JP5932577B2 - エレベータの安全システム - Google Patents
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Description
高速エレベータでは定格速度を許容するバッファを設置しようとすると非常に長いバッファが必要となり、ピットを何十mも掘り下げなければならず、終端階強制減速装置はピット短縮する目的で、主に長行程のエレベータで利用されている。
終端階強制減速装置として、かご速度を検出するため、過速検出区間に相当する長さを有する近接体と、それを検出するセンサを用いてかご速度を算出することが知られ、例えば特許文献1に記載されている。
また、かご位置を絶対位置が検出可能なカムを基準として検出し、そこからエンコーダを用いてかご位置及び速度を連続量で算出することが知られ、例えば特許文献2に記載されている
安全コントローラ1は、エレベーターコントローラ108とは独立してブレーキ動作及び電源遮断によって乗りかご100を制動させる、安全システムを構成するコントローラである。安全コントローラ1は、処理を実行するCPU(Central Processing Unit)を中心とした構成であり、他にCPUの異常を検出するためのウォッチドッグタイマや、電源異常を監視する回路を有する。またCPUの処理異常を検出するために、CPUを2重化することによる相互比較を行う構成でも良い。
安全コントローラ1の入力は、かご位置センサ2であり、かご位置センサ2は、昇降路内に設けられた検出板3を検出することで、昇降路内における離散的なかご位置を検出する。またかご位置センサ2は昇降路内における離散的なかご位置を特定可能となっている。たとえば複数の光軸を持つ光電センサと検出板の組み合わせにより、特定の位置を識別する方法や、異なる検出原理を持つセンサで検出する位置を分ける、などが良い。
また、検出板の長さLや取り付け間隔Ldは取り付け位置に応じて可変であってもよいし、たとえば階床位置や戸開閉可能領域と同期して設置してもよい。検出板の長さL及び取り付け間隔Ldは、安全コントローラ1にデータベースとして記憶される。かご位置センサ2には、光電式、磁気式(磁石利用、高周波磁界利用など)、静電容量式の非接触型検出センサが利用できる。
安全コントローラ1の出力は、ブレーキ制動出力と電源遮断出力で構成される。ブレーキ制動出力は、ブレーキ102を作動させるための出力であり、ブレーキに供給される電源を遮断することでブレーキの制動力を発生させ、乗りかご100を制動させる。また同様に、動力電源遮断出力は動力電源3を遮断し電力変換器101の電力を遮断することで電動機103を停止させて乗りかご100を制動させる。平常時の運行の際は、エレベーターコントローラ108が電力変換器107とブレーキ102を制御して運行を行うが、非常制動のときには、ブレーキ作動と電力遮断の動作が同時に行われ、乗りかご100を制動させる。
図2は、安全コントローラのブロック図を示す。ここで、各ブロックの処理内容について説明する。なお、各処理の詳細な動作については後述する。センサ検出処理21は、かご位置センサ2より入力される信号を検出し、センサ情報をコード化するなどの入力処理を実施する。
過速判定処理26は、速度補正処理より得られたかご速度と、位置検出処理より得られたかご位置から、過速判定カーブ27を参照し、現在位置において過速状態にあるかどうかを判定する。過速状態であった場合には、非常制動を行うためにブレーキ制動出力と電源遮断出力を出力し、乗りかごを制動する処理を実施する。
次に、基本速度算出処理22について、図3を用いて説明する。図3は、かご位置センサ出力と安全コントローラ内のマイクロコンピュータのタイマーカウントの関係を示したものである。ここでは、かご位置センサの出力は、複数のセンサで構成されたものとしており、出力の組み合わせで昇降路内における離散的な位置が識別可能なものとなっている。また、図中のかご位置センサ出力の波形は、乗りかごが昇降路内を移動し検出板を通過した際の波形を示している。基本速度算出処理22は、かご位置センサ出力でいいずれかの検出板を検出した時、または検出板間を検出した場合に、マイクロコンピュータ内のタイマのカウンタをリセットして、次の出力の変化が生じるまでカウンタの計数を行う。このように動作することで、検出板や検出板間の経過時間を計測する。また、検出板や検出板間の長さは、位置・速度関連DB25にかご位置センサの出力と関連付けされて記録されている。検出板または検出板間の長さをL、マイクロコンピュータで計測された検出板または検出板間の経過時間をtとすると、検出点として検出板または検出板間におけるかご速度vdetectは、以下の式で示される。
