JP4031567B2

JP4031567B2 - エレベータアクティブローラガイドの故障検出方法およびエレベータアクティブローラガイドの故障検出装置

Info

Publication number: JP4031567B2
Application number: JP04909698A
Authority: JP
Inventors: ケイ．ジェイミイソンエリック; エス．ウイリアムスダニエル
Original assignee: Otis Elevator Co
Current assignee: Otis Elevator Co
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2018-03-02
Also published as: JPH10279214A; US5824976A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエレベータのアクティブローラガイド制御器の分野に関する。特に本発明はエレベータアクティブローラガイドにおける故障条件を検出するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクティブローラガイド（ＡＲＧ）の一つのタイプは、電磁束を備えたエアギャップを有する電磁アクチュエータを備えた操作可能なバネを使用する。エアギャップにおける磁束密度の２乗は、圧力と、磁化による電磁アクチュエータによって作用される力に直接関連する。
【０００３】
アクティブローラの発展に関する最近の仕事は、素材遂行多重機能を有することについて集中しており、必要とされるセンサの数を減少させる。多重使用の例は、位置情報と、ＡＲＧのアクチュエータによって発生される磁力を決めるために、磁束センサからの出力を使用することである。米国特許第５，２９４，７５７号、第１８コラム、第３８行で述べられている第２０図を参照のこと。ＡＲＧエレベータシステムにおいて、エラー信号が、偏心構造に従い、不望のエレベータ運動を生じかつ乗客に乗り心知の悪さを与えるので、アクチュエータの機械的な調節は良好な制御を行うために、密着接合でなければならない。境界が適正に繰り返されているかどうかを決めるための良い方法が無いことは、現存するＡＲＧが持っている問題である。しかしながら、制御力と位置情報を供給するアクチュエータを使用することによって、ＡＲＧ制御器が確実な情報，制御パラメータを調節するために使用されるべき情報を受けているかどうかを直ちに検出することが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＡＲＧ制御器に無視されるべき入力が導かれる場合がある。アクチュエータは、例えばバッファストライク又は安全係合によって不揃いにされているか、又は正しく組み込まれていない。さらに、アクチュエータを不揃いにしかつ制御を悪くする場合として、誤信号を発生し制御器に導いたり、無視すべき情報を制御器に与える他の種々な条件がある。必要なことは、故障条件による情報をＡＲＧが受ける時はＡＲＧ制御器を不動作にさせるための簡単な方法である。（エレベータシステムは、ＡＲＧにおける故障が修正されるまで、受動ローラガイドまで逆戻りする。）
本発明の目的は、ＡＲＧ磁気アクチュエータの組み立てと、異常磁束表示と異常電流表示に至るいかなる条件存在を検出する、ことである。この目的に適合させるために、本発明は、アクチュエータ電流とアクチュエータ力の大きさの受け入れ可能な範囲を有するＡＲＧ制御器への入力を絶えず比較し、アクチュエータ力は検出された磁束密度の２乗に正比例する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の方法は、垂直なホイストウェイ内でエレベータを水平に位置決めするための電流駆動力アクチュエータを有するエレベータアクティブローラガイド（ＡＲＧ）の故障検出方法であって、アクチュエータはコイルを備えたマグネットを有し、マグネットはリアクションバーからの可変の大きさのギャップで離間され、リアクションバーは垂直なホイストウェイに沿って伸びるレール上のローラに接続され、ＡＲＧは、電流によって生成されるギャップにおける磁束密度を測定するための手段と、アクチュエータを駆動するために使用される電流の大きさを送信するための手段、およびギャップに磁束密度の大きさの信号を送るための手段を含んでいる。本発明によれば、故障検出方法は、
