JP5616286B2 - エレベーター装置 - Google Patents

Description

本発明は、永久磁石同期モータで運転し、非常制動時に機械的な電磁ブレーキ及び前記永久磁石同期モータの電気的な発電ブレーキを併用して制動するエレベーター装置に関する。

一般にエレベーターのブレーキ手段としては、被制動体への押圧力と摩擦係数による摩擦力を利用し、押圧力を解除するのに電磁石を用いた電磁ブレーキのみとしたもの（例えば、特許文献１参照）と、この電磁ブレーキを主ブレーキとし、通電していない時にモータの回転で発電させて得られる発電ブレーキを補助ブレーキとするもの（例えば、特許文献２参照）が用いられている。

特開平８−３３３０５８号公報（図１） ＷＯ２００４−７３３３号公報（図１、２、１２）

特許文献１には、ロープ滑りを防止するため、ワイヤロープと駆動シーブの速度差を検知し、電磁ブレーキの制動力を調節するものが開示されているが、励磁コイルの電流で電磁石の吸引力を制御し、電磁石の変位を行うため、制御が難しく実現性に問題があった。

また、特許文献２には、非常制動時、電磁ブレーキと発電ブレーキの両方を用いることが開示されているのみで、ロープ滑りを防止することに関しては一切の記載がない。

本発明の目的は、ブレーキ装置として、非常制動時、電磁ブレーキと発電ブレーキの両方を用いるものにおいて、ロープ滑りを防止し、駆動シーブのロープ溝及びワイヤロープの磨耗を低減する、実現性の高いエレベーター装置を提供するにある。

上記目的を達成するため、本発明では、一方側に乗かごを係合し他方側につり合おもりを係合したワイヤロープが巻き掛けられる駆動シーブと、この駆動シーブを駆動する永久磁石同期モータと、コンバータとインバータで構成され前記永久磁石同期モータを駆動するインバータ装置と、前記駆動シーブを制動する電磁ブレーキとを備え、前記永久磁石同期モータで前記駆動シーブ及びワイヤロープを駆動して前記乗かご及びつり合おもりを昇降運転し、非常制動時、前記電磁ブレーキと前記永久磁石同期モータで発電した電流を放電回路で消費させて生じる発電ブレーキとで制動するようにしたエレベーター装置において、前記駆動シーブ及び永久磁石同期モータの速度を検知するシーブ速度検出器と、前記ワイヤロープの速度を検知するロープ速度検出器と、前記シーブ速度検出器及びロープ速度検出器によりロープ滑りを判定するロープ滑り判定手段と、このロープ滑り判定手段による滑りの有無に応じて、前記放電回路の発電電流を調節する放電回路制御手段とを備え、前記永久磁石同期モータの発電ブレーキトルクを調整するようにし、前記ロープ滑り判定手段と前記放電回路制御手段との間に、前記乗かごに設けられる運転盤に入力される行先情報から設定される運転方向及び運転階床数で設定される定常速度と、前記乗かごに設けられる積載量検出器で検知される積載量と、前記ロープ滑りの判定とを入力して、前記運転方向をＸ、定常速度をＹ、積載量をＺとするアドレス（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に前記ロープ滑りの判定データを格納するロープ滑りデータテーブルを備え、このロープ滑りデータテーブルにより前記放電回路制御手段にデータを送り、前記放電回路の発電電流を調節するようにしたことを特徴とする。

この構成により、非常制動時にロープ滑りが発生すると発電ブレーキトルクを調節して、次回からの非常制動時では永久磁石同期モータの発電電流を調節してロープ滑りを防止し、駆動シーブのロープ溝及びワイヤロープの磨耗を低減して、信頼性の高いエレベーター装置が得られる。

この構成により、ロープ滑り情報をロープ滑りデータテーブルに格納するようにしたので、このデータテーブルから放電回路制御手段を介して放電回路を制御し、永久磁石同期モータの発電電流を調節するようにしたので、正確に、次回の非常制動時ではロープ滑りを防止し、駆動シーブのロープ溝及びワイヤロープの磨耗を低減して、信頼性の高いエレベーター装置が得られる。

