JP2011026075A - エレベータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機に取り付けた第１のロータリーエンコーダのインクリメンタル信号の異常出力の故障時においても、ロープスリップ量を加味したエレベータ乗りかごの正確な停止位置を算出すること。
【解決手段】電動機２取付けた第１のロータリーエンコーダ３のパルスカウントによって回転角度や回転方向を検出するインクリメンタル信号３ａ（φＡ，φＢ）が出力異常等の故障となった場合においても、１回転で極対数分をカウントする電動機相励磁切替え用パルス、または、電流検出器７１で検出した電動機電流のゼロクロス回数７１ａ、または、第１のロータリーエンコーダ３の正確な位置を検出する原点信号（φＺ）をカウントすることで、ロープスリップ量を演算して、非常停止後のエレベータ乗りかご６の正確な位置を算出可能なため、救出運転での階床違い等を防止することが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機に取付けた第１のロータリーエンコーダと、エレベータ乗りかごの異常速度を検出する安全装置に取付けた第２のロータリーエンコーダと、の比較によって、停電等による非常停止時に発生するロープスリップ量を算出し乗りかごの停止位置を検出する制御装置を設けた、主にロープスリップ量が大きい高速エレベータの制御装置に関するものである。

速度の速い高速エレベータ等において、停電等の非常停止時には、エレベータ乗りかごとつりあいおもりをつなぐロープと電動機のシーブが動作状態から静止状態に急激に変化することによって発生する力によって、ロープと電動機がすべる現象であるロープスリップが発生する。

このロープスリップに対して、従来は、電動機へ取付けた第１のロータリーエンコーダと、エレベータ乗りかごを駆動する電動機とは独立し、非常停止時に発生するロープスリップ等の影響を受けないエレベータ乗りかごの異常速度を検出する安全装置に取付けた第２のロータリーエンコーダと、の比較により、ロープスリップ量を演算して、非常停止後のエレベータ乗りかごの正確な位置を算出するといった制御方式が従来から提案されている。

また、電動機に取り付けた第１の速度検出器とシーブにより回転するローラに取り付けた第２の速度検出器とを設け、これらの速度検出器によりエレベータかごの速度制御を行うことが、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１によると、いずれかの速度検出器が故障した場合にもエレベータかごの速度制御を行って最寄階にエレベータかごを移動することが開示されている。具体的には、いずれか一方の速度検出手段が故障したときには、他方の速度検出手段を利用して故障時用演算手段の演算によって速度制御を行うようになっている。

また、電動機に取り付けたロータリーエンコーダから出力される回転パルス信号の異常発生に際して、エンコーダからのＺ相信号とインクリメンタル信号との比較で異常を検出し、エレベータの再起動を禁止するような安全装置が従来知られている（例えば、特許文献２を参照）。

特開平４−４５０７７号公報 特開２００２−１４５５５２号公報

しかしながら、上記の特許文献１や特許文献２を含めた前述した従来技術である、電動機へ取付けた第１のロータリーエンコーダとエレベータ乗りかごの異常速度を検出する安全装置に取付けた第２のロータリーエンコーダとの比較にてロープスリップ量を演算して、非常停止後のエレベータ乗りかごの正確な位置を算出する制御方式では、電動機へ取り付けた第１のロータリーエンコーダのインクリメンタル信号（φＡ，φＢ）の異常出力等の故障時には、エレベータ乗りかごの正確な停止位置を算出するのは困難である。というのも、第２のロータリーエンコーダとの比較を行うことが出来ないため、非常停止時に発生するロープスリップ量から、エレベータ乗りかごの正確な停止位置を算出することが出来ないという不都合が生じていた。

