JP2002533281A - 電子式エレベータ安全システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明の実施例はエレベータのブレーキシステムに関し、エレベータかごの加速度を検知して加速度信号を発生する加速度計を含む。過加速度検知モジュールが加速度信号を加速度しきい値と比較する。過加速度検知モジュールが過加速度状態を検知した場合、第１のスイッチ装置がソレノイドへの電力を切り、ブレーキアセンブリを作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】

本発明は一般にエレベータの安全システムに関し、特にエレベータの過加速度
状態および過速度状態を検知する加速度計を有するエレベータ安全システムに関
する。

【０００２】

【背景技術】

今日、エレベータは複数のブレーキ装置を備えている。これらにはエレベータ
の通常運転用に設計され、停止時にエレベータを停止位置に保持するためのもの
と、緊急用に設計され、例えば自由落下するエレベータの動きを停めるためのも
のとがある。

【０００３】 このようなブレーキ装置のひとつは、所定の速度を越えて移動する過速エレベ
ータかごを減速するために備わっているものである。このようなブレーキ装置は
通常、安全器具を起動するガバナ装置を採用している。このようなエレベータシ
ステムはガバナロープを備えており、これが昇降路の最上部のガバナシーブと、
昇降路底部の張力シーブに巻き付いており、かつエレベータかごにも結合されて
いる。ガバナロープがエレベータかごの所定速度を越えると、ガバナがガバナロ
ープを把持して、かごに結合された２本のロッドを引っ張る。ロッドは二つのく
さび型の安全器具を引っ張り、これがエレベータの乗っているガイドレールを挟
み付けて、エレベータかごを制動および減速する。

【０００４】 従来の遠心力ガバナを用いて安全器具を起動することには欠点がある。ガバナ
ロープはしばしば移動し、移動の程度が甚だしいとガバナロープがシーブからは
ずれて、安全器具を起動してしまうことがある。加えて、ガバナ起動の安全器具
の応答時間は、ガバナ、シーブおよび長いガバナロープの回転質量部の時定数に
よって左右される。これは安全ブレーキの起動遅れにつながり、安全器具で吸収
されるべきエレベータかごの運動エネルギーを増加させる。最後に、従来のガバ
ナ起動安全器具は多くの機械部品を必要とし、これらの正常動作を保証するため
にかなりの保全作業を必要とする。

【０００５】

【発明の開示】

本発明の実施例は、エレベータブレーキシステム用の制御装置に関するもので
ある。制御装置はエレベータかごの加速度を検知して加速度信号を発生する加速
度計を含む。過加速度検知モジュールが加速度信号を加速度しきい値と比較する
。過加速度検知モジュールが過加速度状態を検知した場合、第１のスイッチ装置
がソレノイドへの電力を切り、ブレーキアセンブリを作動させる。

【０００６】 ブレーキアセンブリは第１の位置と第２の位置に位置し得るブレーキリンクを
含む。ばねがブレーキリンクを第２の位置に向かって付勢している。ソレノイド
が磁力を前記ブレーキリンクの一部に及ぼしており、前記ばねに抗して前記ブレ
ーキリンクを前記第１の位置に保持している。ソレノイドへの電力が切られるか
、または停電した場合は、ソレノイドはブレーキリンクを解放してエレベータを
制動する。

【０００７】 本発明のエレベータブレーキシステムは従来のシステムに対して利点を有する
。電子式制御装置を用いて過加速度状態および過速度状態を検知することによっ
て、ブレーキアセンブリの配備がより速くなり、したがってブレーキアセンブリ
が吸収するべき運動エネルギー量が小さくなる。ブレーキアセンブリはフェール
セーフ設計を採用しているので、システムの電力がなんらかの理由で切られた場
合、ブレーキアセンブリが作動してエレベータの下降を停める。

【０００８】

【発明を実施するための最良の形態】

図１は本発明による電子式ブレーキシステムを有するエレベータかご１０の斜
視図である。かご１０はレール１２上を当業界で知られている方法で移動する。
かご１０には制御装置１４が搭載されており、これが過加速度状態や過速度状態
を検知してブレーキアセンブリ１６を作動させる。図２は制御装置１４の一部の
回路図であり、該回路は図２および図４に示されているソレノイド２０への電力
の形で出力信号を発生する。ソレノイド２０は図４および図５を参照して後述す
るようにブレーキアセンブリ１６のなかにある。ソレノイド２０は、連続供給電
源２２から三つの安全リレー２４、２６、および２８を通して電力を受けている
。安全リレー２４、２６、および２８は、通常は開いており、したがって電力停
止時は開いてソレノイド２０への電力を遮断し、ブレーキアセンブリー１６を作
動させる。安全リレー２４、２６、および２８のどれかひとつが作動すると（例
えば開くと）、ソレノイド２０への電流通路は遮断される。図４および図５を参
照して後述するように、ソレノイド２０を電源から遮断することがブレーキアセ
ンブリ１６を作動させる。次に安全リレー２４、２６、および２８が作動する条
件について述べる。

