JP3344087B2

JP3344087B2 - エレベーターの制御装置

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Publication number: JP3344087B2
Application number: JP15073494A
Authority: JP
Inventors: 正徳安江
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-07-01
Filing date: 1994-07-01
Publication date: 2002-11-11
Anticipated expiration: 2017-11-11
Also published as: JPH0812206A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エレベーターのかご
側とつり合おもり側の不平衡荷重に基づいてトルク指令
値を補正する秤補償装置を有する制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来のエレベーターの制御装置を
示す構成図である。図において、(1)は巻上用電動機、
(2)は電動機(1)により駆動される巻上機の駆動綱車で、
主索(3)が巻き掛けられその両端にそれぞれかご(4)及び
つり合おもり(5)が結合されている。(6)は電動機(1)に
結合され電動機(1)の回転速度に対応する速度信号(6a)
を出力する速度検出器、(7)はかご(4)に設けられかご内
荷重を検出して秤信号(7a)を出力する秤装置である。

【０００３】(8)は電動機(1)を駆動する電源を供給する
電力変換器、(9)は電動機(1)の電流を検出して電流信号
(9a)を出力する電流検出器、(10)はエレベーターの速度
指令値(10a)を発生する速度指令発生装置、(11)は速度
指令発生装置(10)及び速度検出器(6)に接続された速度
制御装置で、(11a)は第１のトルク指令値、(12)は秤装
置(7)に接続された秤補償装置で、(12a)はトルク補償信
号、(13)は速度制御装置(11)及び秤補償装置(12)に接続
された加算器で、(13a)は第２のトルク指令値、(14)は
加算器(13)、速度検出器(6)及び電流検出器(9)に接続さ
れたトルク制御装置で、(14a)はその出力である。

【０００４】次に、上記のように構成された従来のエレ
ベーターの制御装置の動作を説明する。かご(4)に乗客
が乗り込むと、秤装置(7)によってかご内荷重が検出さ
れ、秤信号(7a)が出力される。秤補償装置(12)は秤信号
(7a)からかご(4)側の重量とつり合おもり(5)側の重量と
の差、すなわち不平衡荷重を演算し、この不平衡荷重に
基づいてトルク補償信号(12a)を演算する。このトルク
補償信号(12a)は不平衡荷重につり合うための電動機ト
ルクに相当する。

【０００５】かご(4)の起動後、速度制御装置(11)は速
度指令値(10a)と速度信号(6a)に基づいて第１のトルク
指令値(11a)を出力する。通常、速度制御演算は、速度
指令値(10a)と速度信号(6a)との偏差によるＰＩ演算が
用いられる。第１のトルク指令値(11a)はトルク補償信
号(12a)と加算器(13)で加算され、第２のトルク指令値
(13a)となる。トルク制御装置(14)は第２のトルク指令
値(13a)、速度信号(6a)及び電流信号(9a)から出力(14a)
を演算し、電力変換器(8)を介して電動機(1)のトルクを
制御する。これで、かご(4)及びつり合おもり(5)は昇降
する。

【０００６】エレベーターの制御装置には、快適な乗心
地と良好な着床精度を実現することが要求される。その
ためには、かご(4)側とつり合おもり(5)側との不平衡荷
重の補償と、エレベーター機械系の慣性モーメントに応
じた比例ゲインの設定が必要である。秤装置(7)はこの
要求を満たすものであり、秤信号(7a)を秤補償装置(12)
で処理することにより、不平衡荷重を適切に補償するこ
とができる。

【０００７】一方、エレベーター機械系の慣性モーメン
トは、電動機(1)や巻上機の種類によって決まる高速側
ＧＤ²と、かご(4)自重や荷重の変動によって決まる低速
側ＧＤ２の和で表される。高速側ＧＤ²は使用する電動
機(1)と巻上機から決まるため、設計段階で見積ること
ができる。しかし、低速側ＧＤ²に寄与するかご(4)自重
や荷重の変動はエレベーターごとに変化するため、標準
的な低速側ＧＤ²を仮定して速度制御装置(11)の比例ゲ
インを設定している。

