JP2008509868A - エレベータかご位置決定システム - Google Patents

Abstract

修正係数用として制御装置（２０）へ供給される出力信号を形成する、ある距離だけオフセットされた先行センサ（１６）と遅行センサ（１８）とを備えるエレベータかご（１２）位置決定方法。

Description

本発明は、移動物体の位置を決定するシステムおよび方法に関し、より詳細には、エレベータのかごの位置を決定するシステムおよび方法に関する。

ＰＶＴ位置近似手法として公知の手法が、エレベータのかごの位置を決定するために業界では広く使用されている。ＰＶＴ手法は、昇降路の定位置に取り付けられたベーンに対して修正される、やはり主速度変換器（ｐｒｉｍａｒｙ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）すなわちＰＶＴとして知られている、機械式エンコーダの情報を使用する。ＰＶＴ基準近似システムは、ロープの伸び、滑りなどによる誤差を有し得るので、急行区間でかごの位置を決定するのに、特に難しい問題が生じる。かごの位置は、急行区間の終点でのドアゾーンベーンを検出することによって修正することができるが、急行区間が長くなる程、ベーン基準の位置フィードバックとＰＶＴ基準の位置フィードバックを調和させるのが難しくなる。円滑な移行を実現するために、追加のベーンが急行区間に取り付けられてきており、これにより設置費用が増加している。

エレベータ安全法規は、トラクション式エレベータが、終端階正規減速停止装置（ｎｏｒｍａｌ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｔｏｐｐｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）（ＮＴＳＤ）、終端階強制減速装置（ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｐｅｅｄ ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）（ＥＴＳＬＤ）、終端階強制減速停止装置（ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｔｏｐｐｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）（ＥＴＳＤ）、終端階最終減速停止装置（ｆｉｎａｌ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｔｏｐｐｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）などの終端階減速停止装置（ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｔｏｐｐｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を備えることを要求している。ＥＴＳＬＤは、短縮行程緩衝器を用いるエレベータに使用され、ＥＴＳＤは全行程緩衝器を用いるエレベータに使用される。これら装置は、昇降路の上部および下部近くのかごの位置および速度の情報を使用して、（１）終端階位置またはその近くでかごを制御下で減速し停止する（ＮＴＳＤ）、または（２）駆動装置の動力を止め、ブレーキによって緊急停止を行う（ＥＴＳＤ、ＥＴＳＬＤおよび終端階最終減速停止装置）。

法規はまた、以下に要約するように、正規制御システム、ＮＴＳＤ、およびＥＴＳＤ間の独立性を要求している。ＥＴＳＬＤの作動は、ＮＴＳＤの作動とは完全に独立していなければならない。ＥＴＳＬＤ用のかご速度検出装置は、正規速度制御システムから独立していなければならない。ＥＴＳＤは、ＮＴＳＤおよび正規速度制御システムから独立して作動しなければならない。

現在のシステムの主な欠点は、様々なトラック（ＮＴＳＤ用、ＥＴＳＤ用、およびドアゾーン用）に取り付けられるセンサおよびベーンが多いこと、および機械式速度エンコーダにチャネルを追加することから生じる比較的高い設置費用である。

したがって、本発明の目的は、改善されたエレベータかご位置決定システムおよび方法を提供することである。

上記目的は、本発明のエレベータかご位置決定システムおよび方法によって達成される。

本発明によれば、エレベータシャフト内のエレベータかごなどの移動物体の位置を決定する方法は、先行センサおよび遅行センサを移動物体に取り付け、先行センサを遅行センサから所定のオフセット距離だけ離間させるステップと、移動物体の径路に沿って複数の離間された位置インジケータを取り付けるステップと、先行センサおよび遅行センサが離間された位置インジケータを通過する時に両センサから制御装置へ物体位置を表す信号を送信するステップと、一方のセンサから収集された信号中の空白を、他方のセンサによって検出された位置およびオフセット距離から設定された修正係数を用いることによって補間するステップと、を含む。

