JP2009292641A - リニューアルエレベータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】交流電動機のフライホイールを残したまま、リニューアルする。
【解決手段】かご５、巻上機１、交流電動機８を既設装置として残して、この既設装置の各動作をコンピュータ制御するエレベータ制御装置１８を新規に作成したリニューアルエレベータシステムにおいて、既設の交流電動機８の回転軸９に取付けられているフライホイール１４に対して、交流電動機８の回転速度（ｒｐｍ）を得るためのセンサ（非接触読取りセンサ１６、ローラ、角速度センサ）を取付け、又は対向して設け、このセンサで得られた各検出値を、新規に作成したエレベータ制御装置１８内の速度変換部１９で、交流電動機１８の回転速度（ｒｐｍ）を求める。そして、この求めた回転速度（ｒｐｍ）で交流電動機８を運転制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、既設設備の一部をそのまま改造後のエレベータに残して使用するリニューアルエレベータシステムに関する。

従来、産業用の比較的定格が大きい交流電動機を交流電力で駆動制御する方式として、外部から入力された三相交流を直接電動機に印加する直入制御方式、抵抗を介在させて抵抗値を切換えて電動機に印加する電圧を制御する抵抗制御方式、電動機の各巻線の接続方式を切換えて極数（ポール数ｐ）を変更して回転速度を２段階、３段階に切換制御する交流多段制御方式等が採用されていた。

エレベータに組込まれ、かごを上下移動させる電動機においても、各階の乗場及びかご内に設けられたボタン（呼びボタン）のボタン操作に応じて電動機を起動し、かごが目的階に到着すると、電動機を停止していた。この場合、かごが各階に発着する場合の急発進、急停止等の乗客に対する衝撃を緩和するために、電動機の回転軸にフライホイールを装着していた。したがって、特に電動機の速度を監視、制御を実施していなかった。

しかし、近年、エレベータにおいても、高速性と、より一層の乗り心地の快適性が要求されるようになった。したがって、かごが一つの階から出発してから目的階に到着して停止するまでの期間内において、全区間一定速度でなくて、加速、一定速度、減速と速度制御を実施する事が要求されている。

そこで、新規にエレベータシステムを構築する場合は、各階の乗場からの「呼び」、かごからの「呼び」をコンピュータを用いて各かごに割付けるとともに、かごの速度を含むエレベータ全体の動作をコンピュータ制御している。この場合、かごを上下移動させる電動機の駆動装置として、例えは、電力変換装置が採用されている。この電力変換装置においては、周知のように、交流電源から供給される交流を整流器で一旦直流に変換して、この直流を、インバータでエレベータのかごの必要とする速度に対応する周波数を有した交流に再変換して交流電動機に供給する。

しかし、新規にエレベータシステムを設置するのではなく、前述した従来のエレベータシステムをコンピュータ制御のエレベータシステムにリニューアル（改造）する場合は、改造費、改造期間等の制約から、かご、巻上機、電動機等の機械的部材の一部は既設装置をそのまま利用して、制御盤等の制御回路とソフトウエアのみを改造する場合がある。

なお、特許文献１には、リニューアル後においても、そのまま利用する機械的部材を、かご、及び巻上機に限定し、電動機はリニューアル時に制御盤等と共に新設する場合における、巻上機に対してかごの移動速度を検出する機能を付加する具体的リニューアル手法が開示されている。

複数の機械的部材うちのどの部材を残すかは、改造費、改造期間等を考慮して決定されるが、図４は、かご、巻上機、電動機の機械的部材を既設装置として残して、制御盤等の制御回路とソフトウエアを含むエレベータ制御装置のみをリニューアル（改造）した、リニューアルエレベータシステムの模式図である。

図示しない建屋の昇降路の上部には巻上機１が設置されている。この巻上機１の動力軸２に対してシーブ３が係合されており、このシーブ３に対して、主ロープ４が掛けられている。この主ロープ４の一方端にかご５が吊り下げられ、他方端に釣合錘６が吊り下げられている。

