JP2016124702A - エレベータ制御装置およびエレベータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アナログ荷重センサを用いることなく、乗りかごの走行開始時のスタートショックを緩和させることが可能なエレベータ制御装置およびエレベータ制御方法を提供する。
【解決手段】実施形態によればエレベータ制御装置は、呼び登録部と情報検出部と動作制御部とを備える。呼び登録部は、エレベータ内で発生したかご呼びおよび乗場呼びを登録する。情報検出部は、乗りかごの現在の移動方向および移動速度を検出する。動作制御部は、乗りかごを目的階に移動させるために設定された移動方向および移動速度と検出された乗りかごの現在の移動方向および移動速度との差分をゼロにするように、速度応答性は高いが安定性が低い速度応答パラメータと、応答性には若干劣るが安定した制御を行うことが可能な速度応答パラメータとを切り替えて巻き上げ機の動作を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、エレベータ制御装置およびエレベータ制御方法に関する。

従来、エレベータでは、乗りかごの走行開始時にブレーキを開放すると、乗りかごにかかっている荷重量と釣り合いおもりの重量との差分により、乗りかごに振動（スタートショック）が発生することがある。スタートショックが発生すると、例えば図６に示すように、エレベータ制御装置で設定される目標速度に関係なく、走行開始直後のt0〜t1の間に、乗りかごで速度変動が発生する。

このスタートショックによる衝撃を緩和してなめらかに走行を開始させるため、近年普及している最新式のエレベータでは、ブレーキを開放する前に乗りかごにかかっている荷重量を検出し、この検出値を用いて、ブレーキを開放した直後の乗りかごの動き出し速度がゼロとなるように開放前からモータトルクを発生させる荷重補償処理を行うことでつり合い制御を行っている。

このようにつり合い制御を行うことにより、図７に示すようにスタートショックが発生することなく、エレベータ制御装置で設定される目標速度に追従する速度で、乗りかごが走行する。

特開昭６２−７９１８３号公報

一方、旧式のエレベータではウォーム減速機付きの巻き上げ機を駆動するのでスタートショックは若干緩和されている。そして発進時の加速度が大きいため、スタートショックが意識されることはなかった。このようなエレベータにはアナログ荷重センサが搭載されていないものがほとんどである。しかし、上述したようなつり合い制御を行うためには乗りかごにかかる荷重量を検出するアナログ荷重センサの搭載が必要となるため、旧式のエレベータ制御装置を最新式のエレベータ制御装置へリニューアルする際に、乗りかごは旧式のものを継続して使用する場合には、新たにアナログ荷重センサを取り付ける必要がある。しかし、旧式の乗りかごのかご枠は、アナログ荷重センサの取り付けが物理的に困難な場合があるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、アナログ荷重センサを用いることなく、乗りかごの走行開始時のスタートショックを緩和させることが可能なエレベータ制御装置およびエレベータ制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための実施形態によればエレベータ制御装置は、呼び登録部と情報検出部と動作制御部とを備える。呼び登録部は、エレベータ内で発生したかご呼びおよび乗場呼びを登録する。情報検出部は、乗りかごの現在の移動方向および移動速度を検出する。動作制御部は、乗りかごを目的階に移動させるために設定された移動方向および移動速度と検出された乗りかごの現在の移動方向および移動速度との差分をゼロにするように、速度応答性は高いが安定性が低い速度応答パラメータと、応答性には若干劣るが安定した制御を行うことが可能な速度応答パラメータとを切り替えて巻き上げ機の動作を制御する。

第１および第２実施形態によるエレベータ制御装置を利用したエレベータの構成を示す全体図。 第１および第２実施形態によるエレベータ制御装置の動作を示すフローチャート。 第１実施形態によるエレベータ制御装置において、設定される目標速度および実際の乗りかごの速度を示すグラフと、速度応答パラメータ切替タイミング(1)の設定例を示す説明図。 第１実施形態によるエレベータ制御装置において、設定される目標速度および実際の乗りかごの速度を示すグラフと、速度応答パラメータ切替タイミング(2)の設定例を示す説明図。 第１実施形態によるエレベータ制御装置において、設定される目標速度および実際の乗りかごの速度を示すグラフと、速度応答パラメータ切替タイミング(3)の設定例を示す説明図。 従来のエレベータ制御装置において、設定される目標速度およびスタートショックが発生した乗りかごの速度を示すグラフ。 従来のエレベータ制御装置において、設定される目標速度およびスタートショックが解消された乗りかごの速度を示すグラフ。