そこで、本発明では、電動機に取り付けた第１のロータリーエンコーダのインクリメンタル信号の異常出力の故障時においても、そのインクリメント信号の代替信号を採用することで、ロープスリップ量を加味したエレベータ乗りかごの正確な停止位置を算出することのできるエレベータ制御装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
エレベータ乗りかごと、前記エレベータ乗りかごを駆動する電動機と、前記エレベータ乗りかごとロープでつながっているつり合いおもりと、前記電動機に取り付けた第１のロータリーエンコーダと、前記エレベータ乗りかごの速度異常を検出する安全装置に取り付けた第２のロータリーエンコーダと、前記第１のロータリーエンコーダと前記第２のロータリーエンコーダの出力パルスのカウント数の比較結果を基にエレベータ非常停止時に発生する前記電動機と前記ロープのスリップ量を演算し、前記演算結果に基づいてロープスリップによる前記乗りかご移動距離を算出して前記乗りかごの停止位置を認識する制御部と、を備えたエレベータ制御装置であって、
前記電動機の相励磁切り替え用のパルスをカウントする第１のカウント手段を設け、前記第１のロータリーエンコーダの回転位置を１回転毎に機械的に検出する原点信号のパルスをカウントする第２のカウント手段を設け、前記電動機の電流を検出する電流検出器で検出した電動機電流のゼロクロス回数をカウントする第３のカウント手段を設け、
前記第１のロータリーエンコーダの出力パルスが正常でないときに、前記制御部は、前記第１のロータリーエンコーダの出力パルスに代えて、前記第１のカウント手段、前記第２のカウント手段、前記第３のカウント手段のいずれか１つのカウント手段によるカウントしたカウント数を採用し、前記いずれか１つのカウント手段によるカウント数と前記第２のロータリーエンコーダの出力パルスのカウント数とを比較して前記乗りかご移動距離を算出して前記乗りかごの停止位置を認識する構成とする。なお、上記のカウント手段は、３つの手段を設けてそのうちのいずれか１つの手段を選んでもよく、また、１つ又は２つの手段を設けていずれか１つの手段を選定するような構成でも構わない。

上記の構成を採用することによって、非常停止時に発生するロープスリップ量を演算するためのエレベータ乗りかごの異常速度を検出するための安全装置に取付けた第２のロータリーエンコーダとの比較対象に、従来の比較対象である電動機へ取付けた第１のロータリーエンコーダのインクリメンタル信号（φＡ，φＢ）と同様、ロータリーエンコーダ一定量回転あたりの出力信号である電動機相励磁切替え用パルスまたは、原点信号（φＺ）または、電動機電流のゼロクロス回数を用いることで、非常停止時に発生するロープスリップ量を加味したエレベータ乗りかごの正確な位置を算出することで、救出運転での階床違い等を防止することが出来る。

本発明によれば、電動機に取付けた第１のロータリーエンコーダからのインクリメンタル信号（φＡ，φＢ）が出力異常等の故障となった場合においても、非常停止時に発生するロープスリップ量を演算して、非常停止後のエレベータ乗りかごの正確な位置を算出することができ、救出運転での階床違い等を防止することができる。

本発明の実施形態に係るエレベータ制御装置及びその関連装置を示す全体構成図である。 本実施形態に関する第１と第２のロータリーエンコーダの出力信号の出力波形及び第１のロータリーエンコーダの代替信号の出力波形を表す図である。 本実施形態に係るエレベータ制御装置における停止指令によるロープスリップ発生時におけるエレベータ乗りかごの正確な停止位置を算出する手順を示すフローチャートである。

本発明の実施形態に係るエレベータ制御装置について、図１、図２及び図３を参照しながら以下詳細に説明する。図面において、１は商用電源、２は電動機、３は第１のロータリーエンコーダ（ＲＥ．１）、３ａは第１のロータリーエンコーダ（ＲＥ．１）の出力信号、４は第２のロータリーエンコーダ（ＲＥ．２）、４ａは第２のロータリーエンコーダ（ＲＥ．２）の出力信号、５はつり合いおもり、６はエレベータ乗りかご、７はエレベータ制御装置、７１は電流検出器、７１ａは電動機駆動電流のゼロクロスカウント数、７２はインバータ、７３はエレベータ制御部、７４はエレベータ乗りかご位置記憶部、７５はロータリーエンコーダパルス比較部、７６はエレベータ乗りかご位置算出部、７７はエレベータ運転制御部、８はエレベータ乗りかご異常速度検出用安全装置、をそれぞれ表す。

図１において、エレベータの全体構成は、エレベータ乗りかご６と、このかご６を駆動する電動機２と、電動機２を介してエレベータ乗りかご６とロープにてつながっているつり合いおもり５と、電動機２に取付けた第１のロータリーエンコーダ３と、電動機２の駆動電流を検出する電流検出器７１（電流検出器７１の出力はモータ駆動電流のゼロクロスカウント数）と、エレベータ乗りかご６の速度異常を検出する安全装置８と、安全装置８に取り付けた第２のロータリーエンコーダ４と、インバータ７２と、エレベータ制御部７３と、から構成される。