さらに、本発明によれば、移動物体の位置決定システムは、先行センサが遅行センサから所定のオフセット距離だけ離間されて移動物体に取り付けられた先行センサおよび遅行センサを備える。システムは、移動物体の径路に沿った複数の離間された位置インジケータと、先行センサおよび遅行センサが離間された位置インジケータを通過する時、両センサから移動物体の位置を表す信号を受信する手段と、一方のセンサから収集された信号中の空白を、他方のセンサによって検出された位置およびオフセット距離から設定された修正係数を用いることによって補間するステップと、をさらに備える。本発明の別の態様では、システムが、２つのセンサによって収集された信号中の空白を、ＰＶＴ信号から導出された修正係数を用いることによって補間する手段を備えることができる。

本発明のエレベータかご位置決定システムの他の詳細、ならびにそれに伴う他の目的および利点は、以下の詳細な説明、および同様な参照符号が同様な要素を表す添付図面に示される。

ここで図面を参照すると、図１は、エレベータかご位置決定システム１０を示す。システム１０は、エレベータ昇降路１４中を移動するエレベータかご１２を含む。かご１２は、かごの上部に取り付けられた第１のセンサ１６と、かごの下部に取り付けられた第２のセンサ１８と、を有する。センサ１６および１８は、互いに距離Ｄだけオフセットされている。かご１２の移動に応じて、センサ１６および１８の一方が先行センサ（移動方向の一番目のセンサ）になり、他方が遅行センサ（移動方向の２番目のセンサ）となる。センサ１６および１８は、かごの上部および下部に取り付けられているとして説明してきたが、所望なら、それらは、整列され互いにオフセットしていれば、他の位置に配置することもできる。

センサ１６および１８のそれぞれは、制御装置２０と通信する。制御装置２０は、当技術分野で公知の任意の適切なプロセッサでよい。

システム１０はまた、離間した複数の位置インジケータ２２を有する。各位置インジケータ２２は、所望なら、乗場ドアの支柱２４またはドアの敷居に複数の取付けブラケット２６によって取り付けることができる。位置インジケータを乗場ドアの支柱またはドアの敷居に取り付ける１つの利点は、建物の沈下に伴ってインジケータ２２の位置が変わり、したがって、常に着床位置の真の示度が得られることである。あるいは、位置インジケータ２２は、エレベータかごのガイドレールに取り付けてもよい。

位置インジケータ２２は、当技術分野で公知の任意の適切な位置インジケータまたはスマートベーンを備えることができる。たとえば、位置インジケータ２２は、エンコードされた穿孔テープの別個のセクションから構成されてもよい。そのような場合、センサ１６および１８は、インジケータ２２中の穿孔パターンを特定の絶対位置に翻訳する光学式センサを備えることができる。

あるいは、位置インジケータ２２は、個々のセクションが着床位置の１つに配置されたコードレールセクションのようなスマートベーンで構成することもできる。各コードレールセクションは、０．２５ｍ離れるなど、所望の間隔だけ離間した一連の指示標識を備えることができる。コードレールセクションはそれぞれ、センサ１６と１８の間の距離Ｄより小さい間隔距離で分離され得る。そのようなコードレールセクションを用いるシステムでは、センサ１６および１８はそれぞれカメラでもよい。コードレールセクションは、数字でエンコードされ得、そのそれぞれが、昇降路内の位置を示す。その数字は、エレベータ制御器が、唯一の非反復性の方式で昇降路内の正確なかごの位置を決定することを可能にするどのような値も表すことができる。制御装置２０は、センサ１６および１８から受信した情報を用い、エレベータかご位置信号を生成するように、当技術分野で既知の適切ないかなる方式でプログラムされてもよい。本明細書に記載したようなコードレールセクションを使用した位置照合システムは、米国特許第６，４３５，３１５号に示されており、同特許は参照によって本明細書に組み込まれる。