本発明の実施形態として、エレベータをリニューアルする際に、乗りかごは荷重センサが搭載されていない旧式のエレベータのものを継続して用い、エレベータ内の機器の動作を制御するエレベータ制御装置は新たなものに置き換えた場合について説明する。

《第１実施形態》
〈第１実施形態によるエレベータ制御装置を利用したエレベータの構成〉
本発明の第１実施形態によるエレベータ制御装置を利用したエレベータの構成について、図１を参照して説明する。

本実施形態によるエレベータ１は、建物内の昇降路２上部の機械室３内に設置された巻き上げ機４と、巻き上げ機４に架け渡されたロープ５に吊り下げられた乗りかご６およびつり合い錘７と、機械室３に設置されて巻き上げ機４に接続されたエレベータ制御装置８とを備える。

エレベータ制御装置８は、呼び登録部８１と、情報検出部８２と、動作制御部８３とを有する。呼び登録部８１は、乗りかご６内の利用者によるかご呼びボタン（図示せず）の操作に基づいてかご呼びを登録するとともに、各階床のエレベータ乗場の利用者による乗場呼びボタン（図示せず）の操作に基づいて乗場呼びを登録する。情報検出部８２は、乗りかご６の現在の走行状態情報（移動方向および移動速度）を検出する。動作制御部８３は、呼び登録部８１に登録されたかご呼びおよび乗場呼びに基づいて、乗りかご６を目的階に移動させるために目標値として設定された移動方向および移動速度と、情報検出部８２で検出された乗りかご６の走行状態情報との差分をゼロにするように、巻き上げ機４の動作を制御する。なお、動作制御部８３は制御パラメータとして２種類のモードを有し、１つ目は速度応答性は極めて高いが制御が不安定になるもの、２つ目は速度応答性は若干劣るが安定した制御を行うことができるものである。

〈第１実施形態によるエレベータ制御装置を利用したエレベータの動作〉
次に、本実施形態におけるエレベータ制御装置８の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。

まず、エレベータ制御装置８の呼び登録部８１に登録されたかご呼びまたは乗場呼びに基づいて、乗りかご６が所定の目的階に向けて通常走行しているときには（Ｓ１の「YES」）、動作制御部８３により、呼び登録部８１に登録されたかご呼びおよび乗場呼びに基づいて、乗りかご６を目的階に移動させるために目標値として設定された移動方向および移動速度と、情報検出部８２で検出された乗りかご６の走行状態情報との差分がゼロになるように、安定制御の速度応答パラメータで巻き上げ機４にモータトルクが発生される（Ｓ２）。

その後、乗りかご６が目的階に着床し巻き上げ機４が停止すると（Ｓ３の「YES」）、次の目的階に乗りかご６を移動させるために、巻き上げ機４が停止状態からブレーキ開放状態に移行されたか否かが監視される（Ｓ５）。

巻き上げ機４がブレーキ開放状態に移行すると（Ｓ４の「YES」）、スタートショックが発生する可能性がある期間中は、動作制御部８３により、速度応答性は極めて高いが制御が不安定となる速度応答パラメータで、情報検出部８２で検出された乗りかご６の走行状態情報と、乗りかご６を目的階に移動させるために目標値として設定された移動方向および移動速度との差分がゼロになるように、巻き上げ機４にモータトルクが発生される（Ｓ５）。つまり、乗りかご６の走行開始時は、通常の走行時よりも極めて高い速度応答性能で、目標の移動方向および移動速度に追従するように巻き上げ機４の動作がフィードバック制御される。

ここで、乗りかご６の走行中、極めて高い速度応答性能による巻き上げ機４の動作制御が継続されると、制御的には不安定であるためハンチング現象などの不具合な動作が起こる可能性がある。そこで、スタートショックが発生する可能性がある期間が経過したと判断したときには、動作制御部８３の速度応答パラメータが、通常走行時に対応した安定した速度応答パラメータに切り替えられる。この「スタートショックが発生する可能性がある期間が経過したと判断」して速度応答パラメータを切り替えるタイミングを「速度応答パラメータ切替タイミング」とし、その設定例(1)〜(3)について、図３〜５を参照して説明する。