巻上機１の動力軸２の一端はカップリング７を介して交流電動機８の回転軸９に接続されている。したがって、この交流電動機８で巻上機１を回転駆動することによって、かご５を建屋の昇降路内の任意階に移動させることが可能である。以上の交流電動機８、巻上機１、かご５等の機械的部材が既設装置である。

この既設装置に対して、これらをコンピュータ制御する新規のエレベータ制御装置１０が設けられている。この新規のエレベータ制御装置１０内には、かご５の動作をコンピュータ制御するために、既設の交流電動機８の駆動装置として前述した電力変換装置が組込まれている。この電力変換装置においては、前述したように、インバータでエレベータのかごの必要とする速度に対応する周波数を有した交流を交流電動機に供給する必要がある。このために、エレベータ制御装置１０は、交流電動機８の速度１２を監視する必要がある。

このために、交流電動機８の回転軸９に取付けていたフライホイールを取外して、このフライホイールの代りにパルスジェネレータ（回転計）１３を回転軸９に取付けている。そして、このパルススジェネレータ（回転計）１３の回転速度（ｒｐｍ）をこの交流電動機８の回転速度１２として、エレベータ制御装置１０へ送信している。
特開２００５―２５５２７３号公報

しかしながら、図４に示すリニューアルエレベータシステムにおいてもまだ解消すべき次のような課題があった。

すなわち、コンピュータ制御を実施していない従来のエレベータにおいては、交流電動機８の回転速度は検出しておらずに、乗客の乗心地を確保するために、交流電動機８の回転軸９にフライホイールを取付けていた。そして、リニューアル時に、交流電動機８の回転速度を検出するために、フライホイールを取外して、パルススジェネレータ（回転計）１３を取付けていた。

しかしながら、フライホイールは、上述したの乗客の乗心地の改善機能の他に次の機能を有していた。すなわち、エレベータ故障等の非常時に、かご内に閉込められた乗客を救出するために、交流電動機の供給電源を遮断して、手動で交流電動機を回して、エレベータのかごを最寄り階へ移動させる必要がある。この場合、回転軸に取付けられた比較的大径を有するフライホイールを手作業で回していた。

したがって、このフライホイールを取外した場合においては、エレベータ故障等の非常時にかご内に閉込められた乗客を手作業で簡単に救出できない問題があつた。

さらに、従来の交流電動機における回転軸の軸径は多種類あり、このフライホイールを回転軸から取外して、パルススジェネレータ（回転計）を取付ける場合においても、軸径変換の軸アダプタが多種類必要となり、また、その軸径変換アダプタも金属を削って製作した場合は高価になる問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、エレベータ故障等の非常時においても、管理者又は保守員によって、簡単な手作業で交流電動機を回転でき、かご内に閉込められた乗客を救出でき、乗客に対する安全性を十分確保した上で、かご、巻上機、電動機の機械的部材をそのまま利用して、改造費を節減でき、改造期間を短縮できるリニューアルエレベータシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解消するために、本発明は、エレベータのかごと、このかごを主ロープを介して上下移動させる巻上機と、この巻上機を回転駆動する交流電動機とを既設装置として残して、この既設装置の各動作をコンピュータ制御するエレベータ制御装置を新規に作成してなるリニューアルエレベータシステムに適用される。

そして、既設の交流電動機の回転軸に取付けられているフライホイールの回転部分に対して、円周方向に等間隔で描かれた複数のマークと、フライホイールの回転部分に対向配置され、前記交流電動機の回転時に、対向位置を横切るマークの数を非接触で計数して、この計数値をエレベータ制御装置に送信する非接触読取りセンサと、エレベータ制御装置内に設けられ、前記入力されたマークの計数値を前記交流電動機の回転速度に変換する速度変換部とを備えている。