あるいは、位置インジケータ２２は、それぞれのストリップが絶対位置トラックおよび増分式位置トラックを有する複数の離間配置された磁気ストリップによって形成されたスマートベーンでもよい。各ストリップ上の絶対位置トラックは、単一かつ唯一の非反復性のパターンで配置された様々なサイズの複数の磁石を備えることができる。たとえば、交互に並んだ大小の磁石が様々なパターンに形成されていてもよい。各ストリップ上の増分式位置トラックは、等間隔で離間した複数の磁石を備えることができる。そのようなシステムのセンサ１６および１８は、その出力が制御装置２０に供給される磁気センサであってもよい。各センサ１６および１８は、絶対位置トラックにパターンを形成する磁石、および増分式位置センサトラックを形成する磁石によって生成される磁界の強度を検出し測定するために、ジコ社（Ｓｉｋｏ ＧｍｂＨ）によって製造されている磁気抵抗型センサなどの当技術分野で既知の任意の適切な磁気抵抗型および／またはホール効果型センサ配列を備えることができる。前記の通り、位置インジケータ２２は、センサ１６と１８の間隔Ｄより小さな距離で離間配置されている。作動中、各センサ１６および１８は、絶対位置トラックの特定のパターンの固有な磁界特性を検出する。このようにして、制御装置は、昇降路内のかごの位置を知る。センサはまた、増分式位置トラックを形成する磁石によって生成される磁界を検出し、それからエレベータかごの速度を決定することができる。

所望なら、本発明によるシステム１０’は、上記の磁気ストリップ、スマートベーン、位置インジケータ２２を、乗場ドアの支柱またはドアの敷居ではなくてガイドレール３４に取り付けることができる。そのような位置に取り付けると、位置インジケータ２２は、建物の沈下を追跡することがなくなる。したがって、図６に示されるように、第３のセンサ５０が、かご１２に取り付けられ得、センサ標的５２が、各着床位置に堅固に取り付けられ得る。第３のセンサ５０の出力が、制御装置２０に供給され得る。

本発明の第１の実施形態では、２つのセンサ１６および１８は、かご１２に直線上で取り付けられている。スマートベーン位置インジケータ２２は、図１に示されるように取り付けられている。センサ１６および１８、ならびに位置インジケータ２２は、常に、少なくとも１つのセンサが、少なくとも１つの位置インジケータのセクションを読むように配置されている。図２は、各センサ１６および１８からの位置フィードバックが、制御装置２０に供給される様子を示す。図２から分かるように、先行センサ（センサ１）が、１つの位置インジケータ２２から次に移行している間、そのセンサが位置インジケータ２２間の間隙にある時、そのセンサから位置フィードバック信号は送信されない。しかし、位置フィードバックは、まだ位置インジケータを読んでいる遅行センサ（センサ２）によって行われている。同様に、遅行センサ（センサ２）が、１つの位置インジケータ２２から次に移行している間、そのセンサが位置インジケータ２２間の間隙にある時、そのセンサから位置フィードバック信号は送信されない。しかし、位置フィードバックは、まだ位置インジケータを読んでいる先行センサ（センサ１）によって行われている。

図３に示されるように、制御装置２０は、センサ１およびセンサ２の信号の空白部分４０および４２を補間するようにプログラムされる。それは、センサ１の信号および空白４０の場合は、センサ２からの位置フィードバック信号とオフセット距離との和である修正係数を適用することによって行われる。センサ２の信号の空白４２の場合は、それは、センサ１からの位置フィードバック信号からオフセット距離を差し引いた修正係数を適用することによって行われる。制御装置２０は、センサ１６および１８から信号を収集する手段となり、またセンサ１６および１８から収集された位置信号の空白を補間する手段となるように、どのような適切なアルゴリズムを使用してプログラムされてもよい。

