JP4322960B2 - エレベータの減速方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、エレベータの減速のための請求の範囲第１項の前文に記載の方法および請求の範囲第４項の前文に記載の装置に関するものである。
さまざまなエレベータの規則によれば、エレベータは一定の精度で階に停止することができる必要がある。その要求許容範囲は代表的には±5mmの程度であり、最新式のエレベータは容易に、それを達成している。しかし、より高い停止精度が標榜されている。なぜならば、停止精度もエレベータの品質の１つの尺度と見なされているからである。更に、正確な停止を行うことができるエレベータにおいては、かごのドアおよび階のドアなどのエレベータの部品間の連携が、より良くなる。
エレベータの位置の判定は、機械装置に連結して取りつけられているパルス回転速度計を用いて、その機械が行う回転に直接比例するパルス数をカウントして行われる。エレベータの位置の判定に用いられる他の装置は、エレベータの速度に比例するアナログ電圧を生成する回転速度計であり、その出力電圧はパルス列に変換され、パルス列のパルス周波数はエレベータ速度に比例し、そのパルス数は、エレベータが走行する距離に比例する。しかし、どちらのタイプの回転速度計においても、パルス計数値から算出される距離は完全に正確というわけではない。なぜならば、エレベータは、エレベータのロープとトラクションシーブとの間の摩擦によって駆動されるからである。回転速度計のパルスから算出される距離は小さな誤差を有している。なぜならば、トラクションシーブに対して、エレベータのロープは僅かに動くからである。算出された距離における誤差は大きくはなく、通常は数ミリに過ぎないが、最新のエレベータ技術においては、この小さな誤差さえも無くすことを目的としている。
この問題を解決するために、さまざまな方法が提案されており、例えば米国特許明細書第4,493,399号に行われているように各階のエレベータの位置を表すパルス計数値を更新することによる方法がある。２つの回転速度計、すなわちアナログ回転速度計およびパルス回転速度計を一緒に、もしくは別個に用いるエレベータもある。エレベータの位置を示すのに用られている他の方法はシャフトもしくはかごに、正確な位置データを生成するコード読取装置を設けることである。
エレベータの動きは、また例えば加速度、減速度、および加減速度の変化などの乗客の快適性に関連する要因により制御され、これらの要因は実際にはエレベータの位置を決める問題には関係はないが、エレベータの制御に関して周辺条件を課している。
本発明は、エレベータの加速度、減速度、加速度および減速度の変動、並びにエレベータ位置の計算をエレベータ制御と一体化して、高い停止精度を達成するとともに、エレベータが階に停止しつつあるときに所望のレベルの乗り心地を達成することを目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明の方法は、請求の範囲第１項の特徴部分に示すことを特徴とする。本発明の装置は、請求の範囲第４項の特徴部分に示すことを特徴とする。本発明の他の実施例は、特許請求の範囲の他の項に示す構成要件を特徴とする。
本発明の方法を適用すればエレベータは、加速度、減速度、および加減速度の変化（ジャーク）などの、定められた性能パラメータの枠内での快適な走行状態や高い停止精度などの最大限度の性能を得る。本発明の方法によれば、据え付け時に減速部品を調節することが不要になる。
提示した方法によれば、必要な減速度を残余距離に基づいて継続的に決定し、その結果エレベータを円滑に階へ運ぶ。減速度を、算出したジャークを用いて速度と減速度と残余距離とがゼロになる点へ向けて連続的に変化させる。
次に、図面を参照しながら実施例を用いて本発明を説明する。
第１図は、本発明に係わるエレベータの周囲の状況を示す。
第２図は、目標の階に到着したときのエレベータの正しい動作を示す。
第３図は早期停止の場合を示す。
第４図は遅延停止の場合を示す。
第５図は早期停止の修正を示す。
第６図はエレベータの減速段階のブロック図を示す。
第７図は、減速段階中の基準値を決定する工程を示す。
第８図は、最終丸め時のジャークを算出する工程を示す。