このように構成されたリニューアルエレベータシステムにおいては、既設の交流電動機の回転軸に取付けられたフライホイールの回転部分に等間隔に複数のマーカを描き、交流電動機の回転時に、回転部分に対向配置された非接触読取りセンサでマークの数を計数することによって、交流電動機の回転速度を検出できる。じたがって、エレベータ制御装置としては、既設の交流電動機を回転速度を含めて詳細にコンピュータ運転制御が可能となる。この場合、かごにおける各階の発着時の速度制御も実施されるので、乗り心地が改良される。

さらに、既設の交流電動機の回転軸にフライホイールが取付けられたままであるので、エレベータ故障等の非常時においても、管理者又は保守員によって、簡単な手作業で交流電動機を回転でき、かご内に閉込められた乗客を救出でき、乗客に対する安全性を十分確保できる。

また、別の発明は、上述したリニューアルエレベータシステムにおいて、既設の交流電動機の回転軸に取付けられているフライホイールの外周面に当接するローラと、交流電動機の回転時にフライホイールの回転に連動して回転するローラの回転数を計数してエレベータ制御装置に送信する回転計と、エレベータ制御装置内に設けられ、入力されたローラの回転数を交流電動機の回転速度に変換する速度変換部とを備えている。

このように構成されたリニューアルエレベータシステムにおいても、交流電動機の回転軸に取付けられフライホイールを残したままで、エレベータ制御装置は、交流電動機の回転数を検出できるので、上述した発明とほぼ同様の作用効果を期待できる。

また、別の発明は、上述したリニューアルエレベータシステムにおいて、既設の交流電動機の回転軸に取付けられているフライホイールの回転部分に取付けられた角速度センサと、この角速度センサで検出されたフライホイールの角速度を無線でエレベータ制御装置へ送信する無線機と、エレベータ制御装置内に設けられ、受信したフライホイールの角速度を交流電動機の回転速度に変換する速度変換部とを備えている。

このように構成されたリニューアルエレベータシステムにおいても、交流電動機の回転軸に取付けられフライホイールを残したままで、エレベータ制御装置は、交流電動機の回転速度を検出できるので、上述した発明とほぼ同様の作用効果を期待できる。

本発明においては、既設の交流電動機の回転軸に取付けられたフライホイールを利用して交流電動機の回転数を検出している。その結果、エレベータ故障等の非常時においても、管理者又は保守員によって、簡単な手作業で交流電動機を回転でき、かご内に閉込められた乗客を救出でき、乗客に対する安全性を十分確保した上で、かご、巻上機、電動機の機械的部材をそのまま利用して、改造費を節減でき、改造期間を短縮できる。

以下、本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係わるリニューアルエレベータシステムの概略構成を示す模式図である。図４に示す従来のリニューアルエレベータシステムと同一部分には、同一符号を付してする部分の詳細説明を省略する。

この第１実施形態のリニューアルエレベータシステムにおいては、図示しない建屋の昇降路の上側、又は昇降路内の上端には、巻上機１が設置されている。この巻上機１の動力軸２に対してウォームギヤを介して、シーブ３が係合されており、このシーブ３に対して、主ロープ４が掛けられ、この主ロープ４の一方端にかご５が吊り下げられ、他方端に釣合錘６が吊り下げられている。巻上機１の動力軸２の一端はカップリング７を介して交流電動機８の回転軸９に接続されている。この交流電動機８の回転軸９の他端には、フライホイール１４が取付けられている。

したがって、この交流電動機８を駆動することによって、回転軸９が回転し、巻上機１内に組込まれているウォームギヤにて、減速されると共に、回転方向が変換され、巻上機１のシーブ３が回転する。このシーブ３に掛けられた主ロープ４が巻き上げられ、この主ロープ４に吊り下げられたかご５が建屋の昇降路内を目的階へ上下方向に移動する。以上の交流電動機８、巻上機１、かご５等の機械的部材が既設装置である。

