JP2565972B2 - エレベータ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、減速機を有するエレベータの制御装置に
関する。

（従来の技術） マンションやオフィスビル等の中低層ビルにあって
は、一般に電動機と駆動部との間に減速機を設けたギア
付きエレベータが、中低速エレベータとして広く使用さ
れている。これは、電動機の回転数と減速機の減速比を
最適値に選択することにより、小型で、容易にシステム
を構成できることによるものである。

一方、電動機を駆動する制御技術の発展と省エネルギ
ー、省設備容量の要望は、制御方式を従来広く使用され
てきた一次電圧制御方式に代えてインバータ制御方式と
するようになってきている。

一般に、このような減速機を有するギア付きエレベー
タにあっては、エレベータの速度と、電動機の所望のト
ルク、回転数とは、巻上機のシーブ系と減速比とで決定
され、電動機の必要トルクをTmとすると、次の式の様に
与えられる。

ここで、 Tm:電動機所望トルク GDm²:電動機GD²（慣性モーメント） GDb²:ブレーキ・カップリング部GD² GDs²:直線部GD² K:係数 α：エレベータ加速度 ηf:巻上機効率 Tl:負荷トルク D:シーブ径 R:ギア比 W:積載重量 OB:オーバーバランス である。

従って、電動機の回転数を上げて減速比を大きくとる
ことにより電動機の出力トルクを下げ小形化することが
できるが、一般的には、回転数を増すと減速機のベアリ
ングの寿命が低下したり、騒音、振動等の問題から最適
な電動機の回転数、減速比を選択するようにしている。

さて、上記（１）式から明らかなように、ギア付きエ
レベータにあっては、電動機の所望トルクは、減速比が
決まると巻上機の効率ηｆに依存する。そこでηｆが低
下すると、その分電動機の必要トルクも上昇することに
なる。

従来のエレベータ制御装置の一例が第５図に示されて
おり、エレベータは、エレベータ速度基準発生回路１の
指令値Srに従って運転制御される。速度制御演算回路２
は、速度基準発生回路１の出力である速度基準指令値Sr
と、巻上機３の速度を検出する速度検出器４の検出信号
とを比較演算し、必要なトルク指令値Trを出力する。

トルクリミッタ回路５は、速度制御演算回路２のトル
ク指令値Trにリミッタを設けるものであり、負荷の変動
等により負荷のインバータ回路６に許容値以上の大きな
電流が流れるのを防止するためのものである。

そしてこのトルクリミッタ回路５からの出力は、電流
基準発生回路７に与えられ、トルク信号を電動機に流す
電流値に変換する。そしてこの電流基準発生回路７の出
力Irと、電流検出器８により検出された電流検出信号Id
とを電流制御演算回路９により比較演算し、巻上機３を
制御するインバータ回路６に制御電流指令値を出力す
る。

このようにして、従来のエレベータ制御装置では、速
度基準発生回路１からの速度指令値に従い、自動的に巻
上機の回転制御が行われるのである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、一般にギア付エレベータにおいては、
温度が低下すると減速機内の油の粘度が上昇し、第６図
の示すような温度−粘度特性を示す。従って、温度が低
下し、油の粘度が上昇すると、それだけ巻上機３の効率
ηｆが減少し、上記（１）式で示すように一定加速又は
走行を実行するための電動機の必要トルクTmが上昇す
る。特に、温度が低下する冬場に長時間停止していた場
合には油の温度が大きく低下しており、上記の傾向が著
しく現われる結果となっていた。

そして、このように必要トルクTmが大きく上昇するこ
とを考慮し、大きなトルクによっても保護回路が動作し
ないようにするためには、システムの容量を大きくする
必要があった。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされ
たものであって、システムの容量を通常の運転に必要と
する容量よりも充分大きな容量を取る必要がなく、運効
率の良い運転を行うことのできるエレベータ制御装置を
提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明のエレベータ制御装置は、速度基準信号に従
って帰還制御するエレベータ制御装置において、速度基
準信号と速度帰還信号とを比較演算し、トルク基準信号
を出力する速度演算増幅器と、トルク制限値の設定回路
と、前記速度演算増幅器のトルク基準信号出力をこのト
ルク制限値設定回路のトルク制限値出力と比較する比較
回路と、この比較回路の出力を入力とし、前記トルク基
準信号が前記トルク制限値を超えた時にエレベータの加
速度を抑制した速度基準を出力する速度基準発生回路と
を備えたものである。

（作用） この発明のエレベータ制御装置では、エレベータの速
度基準信号と速度帰還信号とを比較演算し、トルク基準
信号を出力する。そして、このトルク基準信号の絶対値
を予め設定された値と比較し、予め設定した値以上とな
った場合にはエレベータの加速度を制限することによ
り、必要な加速トルクを抑制するようにし、システムの
効率が低下する場合でもトルク制限に掛ることなく安定
したエレベータ制御を実現する。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。