電流の新しい大きさを示す信号と磁束密度の新しい大きさを示す信号を検出するステップと、
ギャップの大きさを磁束密度と電流から決めるステップと、
ギャップの大きさをギャップの最大および最小許容大きさによって規定される範囲と比較するとともにギャップの大きさが範囲外であるかどうかを示す信号を供給するステップ、および
力の大きさと電流の大きさがそれぞれ限界よりも各々小さいかどうかを決めるとともに決定に対応する信号を供給するステップ、
を含んでいる。
【０００６】
本発明の他の特徴は、ＡＲＧ制御器の一部として使用するための装置である。該装置は、
アクチュエータの磁束密度と電流に周期的に応答する入力と、
入力に連結され磁束密度と電流を蓄えるための、例えばランダムアクセスメモリのような更新できない記憶装置と、
電流と磁束密度の大きさに基づいて、故障条件が存在するかどうかを決めるために使用される処理を記憶するための、例えば電気的にプログラマブルなリードオンリメモリのような、第１のメモリと、
ギャップの大きさの受け入れ可能な範囲と電流と力の最大許容大きさを記憶し、力は磁束から決められる、例えば消去可能なＥＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）のような、第２のメモリ、および
更新可能な記憶装置、第１のメモリおよび第２のメモリに接続された、例えばマイクロプロセッサのような、第１のメモリに記憶された処理を実行し、第２のメモリの内容と更新可能な記憶装置の内容を使用して、故障条件が存在するかどうかを示す信号を供給する信号処理装置を含んでおり、ここで、第１のメモリに記憶されているプログラムは上述した方法に基づく。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、エレベータレール２５ａと２５ｂ間のエレベータかご枠２８の側面から側面までの運動を制御するためのアクティブローラガイド（ＡＲＧ）が示されており、ＡＲＧは、本発明による、ＡＲＧ故障センサ１０，ＡＲＧ制御器１０に結合されたＡＲＧ制御器の素材を含んでいる。本発明の方法を実施するＡＲＧ故障センサのほかに、ＡＲＧは、かご枠の各側に、バネ２２ａおよび２２ｂ，ホイストウェイにおいてバネを水平方向に中心付けするバネをバイアスするためのアクチュエータ（ＤＬＭＡ）２７ａおよび２７ｂに限らないアクチュエータ，電気コイル１２ａと１２ｂを有しかつギャップ２６ａと２６ｂによってリアクションバー２４ａおよび２４ｂから分離された振動マグネット２３ａおよび２３ｂを含んでいる。最後に、かご枠２８の各側には、該かご枠２８がレール２５ａと２５ｂに沿ってロールするローラ２１ａおよび２１ｂがある。ＤＬＭＡの例としては、米国特許出願Ｓ／Ｎ０８／７４１，７５１を参照のこと。アクティブローラガイドの他のタイプは、例えば上述した米国特許第５，２９４，７５７号の図３０に示されているように、知られている。
【０００８】
各振動マグネット２３ａおよび２３ｂは、マグネットとリアクションバー２４ａおよび２４ｂ間のギャップ２６ａと２６ｂにおける磁束密度Ｂを測定する磁束センサ１１ａおよび１１ｂを含んでいる。本発明の方法は、磁束密度Ｂとアクチュエータ電流ｉからのギャップ２６ａと２６ｂについての情報を示すことができる知られている原理においてグラウンドされている。このアクチュエータ電流は磁束Ｂを生成する。電流ｉを知ること又は検出することにより、アクチュエータ力Ｆは検出された磁束密度Ｂから直接計算できる。
【０００９】
エレベータの完全なＡＲＧ制御システムは、側面から側面までの運動ばかりでなく、エレベータの両側に関して前後の運動に対する要素も含んでいる。これらの他の制御軸に対するハードウェアは、側面から側面までの運動の制御のためのハードウェアに原理が同じである。
【００１０】
振動マグネット２３ａ又は２３ｂにおけるアクチュエータ電流ｉは、（１）式に従ってかご枠２８をリアクションバー２４ａ又は２４ｂの方に引っ張るアクチュエータ力を生成する。
【００１１】
【数１】

【００１２】
ここで、ｋ_fはポール面の面積Ａとマグネットの巻線の巻数による振動マグネット２３ａ又は２３ｂに対する定数である。電流ｉは磁束密度Ｂを発生し、アクチュエータ力Ｆは（２）式として磁束Ｂで表される。
【００１３】
【数２】

【００１４】
