专利名称：电梯的制动控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及牵引方式的电梯的制动控制装置，特别涉及在紧急制动时的制动中的制动力的控制。
背景技术：
作为以往的这种电梯的制动控制装置，有在电梯行进中由安装在卷扬机上的电磁制动器进行紧急停止的紧急停止装置，在紧急停止或刚停电之后，轿厢高速行走时，减弱为了制动的电磁制动力，成为低速为控制产生初始的全制动力的电磁制动器的控制电路。(例如，参照专利文献1)此外，作为其它的以往的这种电梯的制动控制装置，制动力控制装置乘轿厢的紧急制动中的速度在规定值以上或减速度不足规定值的场合，制动初期提供全制动力，达到规定值时提供比全制动力弱的制动力。(例如，参照专利文献2)这些都会因为在紧急停止时急激地提供减速时，驱动钢丝绳滑车与绳索间产生绳索滑动的停止距离异常的增加，在升降路的下部设置的缓冲器有高速冲突的危险，所以对制动力进行控制，尽可能不发生绳索滑动。
专利文献1，实开昭59-190769号公报专利文献2，特开平7-242377号公报电梯的制动装置的制动圆盘与闸瓦间的摩擦系数，由于圆盘面的状况(面粗糙度，有无锈等)，以及温度或湿度等，会有较大的变化。此外，对于钢丝绳滑车决定绳索的绳索滑动关于绳索的外观的摩擦系数，也依存绳索的滑动速度变化。此外，根据绳索的使用年数或钢丝绳滑车的槽的磨耗程度也发生变化。为此，决定制动器制动力变化的时机较难，延误时机时，如所定的制动扭距不动，有可能发生绳索滑动。
本发明为解决上记问题，其目的为提供一种防止在钢丝绳滑车与绳索间的绳索滑动发生的电梯的制动控制装置，不断测定作为绳索速度的轿厢速度和作为钢丝绳滑车速度的卷扬机电动机速度，由其差判定有无绳索滑动，并根据其结果控制制动扭矩。
发明内容
鉴于上记的目的，本发明的电梯制动控制装置，包括制动装置，所述制动装置断开制动力，所述制动力使与轿厢结合的绳索系上、由电动机驱动、并将制动力施加在使所述轿厢升降的钢丝绳滑车，钢丝绳滑车速度检测部，检测钢丝绳滑车速度，轿厢速度检测部，检测轿厢速度，以及制动力控制单元，控制所述制动装置，以便在紧急制动时，在求出作为检测的钢丝绳滑车速度与轿厢速度的差的绳索滑动速度为规定值以下的场合、提供全制动力，在绳索滑动速度超过规定值的场合、提供较全制动力弱的制动力。
图1表示牵引方式的电梯的概念图。
图2表示滑动发生时的轿厢速度与钢丝绳滑车速度的关系及该时的制动力的图。
图3表示制动鼓与制动衬面间的滑动速度与摩擦系数间的关系图。
图4更详细地表示绳索滑动中的摩擦系数与绳索滑动速度的关系图。
图5表示在本发明示出从紧急制动时的时间经过绳索速度与钢丝绳滑车速度与绳索滑动速度的变化及其对应的制动力图。
图6表示根据本发明一实施形态示出电梯的制动控制装置的构成图。
图7表示在本发明制动装置的构成的一例图。
图8表示在本发明制动力控制单元用微机构成时的一例的功能方框图。
图9表示在本发明制动力控制单元用模拟电路构成时的一例的图。
图10表示在本发明制动力控制单元的其它的构成的图。
具体实施形态实施形态1
首先，用图1的牵引方式的电梯的概念图，说明其驱动原理。牵引方式的电梯，由用绳索3连接轿厢1和为得到与其平衡的平衡锤2，吊桶方式驱动钢丝绳滑车4，进一步放在空车5上而构成。不产生绳索滑动界限的基本式为T1/T2＝eμθ(1)这里，T1＝mcg轿厢侧的静张力T2＝mwg平衡锤侧的静张力mc轿厢质量(轿厢自重+载重量)mw平衡锤质量g重力加速度μ绳索与钢丝绳滑车间的外观的摩擦系数θ接触角e自然对数的底但是，μ的值因为由钢丝绳滑车的绳索槽的形状有较大的变化，一般用下式表达。
