JP2009525239A - エレベータ駆動システム内のエンコーダの不具合の管理 - Google Patents

Abstract

エレベータ駆動システムにおけるエンコーダの不具合が検知および管理される。エレベータ駆動システムの速度は、エンコーダ信号によって提供され（６０）、最小速度閾値と比較される（６２）。速度が最小速度閾値未満である場合、エンコーダのフォールトタイマがインクリメントされる（６４）。エンコーダのフォールトタイマがフォールト閾値時間に到達したとき、エレベータ駆動システムが作動不能にされる。

Description

本発明は、エレベータおよびエレベータシステムに関し、詳しくは、エレベータ駆動システム内のエンコーダの不具合を管理する方法に関する。

同期モータ式エレベータ機械を利用するエレベータシステムにおいては、最大トルクを達成できるように、ステータ磁極の巻線に対するロータの絶対角度位置を検知することが必要である。インクリメンタルエンコーダのようなエンコーダは、モータに接続されてロータにおける磁石の位置を追跡し、エレベータシステム内の信号プロセッサにロータの位置および速度を示すフィードバック信号を提供することができる。（例えば停電などによって）エンコーダからのフィードバック信号が失われた場合、ロータの位置がエレベータ駆動システムに知らされないようになる。ロータの位置が不明であることにより、エレベータ駆動システムによるモータの制御が制限されるので、エレベータかごを所定の位置に保つようにエレベータブレーキが係合され、駆動装置は作動不能にされる。

しかし、エンコーダのフィードバック信号が失われてからこの状態を検知するまでの時間は軽視できない長さであり、その間に、エレベータかごに最大２ｍに及ぶ制御不能な動きが生じてしまう。

本発明は、エレベータ駆動システムにおけるエンコーダの不具合を検知かつ管理することに関する。エレベータ駆動システムの速度は、エンコーダ信号によって提供され、最小速度閾値と比較される。速度が最小速度閾値よりも小さいときにエンコーダフォールトタイマがインクリメントされる。エンコーダフォールトタイマがフォールト閾値時間に達したとき、エレベータ駆動システムは作動不能にされる。

図１は、交流送電線１６からの電力によってエレベータ１４の巻上機モータ１２を駆動するエレベータ駆動システム１０を概略的に示し、交流送電線１６は、商業用電力源などの送電設備に接続されている。エレベータ駆動システム１０は、制御装置１８、コンバータ２０およびインバータ２２を含む。直流バス２４が、コンバータ２０とインバータ２２とを接続する。エレベータ１４は、シーブ３２に懸架されたロープ３０を介して接続された、エレベータかご２６と、カウンターウェイト２８と、を含む。ブレーキ３４は、エレベータかご２６およびカウンターウェイト２８の動きを妨げるようにシーブ３２と係合する。エンコーダ３６は、シーブ３２と同軸上に設けられている。制御器１８は、コンバータ２０、インバータ２２およびエンコーダ３６に接続されている。

送電線１６は、コンバータ２０に三相交流電力を供給する。コンバータ２０は、電力供給源１６からの三相交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を直流バス２４に供給するように作動することができる三相電力コンバータである。さらに、コンバータ２０は、直流バス２４上の電力を逆変換して送電線１６に戻すように作動することができる。三相交流電力供給源として送電線１６が示されているが、エレベータ駆動システム１０は、単相交流電源や直流電源を含む種々の電源からの電力を受けるように構成し得ることを理解されたい。

インバータ２２は、直流バス２４からの直流電力を三相交流電力に逆変換するように作動することができる三相電力インバータである。インバータ２２から出力される三相交流電力は、巻上機モータ１２に供給される。これに加え、インバータ２２は、エレベータ１４が巻上機モータ１２を駆動するときに発生する巻上機モータ１２から直流バス２４への電力を整流するように作動することができる。