ここで、μ₀は自由空間の透磁率である。従って、（２）式のＦを（１）式に代入することによって（３）式が得られ、各振動マグネット２３ａと２３ｂの磁束密度Ｂとアクチュエータ電流ｉを知ることによって、アクチュエータ力とギャップｇが生じる。
【００１５】
【数３】

【００１６】
従って、磁束密度Ｂとアクチュエータ電流ｉの測定値を与えれば、ギャップ位置用の特別なセンサを使用することなく、アクチュエータ力Ｆが決まる。
【００１７】
図２を参照すると、アクチュエータ電流ｉに対応するアクチュエータ力Ｆの曲線群は２ｍｍから１０ｍｍまで１ｍｍ増しでの範囲のギャップの大きさに対してプロットされている。これらの曲線は上述の式（１）に基づくものである。かくして、フラックスセンサ１１ａ又は１１ｂが磁束密度Ｂに対する大きさを生じる時、ＡＲＧ故障センサ１０は、式（２）に従って、磁束密度の大きさをアクチュエータ力の大きさＦに変換するとともに、その力を生じるアクチュエータ電流の知識により、ＡＲＧ故障センサ１０は、式（３）を用いて、ギャップｇ２６ａ又は２６ｂの大きさに決めることができる。例えば図２に示されているような、許されるギャップの最小および最大値は、メモリに予め格納されている。そのようにして決まるギャップが受け入れ可能でありかつそれが最小と最大の許される大きさの間になれば、ＡＲＧ故障センサ１０は動作しない。
【００１８】
側面運動に対して、２つのギャップ２６ａと２６ｂが同じである限り、エレベータは中心位置におかれる。しかしながら、各ギャップは、もちろん、ある所定の受け入れ可能な範囲内にあるべきである。ＡＲＧ故障センサ１０がＡＲＧ制御器９から磁束密度Ｂと電流大きさｉを受ける時、それは、エレベータかご枠２８の各側に対して、アクチュエータ力Ｆの大きさについて言及しており、かつそのアクチュエータ力と関連する電流ｉから図２に示されているグラフの関係を使用すれば、かご枠２８の各側に対するギャップｇが決まる。２つのギャップ大きさが同じであれば、エレベータは側面運動に対して中心に位置付けされる。中心に位置付けされることに加えて、各ギャップの大きさは所定の受け入れ可能な範囲内になければならない。
【００１９】
好ましい実施例においては、ＡＲＧ故障センサ１０は、各ギャップ大きさが２ｍｍと１０ｍｍの大きさにあること、各アクチュエータに対する電流ｉの大きさが１０アンペア以下であること、および計算された力Ｆの大きさが５００ニュートン以下であることをチェックする。従って、電流−力座標軸は、図２の曲線１１によって境界付けされた領域内の点でなければならない。その曲線は、アクチュエータ電流とアクチュエータ力の大きさの所定の受け入れ可能な動作エンベロープの境界を規定する。
【００２０】
図３を参照すると、本発明の方法のブロック図が示されており、ＡＲＧ故障センサ１０は、入力３１を介しての信号ライン上の磁束密度測定値Ｂ₁とＢ₂およびアクチュエータ電流大きさｉ₁とｉ₂を受け、これらの大きさをＲＡＭ３７に格納する。ＲＡＭ３７とＡＲＧ故障センサ１０の全ての他の要素は、データ／制御バス３２を介して、互いに接続されている。適正な時間間隔にわたる各々を平均化することによる入力の大きさの後に、マイクロプロセッサ３８は、各電磁石に対して、アクチュエータ力Ｆとギャップｇを参照し、マイクロプロセッサ３８はＥＰＲＯＭ３５に格納されているインストラクションを使用する。それから、マイクロプロセッサは、各アクチュエータに対して、力−電流対が図２における動作エンベロープによって規定される所定の受け入れ可能な動作エンベロープ内にあるかどうかを決める。それは、参照されたアクチュエータ力（検出された磁束密度に基づく）を最大許容レベル５００Ｎと比較することによって、アクチュエータ電流を最大許容電流１０Ａと比較することによって、および参照されたギャップを２〜１０ｍｍの許容範囲と比較することによって、行われる。所定の受け入れ可能な動作エンベロープはＥＥＰＲＯＭ３６に格納される。
【００２１】
もし、各アクチュエータに対して、電流−力対が所定の受け入れ可能な動作エンベロープ１１内にあれば、ＡＲＧ故障センサは、そのプログラムを終わり、ＡＲＧ制御器からの入力の大きさの次のセットを受けるにあたってプログラムを戻すことを待つ。しかしながら、もし電流−力対が動作エンベロープ外にあれば、ＡＲＧセンサはＡＲＧ制御器に出力３３を介してライン３９上の信号を供給して指令するとともにシャットダウンする。
【００２２】