vdetect=L/t ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
かご速度vdetectは加速度による速度変化が考慮されていないため、実際には誤差が含まれている。今、検出直前の速度をv0、加速度をa、検出後の実速度をvとすると、上記の関係は以下の式で示される。
v=v0+at ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
(2)式を積分したものが検出板または検出板間の長さLと等しいので、
L=v0t+at2/2 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)
(1)式をLについて解き、(3)式に代入すると
vdetect=v0+at/2 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
(2)式と(4)式より、かご速度と実速度の検出誤差Δvは、
Δv=v−vdetect=at/2 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)
となる。
次に、速度補正処理24について説明する。速度補正処理24の基本的な処理方法としては、(5)に基づき次のように実施する。計測加速度をadetect、経過時間をt、補正後の速度をvoffsetとすると、
voffset=vdetect+adetect・t/2・・・・・・・・・・・・・・・・(6)
となるように補正処理を行う。
計測加速度を算出する場合には、現在の検出速度と、1回前の検出速度の変化量から算出してもよいが、検出速度に誤差が含まれているため、そのまま補正量と使用した場合には、補正後の速度で誤った判定をしてしまう状況がある。そこで、補正をする際には検出点を検出板長さや階床間長さでグルーピングし、同一グループ内で計測加速度を算出し、その時の計測加速度を補正に使用する。
グルーピングの例を図4に示す。図4は、位置・速度関連DBを示す。位置・速度関連DBは、ピットからの検出板(及び検出板間)の位置、かご位置センサで検出されるパタン、検出板の長さ(検出板間の長さ)、グルーピング、検出速度で構成される。検出速度については、速度を算出したときに随時このDBを更新するものとする。グルーピングは、かご位置センサのパタンと長さによってまとめたものを示しており、たとえばGr2であれば、かご位置センサパタンがAかつ長さが300[mm]としている。グルーピング方法は、長さで行ってもよいし、検出板を検出した際の測定時間で行ってもよい。計測加速度adetectを計算する場合は、この同一グルーピング内で行うこととする。
また、グループは最低一つ以上で構成し、グループ内で長さまたは測定時間が1つしかない項目がないようにする。このため、ハードウェア構成上は、検出板であれば少なくとも1種類以上でかつペアのある長さの検出板で構成し、検出板の配置間隔も少なくとも1種類以上でかつペアのある間隔で配置をする。
adetect=(vb_detect−va_detect)/tb・・・・・・・・・・・・・(7)
となる。
検出点A及びBについて(5)式を立てて、(7)式に代入すると、
adetect={vb−va+a・(ta−tb)/2}/tb・・・・・・・・・・・(8)
となる。また、vbとvaの関係式は以下となる。
vb=va+a・tb・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(9)
(9)式を(8)式に代入し整理すると、
adetect=(ta+tb)・a/2tb・・・・・・・・・・・・・・・・・(10)
となる。(10)式において、ta=tbとすると、adetect=aとなり、誤差なく加速度を検出することが可能となる。
上記より、測定時間でグルーピングし、同一グループ内で計測加速度を算出することで、誤差の影響を小さくすることが可能となる。また、検出板及び検出板間の長さでグルーピングした場合についても、長さに対し速度増加分が著しく上回らない限りは、誤差を小さく検出することが可能となる。