エレベータのかご２（第１図）を、トラクションシーブ６の周囲を通っている巻上ロープ４上に、カウンタウエート８をそのロープの他方の端部に取り付けた状態で吊す。エレベータを動かすために、トラクションシーブ６をエレベータモータ10によって回転させる。モータはトラクションシーブのシャフトに連結しており、制御装置12によって制御される。制御装置12は周波数変換器を有する。周波数変換器は、制御装置14から得る制御信号に従って、給電線16から供給される電気をエレベータの駆動に必要な電圧および周波数に変換する。制御装置14は制御パルスを周波数変換器の半導体スイッチへ送る。制御装置14は周波数ならびに振幅基準値を導体22を介してエレベータの計算調整装置24から、すなわち更に詳しくは、制御装置26から受信する。速度のフィードバックを行うために、回転計用発電機18をトラクションシーブシャフトへ直接に、もしくはベルトを介して連結し、回転速度に比例する回転計用電圧を生成する。
エレベータのモータの速度に比例する回転計用電圧はアナログ／デジタル変換器へ送られ、アナログ／デジタル変換器がモータ速度を、国際単位系と一致するデジタル量として生成する。デジタル量がエレベータの計算調整装置24へ供給される。装置24には、エレベータ駆動用に選択された公称値を格納する。公称値は、ジャーク21用、加速度23用、定速度段階中の駆動速度25用、当該加速度もしくはジャークを当該公称値よりも大きく、もしくは小さくすることができるマージンを決める係数などの他のパラメータ27用である。エレベータシャフト内に取り付けたフラグ34から本システムは、階付近にエレベータが位置することを示すデータを得る。このデータは導体36を介して計算調整装置24へ取り込まれる。後に説明する方法で、速度基準装置29が上述の量からエレベータのかごの動きのさまざまな段階でのエレベータの速度基準値を計算して、階を離れた後、エレベータのかごが可能な範囲で最高の駆動速度まで最適に加速され、そして、特に目標階に円滑かつ正確に停止するようにしている。その計算に必要な目標階からの距離は速度信号の時間積分として決められる。装置29から得られた速度基準値は速度信号と共に識別要素35に入力される。識別要素の出力37は、それ自体公知の制御装置26へ入力される。制御装置26はPI制御装置を有し、制御装置14のための周波数および振幅基準値を生成する。本発明の好ましい実施例においては、制御は、ソフトウエアに基づいた方法として実行されるが、本発明を、同様の機能を実行する装置を用いて実行することもできる。
時刻48、すなわちエレベータのかごが目標階の減速点に到達したとき、速度基準値を減らし始める。先ず時刻48〜50の段階であり、公称ジャークを用いて減速度を変更しながら時刻50まで行く。次に一定減速度で時刻52まで行き、最後に、最終の丸め中に減速度を変えながら時刻40に達する。減速が、公称減速度および公称ジャークを用いる公称速度から始まる場合、その減速点は、全く間違いなくエレベータを目標階の階の高さに正確に停止させるものでなければならない。このような場合、駆動速度曲線は上述の加速用の駆動速度曲線と同じである。第２図はこのような場合を示す。第３図に示す状態においては、目標階の高さからの距離が、目標階が実際にある位置よりも遠い距離に位置するように減速点48’を算出している。公称ジャークおよび公称減速度を用いると、エレベータは目標階の高さの手前に時刻40’に停止し、速度は破線54で示すように変化する。同様に、第４図に示す場合において、減速点は点48’’に位置するように算出しており、したがって、エレベータの速度は曲線56で示すように減速され、エレベータは点40’’で停止する。
駆動距離が短くて公称速度を達成できない場合、第２図、第３図および第４図における一定加速度段階から加速度を変更することによって直接に一定減速度段階へ遷移する。一定加速度段階および一定減速度段階の継続期間と同様に最大駆動速度（V _N ）の継続期間は駆動距離に応じて変化する。このことは減速手順に全く影響を与えない。それについては後に説明するが、本システムは、一定減速度の開始後このような状態にあっても同じように機能する。