エレベータ制御部７３では、図１に図示するすように、まず、第１のロータリーエンコーダ３からの出力信号３ａであるパルスカウント数と第２のロータリーエンコーダ４からの出力信号４ａであるパルスカウント数とをロータリーエンコーダパルス比較部７５にて比較する。また、電流検出器７１からのゼロクロスカウント数７１ａをロータリーエンコーダパルス比較部７５に入力する。このゼロクロスカウント数７１ａは第１のロータリーエンコーダ３からの出力信号３ａに異常が発生したときにこの出力信号３ａの代替信号として用いる。

ロータリーエンコーダパルス比較部７５における、第１のロータリーエンコーダ（ＲＥ．１）の出力信号３ａのパルスカウント数と第２のロータリーエンコーダ（ＲＥ．２）の出力信号４ａのパルスカウント数との比較によって、この比較したカウント数により、非常停止時等に発生する電動機２とロープのスリップ量から乗りかごの移動距離を演算する。このロープスリップ量とエレベータ位置記憶部７４にあるエレベータ位置データにより、エレベータ位置算出部７６にて、ロープスリップ量を加味したエレベータの停止位置を算出する。このエレベータ停止位置を基にして指令を受けて、エレベータ運転制御部７７から制御指令を出力し、インバータ７２を駆動してエレベータを運転する。

図２に示すように、異常発生した際の非常停止時に停止指令を受けたエレベータは、シーブ停止までは第１のロータリーエンコーダ３も第２のロータリーエンコーダ４も共に図示のようにインクリメント信号を出力し（図２の１段目と２段目の図示参照）、シーブ停止時以降においてはロープスリップ（ロープすべり）によって第２のロータリーエンコーダ４のみがインクリメント信号を出力し、両方のインクリメント信号のパルスカウント数の比較結果としての第２のロータリーエンコーダのインクリメント信号に相当する距離がすべり量（ロープスリップ量）に対応するのである（後述する図３の説明で詳記する）。

図３に示すフローチャートにより、停止指令出力（非常停止等）によるロープスリップ発生時の救出運転制御について説明する。はじめに、停電等によりエレベータへ停止指令を出力し、エレベータが非常停止（ステップ１）する。エレベータ乗りかご６とつり合いおもり５をつなぐロープと電動機２のシーブが動作状態から静止状態に急激に変化することによってロープと電動機がすべるロープスリップが発生（ステップ２）する。このとき、電動機２に取り付けた第１のロータリーエンコーダ３と、エレベータ乗りかごの異常速度を検出する安全装置６に取付け、エレベータ乗りかご６を駆動する電動機２とは独立し、非常停止時に発生するロープスリップ等の影響を受けない第２のロータリーエンコーダ４と、の間には、ロータリーエンコーダ３，４からのパルスカウント数に差が生じる。このパルスカウント数の差を利用してロープスリップ量を算出する（図２の波形を参照）。

第１のロータリーエンコーダ３と第２のロータリーエンコーダ４のパルスのカウント数であるインクリメンタル信号（φＡ，φＢ）が正常値であるかを判断（ステップ３）する。ここで、インクリメンタル信号が正常値であるか否かはエレベータの停止指令の以前において随時に検知しており（そのデータを記憶しておいてもよい）、その判断をステップ３で実施する。なお、検出されたインクリメンタル信号が正常であるか否かは、正常な場合のデータは予め分かっているので、これとは異なるデータが検出されていた場合、例えばインクリメンタル信号の周期性が正常の場合と異なるかどうかを判断する。

正常な場合（ステップ３のＹｅｓ）、第１のロータリーエンコーダ（ＲＥ．１）３と第２のロータリーエンコーダ（ＲＥ．２）４のインクリメンタル信号（φＡ，φＢ）を比較（ステップ４）する。比較した値から、非常停止により発生したロープスリップによる乗りかごの移動距離を演算（ステップ５）して、エレベータ乗りかごの停止位置を算出・認識（ステップ６）する。これによりロープスリップ量を加味した非常停止後のエレベータ乗りかご位置を把握することができる。