この既設装置に対して、リニューアル（改造）工事時において、交流電動機８の回転軸９に取付けられているフライホイール１４の回転部分として外周面に対して、円周方向に等間隔で複数のマーク１５が描かれる。そして、このマーク１５が描かれた外周面に対向する位置に、非接触読取りセンサ１６が図示しない支持部材で例えば交流電動機８の取付台に固定されている。

この非接触読取りセンサ１６は、例えば内部に、発光素子（ＬＥＤ）と受光素子とカウンタとが組込まれており、発光素子で発光した光が外周面に描かれたマーク１５の明るい部分に照射されると、その反射光を受光する受光素子がオンする。したがって、交流電動機８が回転すると、発光素子がオン／オフを繰返す。カウンタは例えば１秒当たりの「オン」回数を計数する。非接触読取りセンサ１６は、この「オン」回数としてのマーク１５の計数値を検出信号１７に組込んで、新規に作成されたエレベータ制御装置１８へ送信する。

この新規に作成されたエレベータ制御装置１８内には、速度変換部１９、エレベータ運転部２０、呼び割付部２１、電力変換装置２２等が設けられている。速度変換部１９は，非接触読取りセンサ１６から受信したマーク１５の計数値を交流電動機８の回転速度Ｖ（ｒｐｍ）に変換して、エレベータ運転部２０へ送信する。

呼び割付部２１は、かご５内に取付けられたかご呼び登録装置２３のボタン操作、及び各階のエレベータホールに設けられた各乗場呼び登録装置２４のボタン操作で入力された各階を指定した「呼び」を各エレベータのかご５に割付けて、割付結果をエレベータ運転部２０へ送出する。エレベータ運転部２０は、割付結果に従って、運転するかご５の交流電動機８の電力変換装置２２を駆動制御する。

電力変換装置２２は、外部の交流電源より供給された交流を整流器で直流に変換して、この変換された直流を平滑コンデンサで平滑したのち、半導体スイッチング素子をブリッジ接続してなるインバータで、所望の周波数、所望の電圧の交流に変換して、この変換された交流２５を交流電動機８に供給する。

エレベータ運転部２０はインバータの各半導体スイッチング素子に対してそれぞれＰＷＭ（パルス幅変調）信号を印加して各半導体スイッチング素子を通電制御する。そして、各ＰＷＭ信号の送信間隔（送信周波数）、パルス幅を変更することによって、交流電動機８の起動、停止、速度を制御して、「呼び」が割付けられたかご５の運転スケジュール（出発階、到着階、運転区間における加速、一定速度、減速の速度計画）に従って運転する。この場合に、かご５が指定された速度で正常に運転されていることを速度変換部１９から入力された交流電動機８の回転速度Ｖ（ｒｐｍ）で監視し、速度が指定速度でなければ、ＰＷＭ信号を調整する。

このような構成の第１実施形態のリニューアルエレベータシステムにおいては、既設の交流電動機８の回転軸９に取付けられたフライホイール１４の外周面に等間隔で複数のマーカ１５を描き、この交流電動機１９の回転時に、フライホイール１４の外周面に対向配置された非接触読取りセンサ１６でマーク数を計数することによって、交流電動機８の回転速度Ｖ（ｒｐｍ）を検出できる。

したがって、エレベータ制御装置１８としては、既設の交流電動機８を回転速度を含めて詳細に運転制御が可能となる。この場合、かごが各階の発着時の速度制御も実施されるので、乗り心地が改良される。

さらに、既設の交流電動機８の回転軸９にフライホイール１４が取付けられたままであるので、エレベータ故障等の非常時においても、管理者又は保守員によって、フライホイール１４を手で掴んで回すと言う、簡単な手作業で交流電動機８を回転でき、かご５内に閉込められた乗客を救出でき、乗客に対する安全性を十分確保できる。

