程を示す。全通過行程ｄは、第１図のすき間 ７に対応する。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成９年１０月１５日（１９９７．１０．１５） 【補正内容】 明細書 エレベータブレーキを制御する方法と装置 本発明は、ハウジングと可動部分を持つエレベータブレーキを制御する方法と 装置に関するものであって、この可動部分は、少なくとも一個のスプリングのス プリング力と少なくとも一個のコイルの電磁力とにより、制動位置と始動位置間 の行程を制御されて動くものである。 エレベータブレーキは、一面では緊急の場合に迅速に応答して、エレベータケ ージと釣り合いおもりを遅れることなく停止させなければならず、他面ではその 動作はできるだけ静かでなければならない。エレベータブレーキの応答の際に生 じる騒音が、機械室に境界を接する室内に不快な影響をあたえないようにするた めである。すでに知られているエレベータブレーキは、制動力を生じるスプリン グを少なくとも一個備え、その場合少なくとも一個のコイルを持つ電磁装置がス プリング力に対抗して働いてブレーキを開放させる。コイルの電圧のスイッチを 切ると磁場が消滅し、その際スプリング力が作用してブレーキプ レートが加速され、制動されるべき対向プレート、たとえばモータ軸に取り付け られた対向プレートに衝突するに至る。プレートがたがいに接触するときに、上 記の不快な衝突音が生じるのである。対策として、コイルの自由電流経路に抵抗 体を組み込み、磁場の消滅に影響を与えるという経験的な解決法が知られている 。この措置の結果、プレートの衝突は和らげられ、衝突音は小さくなった。しか しこの方法の不利な点はブレーキの応答時間が長くなることで、これは特に緊急 停止時には安全上の理由から容認できないことである。 特許公報ＵＳ ４ ７３９ ９６９で、磁束センサまたはそれに代わるものと して位置センサを備えるエレベータ駆動装置用のブレーキが知られている。衝撃 なしにブレーキを作動するため、ブレーキ中の磁束が測定され、変化される。磁 束センサに代わって使用される位置センサを用いれば、ブレーキ中の磁束が、ブ レーキアームの位置に基づいて変化させられる。 この装置の欠点は、特に不快な閉動作騒音が生じる運動終了時、磁束を介して ではブレーキアームを精密に制御できないことである。 請求の範囲 １．可動部分を、少なくとも一個のスプリング（３）のスプリング力と、少なく とも一個のコイル（９）の電磁力とにより、制動位置と始動位置間の行程上を動 かす、ハウジング（２）と可動部分（４、５）とを備えるエレベータブレーキを 制御する方法であって、制動位置と始動位置と間の行程に対する速度／位置プロ ファイルを生成し、それに従って可動部分（４、５）を制御することを特徴とす る方法。 ２．可動部分（４、５）の瞬間的位置を移動距離検知器（１１、１２）で検知し 、速度／位置プロファイルに対して偏差があれば、修正することを特徴とする請 求の範囲第１項に記載の方法。 ３．可動部分（４、５）が制動位置にあるとき、移動距離検知器（１１、１２） のゼロ調整をオフセット信号によって行うこと、および 移動距離検知器信号のトリガ動作が制動位置と始動位置間の行程（７）に従っ て行われることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．可動部分を、少なくとも一個のスプリング（３）のスプリング力と、少なく とも一個のコイル（９）の電磁力とにより、制動位置と始動位置と間の行程上を 動かす、ハウジング（２）と可動部分（４、５）とを備えるエレベータブレーキ を制御する方法であって、可動部分（４、５）の運動が制動位置と始動位置間の 行程で制御されることを特徴とする方法。 ２．制動位置と始動位置間の行程に対する速度／位置プロファイルを生成し、そ れに従って可動部分（４、５）を制御すること、および 可動部分（４、５）の瞬間的位置を移動距離検知器（１１、１２）で検知し、 速度／位置プロファイルに対して偏差があれば、修正することを特徴とする請求 の範囲第１項に記載の方法。 ３．可動部分（４、５）が制動位置にあるとき、移動距離検知器（１１、１２） のゼロ調整をオフセット信号によって行うこと、および 移動距離検知器信号のトリガ動作が制動位置と始動位置間の行程（７）に従っ て行われることを特徴とする請求の範囲第２ 項に記載の方法。 ４．力／行程プロファイルがコイル（９）の速度／行程プロファイルに従って生 成され、そのコイルの力がスプリング（３）のスプリング力に、制動命令の種類 に応じて、また可動部分（４、５）の位置に応じて、加勢するかあるいは弱める ことを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載の方法。 ５．デジタルポテンショメータ（１９）、アナログ／デジタル変換器（１６）、 およびコイル（９）に供給を行う電源装置（２３）をともなうインタフェース（ ２２）が接続されているコンピュータ（２０）を備えること、 デジタルポテンショメータ（１９）のオフセット信号、および移動距離検知器 （１１、１２）の位置信号を加算し、増幅する差動増幅器（１５）を備えること 、および その差動増幅器（１５）の出力がアナログ／デジタル変換器（１６）に連結さ れていることを特徴とする請求の範囲第１項から第４項に記載の方法を実行する ためのブレーキ装置。 ６．電源装置（２３）がスイッチ対（２４と２６、２５と２７）を備え、これら のスイッチ対がコイル（９）に対して、ス プリング力に影響をあたえる磁力を生じるための電圧を加えることを特徴とする 請求の範囲第５項に記載のブレーキ装置。 ７．インタフェース（２２）が、可動部分（４、５）の始動位置を監視するスイ ッチ（１０）と連結されていること、および インタフェース（２２）がエレベータ制御装置と連結されており、その制御装 置が制動信号（ＢＰ）または緊急停止信号（ＥＳ）により、可動部分（４、５） の運動を引き起こすことを特徴とする請求の範囲第５項に記載のブレーキ装置。