JP4705407B2 - エレベータ制御装置 - Google Patents

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本発明は、エレベータ制御装置に係り、特に、乗りかごが万一異常速度で走行した場合でも、その乗りかごを減速して終端階に安全に停止させる手段に関する。
乗りかごが異常速度で走行した場合でも、その乗りかごを減速して終端階に安全に停止させるエレベータの終端階減速装置としては、エレベータ昇降路の上下終端から乗りかごまでの距離を検出する位置検出手段と、乗りかご速度を検出する速度検出装置と、乗りかごがエレベータ昇降路の終端に接近した時に乗りかご速度が終端からの距離に対応して定めた過速度レベル以上になった時に乗りかごを強制的に減速停止させる減速・停止手段とを備えたエレベータの終端階減速装置が知られている(例えば、特許文献１参照)。
従来は、減速・停止手段としては、巻き上げ機の電動機と機械的ブレーキとを用いており、乗りかご速度が過速度レベル以上であることを検知すると、第１段階で電動機を制御し、電動機の電気的制動トルクにより減速制御する。
電動機を制御してもなお過速度レベル以上である場合は、第２段階として機械的ブレーキを作動させ、強制的に減速・停止させていた。
特開平１１−２４６１４１公報 (第３，６頁 図１，図２，図５)
上記従来の減速・停止制御においては、電動機の電気的制動トルクと機械的ブレーキとを使い分けており、機械的ブレーキを作動させる場合は、電動機制御の速度指令信号を「０」とし、電動機の電気的制動トルクを利用していない。
したがって、電動機の電気的制動トルク制御から機械的ブレーキに切換える場合、機械的ブレーキの作動遅れによっては、制動力が瞬間的に弱くなり、減速・停止距離が長くなっていた。
また、制動力に余裕を持たせるには、機械的ブレーキのトルクを非常に大きくしておく必要があった。
さらに、電動機の電気的制動トルク制御から機械的ブレーキに切換える際に、急激な速度変化による衝撃を乗客に与えることがあった。
本発明の課題は、乗りかごが万一異常速度で走行した場合でも、乗客に衝撃を与えることなく制動距離を短縮し、乗りかごを速やかに減速して終端階に安全に停止させる手段を備えたエレベータ制御装置を提供することである。
本発明は、上記課題を解決するために、エレベータ昇降路の上下終端からの乗りかご位置を検出する位置検出手段と、所定位置における乗りかご速度が終端からの距離に対応した過速度以下か否かを判定する過速度検出手段と、過速度以上になった時に乗りかごを強制的に減速停止させる減速・停止手段とを有するエレベータ制御装置において、過速度が、第一過速度および第二過速度からなり、減速・停止手段が、第二過速度と乗りかご速度とを比較し第二過速度に達した時にブレーキ信号を機械的ブレーキに送る比較器と、第一過速度に達した時に第一過速度と乗りかご速度との差に応じた制御指令を巻き上げ機の電動機に送り、第二過速度に達した時に第二過速度と乗りかご速度との差から機械的ブレーキのトルクを差し引いた値に応じた制御指令を前記電動機に送る電動機制御器とを備えたエレベータ制御装置を提案する。
本発明においては、機械的ブレーキと電動機の電気的制動トルクとを併用するので、乗りかご減速・停止制御において、従来と比較して大きな総合制動力が得られる。
したがって、制動距離を短くできる。
また、機械的ブレーキの機械的制動トルクをことさら大きく設定する必要がない。
さらに、電動機の電気的制動トルクを断続的に制御すると、機械的ブレーキ動作開始時の急激な制動力増加を防止して、乗客への衝撃を緩和できる。
次に、図１〜図５を参照して、本発明によるエレベータ制御装置の実施例を説明する。
図１は、本発明によるエレベータ制御装置を備えたエレベータの構成を示す断面図である。
本実施例１のエレベータは、機械室１と昇降路２とピット３とで形成されるスペースに配置されている。
機械室１には、エレベータ制御装置４と、巻き上げ機の電動機５と、巻き上げ機の機械的ブレーキ６と、乗りかごの調速機１０と、乗りかごの速度検出器１１と、乗りかごの移動量検出器１６とが設置されている。