【０００９】 検知された加速度信号γ_sensorは加速度計５０（図３）から過加速度検知モジ
ュール３０へ供給される。検知された加速度信号は次式に基づいている。

【００１０】

【数１】 γ_sensor（ｔ）＝γ_car（ｔ）＋γ_error（ｔ） ここでγ_carはエレベータかごの加速度であり、γ_errorは全ての加速度誤差の
総計である（例えば分解能誤差、感度誤差、および線形誤差）。検知された加速
度信号は、過加速度検知モジュール３０に供給され、ここで検知された加速度の
絶対値と加速度しきい値が比較される。検知された加速度の絶対値が加速度しき
い値を越えるときは、過加速度検知モジュール３０は過加速度信号を発生し、こ
れがリレー２４を開いてソレノイド２０への電力を切り、ブレーキアセンブリ１
６を作動させる。

【００１１】 検知された加速度信号γ_sensorは積分モジュール３２に供給され、該モジュー
ルは次式のように速度信号の計算値を導き出す。

【００１２】

【数２】 ｖ_cal（ｔ）＝∫γ_sensor（ｔ）・ｄｔ 式１を式２に代入すると次式が得られる。

【００１３】

【数３】 ｖ_cal（ｔ）＝Ｖ_car（ｔ）＋∫γ_error（ｔ）・ｄｔ ここで、ｖ_car（ｔ）＝∫γ_car（ｔ）・ｄｔであり、∫γ_error（ｔ）・ｄｔ
は、加速度計の誤差信号の積分を表す。

【００１４】 積分モジュール３２は例えば次のような時定数を有する演算増幅積分器を用い
、誤差の項を最小化するように設計されている。

【００１５】

【数４】

【００１６】 積分モジュール３２は計算されたかご速度を過速度検知モジュール３４に供給
する。過速度検知モジュール３４は計算されたかご速度の絶対値を速度しきい値
と比較する。計算されたかご速度の絶対値が速度しきい値を越えているときは、
過速度検知モジュール３４は過速度信号を発生し、これがリレー２６を開いてソ
レノイド２０への電力を切り、ブレーキアセンブリ１６を作動させる。過加速度
検知モジュール３０および過速度検知モジュール３４は、かご中で乗客が飛び跳
ねたときにはブレーキアセンブリを作動させないように設計されている。

【００１７】 図３は制御装置１４の他の部分の概念図である。加速度計５０は上述のように
検知された加速度信号γ_sensorを発生する。加速度計５０は市場で入手可能の加
速度計で良く、例えばユーロセンサー（ＥｕｒｏＳｅｎｓｏｒ）のモデル３０２
１、サゲム（Ｓａｇｅｍ）のＡＳＭＩ Ｃ３０−ＨＩ、あるいはアナログデバイ
シズ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ）のＡＤＸＬ５０がある。システムの動作
を保証するために、図３の回路は加速度計５０で発生した信号が正確かどうかを
常に確認するための回路を含んでいる。加速度計を常時テストするために、正弦
信号発生器５２がγ’で示される正弦信号を発生する。この信号は増幅器５４で
増幅され、圧電式励振器５６に供給される。加速度計５０は圧電式励振器５６の
振動によって振動する。よって、加速度計５０の出力は検知された加速度γ_{sens or} と圧電振動γ’の合わさったものである。加速度計５０の出力と増幅器５４の
出力は同期検知器５８に供給される。同期検知器は加速度γ_sensorと、圧電振動
γ’による加速度信号とを分離する。デフォルトモジュール６０が加速度計出力
のなかの正弦信号γ’の存在を検出する。もし加速度計出力信号の中に正弦信号
γ’が存在しないならば、回路のある部分（例えば加速度計５０）が正常に機能
していないのであるから、図２の安全リレー２８に作動信号が送られる。作動し
た安全リレー２８はソレノイド２０への電源を切り、ブレーキアセンブリ１６を
作動させる。検知された信号γ_sensorは、図２に関して上に述べたように過加速
度検知モジュール３０と積分モジュール３２に供給される。