μ＝kμ’ (2)这里，k由钢丝绳滑车的绳索槽的形状的系数μ’由绳索与钢丝绳滑车的材质决定的真的摩擦系数其次，张力T1、T2，在钢丝绳滑车速度变化时，由加速度(减速度)考虑惯性力，能够如下表示。
T1＝mcg{1+(α/g)}T2＝mwg{1-(α/g)} (3)这里，α轿厢加速度(或减速度)在牵引方式的电梯，为了不发生绳索滑动，由式(1)的右边决定设计成牵引能力不超过轿厢自重或绳索、平衡锤质量，设定牵引比T2/T1。滑动发生时的轿厢(绳索)速度与钢丝绳滑车速度的关系及该时的制动力如图2所示。在图2，(a)用c表示的轿厢速度与用s表示的钢丝绳滑车速度的关系，(b)表示对应的制动力。此外，钢丝绳滑车速度s与轿厢速度c都在绳索3与钢丝绳滑车4接触位置的线速度表示(以下同样)。
在图2，为使轿厢停止作用全制动力时，由式(1)决定的牵引能力不足时，图2(a)那样的绳索滑动(滑动)发生。在图中，可以明白轿厢速度c与钢丝绳滑车速度s的差是绳索滑动速度，绳索滑动速度在钢丝绳滑车停止时(s为0时)达到最大。此外，轿厢速度与钢丝绳滑车速度与时间轴围成的三角形(斜线部)的面积是相当于由于轿厢的滑动增加的停止距离。这样，绳索一滑动，轿厢停止距离增大不能在所定的制动距离停止，升降路底部设置的缓冲器在所定速度以上冲突，有涉及轿厢的损伤或危害乘客的可能锌性。从而，即使最坏的场合为了不要发生绳索滑动，绳索的牵引能力及张力比的设计是必要的。
但是，提高牵引能力妨碍卷扬机电动机的价格降低或维护费用的减少。此外，为使式(3)表示的动态张力比下降必须设定停止时的减速度减少，其结果停止距离有必要变长，槽变深等，影响节省空间。上述的专利文献1、2都对于象上记的问题，提出为不产生绳索滑动尽可能在短距离使轿厢停止的解决方案。
制动鼓与制动衬面间的滑动(滑动)速度VB与摩擦系数μB之间用图3所示的关系。这里，不是限于制动器，而是关于摩擦特性是一般的性质。此外，由制动器发生的制动扭距与摩擦系数之间，TB＝μB·PB·DB(4)这里，TB制动器装置的制动张力μB制动鼓与制动衬面材料间的摩擦系数PB制动鼓的压紧力DB制动鼓的直径也就是说，摩擦系数越高制动扭距越大。
由此，电梯高速行走时开动紧急制动时，为使制动鼓与制动闸瓦之间的滑动速度变大其间的摩擦系数变小，制动扭距也小。为此，为使作用在式(3)的轿厢的减速度α变小，张力比没有比它再变大，绳索较难滑动。但是，轿厢速度变小，制动鼓与制动闸瓦之间的摩擦系数变大，制动扭距变大。结果轿厢作用的减速度α变大发生张力比超过绳索牵引能力，发生绳索滑动滑动。
为解决这种问题，以往例如在产生紧急制动的初期阶段，轿厢的紧急制动中的速度在规定值以上或减速度不足规定值时，提供全制动力，紧急制动的中期以后，轿厢的速度达到规定值以下或减速度达到规定值以上时，提供比全制动力较弱的制动力，控制制动器的制动力，用上记发明解决方法看作课题来说明问题。
绳索滑动中的摩擦力也就是摩擦系数与绳索滑动速度之间的关系更详细表示在图4。从图4可以明白，绳索与钢丝绳滑车间的摩擦系数，在滑动速度的低速度领域达到最大(峰值)，之后随着滑动速度增加也变小。由本发明在电梯的制动控制装置，根据计算轿厢速度(绳索速度)与钢丝绳滑车速度(电动机速度)的差来测定绳索滑动速度。这滑动速度根据从图4大致A点(绳索钢丝绳滑车间的摩擦系数峰值的低速侧的点)到B点(同高速侧的点)间来控制制动力，增加滑动速度降低摩擦系数做到不发生绳索滑动。
具体地，绳索滑动速度不超过B点时，提供全制动力制动绳索，达到B点以上时，从减弱制动力，钢丝绳滑车的减速度变小，摩擦系数下降防止滑动速度进一步增加。图5模式的显示这些，(a)从紧急制动时的时间过程中绳索速度与钢丝绳滑车速度与绳索滑动速度的变化(A、B相当图4的A点、B点)、(b)显示(a)的时间过程对应的制动力。交互切换对应制动力为全制动力与较弱制动力，防止绳索滑动速度变大，结果，能够在短距离停止轿厢。