乗りかごの速度検出器１１および乗りかごの移動量検出器１６は、ロータリエンコーダなどからなる。
昇降路２には、巻き上げ機に掛け回されたメインロープ９の両端につり下げた乗りかご７およびつり合い重り８と、乗りかご７に搭載された位置検出手段１７と、位置指標１７ｂ〜１７ｇとが設置されている。
乗りかご７に搭載された位置検出手段１７は、レーザ，電磁力，光などを検出媒体として、昇降路２に設置された位置指標１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ，１７ｇの位置を検出し、乗りかごの位置検出信号１７ａとしてエレベータ制御装置４に出力する。
ピット３には、張り車１３と、緩衝器１４および緩衝器１５とが設置されている。張り車１３は、調速機１０，乗りかご７，張り車１３に掛け渡された調速機ロープ１２に対して所定の張力を与えている。緩衝器１４および緩衝器１５は、乗りかご７およびつり合い重り８の衝突をそれぞれ緩和する。
エレベータ制御装置４は、速度検出器１１からの乗りかご速度１１ａ，移動量検出器１６からの移動量検出信号１６ａ，位置検出手段１７からの検出信号１７ａに基づいて、巻き上げ機の電動機５への制御指令５ａおよび機械的ブレーキ６へのブレーキ信号６ａを適切なタイミングで出力し、乗りかご７の位置を制御する。
図２は、エレベータ制御装置４内の終端階減速制御手段１００の構成を示すブロック図である。
終端階減速制御手段１００は、過速度検出手段１０１と、減速・停止手段１０２とを含んでいる。
過速度検出手段１０１は、検出された乗りかご速度１１ａおよび移動量検出信号１６ａに基づいて、乗りかご７の速度が過速度レベル以上になった時に、過速度と判定する。
図３は、本発明によるエレベータ制御装置の減速制御における乗りかご停止位置と速度との関係を示す図である。
過速度レベルは、位置検出手段１７からの検出信号１７ａによる乗りかごの終端階位置から位置指標１７ｄ，１７ｃ，１７ｂまたは１７ｇ，１７ｆ，１７ｅまでの距離に対応して、第一過速度２０と第二過速度２１との２段階に設定されている。
第一過速度２０は、巻き上げ機の電動機５の電気的制動トルク制御のみで終端階に停止できる過速度であり、第二過速度２１は、巻き上げ機の機械的ブレーキ６の機械的制動トルクのみで終端階に停止できる過速度である。
すなわち、緩衝器１４，１５の最大定格速度よりも高い定格速度のエレベータに対して、緩衝器１４，１５への衝突に至る前に、乗りかご７を安全に停止させる強制減速パターンである。
図４は、図２の終端階減速制御手段１００の減速・停止手段１０２の内部構成を示すブロック図である。
減速・停止手段１０２は、第一過速度２０または第二過速度２１と乗りかご速度１１ａとの差を演算する加算器１０３と、その差信号を増幅する増幅器１０４と、第二過速度２１と乗りかご速度１１ａとを比較する比較器１０５と、乗りかご速度１１ａが第二過速度２１を越えていると判定された時にブレーキ信号６ａを機械的ブレーキ６に出力してから機械的ブレーキ６で得られるブレーキトルクを推定する機械的ブレーキトルク推定器１０６と、増幅器１０４の出力信号と機械的ブレーキトルク推定器１０６の出力信号との差を演算しトルク指令を求める加算器１０７と、このトルク指令に基づいて巻き上げ機の電動機５への制御指令５ａを生成する電動機制御器１０８とからなる。
乗りかご７の乗りかご速度１１ａが終端からの距離に対応して過速度検出手段１０１に定めた第一過速度２０以上となったら、速度指令を第一過速度２０に強制的に切換える。
第一過速度２０指令は、通常の速度指令と比較して、減速カーブを厳しく設定するので、乗りかご速度１１ａと第一過速度２０指令との差分により生ずるトルク指令は、通常指令時よりも増加し、電動機制御器１０８を介して、巻き上げ機の電動機５に送信する制御指令５ａが制動トルクを増加させ、乗りかご７をより強く減速させる。
それでもなお、乗りかご速度１１ａが増速して第二過速度２１以上になった場合は、過速度検出手段１０１からの信号により、比較器１０５が作動し、ブレーキ信号６ａを出力し、機械的ブレーキ６を作動させ、機械的制動トルクにより乗りかご７を強制減速・停止させる。
