JP2011057320A - エレベータ - Google Patents

Abstract

【課題】乗りかごの減速開始から着床検出板検出前までの速度パターンである距離ベース速度パターンの減速度と着床パターンの減速度との連続性を良好に保つ。
【解決手段】乗りかご８の減速が開始すると、速度指令補正装置３０のかご速度目標値生成装置１６は、目的階の停止予定位置までの残距離をもとに、かご速度目標値を生成する。補正用乗算器１７は、速度フィードバックとかご速度目標値との偏差をもとに乗りかご８の出発階からの走行距離の補正値である距離偏差を計算する。補正用積分器１８は、距離偏差の積分を行なうことで残距離の補正距離を計算する。距離ベース速度生成装置１５は、残距離、当該残距離の補正値および距離ベース速度生成装置１５による制御遅れ距離をもとに、残距離に応じた速度指令である距離ベース速度目標値を速度指令装置１に出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、乗り心地を良い状態に保って乗りかごを昇降させるための速度制御機能を有するエレベータに関する。

従来のエレベータは、乗りかごの走行開始後に加速および減速を行なって当該乗りかごを所定の位置に着床させるために、例えば特許文献１に開示されるように、かご位置検出装置によって検出されたかご位置情報をもとに目的階の停止予定位置までの残距離を計算し、この残距離と予め設定された減速度とをパラメータとして計算される距離ベース速度目標値に応じて、かご速度を減速させて停止予定位置に着床させる速度指令である距離ベースパターンによる速度制御を行っている。

図４は、従来のエレベータによる距離ベースの速度制御の手順を説明するための図である。
図４に示すように、従来の距離ベース速度目標値Ｖｄは、乗りかごの走行開始時からの経過時間をｔとすると以下の式（１）で計算される。

式（１）のβは乗りかごの減速度であり、Ｌは乗りかごの出発階から目的階の停止予定位置までの距離であり、ｘは乗りかごの出発階から現在位置までの走行距離であり、Ｘｄは距離ベース速度目標値Ｖｄのフィードバック値について乗りかごの走行開始時からの経過時間にわたって積分したものである。式（１）の＊は乗算記号である。

特公平３−８０７１２号公報

従来のエレベータでは、距離ベース速度目標値に応じて乗りかごが減速する際に、当該速度目標値が所定の減速度で減速していくのに対し、乗りかごの検出速度である速度フィードバックは、ロープ伸びや外乱の影響により前述した減速度のとおりに減速しない場合がある。

この場合、乗りかごの減速開始から着床検出板検出前までの速度パターンである距離ベース速度パターンの減速度と着床検出板検出後の速度パターンである着床パターンの減速度との連続性が合わなくなり、乗り心地が不安定となる可能性があった。

従来は、この問題を解決する手段として、着床検出板検出時の出力速度のゲイン値を作業員による作業により適宜変更することで、着床検出板を検出する前の速度指令と、着床検出板を検出した後の速度指令とが加速度レベルで連続的につながる、つまり着床検出板の検出の前後で速度指令の滑らかな切り替えがなされるように調整しており、多くの手間と時間を要していた。

そこで、本発明の目的は、乗りかごの減速開始から着床検出板検出前までの速度パターンである距離ベース速度パターンの減速度と着床検出板検出後の速度パターンである着床パターンの減速度との連続性を良好に保つことが可能になるエレベータを提供することにある。