ステップ３において、第１のロータリーエンコーダ３のインクリメンタル信号（φＡ，φＢ）が異常出力した場合（正常でないと判断した場合：ステップ３でＮｏ）、このインクリメンタル信号に代えて、その他の信号を用いてロープスリップ量を演算（ステップ８）することができる（本発明の特徴を表す制御態様である）。図２に示しているように、第２のロータリーエンコーダ４のインクリメンタル信号（φＡ，φＢ）と比較する対象は、電動機相励磁切替え用パルスφＵ（１回転で固定子の極対数分をカウントするもの）、または、電流検出器で検出した電動機電流のゼロクロス回数７１ａ、または、第１のロータリーエンコーダの正確な位置を検出する原点信号（φＺ）（１回転で１個の機械的検出による信号）の３つの信号の内でいずれか１つの信号を用いても、第１のロータリーエンコーダ３のインクリメンタル信号（φＡ，φＢ）を用いた場合と同様に、ロープのすべり量を演算することが出来る（図２に示す第３段目と第４段目の信号波形を参照）。

ここで、上述した電動機相励磁切替え用パルスφＵ、電動機電流のゼロクロス回数７１ａ、第１のロータリーエンコーダの原点信号（φＺ）のカウント数、をそれぞれカウントするカウント手段は、それぞれの３つの手段を設置してそのうちのいずれか１つのカウント手段を選んでもよく、また、１つ又は２つの手段を設置していずれか１つのカウント手段を選定するような構成でも構わない。なお、上述した３つの信号においても異常出力と判断（ステップ７）した場合は、パルスカウントによるロープスリップ量の演算が出来ないため、ロープスリップ量による電動機の回転距離を加味せずに、エレベータ乗りかごの停止位置として認識（ステップ６）することとなる。

以上説明したように、本発明の実施形態は次のような構成を備えて作用を奏させることを特徴とする。すなわち、非常停止時に発生するロープスリップ量を演算するために、エレベータ乗りかごの異常速度を検出する安全装置に取付けた第２のロータリーエンコーダとの比較対象に、電動機相励磁切替え用パルス（φＵ）のカウント、第１のロータリーエンコーダ３の原点信号（φＺ）パルスのカウント、または電動機電流のゼロクロス回数の３つの内のいずれか１つを用いる構成とする。第１のロータリーエンコーダの代わりに、これらの３つのいずれか１つの代替信号を用いることにより、電動機に取り付けた第１のロータリーエンコーダのパルスカウントによって回転角度や回転方向を検出するインクリメンタル信号（φＡ，φＢ）が出力異常等の故障となった場合においても、非常停止時に発生するロープスリップ量を演算して、非常停止後のエレベータ乗りかごの正確な位置を算出できるため、救出運転での階床違い等を防止することができる。

１ 商用電源
２ 電動機
３ 第１のロータリーエンコーダ（ＲＥ．１）
３ａ 第１のロータリーエンコーダ（ＲＥ．１）の出力信号
４ 第２のロータリーエンコーダ（ＲＥ．２）
４ａ 第２のロータリーエンコーダ（ＲＥ．２）の出力信号
５ つり合いおもり
６ エレベータ乗りかご
７ エレベータ制御装置
７１ 電流検出器
７１ａ 電動機駆動電流のゼロクロスカウント数
７２ インバータ
７３ エレベータ制御部
７４ エレベータ乗りかご位置記憶部
７５ ロータリーエンコーダパルス比較部
７６ エレベータ乗りかご位置算出部
７７ エレベータ運転制御部
８ エレベータ乗りかご異常速度検出用安全装置

Claims (4)