エレベータ１４は、エレベータの昇降路内で同時に反対方向に動くようにロープ３０を介して接続された、エレベータかご２６と、カウンターウェイト２８と、を含む。カウンターウェイト２８は、エレベータかご２６の荷重と釣り合い、エレベータかご２６の動きを容易にする。巻上機モータ１２は、エレベータかご１２およびカウンターウェイト１４の直線的な動きを生じさせるようにシーブ３２を駆動する。モータ１２は、インバータ２２から受けた駆動信号に基づいて、制御装置１８で制御される通りにシーブ３２を駆動する。モータ１２によってロープ３０に与えられる力（すなわち、トルク）の大きさおよび方向は、エレベータかご２６の速度および方向ならびにエレベータかご２６の加速度および減速度を制御する。エンコーダ３６は、シーブ３２と同軸上に接続され、エレベータかご２６の、移動方向、速度、加速度および移動距離に関連する信号を制御装置１８に提供する。

図２は、エレベータ駆動システム１０と協働して使用されるエンコーダ３６の一例の機能的な図を示す。エンコーダ３６は、同一の寸法の複数のマスク領域４４と、これらのマスク領域４４によって離間された同一の寸法の複数の開口部４２と、からなる外側軌道４０を含む。エンコーダ３６は、さらに、交互の開口部４８とマスク領域５０とからなる内側軌道４６を含む。開口部４２，４８は、それぞれ、マスク領域４４，５０とほぼ同じ大きさの角度領域を有する。内側軌道４８のマスク領域５０は、外側軌道４０の開口部４２から、ずらされて配置されている。

エンコーダ３６は、外側軌道４０および内側軌道４６の各々に関連した光源および光検出器（図示せず）を含む。エンコーダ３６が光源からの光ビーム中で回転して光ビームを刻むときに光検出器によって電気信号が生成されるように、光源と光検出器とは、エンコーダの軌道の互いに反対側に配置されている。外側軌道４０および内側軌道４６に対する光検出器が提供するこれらの信号は、エレベータかご２６に関する動作フィードバックを制御装置１８に提供する。詳しくは、エンコーダ３６による回転量は、光検出器が発する信号パルスの数をカウントすることによって測定することができる。次に、この信号を変換することにより、エレベータかご２６が移動した直線距離を計測することができる。これに加え、光検出器から受信した電気信号の順序から、エレベータかご２６の移動方向を確定することができる。さらに、光検出器から信号が受信される速度を変換することにより、エレベータかご２６の速度および加速度を測定することができる。図２に示すエンコーダは例示的なものであり、エレベータ１４の動作に関する信号を提供することができる多くの型式のエンコーダを、エレベータ電力システム１０との組み合わせて使用することができることに留意されたい。

エンコーダ３６によって制御装置１８に提供された動作情報は、駆動巻上機モータ１２で使用される。すなわち、制御装置１８は、エンコーダ３６からの信号によって提供された移動速度および移動方向のフィードバックと、エレベータ１４に対する命令された移動速度および移動方向と、を比較する。エレベータ１４に対する命令された移動速度および移動方向は、エレベータの要求に基づいてエレベータかご２６を効率良く配車することに基づいている。次に、制御装置１８は、巻上機モータ１２が駆動されるようにインバータ２２を作動させ、エレベータ１４の実際の移動速度および移動方向と、命令された移動速度および移動方向と、が一致するようにする。

停電または構成要素の損傷などの理由でエンコーダ３６が不具合になった場合、エンコーダ３６によって提供される速度フィードバックは、零または零近くにまで急低下する。このことが生じた場合、エレベータかご２６の制御不能な動きまたは意図しない動きが発生する。例えば、永久磁石を含む巻上機モータを使用する場合には、巻上機モータ１２およびエレベータかご２６を正確に制御するために、Ｎ極の磁石の位置（これはエンコーダ信号によって提供される）が知られている必要がある。エンコーダ３６からの信号が失われた場合、エレベータかご２６の動きが検知されてシーブ３２の動きを妨げるようにブレーキ３４が係合されるまで、エレベータ駆動システム１０は、一時的に巻上機モータ１２の動きの制御を失うことがある。ブレーキ３４が係合される前に、制御不能な動きが２ｍ以上に達してしまうことがある。