第１図はこの発明の一実施例を示しており、エレベー
タの運転モードに従って速度基準値Srを出力する速度基
準発生器11と、速度基準発生器11からの速度指令値Srと
速度検出信号Sdとを入力し、トルク基準信号Trを演算し
て出力する速度演算増幅器12と、トルク制限値Tlの設定
器13と、前記トルク基準値Trに対する絶対値増幅器14と
前記トルク基準値Trの絶対値とトルク制限値Trとの比較
回路15とを備えている。

この比較回路15の比較出力は、速度基準発生器11に入
力され、速度基準Srに対する加速度を下げる指令信号と
なる。

速度演算増幅器12の出力Trは、ベクトル制御演算回路
16に与えられるようになっており、このベクトル制御演
算回路16は、トルク基準信号Trと共に、励磁電流指令
値、２次時定数、電動機回転角速度ωｒを入力とし、ベ
クトル演算を行うことにより電流基準信号Irを出力す
る。

さらに、減速機付き巻上機17に対する電源回路として
のコンバータ回路18、このコンバータ回路18の直流脈流
を平滑化するコンデンサ19、コンデンサ19による平滑化
直流により巻上機17の回転制御を行なうインバータ20が
設けられており、このインバータ20に対するパルス副変
調制御回路21、電流演算増幅器22、巻上機17に対する電
流を検出する電流検出器23が設けられている。

更に、巻上機17に対しその回転数を検出するパルスジ
ェネレータ24が備えられ、このパルスジェネレータ24の
発生するパルスは周波数−電圧変換器25を介して速度帰
還信号Sdとして速度基準発生器11からの速度基準値Srに
加算されるようになっている。

尚、26はエレベータかご、27はカウンタウェイトを示
している。

上記構成のエレベータ制御装置の動作について、次に
説明する。

速度基準発生器11は、例えば第２図に示すようなマイ
クロコンピュータを用いて構成することができ、演算処
理装置28、記憶装置29,30、入出力装置31、これらの間
を接続するバスライン32、さらに入出力装置31から速度
基準信号Srをアナログ値として出力するためのD/Aコン
バータ33により構成されている。

そして、この速度基準発生器11では、予めメモリ30に
書込まれているプログラムに従ってエレベータの運転指
令に応じてエレベータの運転モードに合った速度基準を
演算し、速度基準指令値を出力する。そして、この速度
基準指令値はD/Aコンバータ33により変換され、速度基
準値Srとして速度演算増幅器12に出力される。

巻上機17の回転数は、パルスジェネレータ24によりパ
ルスに変換され、周波数／電圧変換器25を介して速度帰
還信号Sdとされ、演算増幅器12に帰還される。

演算増幅器12では速度基準Srと速度帰還Sdとの差信号
からトルク基準値Trを演算し、ベクトル制御演算回路16
に与える。

ベクトル制御演算回路16では、トルク指令値Tr、パル
スジェネレータ24からの回転各速度ωｒ、２次時定数、
その他の情報のベクトル演算を行い電流基準信号Irを算
出し、電流演算増幅器22に出力する。

電流演算増幅器22では、巻上機17に対する電流値を電
流検出器23により得られる電流帰還信号Idと比較演算
し、電圧基準をPWM制御回路21に与える。

PWM制御回路21は電流演算増幅器22からの電圧基準に
応じてインバータ20を制御し、巻上機17の回転制御を行
い、エレベータの速度制御を行う。

ここで、演算増幅器12からのトルク指令値Trは、ベク
トル制御演算回路16に与えられると共に、絶対値増幅器
14により極性を同一にし、比較回路15に入力される。

比較回路15では、トルク制限設定器13により設定され
たトルク制限値Trと比較され、トルク制限値Tlを超えて
トルク制限値Trが大きい場合には、その出力が速度基準
発生器11に帰還される。つまり、第２図において入出力
装置31にトルク制限比較信号が入力され、演算処理装置
28はこのトルク制限比較信号からトルク指令値がトルク
制限値を超えて大きい場合には、トルク制限を行うため
の加速度制限演算を行う。

いま、温度低下によりエレベータ巻上機17の油温度が
低下すると油の粘度が上昇し、巻上機17の効率ηｆが変
化する。また、ガイドシューの取付が不充分な場合にも
エレベータの巻上機17の効率ηｆは低下することにな
る。

そこで、エレベータの巻上機17の効率ηｆが低下する
と、設定された加速度に対して必要な電動機トルクは上
昇することになる。この結果、速度基準信号Srに対し速
度帰還信号Sdをフィードバックし、マイナーループ制御
するこの実施例のシステムにあっては、速度演算増幅器
12の出力であるトルク基準信号Trが上昇し、巻上機17の
トルクを基準に合わせようとする。