また、前記放電回路を、抵抗とスイッチからなる抵抗手段又はスイッチング手段によって構成し、前記永久磁石同期モータとインバータとの間又は前記コンバータとインバータとの間に設けたことを特徴とする。

この構成により、簡単な構成の発電電流の放電回路が得ることができる。

本発明によれば、非常制動時にロープ滑りが発生すると発電ブレーキトルクを調節して、次回運転時の非常制動ではロープ滑りを防止し、駆動シーブのロープ溝及びワイヤロープの磨耗を低減して、信頼性の高いエレベーター装置を得ることができる。

本発明の一実施形態になるエレベーター装置の全体構成図である。 図１の放電回路を抵抗で構成した図である。 図１のロープ滑りデータテーブルを示す図である。 図１のエレベーター運転時のアドレス設定から放電回路を形成するまでの流れ図である。 非常制動時のシーブ速度、ロープ速度、ロープ滑り、ブレーキトルクのタイミングを示す図である。 図１の放電回路の他の実施形態としてスイッチング手段で構成した図２相当図である。 本発明の別の実施形態になり、放電回路をインバータ装置のコンバータとインバータ間に挿入したエレベーター装置の図１相当図である。 図７の放電回路を抵抗で構成した図である。 図７の放電回路の他の実施形態としてスイッチング手段で構成した図２相当図である。

以下、図１乃至図５に基づいて、本発明になるエレベーター装置の第１の実施形態を説明する。

図１において、１は永久磁石同期モータ、２は機械的ブレーキの電磁ブレーキ、３は駆動シーブ、４は駆動シーブ３に巻き掛けられたワイヤロープ、５はワイヤロープ４の一方側に設けられた乗かご、６はワイヤロープ４の他方側に設けられたつり合おもり、７は三相交流電源、８は三相交流電源を接続、遮断する電磁接触器、９はインバータ装置で、永久磁石同期モータ１に可変電圧可変周波数の電源を供給し、交流を直流に変換するコンバータ９ａと直流を交流に変換するインバータ９ｂで構成される。１０は永久磁石同期モータ１の接続を切換える切換器、１１は永久磁石同期モータ１の発電電流を消費する放電回路であり、永久磁石同期モータ１とインバータ９ｂとの間に切換器１０を介して設けられる。通常運転時、永久磁石同期モータ１の入力端子ｒ，ｓ，ｔはインバータ装置９の出力Ｕ，Ｖ，Ｗに接続されており、非常制動時は放電回路１１に切換器１０で切替えられる。１２は駆動シーブ３の速度を検知するシーブ速度検出器、１３はワイヤロープ４の速度を検知するロープ速度検出器、１４は乗客が行先階床を入力する乗かご５内の運転盤、１５は乗かご５内の積載量を検知する積載量検出器、１６はロープ滑り判定手段で、シーブ速度検出器１２の出力とロープ速度検出器１３の出力とを入力して両者を比較し、速度差があれば両者に相対速度が生じている、すなわちロープ滑りが生じていることを判定する。

１７はロープ滑り判定しきい値で、シーブ速度とロープ速度の差が一定以上でロープ滑りと判定する基準値である。１８はロープ滑りデータテーブルで、運転盤１４に入力される行先階床情報から得られる運転方向Ｘ、運転階床数から設定される定常速度Ｙ及び積載量Ｚの三つの運転条件でアドレス（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を構成して、このアドレス（Ｘ，Ｙ，Ｚ）にロープ滑りの有無のデータをＳ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に書込む。１９は放電回路制御手段で、ロープ滑りデータテーブル１８のロープ滑りデータＳ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）により、放電回路１１の発電電流を通流する回路構成を制御する。なお、前記運転方向Ｘ、定常速度Ｙ、積載量Ｚはロープ滑りを発生させる主な要因である。

図２は放電回路１１の一例で、例えば、３個の抵抗Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３を直列接続し、それぞれの抵抗と並列に接点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を接続した抵抗手段Ｒをｒ−ｓ相間に接続し、接点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のＯＮ、ＯＦＦでそれぞれの抵抗Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３を短絡又は開放して各相間の抵抗値を調節し発電電流の通流を調節する。同様に、抵抗手段Ｒをｓ−ｔ相間及びｔ−ｒ相間に接続し、放電回路制御手段１９の指令通りに各相ｒ、ｓ、ｔ間の抵抗手段Ｒの接点Ｓ1，Ｓ２，Ｓ３が同一に作動するようになっている。