本発明の制御方法をもっと明快に説明するために第５図は、第３図に示す状態の減速段階を拡大して示す。本発明による減速度、ならびに速度基準値および最終丸め、すなわち停止前の減速度の変動率は、第６図、第７図および第８図のブロック図に示す方法で決められる。その計算方法は速度基準装置29によって行なわれ、その結果として得られた速度基準値は制御装置14へ供給される。そしてエレベータは最適な率で減速して、停止の瞬間にエレベータが目標階の高さにあるとともに速度および減速度がゼロになるようにしている。したがって、エレベータは、減速点から目標階の高さまで、できる限り迅速に到着し、その減速は速度もしくは減速度の急変無しに平滑に行われる。
減速段階の開始時に速度基準値が公称ジャークの大きさ分だけ変更され、減速度および速度が次の式によって計算される。
a_de=J・t_r
a_di=v _ref ² /（２・（d-d _x ））
v_ref= v _N - J・t_r ²/２
ここで、
− t_rは、値dtから始まり差分ステップdtを有し、減速点から始まる速度曲線の丸め時間であり、
− a_deは、公称ジャーク量ずつ変化する減速度基準値であり、
− Jは、公称ジャークであり、これは、一定加速、図２〜４における時刻38〜42、44〜46および48〜50の期間における加速度（減速度）の変化量に対するデフォルト値として決められており、
− a_diは、階床の高さまでの残余距離から計算した減速度値であり、
− dは、目標階の階床の高さまでの距離であり、
− d_xは、最終丸めに必要な距離、すなわちエレベータが一定減速度で目標階まで減速したとしたら走行するであろう距離に加えて最終丸めのために走行する追加距離である。d_xは、事前に選択したジャーク値（＝公称ジャーク）を用いて計算される。
減速度量a_deおよびa_diを計算し、それらの値を互いに比較する。一定減速度へ遷移するためには、次の条件が必要である。a_de≧a_di
一定減速度へ遷移するためのこの条件が満たされない場合、減速度が変化している段階のための新規の速度基準値が、差分ステップdtが経過した後に、前回の計算に続く次の時点で計算される。
一定減速度段階中は速度基準値を、第６図のブロック図に従って減少させる。本発明によれば一定減速度段階中は、本システムは、最終減速を許容ジャークに従って開始できる点、すなわち速度基準曲線上での最終丸めへの遷移が発生する点を見つけようとする。この点（第２図から第５図の点52に相当）が見つかると、減速度をその時から一定ジャークで変え、したがって減速度基準値および速度基準値が変化し、その結果、減速度と、速度と、目標着床階からの残余距離とが同時にゼロ値になる。ブロック60において、推奨される未来の速度基準値が、速度基準値からa_de ^*dtを引くことによって計算される。残りの距離に基づいて新規のa_di値（ブロック62）が、第７図に関連して後に示す公式に従って計算される。減速度基準値a_deと、距離に基づいて算出された減速度a_diとの間の差が許容減速度偏差△a=J^*dtを越える場合、減速度基準値a_deは△a（ブロック64、65）により修正される。同様に、上記の差が−△aよりも小さい場合（ブロック64および66）、減速度基準値a _de は△aによって修正され、もしくはその差が小さい場合、現在の減速度基準値a_deが維持される。このようにして速度基準値v _ref が、減速度a _di に従って作られ、該減速度a _di は、階床の高さまでの残余距離に基づいて計算された。また偏差が△aを越える場合、減速度基準値a _de を△a単位で、距離に基づいて計算されている減速度a _di に近付けることができる。この結果、大きなジャーク無しに変化が起こる。例えば、位置の修正（ベーンエッジ、フラグ）が減速中に生じる場合、その位置データの突然の変化が減速度基準値を変え、それによって速度曲線においては平滑な丸めを作り出すことができる。減速度基準値a_deをここで、距離に基づいて計算されている減速度a _diの方へ、互いに等しくなるまで段階的に変える。このとき、距離に基づいて計算されている減速度a_diはステップ状に変化するが、速度基準値に対応する減速度基準値a _de は、より緩やかに変化する。速度基準値v_ref の変化は、ほとんど感知できないほどに見える。ブロック68において、新しい減速度基準値に基づいて新規の速度基準値v_refが計算され、それから最終丸めのための減速度の変化J4の値が計算される（ブロック70）。それについては第８図にもっと詳細に示す。最終丸めを開始するための条件が存在している場合（ブロック72）、その最終丸め段階を起動する。そうでない場合、動作をブロック60から再スタートして、新たな速度基準値を算出する。