ここで、速度演算増幅器12からのトルク基準信号Trが
過大になり過ぎるとき、比較回路15において絶対値増幅
器14からのトルク基準信号Trの信号とトルク制限設定器
13からのトルク制限値Tlが比較され、トルク制限値Tlを
超えてトルク基準値Trが大きい時には、その信号が速度
基準発生器11に入力されることになる。

この比較回路15の動作により速度基準発生器11のマイ
クロコンピュータが第３図に示すフローチャートに基づ
く制御を実行するのである。

第３図を参照して、演算処理装置28は単位速度指令の
加速度演算ルーチンに入ると、予め設定された加速度α
_０により単位時間毎に加速度αで決定される速度変化量
α×Δｔを加え、速度基準Srを出力する（ステップS1〜
S4）。

ここで、上述のトルク制限比較回路15の検出信号が動
作していない場合には、必要トルクが上昇していないの
で加速度は設定されたα＝α_０の値で演算されるが、効
率が低下し比較回路15が動作する時には、加速度αは予
め設定された一定量Ａを初期設定値α_０より減算し、α
＝α−Ａを新たな加速度とし、この加速度を基にして速
度基準Srを演算する（ステップS5,S3,S4）。

そしてこの加速度の抑制演算は、比較回路15がオフす
るまで、つまりトルク基準賃号Trがトルク制限値Tl以下
になるまで繰返し行われる（ステップS6）。

このときのエレベータ速度の変化特性は第４図のグラ
フに示されており、一定加速度α_０に対して順次加速度
α_１→α_２→α_３と変化させながらエレベータ速度を上
昇させて行くのである。

このようにして、エレベータ巻上機17の効率が低下し
た場合にもトルクリミッタに掛ることなく制御範囲内で
の制御を行なうことが可能となり、スムーズなエレベー
タの運転を実行することができることになる。

一方、油温度が上昇して巻上機17の効率が上昇すると
トルク基準信号Trが減少するようになり、比較回路15は
オフするようになり、加速度をむやみに低下させ運転時
間を長びかせることがなく、再び初期所定の条件で制御
することができるようになる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、速度演算増幅器の出
力であるトルク基準信号の増減により負荷トルクの変動
を検出し、トルク制限値以上のトルクを必要とするよう
になった場合には、速度基準発生回路における加速度を
抑制することにより出力トルクを自動的に制限するよう
にしているため、例えば冬場の朝一番の運転のように油
温度が低下しているために巻上機の効率が低下している
ような場合、必要トルクが大きくなって、トリクリミッ
タに掛るような場合でも、トルク制限値との比較により
加速度を抑制することによりトルク基準も低下させ、徐
々にエレベータ速度を上昇させるようにしてトルクリミ
ッタに掛るのを避けながら運転することができ、容量の
大きな装置を準備することなく制御範囲内においてエレ
ベータの円滑な運転ができるようになる。そして、油温
度が上昇し、巻上機の効率も上昇すると必要トルクも低
下することになり、加速度を自然に元の状態に戻すこと
ができ、通常運転での運転効率の低下を招くこともな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の回路ブロック図、第２図
は上記実施例における速度基準発生器の詳しい構成を示
すブロック図、第３図は上記実施例の速度基準発生器に
おける低下速度演算動作を示すフローチャート、第４図
は上記実施例におけるエレベータ速度の上昇動作を示す
グラフ、第５図は従来例の回路ブロック図、第６図は一
般の油の温度−粘性特性曲線をである。 11……速度基準発生器、12……速度演算増幅器 13……トルク制限設定器 14……絶対値増幅器、15……比較回路 16……ベクトル制御演算回路 17……巻上機、18……コンバータ回路 19……コンデンサ、20……インバータ 21……PWM制御回路、22……電流演算増幅器 23……電流検出器 24……パルスジェネレータ 25……F/V変換器、26……かご 27……カウンタウェイト 28……演算処理装置、29……メモリ（RAM） 30……メモリ（ROM） 31……入出力装置 32……バスライン、33……D/Aコンバータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】速度基準信号に従って帰還制御するエレベ
   ータ制御装置において、速度基準信号と速度帰還信号と
   を比較演算し、トルク基準信号を出力する速度演算増幅
   器と、トルク制限値の設定回路と、前記速度演算増幅器
   のトルク基準信号出力をこのトルク制限値設定回路のト
   ルク制限値出力と比較する比較回路と、この比較回路の
   出力を入力とし、前記トルク基準信号が前記トルク制限
   値を超えた時にエレベータの加速度を抑制した速度基準
   を出力する速度基準発生回路とを備えて成るエレベータ
   制御装置。