1. エレベータ乗りかごと、前記エレベータ乗りかごを駆動する電動機と、前記エレベータ乗りかごとロープでつながっているつり合いおもりと、前記電動機に取り付けた第１のロータリーエンコーダと、前記エレベータ乗りかごの速度異常を検出する安全装置に取り付けた第２のロータリーエンコーダと、前記第１のロータリーエンコーダと前記第２のロータリーエンコーダの出力パルスのカウント数の比較結果を基にエレベータ非常停止時に発生する前記電動機と前記ロープのスリップ量を演算し、前記演算結果に基づいてロープスリップによる前記乗りかご移動距離を算出して前記乗りかごの停止位置を認識する制御部と、を備えたエレベータ制御装置であって、
   前記電動機の相励磁切り替え用のパルスをカウントするカウント手段を設け、
   前記第１のロータリーエンコーダの出力パルスが正常でないときに、前記制御部は、前記第１のロータリーエンコーダの出力パルスに代えて前記カウント手段による前記相励磁切り替え用パルスを採用し、前記切り替え用パルスのカウント数と前記第２のロータリーエンコーダの出力パルスのカウント数とを比較して前記乗りかご移動距離を算出して前記乗りかごの停止位置を認識する
   ことを特徴とするエレベータ制御装置。
2. エレベータ乗りかごと、前記エレベータ乗りかごを駆動する電動機と、前記エレベータ乗りかごとロープでつながっているつり合いおもりと、前記電動機に取り付けた第１のロータリーエンコーダと、前記エレベータ乗りかごの速度異常を検出する安全装置に取り付けた第２のロータリーエンコーダと、前記第１のロータリーエンコーダと前記第２のロータリーエンコーダの出力パルスであるインクリメンタル信号のカウント数の比較結果を基にエレベータ非常停止時に発生する前記電動機と前記ロープのスリップ量を演算し、前記演算結果に基づいてロープスリップによる前記乗りかご移動距離を算出して前記乗りかごの停止位置を認識する制御部と、を備えたエレベータ制御装置であって、
   前記第１のロータリーエンコーダの回転位置を１回転毎に機械的に検出する原点信号のパルスをカウントするカウント手段を設け、
   前記第１のロータリーエンコーダの出力パルスであるインクリメンタル信号が正常でないときに、前記制御部は、前記第１のロータリーエンコーダの出力パルスであるインクリメンタル信号に代えて前記カウント手段による前記原点信号のパルスを採用し、前記原点信号のパルスのカウント数と前記第２のロータリーエンコーダの出力パルスであるインクリメンタル信号のカウント数とを比較して前記乗りかご移動距離を算出して前記乗りかごの停止位置を認識する
   ことを特徴とするエレベータ制御装置。
3. エレベータ乗りかごと、前記エレベータ乗りかごを駆動する電動機と、前記エレベータ乗りかごとロープでつながっているつり合いおもりと、前記電動機に取り付けた第１のロータリーエンコーダと、前記エレベータ乗りかごの速度異常を検出する安全装置に取り付けた第２のロータリーエンコーダと、前記第１のロータリーエンコーダと前記第２のロータリーエンコーダの出力パルスのカウント数の比較結果を基にエレベータ非常停止時に発生する前記電動機と前記ロープのスリップ量を演算し、前記演算結果に基づいてロープスリップによる前記乗りかご移動距離を算出して前記乗りかごの停止位置を認識する制御部と、を備えたエレベータ制御装置であって、
   前記電動機の電流を検出する電流検出器で検出した電動機電流のゼロクロス回数をカウントするカウント手段を設け、
   前記第１のロータリーエンコーダの出力パルスが正常でないときに、前記制御部は、前記第１のロータリーエンコーダの出力パルスに代えて前記カウント手段による前記電動機電流のゼロクロス回数を採用し、前記ゼロクロス回数のカウント数と前記第２のロータリーエンコーダの出力パルスのカウント数とを比較して前記乗りかご移動距離を算出して前記乗りかごの停止位置を認識する
   ことを特徴とするエレベータ制御装置。
4. エレベータ乗りかごと、前記エレベータ乗りかごを駆動する電動機と、前記エレベータ乗りかごとロープでつながっているつり合いおもりと、前記電動機に取り付けた第１のロータリーエンコーダと、前記エレベータ乗りかごの速度異常を検出する安全装置に取り付けた第２のロータリーエンコーダと、前記第１のロータリーエンコーダと前記第２のロータリーエンコーダの出力パルスのカウント数の比較結果を基にエレベータ非常停止時に発生する前記電動機と前記ロープのスリップ量を演算し、前記演算結果に基づいてロープスリップによる前記乗りかご移動距離を算出して前記乗りかごの停止位置を認識する制御部と、を備えたエレベータ制御装置であって、
   前記電動機の相励磁切り替え用のパルスをカウントする第１のカウント手段を設け、
   前記第１のロータリーエンコーダの回転位置を１回転毎に機械的に検出する原点信号のパルスをカウントする第２のカウント手段を設け、
   前記電動機の電流を検出する電流検出器で検出した電動機電流のゼロクロス回数をカウントする第３のカウント手段を設け、
   前記第１のロータリーエンコーダの出力パルスが正常でないときに、前記制御部は、前記第１のロータリーエンコーダの出力パルスに代えて、前記第１のカウント手段、前記第２のカウント手段、前記第３のカウント手段のいずれか１つのカウント手段によるカウントしたカウント数を採用し、前記いずれか１つのカウント手段によるカウント数と前記第２のロータリーエンコーダの出力パルスのカウント数とを比較して前記乗りかご移動距離を算出して前記乗りかごの停止位置を認識する
   ことを特徴とするエレベータ制御装置。

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