【００１８】 図４はブレーキアセンブリ１６の側面図である。ブレーキアセンブリはアクチ
ュエータ７１とブレーキブロック７０を含む。ブレーキブロック７０は米国特許
第４，５３８，７０６号に開示されている安全ブレーキと類似のものでよく、同
号の内容は参照として本明細書に組み込まれる。アクチュエータ７１はソレノイ
ド２０（図２に図示）を含み、該ソレノイドは電力が供給されると軸動可能のＬ
型引き金７２に磁力Ｆを及ぼす。引き金７２はソレノイドの磁力を受ける第１の
腕７３と、第１の腕７３に実質的に直角な第２の腕７５とを含む。ソレノイド２
０からの力は引き金７２を反時計方向に回転させ、引き金を歯止め７４に押しつ
ける。歯止め７４はピン７６に軸動可能に取り付けられており、引き金７２のリ
ップ８０に接触する第１の端部７８と、ロッド８６のリップ８４に係合する第２
の端部８２とを有する。ロッド８６は、ばね８８で上方に付勢されており、該ば
ねは取り付けプレート９０とロッド８６のショルダー９２との間で圧縮されてい
る。ロッド８６の末端は係合解除レバー９４に回転可能に連結されている。係合
解除レバー９４の一方の端部は、従来型のブレーキブロック７０内側に位置して
おり、ジャミングローラ９６を有している。係合解除レバー９４の他方の端部は
、ピン１００に軸動可能に連結されている。引き金７２、歯止め７４、ロッド８
６、および係合解除レバー９４は、ジャミングローラ９６を動かすためのブレー
キリンクを構成している。ブレーキリンクを構成するのに他の機械的リンクが用
いられてもよく、本発明は図４の実施例に限定されないことが理解されるべきで
ある。

【００１９】 バー１７（図１に図示）をブレーキリンク（例えば係合解除レバー９４）に連
結して、ソレノイド２０への電力が切れたときにもうひとつのブレーキブロック
７０内のもうひとつのジャミングローラを動かすようにしてもよい。こうすれば
、ふたつのブレーキブロック７０を動かすのにひとつのアクチュエータで足りる
。ロッド８６の上方には、エレベータホイストへの電力を切ることができるスイ
ッチ９８が位置している。図４に示される状態では、ホイストには電力が供給さ
れている。ソレノイド２０もまた電力を受けており、これによってばね８８を、
引き金７２、歯止め７４、およびロッド８６を介して圧縮された状態に保ってい
る。

【００２０】 図５は過速度状態、過加速度状態、または制御装置の異常が検知されたときの
ブレーキアセンブリの状態を示している。上述のように、これらの状態はいずれ
もソレノイド２４、２６、または２８のひとつを作動させて、ソレノイド２０へ
の電力を切る。これによって引き金７２の自由回転が許容され、歯止め７４を解
放する。歯止め７４が引き金７２から解放されると、ロッド８６が圧縮されたば
ね８８によって上方へ動かされる。係合解除レバー９４は反時計廻りに回転し、
ジャミングローラ９６をブレーキブロック７０内へ押し上げ、ローラー９６をレ
ール１２に対してくさび状に食い込ませて、エレベータかご１０の動きを停止さ
せる。同時に、ロッド８６の端部がスイッチ９８に接触してエレベータホイスト
への電力を切る。ブレーキアセンブリを作動させた故障が修復されたならば、技
術者はばね８８を圧縮することにより手作業でブレーキアセンブリ１６をリセッ
トして、ブレーキアセンブリ１６を図４の状態に戻すことができる。

【００２１】 上述のように、本発明は、過加速度状態、過速度状態、または制御回路の異常
のどれかひとつを検出したときにブレーキアセンブリを作動させる。次にエレベ
ータケーブルが破断したとき（すなわち過加速度状態）のブレーキシステムの動
作を、図６および図７を参照しつつ説明する。図６はエレベータかごが下降して
いるときの、時間に対するかごの加速度と速度の関係を示すグラフである。エレ
ベータかごは一定速度Ｖ_nominalで、すなわち加速度ゼロで下降している。時間
ｔ₁においてエレベータかごのケーブルが破断し、加速度が一気に−１Ｇになる
。これによってかご加速度の絶対値がγ_nominalを越え、過加速度検知モジュー
ル３０が安全リレー２４に信号を送って、ソレノイド２０への電力を切る。上述
のように、これがブレーキアセンブリ１６を作動させ、かご１０のそれ以上の下
降を防止する。ブレーキシステムが作動したときのかごの速度は下向きでほぼＶ _nominal である。エレベータかごは下方に移動しているので、ブレーキブロック
７０はほとんど一瞬でレール１２と係合する。