すなわち、本発明に係わるエレベータは、シーブを回転させるモータと、乗りかごの走行速度の指令値を設定する速度指令手段と、前記モータの回転速度を検出する速度検出手段と、前記速度指令手段により設定した速度指令値と前記速度検出手段により検出した速度検出値との偏差に基づいて前記モータの回転速度制御のためのトルク指令値信号を出力するトルク指令出力手段と、前記トルク指令出力手段により出力した信号で示されるトルク指令値をもとに前記モータへの供給電流を制御する電流制御手段と、前記乗りかごの現在位置を検出するかご位置検出手段と、前記かご位置検出手段により検出した現在位置が目的階の停止予定位置に対する所定位置に達して停止のための減速を開始してからの当該現在位置から目的階の停止予定位置までの残距離に応じた速度目標値を生成するかご速度目標値生成手段と、前記速度検出手段により検出した速度検出値と前記速度指令手段からの出力値との偏差をもとに制御遅れ距離を計算する制御遅れ距離計算手段と、前記かご位置検出手段により検出した現在位置から目的階の停止予定位置までの残距離に応じた前記乗りかごの速度目標値を生成するかご速度目標値生成手段と、前記かご速度目標値生成手段により生成した速度目標値と前記速度検出手段により検出した速度検出値との偏差をもとに前記残距離の補正値を計算する距離補正値計算手段と、前記かご位置検出手段により検出した現在位置から目的階の停止予定位置までの残距離、前記距離補正値計算手段により計算した前記残距離の補正値および前記制御遅れ距離計算手段により計算した制御遅れ距離をもとに距離ベース速度目標値を前記速度指令手段による指令値として生成する距離ベース速度目標値生成手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、乗りかごの減速開始から着床検出板検出前までの速度パターンである距離ベース速度パターンの減速度と着床検出板検出後の速度パターンである着床パターンの減速度との連続性を良好に保つことができる。

本発明の実施形態におけるエレベータの速度制御のための構成例を示すブロック図。 本発明の実施形態におけるエレベータによる距離ベースの速度制御の手順を説明するための図。 本発明の実施形態におけるエレベータによる速度制御の処理動作の一例を示すフローチャート。 従来のエレベータによる距離ベースの速度制御の手順を説明するための図。

以下図面により本発明の実施形態について説明する。
まず、本実施形態によるエレベータの乗りかごの減速時の速度制御の概要について説明する。減速を開始した乗りかごが距離ベース走行パターンの距離ベース速度目標値Ｖｄの所定の減速度βで減速するには、乗りかごの速度フィードバックｖは、乗りかごの現在位置から目的階の停止予定位置までの残り距離Ｌｄに応じたかご速度目標値Ｖｒに一致しなければならない。かご速度目標値Ｖｒは以下の式（２）で示される。

式（２）中のＬｃは、乗りかごの減速開始時、つまり距離ベースパターンでの走行開始時点における、乗りかごの現在位置から目的階の停止予定位置までの距離である。また、式（２）中のＸｃは、乗りかごの減速開始時からの、乗りかごの現在位置までの速度フィードバックｖでの走行距離である。

速度フィードバックｖが、かご速度目標値Ｖｒに一致していれば、前述した式（２）からして以下の式（３）が成り立つ。

このときの乗りかごの減速度βは、以下の式（４）で示されるように、速度フィードバックｖを時間微分したものとなる。
ｄｖ／ｄｔ＝β …式（４）
つまり、速度フィードバックｖが、かご速度目標値Ｖｒに一致していれば、乗りかごは減速度βで減速する。

よって、本実施形態では、速度フィードバックｖをかご速度目標値Ｖｒに一致させるために、速度フィードバックｖと、かご速度目標値Ｖｒとの偏差を所定の計算を経て距離ベース速度目標値Ｖｄにフィードバックさせる。

速度フィードバックｖをかご速度目標値Ｖｒに一致させれば、着床検出板前後の乗りかごの減速度が連続的につながるため、従来行なっていたような着床検出板検出時の出力速度のゲイン値の調整を行なう必要なしに乗り心地を良好に保つことができる。

次に本実施形態の具体的な構成について説明する。図１は、本発明の実施形態におけるエレベータの速度制御のための構成例を示すブロック図である。図２は、本発明の実施形態におけるエレベータによる距離ベースの速度制御の手順を説明するための図である。図２における点線で囲まれた部分は、図４との相違部分である。
図１に示すように、本実施形態におけるエレベータは、速度指令装置１、速度制御装置２、電流制御装置３、電流検出装置４、モータ５、速度検出装置６、シーブ７、乗りかご８、吊り合い錘９、ガバナ１０、かご位置検出装置１１、時間ベース速度生成装置１２、着床時速度生成装置１３、制御遅れ距離計算手段である距離ベース速度生成積分器１４、距離ベース速度目標値生成手段である距離ベース速度生成装置１５および速度指令補正装置３０を備える。