これによって採用した方法およびシステムの結果、エレベータかご１２の絶対昇降路位置が、どの時点でも決定され得る。

本発明の別の実施形態では、２つのセンサ１６および１８は、上述のように、エレベータかご１２に直線上に取り付けられている。ただしこの場合は、位置インジケータ２２は、着床位置のみに取り付けられ、急行区間には取り付けられていない。そのような配置では位置インジケータ２２は短くてよく、したがって設置費用が節約できる。

この実施形態では、昇降路のいくつかの位置で、センサ１６および１８の両方が位置インジケータから外れ、したがって、制御装置２０に位置信号を与えることができない。したがって、制御装置２０は、ＰＶＴ（主速度変換器）（ｐｒｉｍａｒｙ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）フィードバック手法を用いて、信号がない時間経過の間の各センサの位置およびしたがってかごの位置を近似するようにプログラムされ得る。この手法では、光学式エンコーダが使用される。光学式エンコーダは、通常、１０２４パルス／回転を発生する。制御装置２０は、パルスを数え、移動距離を近似し、それによって、昇降路中のエレベータかご１２の位置を近似する。これが図４および図５に示され、ＰＶＴ修正係数が破線で示されている。

ここで図４および図５を参照し、かごがＵＰ方向に移動していると仮定すると、かご１２上のそれらセンサの配置により、昇降路位置および移動方向に対して、センサ１６（センサ１）がセンサ１８（センサ２）に先行する。動き始めは、遅行センサ（センサ２）が、位置制御の主手段に割り当てられる。かごが移動を開始すると、遅行センサ（センサ２）が、位置インジケータ２２を離れ、両センサがベーンを離れている間、かごの位置は、上記のＰＶＴフィードバック手法を用いて制御装置２０によって近似される。かごが目的階に近付くと、先行センサ（センサ１）が、その階の位置インジケータを読み始める。センサ２がセンサ１より目的階から遠い（２つのセンサ１６と１８との距離に等しい距離だけ）この地点で、制御装置２０によって第１の位置修正が実行される。第１の位置修正は、先行センサ（センサ１）によって生成された位置フィードバック信号とＰＶＴから導出された位置フィードバックとの差に基づく修正係数の適用である。制御装置２０は、位置制御の主手段である遅行センサ（センサ２）が目的階の位置インジケータを読み始めると、第２の位置修正を実行する。第２の位置修正は、遅行センサ（センサ２）によって生成された位置フィードバック信号とＰＶＴから導出された位置フィードバックとの差に基づく修正係数の適用である。

この手法は、２つのセンサ１６と１８の間の間隔を利用して、２つの位置修正を行う。先行センサは、初期位置修正を可能にする位置予測（ｌｏｏｋ ａｈｅａｄ）装置の役割を果たし、遅行センサは、第２の位置修正を行い、階床との床合わせを行うのに使用される。この手法はまた、ＰＶＴ基準のかご位置近似と、位置インジケータまたはスマートベーン基準のかご位置との間のより滑らかな移行を可能にする。これにより、昇降路にベーンを追加する必要はなくなる。

本明細書に示されたシステムは、ＮＴＳＤおよびＥＴＳＤ／ＥＴＳＬＤ機能を実行するのに用いることができる。これは、センサ１６および１８が、ＮＴＳＤおよびＥＴＳＤ／ＥＴＳＬＤ機能を実行するのに必要な全ての情報を提供するからである。図２〜図５に示された実施形態では、移動方向に関係なく、センサ１６はＮＴＳＤ用に使用され、センサ１８はＥＴＳＤ用に使用され得る。好ましくは、終端階区間のエンコード型レールセクション（スマートベーン）の長さは、エレベータかごがその区間にあるとき、センサ１６および１８の両方が同時にエンコード型レールセクションを読むことができるようになっている。そのような場合、ＮＴＳＤは、センサ１６によって生成される位置、およびセンサ１６の位置情報から導出される速度を用いて実行され、ＥＴＳＤは、センサ１８、およびセンサ１８の位置情報から導出される速度を用いて実行され得る。ＮＴＳＤおよびＥＴＳＤ用の速度情報は、制御装置２０によって導出され得る。表１に、既存の実施形態と、本明細書で提案されている実施形態との主要な違いを要約する。