本発明の特徴は、速度指令を第二過速度２１指令に切換え、機械的ブレーキ６の動作中においても、巻き上げ機の電動機５の制御を継続することである。すなわち、機械的ブレーキ６と電動機５の電気的トルク制御とを併用し、ブレーキトルクと電動機トルクとの合力を制動力として利用し、乗りかご７を減速・停止させる。
機械的ブレーキトルク推定器１０６は、ブレーキ動作中、ブレーキ信号６ａが出力されてからの機械的ブレーキに特有なブレーキ動作遅れおよびブレーキトルクカーブなどのブレーキ特性を考慮してブレーキトルク推定値を出力する。加算器１０７は、増幅器１０４の出力信号から機械的ブレーキトルク推定器１０６の出力信号を差引き、電動機制御器１０８へのトルク指令とする。
その結果、機械的ブレーキ作動時のブレーキ動作遅れによる制動力の急激な減少または変動を防止し、制動距離の増加や過度な急停止による乗客への衝撃を回避できる。
なお、本実施例１の方式においても、電動機制御器１０８の誤動作によっては、増速する場合も有り得る。そこで、機械的ブレーキ６の制動トルクと電動機５の電気的制動トルクとを併用したにもかかわらず、乗りかご速度の増速を検出した場合は、電動機制御回路の異常とみなし、終端階減速制御手段１００よる制御指令５ａの演算を打ち切り、機械的ブレーキのみで強制的に減速・停止させる。
本実施例１においては、機械的ブレーキ６の制動トルクと電動機５の電気的制動トルクとを併用しているので、従来の電動機またはブレーキのみの制動力以上の制動力が得られ、緩衝器１４，１５の最大定格速度より高い定格速度のエレベータに対して緩衝器１４，１５への衝突に至る前に確実に停止させ、制動距離を短縮できる。
図５は、本発明によるエレベータ制御装置の実施例２における電動機制御回路の構成を示すブロック図である。
本実施例に用いる電動機５は、入力線を短絡させて回転子が回転した場合に回転を止める方向にトルクを生じる電気的特性を持つ永久磁石同期電動機などの電動機である。
電動機制御手段２００は、電動機駆動回路２０２と短絡機構２０１とを含んでいる。短絡機構２０１は、終端階減速制御手段１００からの短絡制御信号２０１ａにより開閉駆動され、電動機駆動回路２０２から電動機５への電動機入力線５ｂ，５ｃ，５ｄを短絡させる。
本実施例２においては、乗りかご速度が過速度レベル２１以上である場合、ブレーキ信号６ａを出力すると同時に、図４の制御指令５ａを停止して、電動機駆動回路２０２からの電動機駆動(電力供給)を停止させた上で、短絡機構２０１が、電動機入力線５ｂ，５ｃ，５ｄを短絡し、電動機の電気的特性による制動力トルクを得る。
本実施例２においては、機械的ブレーキのブレーキトルクと電動機の電気的特性による制動力トルクとの合力を制動力として利用できるので、従来の電動機またはブレーキのみの制動力を越えた制動力が得られ、制動距離を短縮できる。
また、電動機制御(電力供給)を停止した状態で電気的制動トルクを利用でき、制御機故障などの急停止を要する非常事態などにおいても、適用可能である。したがって、電気的制動トルクと機械的ブレーキトルクとの合力を非常停止時の制動力とすると、機械的ブレーキの制動トルクを従来のように非常に大きく設定する必要がない。
本実施例３は、実施例２の短絡機構２０１内の開閉素子をＩＧＢＴなどで構成し、終端階に停止するまでの間に、複数回開閉して、自動車のアンチスキッド・ブレーキシステムのように動作させる。
本実施例３においては、終端階に停止するまでの間に、短絡機構２０１内の開閉素子を複数回開閉し、電動機の制動トルクを断続的に利用するので、機械的ブレーキ動作開始時の急激な制動力増加を防止するとともに、乗客への衝撃をより一層緩和できる。
本発明によるエレベータ制御装置を備えたエレベータの構成を示す断面図である。 エレベータ制御装置４内の終端階減速制御手段１００の構成を示すブロック図である。 本発明によるエレベータ制御装置の減速制御における乗りかご停止位置と速度との関係を示す図である。 図２の終端階減速制御手段１００の減速・停止手段１０２の内部構成を示すブロック図である。 本発明によるエレベータ制御装置の実施例２における電動機制御回路の構成を示すブロック図である。
符号の説明
１ 機械室
２ 昇降路
３ ピット
４ エレベータ制御装置
５ 巻き上げ機の電動機
５ａ 制御指令