（第２実施形態）
図２は本発明の第２実施形態に係わるリニューアルエレベータシステムの概略構成を示す模式図である。図１に示す第１実施形態のリニューアルエレベータシステムと同一部分には、同一符号を付してする部分の詳細説明を省略する。

この第２実施形態のリニューアルエレベータシステムにおいては、リニューアル（改造）工事時において、交流電動機８の回転軸９に取付けられているフライホイール１４の外周面に当接するローラ２６が設けられ、このローラ２の回転軸は回転計２７に挿入されている。回転計２７は図示しない支持部材で交流電動機８の取付台に固定されている。この回転計２７は計測したローラ２２の１秒当たり回転数ｖ（ｒｐｍ）を計数して、検出信号２８として、エレベータ制御装置１８へ送信する。

エレベータ制御装置１８内の速度変換部１９は、回転計２７から受信したローラ２６の回転数ｖ（ｒｐｍ）から交流電動機８の回転速度Ｖ（ｒｐｍ）に変換して、エレベータ運転部２０へ送信する。なお、ローラ２６の回転数ｖを交流電動機８の回転速度Ｖ（ｒｐｍ）に変換するには、ローラ２６の回転数ｖを、フライホイール１４の外径とローラ２６の外径の比で除算すればよい。

エレベータ運転部２０は、前述したように、呼び割付部２１にて、呼びが割付けられかご５の電力変換装置２２に対して、ＰＷＭ信号を送出するとともに、かご５が指定された速度で正常に運転されていることを速度変換部１９から入力された交流電動機８の回転速度Ｖ（ｒｐｍ）で監視し、速度が指定速度でなければ、ＰＷＭ信号を調整する。

その他の構成及び動作は前述した第１実施形態のリニューアルエレベータシステムとほぼ同じである。

このように構成された第２実施形態のリニューアルエレベータシステムにおいても、既設の交流電動機８の回転軸９にフライホイール１４が取付けられたままで、エレベータ制御装置１８は、エレベータの各部の動作をコンピュータ制御が可能であるので、上述した第１実施形態のリニューアルエレベータシステムとほぼ同じ作用効果を奏すること可能である。

（第３実施形態）
図３は本発明の第３実施形態に係わるリニューアルエレベータシステムの概略構成を示す模式図である。図１に示す第１実施形態のリニューアルエレベータシステムと同一部分には、同一符号を付してする部分の詳細説明を省略する。

この第３実施形態のリニューアルエレベータシステムにおいては、リニューアル（改造）工事時において、交流電動機８の回転軸９に取付けられているフライホイール１４の側面の回転部分にジャイロセンサの一種である角速度センサ２９が取付けられている。角速度センサ２９は、フライホイール１４が回転すると、その姿勢角度が予め設定された基準角度に対して変化するが、その基準角度に対する角度θが、フライホイール１４が１回転すると、０〜２π（０度〜３６０度）変化する。この角度θの変化速度、すなわち、角速度（ｄθ／ｄｔ）は、フライホイール１４の回転速度、すなわち、交流電動機８の回転速度Ｖ（ｒｐｍ）に比例する。

角速度センサ２９で検出された角速度（ｄθ／ｄｔ）は、フライホイール１４におけるこの角速度センサ２９の隣接位置に取付けられた無線機３０で無線信号３１に組込まれて、エレベータ制御装置１８に無線送信される。

エレベータ制御装置１８内の速度変換部１９は、無線機３０から受信した角速度センサ２９で検出された角速度（ｄθ／ｄｔ）を交流電動機８の回転速度Ｖ（ｒｐｍ）に変換して、エレベータ運転部２０へ送信する。

エレベータ運転部２０は、前述したように、呼び割付部２１にて、呼びが割付けられかご５の電力変換装置２２に対して、ＰＷＭ信号を送出するとともに、かご５が指定された速度で正常に運転されていることを速度変換部１９から入力された交流電動機８の回転速度Ｖ（ｒｐｍ）で監視し、速度が指定速度でなければ、ＰＷＭ信号を調整する。