また、図２〜図５に示された実施形態では、ＮＴＳＤおよびＥＴＳＤ機能に関わるセンサが、移動方向に応じて交替する（たとえば、先行センサはＮＴＳＤ用に使用され、遅行センサはＥＴＳＤ用に使用される）。すなわち、ＮＴＳＤ機能用の位置情報は、移動方向に応じてセンサ１６または１８から決定され、速度は、センサ１６またはセンサ１８によって生成された位置情報から導出され得る。ＥＴＳＤ機能用の位置情報は、移動方向に応じてセンサ１６または１８から決定され、速度は、センサ１６または１８によって生成された位置情報から導出され得る。ＮＴＳＤおよびＥＴＳＤ用の速度の導出は、制御装置２０によって行われ得る。

本明細書に示された位置決定方法は、大幅な設置費用の削減、ＮＴＳＤおよびＥＴＳＤ用装置を別々に必要としない二重センサ冗長性、独立した速度監視、建築物電源の瞬間的停電による絶対位置喪失などの場合の修正走行の無用化、限度外の建物沈下が検出されたときの自動的階床テーブル調節、および位置フィードバックのＰＶＴ基準かご位置から位置インジケータ絶対位置への滑らかな移行を含む数多くの利点を有する。

本発明の位置決定システムを、昇降路中を移動するエレベータシステムの場合について説明してきたが、この位置決定システムは、他の状況下でも、広く様々な移動物体の位置を決定するために使用され得る。たとえば、移動物体は、径路に沿って移動する列車の車両などの車両でもよい。

上に述べた目的、手段、および利点を十分に満足するエレベータかご位置決定システムが、本発明によって提供されていることは明らかである。本発明は、その特定の実施形態の場合について説明してきたが、他の代替形態、修正形態、および変更形態が、上記の説明を読んだ当業者には明らかになるであろう。したがって、本発明は、それら代替形態、修正形態、および変更形態を、添付特許請求の広い範囲内に含まれるものとして包含するものとする。

本発明によるエレベータかご位置決定システムの概略図。 少なくとも１つのセンサが、常にエレベータかご位置情報を読み取っている二重センサ構成に関するセンサフィードバックを示す図。 １つまたは複数の空白に合成された位置を有する図２のセンサフィードバックを示す図。 二重センサ構成の代替実施形態のセンサフィードバックを示す図。 １つまたは複数の空白に合成位置を有する図４のセンサフィードバックを示す図。 エレベータかご位置決定システムの代替実施形態を示す図。

Claims (17)