５ｂ 電動機入力線
５ｃ 電動機入力線
５ｄ 電動機入力線
６ 機械的ブレーキ
６ａ ブレーキ信号
７ 乗りかご
８ つり合い重り
９ メインロープ
１０ 調速機
１１ 速度検出器
１１ａ 乗りかご速度
１２ 調速機ロープ
１３ 張り車
１４ 緩衝器
１５ 緩衝器
１６ 移動量検出器
１６ａ 移動量検出信号
１７ 位置検出手段
１７ａ 乗りかごの位置検出信号
１７ｂ 位置指標
１７ｃ 位置指標
１７ｄ 位置指標
１７ｅ 位置指標
１７ｆ 位置指標
１７ｇ 位置指標
２０ 第一過速度
２１ 第二過速度
１００ 終端階減速制御手段
１０１ 過速度検出手段
１０２ 減速・停止手段
１０３ 加算器
１０４ 増幅器
１０５ 比較器
１０６ 機械的ブレーキトルク推定器
１０７ 加算器
１０８ 電動機制御器
２００ 電動機制御手段
２０１ 短絡機構
２０１ａ 短絡制御信号
２０２ 電動機駆動回路

Claims (5)

  1. エレベータ昇降路の上下終端からの乗りかご位置を検出する位置検出手段と、所定位置における乗りかご速度が終端からの距離に対応した過速度以下か否かを判定する過速度検出手段と、過速度以上になった時に乗りかごを強制的に減速停止させる減速・停止手段とを有するエレベータ制御装置において、
    前記過速度が、第一過速度および第二過速度からなり、
    前記減速・停止手段が、第二過速度と乗りかご速度とを比較し第二過速度に達した時にブレーキ信号を機械的ブレーキに送る比較器と、第一過速度に達した時に第一過速度と乗りかご速度との差に応じた制御指令を巻き上げ機の電動機に送り、第二過速度に達した時に第二過速度と乗りかご速度との差から前記機械的ブレーキのトルクを差し引いた値に応じた制御指令を前記電動機に送る電動機制御器とを備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。
  2. エレベータ昇降路の上下終端からの乗りかご位置を検出する位置検出手段と、所定位置における乗りかご速度が終端からの距離に対応した過速度以下か否かを判定する過速度検出手段と、過速度以上になった時に乗りかごを強制的に減速停止させる減速・停止手段とを有するエレベータ制御装置において、
    前記過速度が、第一過速度および第二過速度からなり、
    前記減速・停止手段が、第二過速度と乗りかご速度とを比較し第二過速度に達した時にブレーキ信号を機械的ブレーキに送る比較器と、ブレーキ信号が出力されてからの前記機械的ブレーキに特有なブレーキ動作遅れおよびブレーキトルクカーブなどのブレーキ特性を考慮してブレーキトルク推定値を出力する機械的ブレーキトルク推定器と、第二過速度に達した時に第二過速度と乗りかご速度との差に応じた制御指令から前記ブレーキトルク推定値を差引いてトルク指令を求める加算器と、第一過速度に達した時に第一過速度と乗りかご速度との差に応じた制御指令を巻き上げ機の電動機に送り、第二過速度に達した時に前記加算器の前記トルク指令に基づいて制御指令を前記電動機に送る電動機制御器とを備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。
  3. 請求項１に記載のエレベータ制御装置において、
    前記電動機が、入力線を短絡させて回転子が回転した場合に回転を止める方向にトルクを生じる電動機であり、
    前記第二過速度に達した時に前記減速・停止手段からの短絡制御信号に応じて開閉駆動され前記入力線を短絡する短絡機構を電動機駆動回路と前記電動機との間に備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。
  4. 請求項３に記載のエレベータ制御装置において、
    前記短絡機構が、短絡から終端階への乗りかごの停止までに複数回開閉されるＩＧＢＴで構成される開閉素子を含むことを特徴とするエレベータ制御装置。
  5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のエレベータ制御装置を備えたエレベータシステム。
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