第７図に示す方法は減速中に速度基準値を決めるのに用いられる。選択ブロック80において、エレベータが階床の高さに近付いているか否か、およびそのフラグが検知されているか否かを見るために点検が行なわれる。フラグデータが無く、計算した距離によると、エレベータが階床から150mm未満の距離にあることを示している場合は（ブロック82）、位置もしくは距離の誤差の予測値、すなわち予測誤差d_errを生成し、予測誤差を、距離に基づいて計算する減速度値a_di（ブロック88）において用いる。この位置の予測誤差d_errは、v_ref ^*dtの単位で増やす（ブロック84）。位置カウンタは、フラグに到達していることを示唆しているにもかかわらず、フラグを検知していないときに、この修正を計算周期毎に行なう。このようにして位置データを、可能性の高い絶対位置の方へ事前に修正する。速度基準値および減速度基準値を用いて新規の推奨速度基準値v=v_ref-a_de ^*dt（ブロック86）を計算する。確認された、もしくは修正された予測に基づいて減速度a _di を、目標階床までの距離を用いて、a_di=v²/（2^*（d+d_err-d_x）のように計算する（ブロック88）。ここでd_xは、公称ジャーク値を用いたときの最終丸めに必要な距離である。最大許容減速度値a_maxを計算する（ブロック90）。最大許容減速度の適切な値はk₁＊公称減速度（例えば、k₁=1.3）である。次にブロック92においては、距離に基づいて計算された減速度の値a_diが最大許容減速度ａ _max の値を越えているか否かを見るための点検が行なわれ、最大許容減速度を越えている場合、減速度は最大許容減速度の値までに制限される（ブロック94）。距離に基づくa_diと減速度基準値a_deとの間の差a_diff（ブロック96）が基準値（=J^*dt，ここでJはデフォルトのジャーク値）よりも大きく、かつ減速度基準値ａ _de が最大許容減速度よりも低い場合、減速度基準値を値J^*dtずつ大きくする（ブロック98および100）。ブロック98において適用した条件を満たしていない場合、減速度基準値が最小許容減速度値a_min=k₂ ^*公称加速度（望ましくはk₂=0.7）（ブロック102）よりも大きいか否か、かつ距離に基づいて計算されたa_diと減速度基準値a_deとの間の差a_diffが基準値（=J^*dt）よりも小さいか否かを見るための点検が行なわれ、yesの場合は減速度基準値a_deはJ^*dtだけ引かれる。ブロック100もしくは106において修正された減速度基準値を用いて、もしくは全く変更が許容されない場合は変更されない減速度基準値を用いて、新規の速度基準値v_ref=v_ref-a_de ^*dtを計算する（ブロック108）。最後に、速度基準値がゼロ以上であることを保証するために速度基準値を点検し（ブロック110および112）、最終丸めのためのジャーク値J4を計算する（ブロック114）。ジャークがゼロ値でない場合、最終丸めを、計算されたジャーク値を用いて開始し、当該用いられたジャークによって最終丸めを決定して速度曲線を生成する。ジャークがゼロの場合、速度基準計算を繰り返す手順を継続する。
本発明による方法においては、最終丸めのためのジャークJ4の計算については２つの周辺条件がある。すなわち１つは、エレベータが階床を過ぎた高さで停止しようとしている場合のためのものであり、他方はエレベータがその階床の手前の高さで停止しようとしている場合のためのものである。更に、正常な場合のジャークを計算するための条件もある。初期データが決められていない場合（ブロック120）、最小減速度a_minと、速度制限値v_slimと、距離制限値d_slim（124）を、エレベータが階床の高さの手前で停止する状態について計算する。減速度基準値がエレベータを階床の高さを通過して進めると思われる状態に対する長距離走行限度値v _llim をブロック126で計算する。速度基準値が、このようにして計算された長距離走行限度値v _llim よりも低い場合、ジャークにJ4=J4_maxを割り当て（ブロック128および130）、本発明による方法を、更新された速度基準値（第７図）を用いて継続する。