［速度応答パラメータ切替タイミング(1)］
図３に示すように、ブレーキ開放状態への移行時（t0）から、予め管理者により入力された所定期間の経過時（t2）が、速度応答パラメータ切替タイミング(1)として設定される。この所定期間は、スタートショックが発生する可能性がある期間として管理者の判断により入力される。

［速度応答パラメータ切替タイミング(2)］
図４に示すように、ブレーキ開放状態への移行時（t0）から、予め管理者によりブレーキ挙動が安定するまでの時間として設定された時間（t3）の経過後であり、且つ、乗りかご６を目的階に移動させるために設定された所定の移動方向への目標速度範囲内に、実際の乗りかご６の走行状態情報が該当する状態になった時点（t4）が、速度応答パラメータ切替タイミング(2)として設定される。

この速度応答パラメータ切替タイミング(2)により速度応答パラメータが安定した速度応答パラメータに切り替えられた後は、実際の乗りかご６の走行状態情報が、所定の移動方向への目標速度範囲に該当しなくなったとしても、速度応答パラメータは変更されない。

［速度応答パラメータ切替タイミング(3)］
設定例(3)では、図５に示すように、実際の乗りかご６の走行状態情報による移動方向への移動速度が、乗りかご６を目的階に移動させるために設定された所定の移動方向への速度閾値vを超えた時点（t5）が、速度応答パラメータ切替タイミング(3)として設定される。

情報検出部８２において、所定の移動方向への速度閾値vを超えたと判断されると（Ｓ６の「YES」）、ステップＳ２に戻り、安定した速度応答パラメータに切り替えられる。またステップＳ８において、速度応答パラメータ切替タイミングが到来するまでの間は、速度応答性は極めて高いが不安定な速度応答パラメータで巻き上げ機４の制御が継続される（Ｓ６の「NO」、Ｓ５）。

以上の第１実施形態によれば、エレベータをリニューアルする際に、乗りかごは荷重センサが搭載されていない旧式のエレベータのものを継続して用い、エレベータ内の機器の動作を制御するエレベータ制御装置は新たなものに置き換えた場合であっても、新たにアナログ荷重センサを設置することなく、乗りかごの走行開始時のスタートショックを緩和させるように制御することができる。

《第２実施形態》
第１実施形態で説明したように、本発明で用いるエレベータには乗りかごの荷重量を検出するアナログ荷重センサが搭載されていないため、乗りかごの積載状況に応じて走行開始前に荷重補償処理を行うことはできない。しかし、建物によってはエレベータの利用人数がある程度予測可能であり、例えば、小規模なマンションに設置されたエレベータでは、玄関口のある階床から１人または２人が乗り込み昇降移動することが大半であるため、これに基づいて玄関口のある階床から走行開始する場合のみ乗りかごの荷重量を１人または２人と仮定して当該の荷重量を打ち消すようモータトルクを発生させる荷重補償処理を行う。

そこで第２実施形態として、エレベータの利用人数を仮定して、ほとんどのケースでスタートショックを緩和させるよう処理を行うエレベータ制御装置について説明する。

本発明の第２実施形態によるエレベータ制御装置を利用したエレベータの構成は、第１実施形態で説明したエレベータの構成と同様であるため、同様の機能を有する部分の詳細な説明は省略する。

本実施形態においてエレベータ制御装置８の動作制御部８３は、予め所定階（例えば玄関口のある階）から乗り込むと仮定した利用者人数１−２人に基づいて算出される予測荷重量に対し、つり合い錘７との重量の差分を解消するために算出された一定の荷重補償量を保持し、当該階床から走行を開始する場合には、開放直後の乗りかご６の動き出し速度をゼロに近づけるために、ブレーキ開放前に、保持した荷重補償量に基づくモータトルクを巻き上げ機４に発生させる。ただし、乗りかご６が満載時は、よりスタートショックが出てしまうので、最悪ケースでも決めた加速度（スタートショック）を超えないよう荷重補償量データに上限値を設ける。

所定階からの乗りかご６の走行開始時における加速度を、様々な積載量で計測して蓄積することにより、乗りかご６の満載時の積載量において発生した加速度（スタートショック）から、許容可能な加速度の上限値を予め設定しておき、その上限値以下の加速度の範囲内で、当該所定階からの走行開始時の予測荷重量に基づいて、動作制御部８３に保持する荷重補償量が算出される。