【００２２】 図６はまた、従来のシステムによって行われるブレーキシステムの作動を示し
ている。時間に対するかご速度Ｖ_carのグラフが示すように、従来の緊急ブレー
キシステムはかご速度が公称速度の１１５％であるしきい値を越えたときにはじ
めてケーブル破断を検知する。図６に示すように、従来のシステムは時間ｔ₂に
なるまでケーブル破断を検知せず、緊急ブレーキを作動させない。このように本
発明はより早期の、或いは予測による緊急ブレーキの作動を提供する。緊急ブレ
ーキの早期の作動によって、エレベータかごを停止させるために吸収される運動
エネルギーの量が減少される。

【００２３】 図７は、エレベータかごが上昇しているときの、時間に対するかごの加速度と
速度の関係を示すグラフである。エレベータかごは一定のスピードＶ_nominalで
、すなわち加速度ゼロで上昇している。時間ｔ₁においてエレベータかごのケー
ブルが破断し、加速度が一気に−１Ｇになる。これによってかご加速度の絶対値
がγ_nominalを越え、過加速度検知モジュール３０が安全リレー２４に信号を送
って、ソレノイド２０への電力を切る。上述のように、これがブレーキアセンブ
リ１６を作動させ、かご１０の下降を防止する。かごが上昇しているときは、ブ
レーキアセンブリの作動が直ちにかごの動きを停止させることはない。ブレーキ
ブロック７０は当業界で知られているように、下方への動きを規制するように設
計されている。したがって、かごは速度がゼロあるいはわずかにマイナス（下降
）になるまで慣性によって上方への移動を続ける。この時点で、ブレーキブロッ
ク７０がレール１２と係合してエレベータかごの下降を防止する。このように、
かごは速度がほぼゼロになるまで減速することが許容され、この時点でブレーキ
ブロック７０がレール１２と係合する。

【００２４】 図７における時間に対する速度Ｖ_carのグラフは、本発明によれば、かごが時
間ｔ₂において速度がほぼゼロとなって停止することを示している。図７はまた
、従来のシステムによって行われるブレーキシステムの作動を示している。時間
に対するかご速度Ｖ_carのグラフが示すように、従来型の緊急ブレーキシステム
はかご速度が公称速度の１１５％であるしきい値を越えたときにはじめてケーブ
ル破断を検知する。図７に示すように、従来のシステムは時間ｔ₃になるまでケ
ーブル破断を検知せず、緊急ブレーキを作動させない。このように本発明はより
早期の、或いは予測による緊急ブレーキの作動を提供する。緊急ブレーキの早期
の作動によって、エレベータかご内の乗客が体験する減速度が減少される。

【００２５】 本発明のブレーキシステムは従来のブレーキシステムと比較してより早期の、
緊急ブレーキシステムの作動を提供する。これは緊急ブレーキ状況において乗客
が耐えなければならない減速度を減少させる。また本発明は信頼性が高く、組立
しやすいエレベータ安全システムを提供する。過加速度状態および過速度状態は
電子的に調整可能であり、したがって本発明のシステムは各種のかごに適用可能
である。

【００２６】 好ましい実施例を図示し説明したが、本発明の主旨および範囲から逸脱するこ
となく、様々な修正および置換を加えることが可能である。したがって本発明に
ついてなされた説明は本発明を限定するものではないことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は電子式安全ブレーキシステムを有するエレベータかごの斜視図である。

【図２】 図２は制御装置の一部の回路図である。

【図３】 図３は制御装置の他の一部の回路図である。

【図４】 図４は待機状態のブレーキアセンブリの側面図である。

【図５】 図５は作動状態のブレーキアセンブリの側面図である。

【図６】 図６はエレベータの下降時にケーブルが破断したときの加速度と時間、および
速度と時間の関係を示すグラフである。

【図７】 図７はエレベータの上昇時にケーブルが破断したときの加速度と時間、および
速度と時間の関係を示すグラフである。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年２月１日（２００１．２．１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シリグ，ゲラルド フランス，ギアン，ル デ フォウヴェッ テ 13 Ｆターム(参考） 3F002 CA04 DA06 EA10 GB02 3F304 CA13 EA18 EB03 ED01