モータ５は、このエレベータの機械室に設けられる。乗りかご８は、モータ５の回転軸に設けられたシーブ７およびそらせシーブに巻き掛けられたメインロープを介して吊り合い錘９と連結される。乗りかご８は、モータ５の駆動によるシーブ７の回転に伴い、シーブ７とメインロープの間の摩擦力により吊り合い錘９とともに昇降路内を互いに上下反対方向に昇降する。

速度指令装置１は乗りかご８の予め定められた走行パターンに従った速度指令値を示す信号を出力する。速度検出装置６はモータ５の回転速度を検出する。
速度制御装置２は、速度指令装置１からの速度指令値と速度検出装置６が検出した速度値との偏差を計算し、この偏差がなくなるようにモータ５の回転速度制御のためのトルク指令値を示す信号を出力する。

電流制御装置３は、速度制御装置２からの出力値をもとにモータ５への供給電流値の目標値を決定する。電流検出装置４は、モータ５への供給電流値を検出し、この値を示す信号を電流制御装置３に出力する。電流制御装置３は、電流検出装置４が検出した供給電流値が供給電流値の目標値となるようにモータ５への供給電流の制御値をコントロールする。
かご位置検出装置１１は、ガバナ１０に取り付けられるパルスエンコーダのパルス情報をもとに乗りかご８の現在位置を検出し、この現在位置から目的階の停止予定位置までの残距離を出力する。

また、時間ベース速度生成装置１２は、時間軸に沿って乗りかご８の加速度値およびジャーク（jerk）設定値、つまり所定の加々速度値を積分することで、乗りかご８の加速開始から減速開始時までの速度指令である時間ベースパターンを生成する。

着床時速度生成装置１３は、乗りかご８が着床検出板に接触したことを検出してからの現在位置から目的階の停止予定位置までの残距離をもとに着床までの速度指令である着床パターンを生成する。

また、速度指令補正装置３０は、乗りかご８の減速開始後から着床検出板検出時までの速度指令の値を適正な値に補正する装置であり、かご速度目標値生成装置１６、補正用乗算器１７、補正用積分器１８、距離偏差用ローパスフィルタ周波数設定部１９、距離偏差用ローパスフィルタ２０、補正用リミット設定部２１および補正距離リミッタ２２を有する。

速度指令補正装置３０のかご速度目標値生成装置１６は、かご位置検出装置１１による検出結果、つまり減速を開始した乗りかご８の現在位置を元にかご速度目標値Ｖｒを生成するかご速度目標値生成手段である。

距離ベース速度生成装置１５は、減速を開始した乗りかご８の現在位置から目的階の停止予定位置までの残距離をパラメータとして、乗りかごの減速開始時から着床検出板検出時までの速度指令である距離ベースパターンを生成して距離ベース速度目標値Ｖｄを計算する。速度指令装置１は、乗りかご８の減速開始から減速開始時から着床検出板検出時までは、この距離ベース速度目標値Ｖｄによる速度指令を出力することになる。

距離ベース速度生成装置１５は、前述した距離ベースパターンを生成するために、かご位置検出装置１１により検出した現在位置を元に生成される、目的階の停止予定位置までの残距離を得る。また、距離ベース速度生成装置１５は、速度指令装置１からの速度指令値と速度検出装置６からの速度フィードバックとの偏差を距離ベース速度生成積分器１４に通した結果である制御遅れ距離を得る。
前述したようにかご速度目標値生成装置１６によって生成されるかご速度目標値Ｖｒと、前記速度検出装置６によって検出される速度フィードバックｖとの偏差を補正用乗算器１７、距離偏差用ローパスフィルタ２０および補正用積分器１８に通されて、乗りかご８の現在位置から目的階の着床予定位置までの残距離の補正距離として出力される。
距離ベース速度生成装置１５は、残距離、制御遅れ距離および補正距離の加減算結果に減速度βを考慮した所定の計算により距離ベース速度目標値Ｖｄを計算して速度指令装置１に出力する。