好ましい実施例においては、個々のギャップすることのほかに、ＡＲＧ故障センサ１０は、２つの側面運動が所定の許容期間内にあるかどうかを、チェックする。平均ギャップの所定の期間は、もちろん、ＥＥＰＲＯＭ３６に格納される。
【００２３】
図４を参照すると、本発明の方法を実施するプログラムに対するプログラムフローチャートが示されている。ＡＲＧ制御器９からブロック４１への受け入れは時間に対して１０倍である。ブロック４２において、各振動マグネット２３ａと２３ｂに対する磁束密度Ｂと電流ｉの大きさはメモリに蓄積される。量の値は円滑プロセス４３において円滑にされる。それから、平均ギャップと同様に、各振動マグネット２３ａと２３ｂ（図１）に対するギャップの大きさは、式（１）および（２）又はブロック４４における同様な試行に基づいて、決められる。
【００２４】
ステップ４６で決められるように、平均ギャップが許容範囲内にあれば、ステップ５１で決められるように、ｇ₁とｇ₂の両方は受け入れ可能な範囲内であり、処理によって出力は生じなく、それは簡単に再始動する。しかしながら、もし平均ギャップが許容範囲内でなければ、処理は行われ、遠隔エレベータ監視（ＲＥＭ）出力を作動させる。この場合において、平均ギャップが許容範囲外であっても、個々のギャップがまだ有効（動作エンベロープ１１の受け入れ可能なギャップ境界内）であれば、報告されたアクチュエータ力と電流の大きさを試験するとき見出されることに応じて、処理はそれ以上は行われない。決定ブロック４８に示すように、平均ギャップの大きさに拘わらず、個々のギャップが有効でなければ、処理は行われ、指令がＡＲＧ制御器に送られ、ＡＲＧ制御器は、動作を停止し、無効なギャップ故障となり、ステップ４９に示すようにＲＥＭ出力を動作させる。
【００２５】
各ギャップが有効であれば、ＡＲＧ故障センサは各報告されたアクチュエータ電流および力の大きさをチェックする。ギャップの大きさをチェックすれば、電流と力の大きさは図２の境界１１の曲がった部分内である。動作エンベロープ境界の直線部をチェックすることも必要である。ギャップの大きさがすべて２ｍｍと１０ｍｍ内にあれば、力の大きさが１０アンペア以下でありかつ電流の大きさが１０アンペア以下である限り、処理はスタートから再び行われる。ＡＲＧ故障センサが電流又は力の大きさがその限界の大きさよりも大きいことを見い出せば、ＡＲＧセンサは、ステップ５２に示すように、ギャップがその受け入れ可能な範囲外であることを検知する時に行うような停止メッセージをＡＲＧ制御器に送る。
【００２６】
上述の装置が本発明の原理の応用を示すのみであることは、理解されるべきである。多数の変形と他の装置は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、当業者によって理解できるものであり、かつ特許請求の範囲はそのような変形と装置をカバーするものである。
【００２７】
【発明の効果】
ＡＲＧは磁束センサを使用し、該磁束センサは操作マグネットとリアクションバー間のギャップにおける磁束密度を測定する。本発明においては、磁束密度はアクチュエータ力の対応する大きさに変換される。最後に、力−電流対の値はこれらの値の受け入れ可能な動作エンベロープと比較され異常の原因に拘わらず、およびシステムにおいて故障が位置している場合に拘わらず、異常又は故障が存在するかどうかを決める。例えば、アクチュエータの不揃いのほかに、異常な力−電流対が磁束および電流検出装置の故障によって生じる。ＡＲＧは、誤った入力を受けると不安定になるとともに不安定さは乗客を不快にするので、力−電流対が所定の受け入れ可能な動作エンベロープ外にあることを決める時、ＡＲＧ制御システムは動作不能になる。本発明はこの問題点を解決する。
【００２８】
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は、図面に関連する詳細な説明からより明白になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エレベータかごの側面運動を制御するためのアクティブローラガイド制御システムの要素を示す。
【図２】力−電流対の動作エンベロープのグラフであり、アクチュエータマグネットとリアクションバー間のギャップにおけるエレベータの側面運動を決める方法を示す。
【図３】本発明による、ＡＲＧの故障検出センサのブロック図。
【図４】本発明による、ＡＲＧの故障検出センサのプログラムフローチャート。
【符号の説明】