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エレベータブレーキシステムにおけるブレーキアセンブリに出
   力信号を供給する制御装置であって、 エレベータかごの加速度を検知して、加速度信号を発生する加速度計と、 加速度信号を加速度しきい値と比較して、過加速度信号を発生する過加速度検
   知モジュールと、 前記過加速度信号に応答して前記出力信号を遮断する第１のスイッチ装置と、
   を有する、制御装置。
2. 【請求項２】 前記加速度信号を受けて、速度信号を発生する積分モジュール
   と、 速度信号を速度しきい値と比較して、過速度信号を発生する過速度検知モジュ
   ールと、 前記過速度信号に応答して前記出力信号を遮断する第２のスイッチ装置と、 をさらに有する、請求項１の制御装置。
3. 【請求項３】 正弦信号を発生する信号発生器と、 前記正弦信号を受けて、前記加速度計に振動を与える圧電式励振器と、 前記加速度計からの出力信号を受けて、正弦信号の存在に応答してデフォルト
   信号を発生するデフォルトモジュールと、 前記デフォルト信号に応答して前記出力信号を遮断する第３のスイッチ装置と
   、 をさらに有する、請求項１の制御装置。
4. 【請求項４】 前記正弦信号を受けて、前記正弦信号を増幅し、増幅された正
   弦信号を前記圧電式励振器に供給する増幅器を有する、請求項３の制御装置。
5. 【請求項５】 前記デフォルトモジュールが、 正弦信号を加速度信号から分離する同期検知器を有する、請求項３の制御装置
   。
6. 【請求項６】 前記出力信号が電力信号である、請求項１の制御装置。
7. 【請求項７】 エレベータブレーキシステム用のブレーキアセンブリであって
   、 第１の位置と第２の位置に位置し得るブレーキリンクと、 前記ブレーキリンクを第２の位置に付勢するばねと、 前記ブレーキリンクの一部に磁力を及ぼして前記ばねに抗して前記ブレーキリ
   ンクを前記第１の位置に保持するソレノイドと、 を有する、ブレーキアセンブリ。
8. 【請求項８】 エレベータホイストへの電力を遮断するホイストスイッチを有
   する、請求項７のブレーキアセンブリ。
9. 【請求項９】 前記ソレノイドへの電力が遮断されるときに前記ブレーキリン
   クが前記ホイストスイッチに接触する、請求項８のブレーキアセンブリ。
10. 【請求項１０】 前記ブレーキリンクが、 前記ばねと接触するロッドと、 前記ソレノイドが磁力を及ぼす引き金と、 前記引き金と係合する第１の端部と、前記ロッドと係合する第２の端部とを有
    し、前記引き金に磁力がかかっているときに前記ロッドの動きを防止するための
    回転可能な歯止めと、 を有する、請求項７のブレーキアセンブリ。
11. 【請求項１１】 前記引き金は、第１の腕と、前記第１の腕に対して実質的に
    直角な第２の腕とを有するＬ型の形状を有し、 前記ソレノイドは、前記第１の腕に磁力を及ぼしており、 前記第２の腕は、前記歯止めに接触するリップを有する、 請求項１０のブレーキアセンブリ。
12. 【請求項１２】 第２のブレーキリンクを含む第２のブレーキアセンブリと、 前記ブレーキリンクと前記第２のブレーキリンクとを連結するバーと、 をさらに有する、請求項７のブレーキアセンブリ。
13. 【請求項１３】 前記ブレーキリンクが安全ブレーキを作動させる、請求項７
    のブレーキアセンブリ。
14. 【請求項１４】 制御装置とブレーキアセンブリとからなる、エレベータ用ブ
    レーキシステムであって、 前記制御装置は、 エレベータかごの加速度を検知して加速度信号を発生する加速度計と、 加速度信号を加速度しきい値と比較して過加速度信号を発生する過加速度検知
    モジュールと、 前記過加速度信号に応答して前記出力信号を遮断する第１のスイッチ装置と、
    を有し、 前記ブレーキアセンブリは、 第１の位置と第２の位置に位置し得るブレーキリンクと、 前記ブレーキリンクを前記第２の位置に付勢するばねと、 前記出力信号を受けて前記ブレーキリンクの一部に磁力を及ぼし、前記ばねに
    抗して前記ブレーキリンクを前記第１の位置に保持するソレノイドと、 を有する エレベータブレーキシステム。