また、速度指令補正装置３０の補正用乗算器１７は、かご速度目標値生成装置１６によって生成されるかご速度目標値Ｖｒと、前記速度検出装置６によって検出される速度フィードバックｖとの偏差に対する所定の乗算を行なって距離偏差用ローパスフィルタ２０に出力する。

速度指令補正装置３０の距離偏差用ローパスフィルタ２０は、補正用乗算器１７の計算結果に対するフィルタをかけるものである。距離偏差用ローパスフィルタ周波数設定部１９は、距離偏差用ローパスフィルタ２０によるフィルタをかけるための周波数を設定する。

補正用積分器１８は、距離偏差用ローパスフィルタ２０からの出力値に対し、距離ベース速度生成装置１５やかご速度目標値生成装置１６による各処理周期について積分を行なうことで残距離の補正距離を計算する。

補正距離リミッタ２２は、補正用積分器１８の出力値である補正距離の値が所定の上限値を超える場合に、補正距離の値を当該上限値に制限する。補正用リミット設定部２１は、補正距離リミッタ２２による制限を行なうための上限値を設定する。

次に、図１に示した構成のエレベータによる速度制御に関わる動作について説明する。図３は、本発明の実施形態におけるエレベータによる速度制御の処理動作の一例を示すフローチャートである。
本実施形態では、速度指令装置１は、時間ベース速度生成装置１２、着床時速度生成装置１３および距離ベース速度生成装置１５のいずれかに接続される。乗りかごの走行開始時は、速度指令装置１は時間ベース速度生成装置１２に接続される。

このエレベータでは、乗りかご８の走行を開始すると（ステップＳ１）、時間ベース速度生成装置１２は、乗りかご８が加速して定格速度に至るまでは、走行距離に関係なく、加速を開始してからの時間にしたがった速度指令である時間ベースパターンを生成する。速度指令装置１は、この時間ベースパターンに基づいた速度指令を行なう（ステップＳ２）。

そして、乗りかご８の加速の終了を経て、かご位置検出装置１１で示される乗りかご８の現在位置が目的階の停止予定位置から所定の距離だけ手前の位置に達すると（ステップＳ３）、乗りかご８の減速を開始するともに、時間ベース速度生成装置１２に代えて距離ベース速度生成装置１５が速度指令装置１に接続されるように接続状態を切り替える（ステップＳ３）。

この切り替えられた時点において、距離ベース速度生成装置１５は、式（１）にしたがって距離ベース速度目標値Ｖｄを計算する。
速度指令補正装置３０のかご速度目標値生成装置１６は、当該切り替えられた時点において、かご位置検出装置１１からの残距離を入力し、以下の式（５）にしたがって、当該残距離に基づいたかご速度目標値Ｖｒを生成する。

本実施形態では、以下の式（６）が成り立つ場合に、距離ベースの速度目標値の補正を行なう。
ｖ−Ｖｒ≧Ｖｒ−Ｖｄ（t_dis） …式（６）
式（６）のt_disは、乗りかごの速度目標値が時間ベース速度目標値から距離ベース速度目標値Ｖｄに移行した時刻である。

式（６）が成り立つとすると、距離ベース速度生成積分器１４は、速度検出装置６からの速度検出値である速度フィードバックｖから距離ベース速度目標値Ｖｄを減算した偏差を入力する（ステップＳ４）。この距離ベース速度目標値Ｖｄは距離ベース速度生成装置により生成されて速度指令装置１から出力される値である。
距離ベース速度生成積分器１４は、この入力した値に対して乗りかご８の走行開始時からの経過時間にわたって積分を行なうことで制御遅れ距離を計算する（ステップＳ５）。

かご位置検出装置１１は、乗りかご８の現在位置を検出し、乗りかご８の目的階の停止予定位置から現在位置までの残距離を出力し、この残距離は、ステップＳ５の処理により計算された制御遅れ距離に対する加算値として出力されるとともに（ステップＳ６）、速度指令補正装置３０のかご速度目標値生成装置１６に出力される。