ジャークの最大値ばかりでなく、以下に記述するジャークの最小値がエレベータ駆動のためのパラメータとして決められている。速度基準値v _ref がそれの短距離走行限度値v _slim よりも低く、かつ残余距離ｄがそれの短距離走行限度値d _slim よりも大きい場合（ブロック132）、これは階床の高さにはもはや到達しないことを意味している。このような場合、ジャーク値ｊを速度基準値v _ref から計算し（ブロック134）、ジャーク値ｊが許容最小値J4_minより下でないこと、かつ許容最大値J4_maxよりも上でないことを保証するためにジャーク値を点検し、ジャークに、このようにして計算した値、すなわちJ4=j=a _de ² /（2^*v_ref）を割り当てる（ブロック136、138および140）。計算されたジャークが最小値よりも低い場合、ジャークには最小値J4=J4_mixを割り当て（ブロック142）、もしくは計算されたジャークが最大値よりも大きい場合は、ジャークには最大値J4=J4_maxを割り当てる（ブロック150）。
エレベータが正常の減速度によって停止しようとしている場合、すなわちブロック128および132の限度値を超えない場合、速度V（ブロック144）および距離d_a（ブロック146）が速度基準値および減速度基準値を用いて計算される。次に、その速度基準値が速度Vよりも低いか否かを見るためと、階床の高さまでの距離dが、計算された距離d_aに充分密接に一致していること（△d=±0.003m）およびフラグに到達していることを保証するために点検が行なわれる。それらの条件が真である場合は、ジャークの値を減速度基準値および速度基準値から算出する（ブロック152）。この後、計算したジャークが事前選択値J_endよりも大きいか否かを決めるために点検を行ない、そうであれば、計算されたジャークを採用する（ブロック154および156）。そうでないときは、ジャークにはゼロ値を割り当てる。すなわち、エレベータは一定減速度で動き続けることになる（ブロック158）。本方法は、第７図に従って次の速度基準値の計算を再び繰り返す。
長すぎる距離、もしくは短かすぎる距離に関する２つの制限条件があり、更に正常状態における最終ジャークの計算のための条件がある。制限を点検する前に、位置の点検箇所に到達している必要がある。これによって位置データが正確である（フラグ端で修正されている）ことが保証される。
位置データが更新されておらず、フラグは、計算された位置データによれば検知されている筈であるにもかかわらず、フラグが検知されていない状態において、位置の誤差の予測が減速度a_diの変更を事前に生じさせ、それは、フラグ端に到達したときに生じる場合と同じ方向に作用する。しかし、位置の誤差は事前に考慮に入れられているので、その変更は、予測無しの場合ほど大きくはない。
本発明の実施例は上述の実施例に限定されず、それらを以下の請求の範囲内で変更できることは当業者には明らかである。

Claims (8)

1. エレベータのかごを階床に停止させるときのエレベータの減速方法において、
   前記エレベータのかごの目標階の階床の高さまでの残余距離（ｄ）を示す位置データを求め、前記エレベータの実際の減速度の所定の変化量である公称ジャーク（Ｊ）量ずつ変化する減速度基準値（ａ _de ）を式
   ａ _de ＝Ｊ・ｔ _r
   によって計算し、ただしｔ _r は、値dtから始まり差分ステップdtを有し、減速点（48、48’、48”）から始まる駆動速度曲線の丸め時間であり、
   該減速度基準値（ａ _de ）に基づいて前記エレベータをその駆動速度から減速させ、その際の必要な減速度（ａ_di）を前記位置データおよび前記エレベータの速度基準値（v _ref ）に基づいて式
   ａ _di ＝v _ref ² /（２・（ｄ−d _x ））
   によって反復計算し、ただしd _x は、最終丸めに必要な距離であり、
   該計算した必要な減速度（ａ _di ）を前記減速度基準値（ａ _de ）と比較し、該減速度基準値（ａ _de ）と該必要な減速度（ａ _di ）との間に差があると、該減速度基準値（ａ _de ）を該必要な減速度値（ａ _di ）の方へ継続的に変化させ、