图6表示本发明的一实施形态的电梯的制动控制装置的构成图。轿厢1、平衡锤2、绳索3、驱动钢丝绳滑车4、偏导器轮5与图1所示的构成相同。制动装置6在制动力激励部6a连接钢丝绳滑车4与同轴回转的制动鼓6c压紧制动闸瓦6d提供制动力，又在制动力释放部6b释放这压紧力控制制动力进一步释放。制动装置6实际如图7所示，制动闸瓦6d在制动力激励部制动器弹簧的力制动鼓6c从两侧接触提供制动，又从驱动制动力释放部6b外侧打开两侧的制动闸瓦6d的上部的自由端释放压紧力控制制动力进一步释放。制动力释放部6b励磁线圈驱动的两侧的制动闸瓦6d的上部的自由端开闭电磁驱动机构(一同特别地未图示)，通过励磁线圈流过的电流的控制来控制释放的程度。
钢丝绳滑车速度检测部7钢丝绳滑车4与同轴连接使回转驱动它的电动机7a与显示这电动机连接的钢丝绳滑车速度发生钢丝绳滑车速度信号SVS由编码器7b(实际包含从回转速度向绳索与钢丝绳滑车接触的位置的线速度的变换功能)构成，轿厢速度检测部8根据为求出轿厢1的速度和行走距离的轿厢1的移动回转调速基机8a与其连接的显示轿厢速度发生轿厢速度信号CVS由调速机编码器8b(实际包含从回转速度向绳索与钢丝绳滑车接触的位置的线速度的变换功能)构成。电梯的控制装置10(这里主要只是关于制动的显示)，根据控制指令(通常/紧急)开关12切换通常控制信号N和紧急控制信号E，制动力控制单元13切换通常时、紧急时进行制动力释放部6b的控制。
由制动力控制单元13关于紧急制动时的动作进行说明，在图6，在电动机7a安装用编码器7b显示钢丝绳滑车速度得到钢丝绳滑车速度信号SVS。此外，用调速机8a的调速机编码器8b，显示轿厢速度进而绳索速度得到轿厢速度信号CVS。接着在控制装置10取出两信号，在制动力控制单元13从这些信号的差求出绳索滑动速度。此外，绳索滑动速度，也可用其他方法求出。而且控制通常时和紧急时的制动力的激励方法。
发生停电或紧急停止信号，控制指令11为紧急控制信号E时，首先停止制动装置6的制动力释放部6b的向励磁线圈的电流充分开动制动力激励部6a用全制动力停止钢丝绳滑车4。接着，根据上述那样得到的绳索滑动速度，绳索滑动速度在所定速度(例如图4的B点)以下时，继续用全制动力激励制动力。也就是制动力释放部6b不驱动。但是，比式(1)的右边提供的牵引能力，式(3)更显示动态张力比变大，绳索滑动速度变大，滑动速度超过所定速度图4的B点时，制动力控制单元13驱动制动力释放部6b减弱制动力(向制动力释放部6b的励磁线圈供给电流)。
由减弱制动力式(3)的减速度变小，动态的牵引比变小，再次恢复牵引能力，滑动速度减少。接着滑动速度再次达到B点以下时再次停止制动力释放部6b的励磁线圈的电流用全制动力制动，这样制动力交互切换为全制动力和较弱制动力，绳索滑动速度能够控制在图4的B点附近。这样，因为根据绳索滑动速度切换制动力，制动鼓6c和制动闸瓦6b间的摩擦系数和，绳索钢丝绳滑车间的外观的摩擦系数，即使气温、湿度、表面状态、磨耗程度等原因经时的变化，也不受影响，能够防止绳索滑动。
制动力控制单元13由微机构成时的一例的功能框8所示。制动力控制单元13，包括从检测的钢丝绳滑车速度信号SVS与轿厢速度信号CVS的差求出绳索滑动速度的绳索滑动速度演算部131和，紧急制动时根据绳索滑动速度控制制动装置6的制动力控制部133。