次に、速度指令補正装置３０のかご速度目標値生成装置１６は、かご位置検出装置１１からの残距離をもとに、かご速度目標値Ｖｒを生成する（ステップＳ７）。
そして、補正用乗算器１７は、以下の式（７）にしたがい、速度検出装置６で検出される速度フィードバックｖから、かご速度目標値生成装置１６によって生成したかご速度目標値Ｖｒを減算することによる偏差を計算し（ステップＳ８）、この偏差に対する、かご速度目標値生成装置１６からのかご速度目標値Ｖｒの乗算を経て（ステップＳ９）、距離偏差ｙを計算する（ステップＳ１０）。
ｙ＝−（ｖ−Ｖｒ）Ｖｒ／β …式（７）
式（７）の導出について説明する。乗りかご８の減速開始後の速度フィードバックｖは、かご速度目標値生成装置１６によるかご速度目標値Ｖｒの計算式である式（５）にしたがって、以下の式（８）で示すことができる。

式（８）に示すように、距離偏差ｙとは、乗りかご８が速度フィードバックｖで走行する際の出発階からの走行距離の補正値である。

この式（８）を距離偏差ｙに対して偏微分することで求められる変動分である、速度フィードバックｖの距離偏差ｙに対する一階の変動分Δｖは以下の式（９）で示される。

一方、前述した変動分Δｖは速度フィードバックｖからかご速度目標値Ｖｒを減算して得られる偏差「ｖ−Ｖｒ」であるから、前述した式（９）より以下の式（１０）が成り立つ。
ｖ−Ｖｒ＝−（β／Ｖｒ）Δｙ …式（１０）
したがって、前述した式（８）の距離偏差ｙに関する１次近似が成り立つ範囲で前述した式（７）が与えられることになる。

よって、式（７）で求められる距離偏差ｙを距離偏差用ローパスフィルタ２０を介して補正用積分器１８によって積分することで残距離の補正距離が計算されることになる。

距離偏差用ローパスフィルタ周波数設定部１９は、モータ５の速度制御に影響を与えない、つまりハンチングを防止できるフィルタ周波数を設定する。
距離偏差用ローパスフィルタ２０は、ステップＳ１０の処理で補正用乗算器１７により計算した距離偏差ｙを、距離偏差用ローパスフィルタ周波数設定部１９により設定したフィルタ周波数にしたがって平滑化する（ステップＳ１１）。これにより乗りかご８の速度制御が不安定になることを防ぐことができる。

補正用積分器１８は、距離偏差用ローパスフィルタ２０により平滑化された距離偏差ｙを距離ベース速度生成装置１５やかご速度目標値生成装置１６による各処理周期について積分を行なうことで乗りかご８の現在位置から目的階の停止予定位置までの残距離の補正距離を計算する（ステップＳ１２）。

補正距離リミッタ２２は、補正用積分器１８により計算した補正距離が、補正用リミット設定部２１により設定された上限値を超える場合には（ステップＳ１３のＹＥＳ）、前述した補正距離を当該上限値に制限する（ステップＳ１４）。これにより、異常な補正距離が距離ベース速度生成装置１５に入力される事を未然に防ぐことができる。

ステップＳ１４の処理後、もしくはステップＳ１３の処理で「ＮＯ」と判別された場合には、補正距離リミッタ２２からの出力値が出力される。かご位置検出装置１１からの残距離からステップＳ１５の処理で出力された残距離補正値を減算した値に距離ベース速度生成積分器１４からの出力値である制御遅れ距離を加算した値は距離ベース速度生成装置１５に入力される。

距離ベース速度生成装置１５は、入力結果をもとに、乗りかご８の減速開始後の目的階の停止予定位置までの残距離に応じた速度指令である距離ベースパターンを生成し、この距離ベースパターンで示される距離ベース速度目標値Ｖｄを速度指令装置１に出力する。速度指令装置１は、この距離ベース速度目標値Ｖｄに基づいた速度指令を行なう（ステップＳ１５）。

かご位置検出装置１１で示される乗りかごの現在位置が目的階の停止予定位置の手前で当該停止予定位置の間近の所定位置に達した場合には（ステップＳ１６）、距離ベース速度生成装置１５に代えて、着床時速度生成装置１３が速度指令装置１に接続されるように接続状態が切り替えられる（ステップＳ１７）。