【０００８】そして、エレベーターの調整時に、エレベ
ーターごとに作業員が比例ゲインの最適値を模索し、微
調整するようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
たエレベーターの制御装置では、エレベーターごとに作
業員が速度制御装置(11)を調整するようにしているが、
速度制御装置(11)の調整は時間と習熟が必要なため、作
業に手間がかかるとともに、作業員によって調整の具合
いが違うという問題点がある。また、かご(4)自重はエ
レベーターごとにばらつきが大きいため、設計段階で最
適な比例ゲインを設定することは困難である。特に、巻
上機の減速比が小さい場合や、歯車なしエレベーター、
リニアエレベーターなどのように、減速機が存在しない
場合には、電動機側から見たエレベーター機械系の慣性
モーメントは、かご自重の影響を大きく受けるため、所
望の制御性能を確保するためには、比例ゲインの調整は
不可欠なものとなる。

【００１０】これに対し、かご(4)の走行時に、トルク
指令値と速度信号からエレベーターの慣性モーメントを
演算によって推定し、比例ゲインを自動調整することが
考えられるが、電動機(1)の特性が正確に把握されてい
る必要があるのと、演算が複雑で演算時間が長くなり、
実現が困難であるという問題点がある。

【００１１】この発明は上記問題点を解消するためにな
されたもので、かご自重が設計段階で予期した範囲を超
えている場合でも、簡単な構成でかご自重を演算し、速
度制御装置を自動調整することができるようにしたエレ
ベーターの制御装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の第１発明に係
るエレベーターの制御装置は、かごの加減速に伴う秤信
号の変化と速度信号からかごの自重を演算するかご自重
演算手段と、演算されたかご自重を記憶するかご自重記
憶装置と、記憶されたかご自重からエレベーター機械系
の慣性モーメントを算出する慣性モーメント算出手段
と、算出された慣性モーメントにより速度制御装置を調
整する自動調整手段とを備えたものである。

【００１３】また、第２発明に係るエレベーターの制御
装置は、第１発明のものにおいて、かご自重演算手段
を、かごの非常停止時におけるかごの減速に伴う秤信号
の変化と速度信号からかごの自重を演算する構成とした
ものである。

【００１４】また、第３発明に係るエレベーターの制御
装置は、第１又は第２発明のものにおいて、秤装置を、
かご内荷重を検出する荷重検出器と、かご停止中の荷重
検出値を保持する荷重保持器と、かご走行中と停止中の
荷重検出値の差を増幅する誤差増幅器と、かご停止中は
荷重保持器の出力を秤信号とし、走行中は誤差増幅器の
出力を秤信号として出力する切換スイッチとで構成した
ものである。

【００１５】

【作用】この発明の第１発明においては、かごの加減速
に伴う秤信号の変化と速度信号からかごの自重を演算し
てこれを記憶し、このかご自重からエレベーター機械系
の慣性モーメントを算出し、これに基づいて速度制御装
置を調整するようにしたため、電動機の特性等の把握は
必要ない。また、かご自重は秤装置の特性が劣化してい
ないときに演算された値が用いられる。

【００１６】また、第２発明においては、かごの非常停
止時の秤信号の変化を用いてかご自重を演算するように
したため、かご自重は秤信号の変化が大きいときに演算
される。

【００１７】また、第３発明においては、かご停止中は
この停止中に保持した荷重検出値を秤信号とし、かご走
行中は走行中と停止中の荷重検出値の差を増幅して秤信
号としたため、秤信号の変化分はアナログ信号の段階で
増幅したものがＡ／Ｄ変換されて取り込まれる。

【００１８】

【実施例】実施例１．図１〜図３はこの発明の第１発明の一実施例を示す図
で、図１は構成図、図２はかご自重演算及び速度制御装
置の自動調整処理を示すフローチャート、図３はかご加
速時の秤信号線図であり、従来装置と同様の部分は同一
符号で示す（以下の実施例も同じ）。

【００１９】図１において、(17)は秤装置(7)と速度検
出器(6)に接続されたかご自重演算装置、(17a)はかご自
重信号である。すなわち、かご自重演算装置(17)は秤信
号(7a)及び速度信号(6a)に基づいてかご自重を演算し、
かご自重信号(17a)を速度制御装置(11)へ送出して、エ
レベーター機械系の電動機(1)軸換算による慣性モーメ
ントを算出して速度制御装置(11)を調整する。