1. 先行センサおよび遅行センサを移動物体に取り付け、前記先行センサを前記遅行センサから所定のオフセット距離だけ離間させるステップと、
   前記移動物体の径路に沿って複数の離間された位置インジケータを取り付けるステップと、
   前記先行センサおよび前記遅行センサが前記離間された位置インジケータを通過する時、前記両センサから制御装置へ物体位置を表す信号を送信するステップと、
   前記センサの一方から収集された前記信号中の空白を、他方の前記センサによって検出された前記位置および前記オフセット距離から設定された修正係数を用いることによって補間するステップと、
   を含むことを特徴とする、移動物体の位置を決定する方法。
2. 前記補間するステップが、前記先行センサによって収集された前記信号中の空白を、前記遅行センサによって検出された前記位置と前記オフセット距離との和で補間することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記補間するステップが、前記遅行センサによって収集された前記信号中の空白を、前記先行センサによって検出された前記位置から前記オフセット距離を差し引いた値で補間することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 前記取り付けるステップが、前記センサをエレベータかごに取り付けることを含み、前記インジケータのステップが、複数の離間されたスマートベーンを離間された着床位置に取り付けることを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 前記信号を送信するステップが、前記遅行センサからの前記信号を主位置制御信号として送信することを含み、前記補間するステップは、前記両センサが前記スマートベーンを１つも検出していない時、かご位置をＰＶＴフィードバックに基づいて決定することを含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 前記補間するステップは、前記先行センサが目的階でベーンを読み始めた時、第１の位置修正を実行すること、および前記遅行センサが前記目的階で前記ベーンを読み始めた時、第２の位置修正を実行すること、をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 前記第１の位置修正は、前記先行センサによって生成された前記位置フィードバック信号と前記ＰＶＴから導出された位置フィードバックとの差に基づく修正係数を適用することを含み、前記第２の位置修正は、前記遅行センサによって生成された前記位置フィードバック信号と前記ＰＶＴから導出された前記位置フィードバックとの差に基づく修正係数を適用することを含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 前記インジケータを取り付けるステップが、複数のスマートベーンをガイドレールに取り付けることを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
9. 前記インジケータを取り付けるステップが、建物の沈下を追跡するために、前記位置インジケータを複数のドア敷居に取り付けることを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
10. ＮＴＳＤを実行するために、前記先行センサからの前記物体位置表示信号と、前記先行センサ物体位置表示信号から導出された速度信号とを使用すること、およびＥＴＳＤを実行するために、前記遅行センサからの前記物体位置表示信号と、前記遅行センサ物体位置表示信号から導出された速度信号とを使用すること、をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
11. 移動方向の関数として、前記両センサを、前記先行および遅行センサとして交替させることをさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 移動物体に取り付けられた先行センサおよび遅行センサであって、前記先行センサが前記遅行センサから所定のオフセット距離だけ離間されている先行センサおよび遅行センサと、
    前記移動物体の径路に沿った複数の離間された位置インジケータと、
    前記先行センサおよび前記遅行センサが前記離間された位置インジケータを通過する時、前記両センサから前記移動物体の位置を表す信号を受信する手段と、
    前記センサの一方から収集された前記信号中の空白を、他方の前記センサによって検出された前記位置および前記オフセット距離から設定される修正係数を用いることによって補間する手段と、
    を備えることを特徴とする、移動物体の位置決定システム。
13. 前記先行センサによって収集された前記信号中の空白を、前記遅行センサによって検出された前記位置と前記オフセット距離との和で補間する手段と、前記遅行センサによって収集された前記信号中の空白を、前記先行センサによって検出された前記位置から前記オフセット距離を差し引いた値で補間する手段と、を前記補間手段が備えることを特徴とする請求項１２記載のシステム。
14. 前記移動物体がエレベータかごであり、前記インジケータが、離間された着床位置に取り付けられた複数の離間されたスマートベーンであることを特徴とする請求項１２記載のシステム。
15. 前記信号を収集する手段が、前記遅行センサからの前記信号を主位置制御信号として使用する手段を備え、前記補間手段が、前記両センサが前記スマートベーンを１つも検出していない時、かご位置をＰＶＴフィードバックに基づいて決定する手段を備えることを特徴とする請求項１２記載のシステム。
16. 前記先行センサが目的階でベーンを読み始めた時に第１の位置修正を実行する手段と、前記遅行センサが前記目的階で前記ベーンを読み始めた時に第２の位置修正を実行する手段と、を前記補間手段がさらに備えることを特徴とする請求項１５記載のシステム。
17. 前記第１の位置修正実行手段が、前記先行センサによって生成された前記位置フィードバック信号と前記ＰＶＴから導出された前記位置フィードバックとの差に基づく修正係数を適用する手段を備え、前記第２の位置修正実行手段が、前記遅行センサによって生成された前記位置フィードバック信号と前記ＰＶＴから導出された前記位置フィードバックとの差に基づく修正係数を適用する手段を備えることを特徴とする請求項１６記載のシステム。

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