着床時速度生成装置１３は、乗りかご８が前述した停止予定位置間近の所定位置から停止予定位置までの距離だけ昇降して停止予定位置に正確に着床できるような速度指令である着床パターンを生成する。速度指令装置１は、この着床パターンにしたがった速度指令を乗りかご８が停止予定位置に正確に着床するまで行なう（ステップＳ１８）。

以上のように、本発明の実施形態におけるエレベータでは、減速開始後の乗りかごの速度フィードバックとかご速度目標値との偏差をもとに目的階の停止予定位置までの残距離の補正距離を計算し、この補正した残距離をもとに距離ベースパターンでの距離ベース速度目標値を計算する。これにより、乗りかごの速度フィードバックとかご速度目標値とが一致して乗りかごの速度フィードバックが所定の減速度のとおりに減速するようになり、着床検出板前後の速度パターンが連続的につながる。よって、従来行なっていたような着床検出版の検出時の速度ゲイン値の調整を行なう必要なしに、着床時の乗り心地を良好に保つことができる。

なお、この発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…速度指令装置、２…速度制御装置、３…電流制御装置、４…電流検出装置、５…モータ、６…速度検出装置、７…シーブ、８…乗りかご、９…吊り合い錘、１０…ガバナ、１１…かご位置検出装置、１２…時間ベース速度生成装置、１３…着床時速度生成装置、１４…距離ベース速度生成積分器、１５…距離ベース速度生成装置、１６…かご速度目標値生成装置、１７…補正用乗算器、１８…補正用積分器、１９…距離偏差用ローパスフィルタ周波数設定部、２０…距離偏差用ローパスフィルタ、２１…補正用リミット設定部、２２…補正距離リミッタ、３０…速度指令補正装置。

Claims (4)

1. シーブを回転させるモータと、
   乗りかごの走行速度の指令値を設定する速度指令手段と、
   前記モータの回転速度を検出する速度検出手段と、
   前記速度指令手段により設定した速度指令値と前記速度検出手段により検出した速度検出値との偏差に基づいて前記モータの回転速度制御のためのトルク指令値信号を出力するトルク指令出力手段と、
   前記トルク指令出力手段により出力した信号で示されるトルク指令値をもとに前記モータへの供給電流を制御する電流制御手段と、
   前記乗りかごの現在位置を検出するかご位置検出手段と、
   前記かご位置検出手段により検出した現在位置が目的階の停止予定位置に対する所定位置に達して停止のための減速を開始してからの当該現在位置から目的階の停止予定位置までの残距離に応じた速度目標値を生成するかご速度目標値生成手段と、
   前記速度検出手段により検出した速度検出値と前記速度指令手段からの出力値との偏差をもとに制御遅れ距離を計算する制御遅れ距離計算手段と、
   前記かご位置検出手段により検出した現在位置から目的階の停止予定位置までの残距離に応じた前記乗りかごの速度目標値を生成するかご速度目標値生成手段と、
   前記かご速度目標値生成手段により生成した速度目標値と前記速度検出手段により検出した速度検出値との偏差をもとに前記残距離の補正値を計算する距離補正値計算手段と、
   前記かご位置検出手段により検出した現在位置から目的階の停止予定位置までの残距離、前記距離補正値計算手段により計算した前記残距離の補正値および前記制御遅れ距離計算手段により計算した制御遅れ距離をもとに距離ベース速度目標値を前記速度指令手段による指令値として生成する距離ベース速度目標値生成手段と、
   を備えたことを特徴とするエレベータ。
2. 前記距離補正値計算手段は、
   前記かご速度目標値生成手段により生成した速度目標値と前記速度検出手段により検出した速度検出値との偏差に対し前記かご速度目標値生成手段により生成した速度目標値を乗じた結果をもとに、前記乗りかごが前記速度検出手段により検出した速度検出値により走行する際の出発階からの走行距離の補正値である距離偏差を計算し、この距離偏差をもとに前記残距離の補正値を計算する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
3. 前記距離補正値計算手段により計算した距離偏差を平滑化するフィルタをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
4. 前記距離補正値計算手段により計算した前記残距離の補正値を所定の上限値以下に制限するリミッタをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。

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