【００２０】ここで、かご(4)容量をＬ[ｋg]、かご(4)
自重をＷｃ[ｋg]、重力加速度をｇ[ｍ／ｓ²]とし、負荷
率βのときに加速度α[ｍ／ｓ²]で走行したとすると、
図３に示す秤信号(7a)は次の(1)式及び(2)式で表され
る。停止中又は一定速中Ｗ＝βＬ[ｋg] …(1) 一定加速中Ｗａ＝βＬ＋(Ｗｃ＋βＬ)α／ｇ[ｋg] …(2) ここで、加速度αは速度信号(6a)から求められる。上記
(1)式及び(2)式からかご(4)自重Ｗｃは(3)式により求め
ることができる。Ｗｃ＝(Ｗａ−Ｗ)ｇ／α−Ｗ [ｋg] …(3)

【００２１】次に、かご自重演算及び速度制御装置(11)
の自動調整処理の過程を図２及び図３を参照して説明す
る。まず、ステップ(21)でかご(4)が停止中かを判断
し、停止中であればステップ(22)へ進み、このときの秤
信号(7a)をＷとして処理を終了し、次の演算サイクルま
で待つ。

【００２２】一方、ステップ(21)でかごが停止中でなけ
れば、ステップ(23)へ進み、速度信号(6a)から加速度α
を算出する。次に、ステップ(24)で加速度αからかご
(4)が一定加速中であるかを判断し、一定加速中でない
ときは処理を終了し、次の演算サイクルまで待つ。ステ
ップ(24)で一定加速中の場合はステップ(25)へ進み、こ
のときの秤信号(7a)をＷａとし、ステップ(26)（かご自
重演算手段）でかご(4)自重を(3)式に従って演算する。

【００２３】更に、ステップ(27)（慣性モーメント算出
手段）でかご(4)自重Ｗｃから低速側ＧＤ²を算出し、あ
らかじめ設定してある高速側ＧＤ²との和から、電動機
(1)軸回りの慣性モーメントを算出する。例えば、つり
合おもり比率をＣ[％]とすれば、かご(4)側重量Ｗcarと
つり合おもり(5)重量Ｗcwtは、およそＷcar＝Ｗｃ＋βＬ [ｋg] …(4) Ｗcwt＝Ｗｃ＋ＣＬ [ｋg] …(5) となる。

【００２４】したがって、巻上機の駆動綱車(2)周上で
見た慣性重量は、Ｗcar＋Ｗcwt＝２Ｗｃ＋(β＋Ｃ)Ｌ [ｋg] …(6) となる。この慣性重量から減速比を考慮して電動機(1)
軸から見た慣性モーメントに換算して低速側ＧＤ²とす
る。高速側ＧＤ²、すなわち電動機(4)や巻上機の慣性モ
ーメントは設計段階で分かっているので、これにより電
動機(4)軸回りの慣性モーメントが算出できる。

【００２５】これで、ステップ(28)（自動調整手段）で
速度制御装置(11)を調整する。この調整手段としては、
エレベーター機械系の慣性モーメントに比例して速度制
御系の比例ゲインを設定するのが一般的である。また、
慣性力を補償するためのフィードフォワード補償の制御
ブロックを備えた速度制御装置では、慣性に比例してフ
ィードフォワードゲインを調整する。以上の処理を繰り
返すことで、走行中はかご(4)自重の演算と、速度制御
装置(11)の自動調整を絶えず実行する。

【００２６】このように、かご(4)自重に応じた適切な
速度制御を行うことができるため、良好な乗心地と着床
精度を実現する。また、秤信号(7a)の変化に基づいてか
ご(4)自重を演算し、電動機(1)の特性の把握等の必要は
ないため、構成は簡単となり、演算時間も短くなる。

【００２７】実施例２．図４はこの発明の第１発明の他の実施例を示す構成図で
ある。図において、(31)は据付調整終了条件の検出手
段、手動スイッチ（いずれも図示しない）等から出力さ
れるかご自重演算指令信号、(32)はかご自重演算装置(1
7)に接続されたメモリからなるかご自重記憶装置、(32
a)はその出力でかご自重信号である。すなわち、かご自
重演算装置(17)はかご自重演算指令信号(31)が入力され
たときだけかご自重を演算してかご自重信号(17a)を出
力する。これがかご自重記憶装置(32)に記憶され、かご
自重信号(32a)が出力される。