制动力控制单元13由模拟电路构成时的一例由图9所示。制动力释放部6b的励磁线圈51的上侧是紧急制动时、下侧是通常制动时的电路。通常电源装置70的电源线L3、L4间，电动机主控制电路延迟动作和连续动作延迟的节点52和励磁线圈51并联连接，节点52电梯行走时闭合，和停止时释放。励磁线圈51和并联的与放电用电阻53连接。另一方面，不间断电源装置54的电源线L1、L2间，连接紧急停止励磁线圈激励装置61，这紧急停止励磁线圈激励装置61有速度检测装置56，这速度检测装置56在速度检测器57检测绳索滑动速度对应的电压，这电压的绝对值一到达规定值以下，也就是，绳索滑动速度如果达到所定的速度(例如图4的B点的速度)以下激励延迟58，另一方面，如果超过所定的速度不激励延迟58构成。
又电源线L1、L2间，由制动指令动作，通常时为释放状态同时，紧急时也就是行走中的紧急停止时或停电时为闭合状态的节点60与，紧急停止检测延迟59并联连接。进一步电源线L1、L2间，延迟58的节点58b与，由从限制到励磁线圈51的电流电阻等构成的线圈电流限制装置55和，上述励磁线圈51和，这励磁线圈51的两侧设置的紧急停止检测延迟59的节点59a并联连接。
在通常状态，紧急时闭合的节点60释放，为了延迟59未励磁其节点59a也释放，励磁线圈51从不间断电源54分离。现在，考虑轿厢高速运行中发生紧急停止或停电时的紧急制动，电动机主控制电路释放同时，这些连动动作节点52也释放向励磁线圈51的通电也切断。在这时绳索滑动速度由于还没有超过所定的速度延迟58激励节点58a释放，从不间断电源54的电源线L1、L2也分离励磁线圈51。这样制动力释放部6b为去除释放力，从制动力释放部6a为加全制动力在制动鼓6c，急速的钢丝绳滑车4减速。接着绳索滑动速度超过所定的速度，不激励延迟58节点58b闭合，又紧急停止或由于停电节点60关闭激励延迟59关闭。从这些形成不间断电源装置54的电源线L2、节点58b、线圈电流限制装置55、节点59a、励磁线圈51、节点59a、电源线L1的电路，从线圈电流限制装置55限制的电流流过励磁线圈51。从这里提供全制动力或较弱制动力。
实施形态2此外，在上记实施形态只是切换滑动速度超过还是不超过B点，如图4所示，设定摩擦系数的大的范围的也就是峰值的两侧的滑动速度A点和B点的二点，最初施加全制动力后，超过B点时减弱制动力，其次减弱制动力滑动速度下降超过B点达到A点以下时再次切换成全制动力取得控制为好。这样，滑动速度进一步细小，能够控制在A点和B点之间。这时的上记的判断控制进行在图8的制动力控制部133，在图9紧急停止励磁线圈激励装置61。
实施形态3此外，例如从轿厢速度信号CVS监视轿厢的速度或减速度，控制制动力的切换间隔，紧急制动时根据上述的绳索滑动速度一边控制一边轿厢减速度达到一定优先控制制动装置，轿厢的速度用所定的减速度能够控制减速。而且，无关制动器、绳索的摩擦系数的变化，能够调整大概一定的减速度。这样，减轻绳索的滑动，能够有效安全使轿厢停止。这时的上记的图8的制动力控制单元，进一步设置从检测的轿厢速度求出轿厢减速度的轿厢减速度演算部135同时，制动力控制部133紧急制动时根据绳索滑动速度一边控制一边轿厢减速度为一定的控制制动装置的控制部，图9在紧急停止励磁线圈激励装置61有上记同样的功能。
实施形态4构成具有进一步高速进行激励、不激励如图10所示，制动装置制动器励磁线圈51流过电流可变制动力电磁制动器，制动力控制单元，紧急制动时制动器励磁线圈进行上述的各制动力控制为发生流过电流的信号的电流控制装置1001和这电流控制装置的输出信号调制PWM的PWM电路1003和，不间断电源装置54作为电源从PWM电路的输出信号激励制动器励磁线圈晶体管(TR)驱动电路005。