図３はロープ滑りデータテーブル１８の内容を示す。運転条件の運転方向Ｘ、定常速度Ｙ及び積載量Ｚでアドレス（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を構成して、このアドレス（Ｘ，Ｙ，Ｚ）にロープ滑りのデータをＳ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に書込む。なお、エレベーターの定格速度は長階床運転時の定常速度であって、１階床、２階床などの短階床運転時は定格速度より低く設定される。運転階床数は乗客が運転盤に行先入力した行先階床から決定される。ここでは一例として定格速度まで３段階の定常速度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３とし、積載量を小、中、大の３段階とする。

すなわち、運転方向をＸとし上昇が「０」、下降が「１」、同様に、定常速度をＹとし定常速度Ｖ１が「０」、Ｖ２が「１」、Ｖ３が「２」、積載量をＺとし積載量「小」が「０」、積載量「中」が「１」、積載量「大」が「２」として、アドレス（Ｘ，Ｙ，Ｚ）にロープ滑りの有無情報のデータＳ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を格納する。

このロープ滑りデータは、ロープ滑りが無い場合は変更なし、ロープ滑りが有った場合は放電回路１１の放電電流を小さくするようにデータが書換えられる。すなわち、図３の例ではロープ滑りデータＳ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝０が初期設定のロープ滑りなしであり、以後の非常制動でロープ滑りが発生するとデータが＋１され、０→１→２とデータが加算される。そして、ロープ滑りデータＳ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝０が放電回路１１の通電電流「大」、同様に、Ｓ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝１が通電電流「中」、Ｓ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝２が通電電流「小」となるように、放電回路が設定される。

例えば、図３で上昇運転・定常速度Ｖ１・積載量大の場合はアドレスが（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０、０、２）であり、このアドレスのロープ滑りデータＳ（０、０、２）＝１であるから、通電電流「中」が設定されている。

そして、次の図４で「説明するが、この運転条件で非常制動時のロープ滑りが発生すると、放電回路の通電電流を下げるようにロープ滑りデータがＳ（０、０、２）＝１からＳ（０、０、２）＝２に書き換えられ、通電電流「中」から通電電流「小」になる。

なお、前記積載量は小／中／大の３段階で、また、ロープ滑りデータを０／１／２の３段階で説明したが、更に多段階にすることも可能である。この場合、Ｓ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のデータ数が多くなるが、放電回路１１できめ細かな通電電流設定ができ、発電ブレーキトルクのきめ細かな設定が可能となる。

次に、この実施形態の動作を説明する。図４はエレベーター運転時のアドレス設定から放電回路１１を構成するまでの流れを示す。Ｆ１でエレベーターの据付後、定常運転開始前にロープ滑りデータテーブル１８の初期化、すなわち、ロープ滑りデータのすべてをＳ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝０に設定し、Ｆ２でエレベーターの運転指令が発生すると、Ｆ３で運転前の運転条件（運転方向Ｘ、定常速度Ｙ、積載量Ｚ）のアドレスを設定し、Ｆ４でロープ滑りデータテーブルを参照してロープ滑りデータＳ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を得て、Ｆ５でロープ滑りデータＳ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて判定し、放電回路制御手段１９がそれぞれ放電回路１１の電流通流が「大」、「中」、「小」となる抵抗を構成し、接点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のＯＮ，ＯＦＦを設定、指令し、Ｆ６で放電回路１１の接点を作動して、所要の放電回路１１を設定する。

そして、Ｆ７でエレベーターが運転開始して停止後、Ｆ８でこの運転条件で非常制動が発生してロープ滑りの有無を判定し、ロープ滑り発生有りＹの場合はＦ９でロープ滑りデータテーブル１８のデータＳ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を＋１として書換え、ロープ滑り発生無しＮ場合はＦ１０に移行して書換えなしとする。その後、Ｆ１１に戻って、次に運転指令の発生を待ち、運転指令が発生すると、エレベーターの運転が前記Ｆ３から繰返し継続される。