【００２８】実施例１では、かご(4)の走行の度にかご
(4)自重を演算するものとしたが、かご(4)自重はエレベ
ーターの据付後に変化することはないため、かご(4)自
重を演算してかご自重記憶装置(32)に記憶し、記憶した
かご(4)自重に基づいて速度制御装置(11)を調整するよ
うにすれば、走行の度にかご(4)自重を演算する必要は
なく、演算時間を節約することが可能である。

【００２９】特に、エレベーターを据付調整した直後
は、秤装置(7)の経年変化による影響がなく、荷重の検
出精度も高いため、据付時や定期点検の際にかご自重演
算指令信号(31)を与えてかご(4)自重を演算することに
すれば、精度高くかご(4)自重が演算できるので、いっ
そう良好な制御性能が得られる。

【００３０】実施例３．図５はこの発明の第２発明の一実施例を示すかごの非常
停止時の秤信号線図である。この実施例は据付時にブレ
ーキによってかご(4)を非常停止させ、かご(4)の減速中
に秤信号(7a)を入力するものである。

【００３１】さて、秤信号(7a)はアナログ信号であり、
これをソフトウエアで処理するために、Ａ／Ｄ変換器
（図示しない）を通してディジタル信号に変換してＣＰ
Ｕ（図示しない）に取り込まれる。したがって、Ａ／Ｄ
変換器の分解能と比較して微小な信号は、精度良く取り
込むことはできない。

【００３２】通常の加速度αは約０.１ｇ以下であり、
かご自重Ｗｃがかご(4)容量Ｌ程度であることを考慮す
ると、加速による秤信号(7a)の変化分(Ｗａ−Ｗ)＝(Ｗ
ｃ＋βＬ)α／ｇは停止時の秤信号βＬに対して小さい
値である。一方、秤装置(7)の検出範囲は無負荷から約
１５０％の過負荷までは確保しなければならないから、
Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジは、少なくとも１.
５Ｌ[ｋg]に相当する程度は見込む必要がある。したが
って、実施例１では、(Ｗａ−Ｗ)[ｋg]の微小な信号は
精度良く取り込むことができず、かご(4)自重の演算精
度が悪くなる。

【００３３】実施例３では、ブレーキによってかご(4)
を非常停止させ、かご(4)の減速中にかご(4)自重を演算
するようにしている。非常停止の減速度は通常の加減速
度よりは高めに設定され、約０.３ｇ程度である。した
がって、図５に示すように、非常停止による減速中の秤
信号(7a1)と通常走行の減速中の秤信号(7a2)の差、すな
わち秤信号(7a)の変化分(Ｗｅ−Ｗ)は大きくなり、かご
(4)自重の演算精度は高くなる。

【００３４】実施例４．図６はこの発明の第３発明の一実施例を示す秤装置のブ
ロック線図である。図において、(7A)は荷重検出器、(7
B)はかご(4)の停止中は端子(a)に、走行中は端子(b)に
接続される切換スイッチ、(7C)は切換スイッチ(7B)の端
子(a)に接続され入力値を保持する荷重保持器、(7D)は
荷重保持器(7C)と切換スイッチ(7B)の端子(b)に接続さ
れ、端子(＋)への入力値と端子(−)への入力値の差を増
幅する誤差増幅器である。

【００３５】この実施例の秤装置(7)は、かご(4)の停止
中と走行中で秤信号(7a)のダイナミックレンジを切り換
えるようにしたものである。まず、かご(4)の停止中は
荷重検出器(7A)の検出値が荷重保持器(7C)を介して秤信
号(7a)として出力される。かご(4)が走行を開始する
と、切換スイッチ(7B)が切り換えられ、誤差増幅器(7D)
は走行中の荷重検出器(7A)の検出値と、荷重保持器(7C)
に保持された荷重検出器(7A)の検出値の差を増幅して秤
信号(7a)として出力する。

【００３６】すなわち、かご(4)が停止中のときには、
人が乗降して荷重の増減があるため、秤装置(7)は既述
のように、１.５Ｌ[ｋg]以上のダイナミックレンジを持
つように設定されている。いったんかご(4)が走行を開
始すると、人の乗降はないので、起動直前の秤信号Ｗに
よって負荷率を求めて不平衡荷重が演算される。一方、
走行中の秤信号(7a)は、図３に示すように、停止中の秤
信号値を中心にして、加減速による慣性分だけ変化し、
(Ｗａ−Ｗ)が出力される。この信号が図２のステップ(2
6)の(Ｗａ−Ｗ)として用いられる。