このように仮定した荷重補償量を用いて、動作制御部８３において、第１実施形態において説明したステップＳ４において巻き上げ機のブレーキを開放状態に移行させる前に、仮定した荷重補償量に基づくモータトルクを巻き上げ機４に発生させることで、走行開始後の巻き上げ機４の制御量を少なくすることができ、さらにスタートショックを効率的に緩和させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…エレベータ、２…昇降路、３…機械室、４…巻き上げ機、５…ロープ、６…乗りかご、７…つり合い錘、８…エレベータ制御装置、８１…呼び登録部、８２…情報検出部、８３…動作制御部

上記目的を達成するための実施形態によればエレベータ制御装置は、呼び登録部と情報検出部と動作制御部とを備える。呼び登録部は、エレベータ内で発生したかご呼びおよび乗場呼びを登録する。情報検出部は、乗りかごの現在の移動方向および移動速度を検出する。動作制御部は、乗りかごを目的階に移動させるために設定された移動方向および移動速度と検出された乗りかごの現在の移動方向および移動速度との差分をゼロにするように、エレベータの乗りかごの通常走行時は、安定した制御を行うことが可能な速度応答パラメータで制御し、エレベータの巻き上げ機が停止状態からブレーキ開放状態に移行してから、予め設定されたブレーキ挙動が安定するまでの時間の経過後であり、且つ乗りかごを目的階に移動させるために設定された所定の移動方向への目的速度範囲内に、検出した乗りかごの移動方向および移動速度が該当する状態になる時点までは、速度応答性は高いが安定性が低い速度応答パラメータで制御するように切り替える。

Claims (6)

1. 建物内のエレベータの動作を制御するエレベータ制御装置において、
   前記エレベータ内で発生したかご呼びおよび乗場呼びを登録する呼び登録部と、
   前記呼び登録部に登録されたかご呼びおよび乗場呼びに基づいて、前記乗りかごを目的階に移動させるために設定された移動方向および移動速度と、前記乗りかごの現在の移動方向および移動速度との差分をゼロにするように、
   前記エレベータの乗りかごの通常走行時は、安定した制御を行うことが可能な速度応答パラメータで制御し、
   前記エレベータの巻き上げ機が停止状態からブレーキ開放状態に移行してから、スタートショックが発生する可能性がある期間として設定された走行開始時は、速度応答性は高いが安定性が低い速度応答パラメータで制御するように切り替える動作制御部と
   を備えることを特徴とするエレベータ制御装置。
2. 前記動作制御部は、前記エレベータの巻き上げ機が停止状態からブレーキ開放状態に移行してから予め設定された期間が経過すると、スタートショックが発生する可能性がある期間が経過したと判断して速度応答パラメータを切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ制御装置。
3. 前記動作制御部は、前記エレベータの巻き上げ機が停止状態からブレーキ開放状態に移行してから、予め設定されたブレーキ挙動が安定するまでの時間の経過後であり、且つ前記乗りかごを目的階に移動させるために設定された所定の移動方向への目的速度範囲内に、検出した前記乗りかごの移動方向および移動速度が該当する状態になったときに、スタートショックが発生する可能性がある期間が経過したと判断して速度応答パラメータを切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ制御装置。
4. 前記動作制御部は、前記エレベータの巻き上げ機が停止状態からブレーキ開放状態に移行してから、検出した前記乗りかごの移動速度が所定値を超えると、スタートショックが発生する可能性がある期間が経過したと判断して速度応答パラメータを切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ制御装置。
5. 前記動作制御部は、前記巻き上げ機を停止状態からブレーキ開放状態に移行させる前に、予め保持した一定の荷重補償量に基づくモータトルクを前記巻き上げ機に発生させる
   ことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載のエレベータ制御装置。
6. 建物内のエレベータの動作を制御するエレベータ制御装置が、
   前記エレベータ内で発生したかご呼びおよび乗場呼びを登録し、
   前記登録されたかご呼びまたは乗場呼びに基づいて、前記乗りかごを目的階に移動させるために設定された移動方向および移動速度と、前記乗りかごの現在の移動方向および移動速度との差分をゼロにするように、
   前記エレベータの乗りかごの通常走行時は、安定した制御を行うことが可能な速度応答パラメータで制御し、
   前記エレベータの巻き上げ機が停止状態からブレーキ開放状態に移行してから、スタートショックが発生する可能性がある期間として設定された走行開始時は、速度応答性は高いが安定性が低い速度応答パラメータで制御するように切り替える
   ことを特徴とするエレベータ制御方法。

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