図３は、本発明によるエンコーダ３６の不具合を管理するプロセスのフローチャートである。制御装置１８は、エンコーダ３６から提供されたフィードバック信号を処理し、巻上機モータ１２の速度をサンプリングする（ステップ６０）。命令速度が零よりも大きく、かつエンコーダ３６からの速度フィードバックが最小速度閾値未満であるとき、制御装置１８にフォールトビットがセットされる（ステップ６２）。一実施例においては、最小速度閾値は、約１ｍｍ／ｓである。エンコーダ３６からの速度フィードバックが最小速度閾値より大きいか等しい場合、フォールトビットがクリアされる。

制御装置１８は、定期的（例えば、１０ミリ秒毎）にフォールトビットをサンプリングし、フォールトビットがセットされている場合、フォールトタイマをインクリメントする（ステップ６４）。制御装置１８がフォールトビットをサンプリングしているときにフォールトビットがクリアされた場合、フォールトタイマがクリアされる。フォールトビットがフォールト閾値時間（例えば、３００ミリ秒）に亘ってセットされたままであった場合、制御装置１８は、インバータ２２を直ちに作動不能にするとともに、エレベータかご２６の意図しない動きを防ぐためにブレーキ３４を係合させる（ステップ６６）。本発明は、通常の速度で走行するエレベータかご２６に限らず低速や高速で走行するエレベータかご２６の意図しない動きを検知するとともに、意図しない動きを抑制するために有用である。

フォールト閾値時間は、エレベータかご１４の意図しない動きを抑制するためにエンコーダ３６の不具合を素早く検知できる程度に短い時間に設定されている。このようにして、ブレーキ３４が係合するまでのエレベータかご１４の意図しない動きを約２ｃｍ〜３ｃｍに制限することができる。一方、フォールト閾値時間は、異常誤検知を防ぐのに十分な程度に長い時間に設定されている。例えば、動いていないエレベータでは、命令速度が零以外になってから約２００ミリ秒後に、エンコーダ３６からの速度フィードバックが１ｍｍ／ｓよりも大きくなる。従って、フォールト閾値時間を３００ミリ秒に設定することにより、エレベータ１４が動き出すときに生じ得る異常誤検知を回避することができる。

なお、エンコーダ３６に不具合が生じた際には、巻上機モータ１２の位置を知ることができなくなる。例えば、永久磁石モータにおいては、Ｎ極磁石の位置を知ることができなくなる。フォールト閾値時間に達した場合、制御装置１８は、モータ１４内の磁石の位置が不明であるということに関連した属性を設定してもよい。エンコーダ３６の作動が再び確立されると、制御装置１８は、巻上機モータ１２の位置を直ちに確定し、ブレーキ３４の係合がはずされたときにエレベータ１４を正確に制御できるようにする。

まとめると、本発明は、エレベータ駆動システムにおけるエンコーダの不具合を検知かつ管理することに関する。エレベータ駆動システムの速度は、エンコーダ信号によって与えられ、最小速度閾値と比較される。速度が最小速度閾値よりも小さいときにエンコーダのフォールトタイマがインクリメントされる。エンコーダのフォールトタイマがフォールト閾値時間に達したとき、エレベータ駆動システムが作動不能にされる。フォールト閾値時間は、異常誤検知を回避できる程度に長い時間に設定されているとともに、エレベータかごの意図しない動きを抑制するようにエンコーダの不具合を素早く探知できる程度に短い時間に設定されている。

実施例および好ましい実施の形態を参照して本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく形態や詳細に変更がなされ得ることを理解されるであろう。

エレベータ巻上機に作動可能に接続されたエンコーダを含むエレベータ駆動システムの概略図。 図１に示すエレベータ動力システムと組む合わせて使用されるインクリメンタルエンコーダの一例を示す機能的な図。 本発明によるエンコーダの誤作動を管理するプロセスのフローチャート。

Claims (20)