【００３７】このようにして、一定加速中の秤信号Ｗａ
と一定速中の秤信号Ｗを求めることにより、秤信号(7a)
の変化を精度高く検出できるため、かご(4)自重の演算
精度が高まり、良好な速度制御が可能となる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したとおりこの発明の第１発明
では、かごの加減速に伴う秤信号の変化と速度信号から
かごの自重を演算してこれを記憶し、このかご自重から
エレベーター機械系の慣性モーメントを算出し、これに
基づいて速度制御装置を調整するようにしたので、電動
機の特性等の把握は必要なく、簡単な構成でかご自重に
影響されない良好な乗心地と着床精度を実現できる効果
がある。また、かご自重は秤装置の特性が劣化していな
いときに演算される値が用いられ、演算時間が節約でき
るとともに、秤装置の特性の経年変化に影響されること
なく良好な制御性能を実現できる効果がある。

【００３９】また、第２発明では、かごの非常停止時の
秤信号の変化を用いてかご自重を演算するようにしたの
で、かご自重は秤信号の変化が大きいときに演算され、
かご自重を精度高く演算できる効果がある。

【００４０】また、第３発明では、かご停止中はこの停
止中に保持した荷重検出値を秤信号とし、かご走行中は
走行中と停止中の荷重検出値の差を増幅して秤信号とし
たので、秤信号の変化分はアナログ信号の段階で増幅し
たものがＡ／Ｄ変換されて取り込まれ、かご自重を精度
高く演算できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す構成図。

【図２】図１によるかご自重演算及び速度制御装置の自
動調整処理を示すフローチャート。

【図３】図１のかご加速時の秤信号線図。

【図４】この発明の実施例２を示す構成図。

【図５】この発明の実施例３を示すかごの非常停止時の
秤信号線図。

【図６】この発明の実施例４を示す秤装置のブロック線
図。

【図７】従来のエレベーターの制御装置を示す構成図。

【符号の説明】

１巻上用電動機、４かご、５つり合おもり、６ａ
速度信号、７秤装置、７ａ秤信号、７Ａ荷重検
出器、７Ｂ切換スイッチ、７Ｃ荷重保持器、７Ｄ
誤差増幅器、１０ａ速度指令値、１１速度制御装
置、１１ａ第１のトルク指令値、１２秤補償装置、
１３ａ第２のトルク指令値、１７かご自重演算装
置、１７ａかご自重信号、３２かご自重記憶装置、
３２ａかご自重信号。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】速度指令値と速度信号からトルク指令値
を発生する速度制御装置を有し、上記トルク指令値によ
り電動機を制御してかご及びつり合おもりを昇降させ、
かご内荷重を検出して秤信号を出力する秤装置を設け、
上記秤信号により上記かご側とつり合おもり側の不平衡
荷重を演算し、この不平衡荷重に基づいて上記トルク指
令値を補正するエレベーターにおいて、上記かごの加減
速に伴う上記秤信号の変化と上記速度信号から上記かご
の自重を演算するかご自重演算手段と、上記演算された
かご自重を記憶するかご自重記憶装置と、上記記憶され
たかご自重からエレベーター機械系の慣性モーメントを
算出する慣性モーメント算出手段と、上記算出された慣
性モーメントにより上記速度制御装置を調整する自動調
整手段とを備えたことを特徴とするエレベーターの制御
装置。
【請求項２】かご自重演算手段を、かごの非常停止時
における上記かごの減速に伴う秤信号の変化と速度信号
から上記かごの自重を演算する構成としたことを特徴と
する請求項１記載のエレベーターの制御装置。
【請求項３】秤装置を、かご内荷重を検出する荷重検
出器と、かご停止中の上記荷重検出値を保持する荷重保
持器と、上記かご走行中と停止中の上記荷重検出値の差
を増幅する誤差増幅器と、上記かご停止中は上記荷重保
持器の出力を秤信号とし、走行中は上記誤差増幅器の出
力を秤信号として出力する切換スイッチとで構成したこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエレベータ
ーの制御装置。