なお、駆動シーブ３、ワイヤロープ４の交換又は定常速度、積載量の段階数変更等がある時は、Ｆ１２でロープ滑りデータテーブル１８をリセットして、データＳ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を初期化し、通常運転に入る。

図５は非常制動時のエレベーターの速度、ブレーキトルクのタイムチャートであり、図１を参照して説明する。乗かご５が定常速度で運転中に、T0時点で非常制動指令が発生し、永久磁石同期モータ１がインバータ装置９の出力Ｕ，Ｖ，Ｗから放電回路１１に切換えられ、少し遅れたT1時点から発電ブレーキトルク２０が発生し、更に少し遅れたT2時点から電磁ブレーキトルク２１が発生し、発電ブレーキトルク２０と合計されたブレーキトルク２２となる。

この場合のシーブ速度２３、ロープ速度２４、ロープ滑りの様態は次の通りである。シーブ速度２３及びロープ速度２４は発電ブレーキトルク２０が加わるT1時点から減速し始め、電磁ブレーキトルク２１がT2時点から加わってブレーキトルクが増大し、減速度が大きくなるがロープ滑りはまだ発生していない。更に合計ブレーキトルク２２が増大すると、T3時点からロープ滑りが発生し、シーブ速度２３のように駆動シーブ３はワイヤロープ４より先にT4時点で停止する。一方、ワイヤロープ４は駆動シーブ３上を滑って、ロープ速度２４のように、駆動シーブ３より更に遅れたT6時点で停止する。このロープ滑りで駆動シーブ３のロープ溝やワイヤロープ４が磨耗し、ロープ溝の再生、ワイヤロープ４の交換が必要となりエレベーターの信頼性を低下させることになる。

そこで、ロープ滑りを防止するには合計ブレーキトルク２２を低減するのが有効である。主ブレーキの電磁ブレーキ２は通常ばね力で被制動体への押圧力を付加している。この電磁ブレーキ２のブレーキトルクの低減はばね力を低減すれば良いが、これを実施するためにはばね力に対抗する電磁石の力を調整する必要があり、一般的に困難である。一方、発電ブレーキトルク２０の方は発電電流を抵抗などの回路で調節でき、比較的簡単に可能である。

すなわち、発電電流を低減して図５で点線で示す発電ブレーキトルク２５に低減すると、合計ブレーキトルク２６が低減して、ロープ滑りが発生するブレーキトルク以下となって、ロープ滑りが発生しなくなる。この結果、ロープ滑り無しでおよそT4時点とT6時点の間のT5時点で、駆動シーブ３及びワイヤロープ４が停止するようになる。

以上説明したように、この実施形態による効果は、非常制動時にロープ滑りが発生すると、永久磁石同期モータで発生する発電電流を小さくするように調節して発電ブレーキトルクを小さくして、次回運転時からの非常制動ではロープ滑りを防止するようにしたので、駆動シーブのロープ溝及びワイヤロープの磨耗を低減して、信頼性の高いエレベーター装置を得ることができる。

次に、第２の実施形態を図６に基づいて説明する。図６に放電回路１１の別な実施形態を示し、前記第１の実施形態の図２と異なるのは、永久磁石同期モータ１で発電する三相交流出力の端子ｒ、ｓ、ｔを整流器２７で整流して直流に変換し、抵抗Ｒ４、スイッチング手段２８を介して、発電電流を抵抗Ｒ４で消費させたことである。すなわち、発電電流の通流調節はチョッパ制御するスイッチング手段２８の通流率を変えて行なう。この通流率は前述図２の放電回路１１の抵抗手段Ｒの場合と同様に放電回路制御手段１９で行われ、前記第１の実施形態が抵抗Ｒ１〜Ｒ３の接続を変えたに対し、この実施形態はチョッパ制御するパルスの通流、非通流の幅、すなわち通流、非通流時間を変えて行う。

この実施形態による効果は第１の実施形態と同じであるとともに、放電回路が整流器と１個の抵抗とスイッチング手段とで構成されるので、部品点数が少なく回路が簡単になる効果がえられる。