９…アクティブローラガイド（ＡＲＧ）制御器
１０…アクティブローラガイド（ＡＲＧ）故障センサ
１１ａ，１１ｂ…磁束センサ
１２ａ，１２ｂ…電気コイル
２１ａ，２１ｂ…ローラ
２２ａ，２２ｂ…バネ
２３ａ，２３ｂ…振動マグネット
２４ａ，２４ｂ…リアクションバー
２５ａ，２５ｂ…エレベータレール
２６ａ，２６ｂ…ギャップ
２７ａ，２７ｂ…デジタルリニア磁気アクチュエータ（ＤＬＭＡ）
２８…エレベータかご枠
３１…入力
３２…制御バス
３３…出力
３５…ＥＰＲＯＭ
３６…ＥＦＰＲＯＭ
３７…ＲＡＭ
３８…マイクロプロセッサ

Claims

垂直なホイストウェイ内でエレベータを水平に位置決めするための電流駆動力アクチュエータを有するエレベータ用アクティブローラガイド（ＡＲＧ）の故障検出方法であって、前記アクチュエータはコイルを備えたマグネットを有し、該マグネットは、可変の大きさのギャップによってリアクションバーから隔てられており、該リアクションバーは、前記垂直なホイストウェイに沿って延びるレール上のローラに接続され、
前記アクティブローラガイドは、前記ギャップを変えるために、より大きな力またはより小さな力で前記エレベータかごを前記リアクションバーに向けて引き寄せるように前記コイルにおける電流を増減させるとともに、
前記電流によって生じる、前記ギャップにおける磁束密度を測定する手段と、
前記アクチュエータを駆動するために使用される電流の大きさを示す信号を送る手段と、
前記ギャップにおける磁束密度の大きさを示す信号を送る手段と、
を備え、
前記故障検出方法は、
（ａ）電流の大きさを示す信号および磁束密度の大きさを示す信号を検出するステップと、
（ｂ）前記磁束密度および前記電流から前記ギャップの大きさを判断するステップと、
（ｃ）前記判断されたギャップの大きさを、ギャップに適用される最大限界および最小限界によって規定された所定の範囲と比較し、前記判断されたギャップの大きさが前記範囲外であるかどうかを示す信号を供給するステップと、
（ｄ）前記磁束密度から判断された前記力の大きさ、および前記電流の大きさが、各々の限界よりも小さいかを判断し、この判断に対応する信号を供給するステップと、
を含むことを特徴とするエレベータアクティブローラガイドの故障検出方法。
請求項１に記載の故障検出方法を実行する装置であって、
前記アクチュエータの磁束密度および電流を示す信号を周期的に受ける入力部と、
前記入力部に連結されるとともに、前記磁束密度および前記電流を記憶する更新可能な記憶装置と、
前記故障検出方法を記憶するとともに、ギャップの大きさの受入可能範囲と、電流および力の最大許容大きさと、を記憶するメモリであって、前記力は前記磁束から判断される、メモリと、
前記更新可能な記憶装置および前記メモリに接続された信号処理装置であって、前記メモリに記憶された前記故障検出方法を実行し、前記メモリに記憶された前記ギャップの大きさの受入可能範囲ならびに前記電流および力の最大許容大きさと、前記更新可能な記憶装置に記憶された前記磁束密度および電流の大きさと、をデータとして使用し、故障条件が存在するかを示す信号を供給する信号処理装置と、
を備えることを特徴とする故障検出方法実行装置。
前記更新可能な記憶装置がランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり、
前記メモリが電気的にプログラム可能なリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ）であり、
前記信号処理装置がマイクロプロセッサであることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
前記更新可能な記憶装置がランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり、
前記メモリが、前記故障検出方法を記憶する電気的にプログラム可能なリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ）と、前記ギャップの大きさの受入可能範囲ならびに前記電流および力の最大許容大きさを記憶する消去可能なＥＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）と、からなり、
前記信号処理装置がマイクロプロセッサであることを特徴とする、請求項２に記載の装置。