1. エレベータ駆動システム内のエンコーダの不具合を検知および管理する方法であって、
   前記エレベータ駆動システムの速度に関連するエンコーダ信号を提供するステップと、
   感知した速度と最小速度閾値とを比較するステップと、
   前記感知した速度が前記最小速度閾値よりも小さいときにエンコーダフォールトタイマをインクリメントするステップと、
   前記エンコーダフォールトタイマがフォールト閾値時間に達したとき、前記エレベータ駆動システムを作動不能にするステップと、
   を含む方法。
2. 前記エレベータ駆動システムを作動不能にするステップが、エレベータ駆動システム内の駆動インバータを作動不能にすることを含む請求項１に記載の方法。
3. 前記エレベータ駆動システムを作動不能にするステップが、前記エレベータ駆動システム内の駆動シーブの動きを妨げるようにブレーキを係合させることを含む請求項１に記載の方法。
4. 前記最小速度閾値が約１ｍｍ／秒であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記フォールト閾値時間が約３００ミリ秒であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記比較するステップが、
   前記感知した速度が前記最小速度閾値未満であるとき、エレベータ駆動プロセッサ内のフォールトビットをセットするステップと、
   前記感知した速度が少なくとも前記最小速度閾値であるとき、前記エレベータ駆動プロセッサ内のフォールトビットをクリアするステップと、
   を含む請求項１に記載の方法。
7. 前記インクリメントするステップが、前記フォールトビットがセットされているときに前記エンコーダフォールトタイマをインクリメントすることを含む請求項６に記載の方法。
8. 前記感知した速度が少なくとも前記最小速度閾値であるときに前記エンコーダフォールトタイマをリセットすることをさらに含む請求項６に記載の方法。
9. エレベータ駆動システムを制御する方法であって、
   前記エレベータ駆動システムの速度を監視するステップと、
   前記速度がフォールト閾値時間に亘って速度閾値未満のままであったときに前記エレベータ駆動システム内の駆動インバータを作動不能にするステップと、
   前記エレベータ駆動システム内の駆動シーブの動きを妨げるようにシーブブレーキを係合させるステップと、
   を含む方法。
10. 前記監視するステップが、
    前記エレベータ駆動システムの速度を感知するステップと、
    前記速度と前記速度閾値とを比較するステップと、
    前記速度が前記速度閾値未満であるときにエンコーダフォールトタイマをインクリメントするステップと、
    を含む請求項９に記載の方法。
11. 前記比較するステップが、
    前記速度が前記速度閾値未満であるときにエレベータ駆動プロセッサ内のフォールトビットをセットし、
    前記速度が少なくとも前記速度閾値であるときに前記エレベータ駆動プロセッサ内の前記フォールトビットをクリアすること、
    を含む請求項１０に記載の方法。
12. 前記インクリメントするステップが、フォールトビットがセットされているときにエンコーダフォールトタイマをインクリメントすることを含む請求項１１に記載の方法。
13. 前記速度が少なくとも前記速度閾値であるときに前記エンコーダフォールトタイマをリセットすることをさらに含む請求項１０に記載の方法。
14. 前記速度閾値が約１ｍｍ／秒であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
15. 前記フォールト閾値時間が約３００ミリ秒であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
16. モータと、エレベータかごとカウンターウェイトとを接続するロープを動かすために前記モータによって駆動される回転部材と、前記回転部材が回転しないようにするブレーキと、を含むエレベータ巻上機と、
    前記モータの位置および速度に関連する信号を提供するために前記モータに作動可能に接続されたエンコーダと、
    前記エンコーダからの前記信号を受信し、前記モータの速度がフォールト閾値時間に亘って速度閾値未満のままであるときに、前記モータを作動不能にし、かつ前記ブレーキを係合させる駆動制御装置と、
    を備えるシステム。
17. 前記駆動制御装置は、前記モータの速度が前記閾値速度未満であるときにエンコーダフォールトタイマをインクリメントし、前記速度が少なくとも前記速度閾値であるときに前記エンコーダフォールトタイマをリセットすることを特徴とする請求項１６に記載のシステム
18. 前記駆動制御装置は、前記モータの速度が前記速度閾値未満であるときにフォールトビットをセットしたままにするとともに前記モータの速度が少なくとも前記速度閾値であるときに前記フォールトビットをクリアするレジスタを含むことを特徴とする請求１７に記載のシステム。
19. 前記駆動制御装置は、前記フォールトビットがセットされているときに前記エンコーダフォールトタイマをインクリメントし、前記フォールトビットがクリアされたときに前記エンコーダフォールトタイマをリセットすることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
20. 前記速度閾値が約１ｍｍ／秒であることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。

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