次に、位置検出処理23について説明する。位置検出処理23は、入力されるかご位置センサ2の信号と位置・速度関連DBより、昇降路内の離散的なかご位置を識別する。識別方法の具体例としては、図4に示すようにかご位置センサ2のパタンから、離散的なかご位置を検出する方法がある。また、昇降路内におけるさらに詳細なかご位置を推定する方法として、以下が良い。
検出板または検出板間通過時に、乗りかごの計測加速度と補正後のかご速度は速度補正処理24にて計算される。これとマイクロコンピュータで位置計算を行う周期をtsampleとすると、tsample後のかご位置xは、
x=vdetect・tsample+adetect・t2 sample/2・・・・・・・・・(11)
で推定することが可能となる。なお、速度についても同様に推定が可能である。上記のように詳細なかご位置・速度を推定することで、離散的なかご位置・速度検出よりも早期に速度異常を検出しより安全に停止することが可能となる。
以上によれば、加速度が変化する速度異常についても高精度に速度を推定することができるため、終端階強制減速の過速判定を正常に実施することが可能となり、安全システムの信頼性が向上する。
図7は、他の実施形態を示す全体構成図である。乗りかご100の移動を直接検出するように、ガバナ10と、ガバナの軸に取り付けられたエンコーダ11を設け、エンコーダ11の出力が安全コントローラ1に入力されている。エンコーダ11は、インクリメンタル型またはアブソリュート型のいずれでもよく、また二重化されていてもよい。
かご位置センサで昇降路内における離散的なかご位置を特定した後に、そこからエンコーダのパルスを計数することで昇降路内における乗りかごの連続的な位置を検出する。故障検出処理83は、エンコーダのパルス計数に異常がないか、速度検出情報と位置検出情報を組み合わせて判定する。エンコーダが二重化されている場合には、位置データ・速度データのそれぞれを突き合わせることで故障を検出する。故障がなかった場合には、過速判定処理84に、かご位置と速度を出力する。故障があった場合には、過速判定処理26に故障を通知する。過速判定処理84は、過速カーブに従い乗りかごの過速状態を検出する。
2 かご位置センサ
3 検出板
100 乗りかご
101 ロープ
102 ブレーキ
103 綱車
105 電動機
106 パルス発生器
108 エレベーターコントローラ
Claims (4)
- 昇降路の高さ方向におけるかご位置に応じたかご速度を検出して許容速度を超過した場合、過速と判定して乗りかごの移動を制動するエレベータの安全システムにおいて、前記昇降路の高さ方向の特定位置に設けられた複数の検出板と、
前記乗りかごに設けられ、前記検出板を検出するかご位置センサと、
前記かご位置センサの出力のよりかご位置が前記特定位置にあることを検出する安全コントローラと、
前記検出板の特定位置及び間隔を示す距離情報を格納した位置・速度関連情報データベースと、
を備え、前記安全コントローラは、前記間隔毎の経過時間と距離情報とから前記間隔毎に前記かご速度を算出し、前記かご位置に応じた算出された前記かご速度を前記かご位置に応じて過速と判定する速度を定めた過速判定カーブと比較して過速と判定し、
各検出点におけるかご速度(vdetec)を検出板間の長さ(L)/検出板間の経過時間(t)として算出し、複数の前記検出点で算出されたかご速度から計測加速度を求め、速度補正処理を行うことを特徴としたエレベータの安全システム。 - 請求項1に記載のエレベータの安全システムにおいて、前記検出点をグルーピングし、同一グループ内で計測加速度を求めることを特徴としたエレベータの安全システム。
- 請求項1に記載のエレベータの安全システムにおいて、前記検出板の長さが少なくとも1組以上同じであることを特徴とするエレベータの安全システム。
- 請求項1に記載のエレベータの安全システムにおいて、前記乗りかごの移動を検出するエンコーダを設け、通常時は前記エンコーダにより前記かご位置とかご速度とを検出し、前記安全コントローラは、前記エンコーダが故障した場合、前記間隔毎の経過時間と距離情報とから算出された前記かご速度により過速と判定することを特徴としたエレベータの安全システム。
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