   駆動速度曲線の最終丸め中には、前記実際の減速度を定率の減速度変化すなわち一定ジャークでゼロまで滑らかに変化させ、かつ前記減速度基準値を前記必要な減速度の方へ変化させて、速度基準値（v _ref ）と前記減速度基準値（ａ _de ）と前記残余距離とを同時にゼロ値に到達させることを特徴とするエレベータの減速方法。
2. 請求の範囲第１項記載の方法において、前記位置データに基づく前記必要な減速度を、前記最終丸めの開始点に到達するまで算出し、その後、前記実際の減速度を他の方法によって調節することなく該実際の減速度を一定ジャーク量ずつゼロまで減らすことを特徴とするエレベータの減速方法。
3. 請求の範囲第１項または第２項に記載の方法において、前記最終丸めに必要な距離と、必要ならば予測距離の誤差とを前記残余距離の計算において考慮することを特徴とするエレベータの減速方法。
4. 少なくとも、エレベータを駆動するモータと、制御された電流を該モータに供給する制御装置と、該モータへ連結され、該モータの回転速度に比例する回転計用電圧を生成する回転計用発電機と、該回転計用発電機の出力に接続され、前記回転計用電圧の供給を受け、該回転計用電圧に基づいて前記エレベータの速度および位置を求める計算調整装置と、前記エレベータのかごの目標階の階床の高さまでの残余距離（ｄ）を示す位置データを前記計算調整装置へ供給する位置表示装置と、更に速度基準値（v _ref ）を発生する速度基準装置とを含み、前記モータを制御することによって前記エレベータを階床に停止させる装置において、
   前記エレベータが動いている間、前記計算調整装置によって前記位置データを記録し、
   前記速度基準装置によって前記エレベータのための減速度基準値（ａ _de ）を式
   ａ _de ＝Ｊ・t _r
   によって計算し、
   ただしＪは、前記エレベータの実際の減速度の所定の変化量である公称ジャーク、
   t _r は、値dtから始まり差分ステップdtを有し、減速点（48、48’、48”）から始まる駆動速度曲線の丸め時間であり、
   前記速度基準装置によって前記エレベータを前記階床の高さまで駆動するのに必要な減速度（ａ _di ）を式
   ａ _di ＝v _ref ² /（２・（ｄ−d _x ））
   によって計算し、ただしd _x は、最終丸めに必要な距離であり、
   前記減速度基準値が前記必要な減速度に一致するまで、該減速度基準値を前記必要な減速度の方へ変化させ、
   新規の前記速度基準値を前記減速度基準値を用いて計算し、
   前記回転計用発電機に基づいて計算される前記エレベータの位置を、前記位置表示装置の示す位置に変更し、
   前記エレベータが停止したときに前記速度基準値と前記減速度基準値と前記残余距離とが同時にゼロになるように、前記減速度基準値に基づいて前記速度基準値を計算することを特徴とするエレベータの停止装置。
5. 請求の範囲第４項記載の停止装置において、前記回転計用発電機の電圧から算出した位置が前記位置表示装置の示す位置と等しいときは、前記減速度基準値を変更しないことを特徴とするエレベータの停止装置。
6. 請求の範囲第４項記載の停止装置において、前記回転計用発電機の電圧から算出した位置が前記位置表示装置の示す位置よりも短いときは、新規の減速度基準値は、以前の減速度基準値よりも低くなることを特徴とするエレベータの停止装置。
7. 請求の範囲第４項記載の停止装置において、前記回転計用発電機の電圧から算出した位置が前記位置表示装置の示す位置よりも長いときは、新規の減速度基準値は、以前の減速度基準値よりも大きくなり、
   該新規の減速度基準値の最高値は、前記計算調整装置に格納されている最大減速度値よりも大きくならず、
   ジャークの最大値は、最大減速度変化値よりも大きくならないことを特徴とするエレベータの停止装置。
8. 請求の範囲第４項から第７項までのいずれか１項に記載の停止装置において、該装置は、駆動速度曲線の最終丸めに必要な距離を計算する手段と、前記速度基準値に基づいて前記エレベータのかごの位置を求める際の誤差から生じる位置の予測誤差（ｄ _err ）を生成する手段とを含むことを特徴とするエレベータの停止装置。

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