如前述那样，因为本发明的电梯制动控制装置，包括制动装置，所述制动装置断开制动力，所述制动力使与轿厢结合的绳索系上、由电动机驱动、并将制动力施加在使所述轿厢升降的钢丝绳滑车，钢丝绳滑车速度检测部，检测钢丝绳滑车速度，轿厢速度检测部，检测轿厢速度，以及制动力控制单元，控制所述制动装置，以便在紧急制动时，在求出作为检测的钢丝绳滑车速度与轿厢速度的差的绳索滑动速度为规定值以下的场合、提供全制动力，在绳索滑动速度超过规定值的场合、提供较全制动力弱的制动力，所以借助于不断测定作为绳索速度的轿厢速度和作为钢丝绳滑车速度的卷扬机电动机速度，由其差判定有无绳索滑动，并根据其结果控制制动扭矩，能够防止在钢丝绳滑车与绳索间的绳索滑动的发生。
权利要求
1.一种电梯制动控制装置，其特征在于，包括制动装置，所述制动装置断开制动力，所述制动力使与轿厢结合的绳索系上、由电动机驱动、并将制动力施加在使所述轿厢升降的钢丝绳滑车，钢丝绳滑车速度检测部，检测钢丝绳滑车速度，轿厢速度检测部，检测轿厢速度，以及制动力控制单元，控制所述制动装置，以便在紧急制动时，在求出作为检测的钢丝绳滑车速度与轿厢速度的差的绳索滑动速度为规定值以下的场合、提供全制动力，在绳索滑动速度超过规定值的场合、提供较全制动力弱的制动力。
2.如权利要求1所述的电梯制动控制装置，其特征在于，在所述绳索滑动速度与绳索钢丝绳滑车间的摩擦系数的关系中，以绳索滑动速度的低速度领域的绳索钢丝绳滑车间的摩擦系数的峰值的低速侧与高速侧的规定值分别作为第1及第2规定值，所述制动力控制单元，在绳索滑动速度超过第2规定值的场合、提供比全制动力弱的制动力，在绳索滑动速度下降到不足所述第1规定值的场合、切换成全制动力。
3.如权利要求1或2所述的电梯制动控制装置，其特征在于，所述制动力控制单元，包括从检测的钢丝绳滑车速度与轿厢的速度的差、求出绳索滑动速度的绳索滑动速度演算部，从检测的轿厢速度、求出轿厢减速度的轿厢减速度演算部，以及控制所述制动装置以便紧急制动时根据绳索滑动速度进行控制并且使所述轿厢减速度成为一定的制动力控制部。
4.如权利要求1或2所述的电梯制动控制装置，其特征在于，所述制动装置由从制动器励磁线圈流过的电流可变制动力的电磁制动器构成，所述制动力控制单元，包括紧急制动时在所述制动器励磁线圈发生流过进行所述制动力控制的电流的信号的电流控制装置，对这种电流控制装置的输出信号进行PWM调制的PWM电路，以及以不间断电源装置作为电源、根据所述PWM电路的输出信号激励所述制动器励磁线圈的晶体管驱动电路。
5.如权利要求3所述的电梯制动控制装置，其特征在于，所述制动装置由从制动器励磁线圈流过的电流可变制动力的电磁制动器构成，所述制动力控制单元，包括紧急制动时在所述制动器励磁线圈发生流过进行所述制动力控制的电流的信号的电流控制装置，对这种电流控制装置的输出信号进行PWM调制的PWM电路，以及以不间断电源装置作为电源、根据所述PWM电路的输出信号激励所述制动器励磁线圈的晶体管驱动电路。
全文摘要
本发明揭示一种在钢丝绳滑车与绳索间提供防止绳索滑动发生的电梯制动控制装置，包括制动装置6，所述制动装置断开制动力，所述制动力使与轿厢结合的绳索系上、由电动机驱动、并将制动力施加在使所述轿厢升降的钢丝绳滑车，以及钢丝绳滑车速度检测部7，检测钢丝绳滑车速度，以及轿厢速度检测部8，检测轿厢速度，以及制动力控制单元13，控制所述制动装置，以便在紧急制动时，在求出作为检测的钢丝绳滑车速度与轿厢速度的差的绳索滑动速度为规定值以下的场合、提供全制动力，在绳索滑动速度超过规定值的场合、提供较全制动力弱的制动力。
文档编号F16D65/18GK1519187SQ0312331
公开日2004年8月11日 申请日期2003年4月22日 优先权日2003年1月30日
发明者船井 , 船井潔 申请人:三菱电机株式会社