その他の構成及び動作は前述した第１実施形態のリニューアルエレベータシステムとほぼ同じである。

このように構成された第３実施形態のリニューアルエレベータシステムにおいても、既設の交流電動機８の回転軸９にフライホイール１４が取付けられたままで、エレベータ制御装置１８は、エレベータの各部の動作をコンピュータ制御が可能であるので、上述した第１実施形態のリニューアルエレベータシステムとほぼ同じ作用効果を奏すること可能である。

本発明の第１実施形態に係わるリニューアルエレベータシステムの概略構成を示す模式図 本発明の第２実施形態に係わるリニューアルエレベータシステムの概略構成を示す模式図 本発明の第３実施形態に係わるリニューアルエレベータシステムの概略構成を示す模式図 従来のリニューアルエレベータシステムの概略構成を示す模式図

符号の説明

１…巻上機、２…動力軸、３…シーブ、４…主ロープ、５…かご、６…釣合錘、７…カップリング、８…交流電動機、９…回転軸、１０，１８…エレベータ制御装置、１３…パルススジェネレータ、１４…フライホイール、１５…マーク、１６…非接触読取りセンサ、１９…速度変換部、２０…エレベータ運転部、２１…呼び割付部、２２…電力変換装置、２３…かご呼び登録装置、２４…乗場呼び登録装置、２６…ローラ、２７…回転計、２９…角速度センサ、３０…無線機

Claims (3)

1. エレベータのかごと、このかごを主ロープを介して上下移動させる巻上機と、この巻上機を回転駆動する交流電動機とを既設装置として残して、この既設装置の各動作をコンピュータ制御するエレベータ制御装置を新規に作成してなるリニューアルエレベータシステムにおいて、
   前記既設の交流電動機の回転軸に取付けられているフライホイールの回転部分に対して、円周方向に等間隔で描かれた複数のマークと、前記フライホイールの回転部分に対向配置され、前記交流電動機の回転時に、対向位置を横切るマークの数を非接触で計数して、この計数値を前記エレベータ制御装置に送信する非接触読取りセンサと、前記エレベータ制御装置内に設けられ、前記入力されたマークの計数値を前記交流電動機の回転速度に変換する速度変換部と
   を備えたことを特徴とするリニューアルエレベータシステム。
2. エレベータのかごと、このかごを主ロープを介して上下移動させる巻上機と、この巻上機を回転駆動する交流電動機とを既設装置として残して、この既設装置の各動作をコンピュータ制御するエレベータ制御装置を新規に作成してなるリニューアルエレベータシステムにおいて、
   前記既設の交流電動機の回転軸に取付けられているフライホイールの外周面に当接するローラと、前記交流電動機の回転時に前記フライホイールの回転に連動して回転する前記ローラの回転数を計数して前記エレベータ制御装置に送信する回転計と、前記エレベータ制御装置内に設けられ、前記入力されたローラの回転数を前記交流電動機の回転速度に変換する速度変換部と
   を備えたことを特徴とするリニューアルエレベータシステム。
3. エレベータのかごと、このかごを主ロープを介して上下移動させる巻上機と、この巻上機を回転駆動する交流電動機とを既設装置として残して、この既設装置の各動作をコンピュータ制御するエレベータ制御装置を新規に作成してなるリニューアルエレベータシステムにおいて、
   前記既設の交流電動機の回転軸に取付けられているフライホイールの回転部分に取付けられた角速度センサと、この角速度センサで検出された前記フライホイールの角速度を無線で前記エレベータ制御装置へ送信する無線機と、前記エレベータ制御装置内に設けられ、前記受信した前記フライホイールの角速度を前記交流電動機の回転速度に変換する速度変換部と
   を備えたことを特徴とするリニューアルエレベータシステム。

Images