次に、第３の実施形態を図７乃至図９に基づいて説明する。図７が前記第１の実施形態の図１と異なるのは、放電回路をインバータ装置のコンバータとインバータ間の直流部に設けたことである。図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

すなわち、コンバータ９ａとインバータ９ｂ間に、インバータ９ｂから一方はコンバータ９ａに、他方は放電回路１１ｂに接続する切換器１０ａを設ける。そして、非常制動時永久磁石同期モータ１からの発電電流をインバータ９ｂを通過して放電回路１１ｂで消費する。放電回路制御手段１９、ロープ滑りデータテーブル１８の構成、動作は前記図３、図４と同じである。なお、ここでのインバータ９ｂは永久磁石同期モータ１で発電する三相交流電源を直流に変換する機能を有する。

この場合の放電回路１１ｂを図８及び図９に示し、それぞれ第１の実施形態の図２、図６に相当する。図８が図２と異なるのは、放電回路１１ｂの抵抗手段Ｒが前記図２の三相間のうち一相間分で良いこと、図９が図６と異なるのは、直流部分であるから図６での整流器２７が不要となることである。

この実施形態による効果は第１の実施形態と同じであるとともに、放電回路の抵抗手段が１個で良いこと、第２の実施形態の放電回路の整流器が不要になって、第１及び第２の実施形態より、さらに部品点数が少なく回路が簡単になる効果がえられる。

１ 永久磁石同期モータ
２ 電磁ブレーキ
３ 駆動シーブ
４ ワイヤロープ
５ 乗かご
６ つり合おもり
９ａ コンバータ
９ｂ インバータ
９ インバータ装置
１１、１１ｂ 放電回路
１２ シーブ速度検出器
１３ ロープ速度検出器
１４ 運転盤
１６ ロープ滑り判定手段
１８ ロープ滑りデータテーブル
１９ 放電回路制御手段
２８ スイッチング手段
Ｘ 運転方向
Ｙ 定常速度
Ｚ 積載量
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 抵抗
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ スイッチ
Ｒ 抵抗手段

Claims (2)

1. 一方側に乗かごを係合し他方側につり合おもりを係合したワイヤロープが巻き掛けられる駆動シーブと、この駆動シーブを駆動する永久磁石同期モータと、コンバータとインバータで構成され前記永久磁石同期モータを駆動するインバータ装置と、前記駆動シーブを制動する電磁ブレーキとを備え、前記永久磁石同期モータで前記駆動シーブ及びワイヤロープを駆動して前記乗かご及びつり合おもりを昇降運転し、非常制動時、前記電磁ブレーキと前記永久磁石同期モータで発電した電流を放電回路で消費させて生じる発電ブレーキとで制動するようにしたエレベーター装置において、
   前記駆動シーブ及び永久磁石同期モータの速度を検知するシーブ速度検出器と、前記ワイヤロープの速度を検知するロープ速度検出器と、前記シーブ速度検出器及びロープ速度検出器によりロープ滑りを判定するロープ滑り判定手段と、このロープ滑り判定手段による滑りの有無に応じて、前記放電回路の発電電流を調節する放電回路制御手段とを備え、前記永久磁石同期モータの発電ブレーキトルクを調整するようにし、
   前記ロープ滑り判定手段と前記放電回路制御手段との間に、前記乗かごに設けられる運転盤に入力される行先情報から設定される運転方向及び運転階床数で設定される定常速度と、前記乗かごに設けられる積載量検出器で検知される積載量と、前記ロープ滑りの判定とを入力して、前記運転方向をＸ、定常速度をＹ、積載量をＺとするアドレス（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に前記ロープ滑りの判定データを格納するロープ滑りデータテーブルを備え、このロープ滑りデータテーブルにより前記放電回路制御手段にデータを送り、前記放電回路の発電電流を調節するようにしたことを特徴とするエレベーター装置。
2. 前記放電回路を、抵抗とスイッチからなる抵抗手段又はスイッチング手段によって構成し、前記永久磁石同期モータとインバータとの間又は前記コンバータとインバータとの間に設けたことを特徴とする請求項１記載のエレベーター装置。
   
   

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