JP6542293B2 - エレベータシステム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、アナログ入力機能を有する最新版の制御装置を備えたエレベータシステムに関する。

エレベータの制御装置を最新版にリニューアルした場合に、乗りかご側にはアナログの荷重センサが必要となる。これは、最新版の制御装置には、アナログ荷重センサから出力される荷重検出信号に基づいて各種オペレーションを実行する機能が備えられているからである。

しかしながら、一般的にリニューアル前の乗りかごには、過荷重検出用にマイクロスイッチからなる荷重スイッチが使われており、アナログ荷重センサを設置する構造になっていない。このため、制御装置を最新版にリニューアルした際には、その最新版の制御装置に合わせてアナログ荷重センサを追加で取り付けなければならない。

特開昭６０−１７１９７９号公報

上述したように、制御装置を最新版にリニューアルした場合に乗りかごにアナログ荷重センサの追加取付けが必要となり、そのための設計変更と製作、取付け作業の手間などの問題が生じていた。

本発明が解決しようとする課題は、制御装置を最新版にリニューアルした際に、乗りかごにアナログ荷重センサの取り付けを必要とすることなく、乗りかごの積載状態を検出することのできるエレベータシステムを提供することである。

一実施形態に係るエレベータシステムは、アナログ荷重センサの信号入力機能を備えた制御装置と、負荷側からの回転を規制するための機構を備えた巻上機の駆動により昇降動作する乗りかごに設けられ、第１の積載量でＯＮ動作するように設定されたマイクロスイッチからなる第１の荷重スイッチと、この第１の荷重スイッチのＯＮ／ＯＦＦによって電圧レベルの異なる信号を出力する荷重電圧検出ユニットとを具備する。

上記制御装置は、予め上記アナログ荷重センサから上記第１の積載量のときに出力される電圧レベルに合わせて設定された第１の閾値を有し、上記荷重電圧検出ユニットから出力される信号の電圧レベルと上記第１の閾値とを比較して、上記乗りかごが上記第１の積載量の状態にあることを検出する。
また、上記エレベータシステムは、上記乗りかごに設けられ、上記第１の積載量とは別の第２の積載量でＯＮ動作するように設定されたマイクロスイッチからなる少なくとも１つの第２の荷重スイッチをさらに具備する。上記荷重電圧検出ユニットは、上記第１および第２の荷重スイッチのＯＮ／ＯＦＦの組み合わせによって電圧レベルの異なる信号を出力し、上記制御装置は、予め上記アナログ荷重センサから上記第２の積載量のときに出力される電圧レベルに合わせて設定された第２の閾値を有し、上記荷重電圧検出ユニットから出力される信号の電圧レベルと上記第１の閾値および上記第２の閾値とを比較して、上記乗りかごが上記第１の積載量または上記第２の積載量の状態にあることを検出する。

図１は第１の実施形態に係るウォーム減速機構付きのエレベータの構成を簡略的に示した図である。 図２は乗りかごの積載量とアナログ荷重センサの出力電圧との関係を示す図である。 図３は第１の実施形態におけるエレベータシステムの構成を示す図である。 図４は第１の実施形態における乗りかごの積載量と荷重スイッチの出力電圧との関係を示す図である。 図５は第１の実施形態におけるエレベータシステムに用いられる制御装置の動作を示すフローチャートである。 図６は第２の実施形態におけるエレベータシステムの構成を示す図である。 図７は第２の実施形態における乗りかごの積載量と荷重スイッチの出力電圧との関係を示す図である。 図８は第２の実施形態におけるエレベータシステムに用いられる制御装置の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係るウォーム減速機構付きのエレベータの構成を簡略的に示した図である。

巻上機１１とロープ駆動輪１２との間にウォーム減速機構１３が配置され、モータ回転速度の変換と駆動トルクの低減を実現している。乗りかご１４とカウンタウェイト１５は、ロープ駆動輪１２に巻き架けられたロープ１６によって吊り下げられている。巻上機１１のモータが駆動されると、ウォーム減速機構１３を介してロープ駆動輪１２が回転する。このロープ駆動輪１２の回転に伴い、乗りかご１４とカウンタウェイト１５がロープ１６を介してつるべ式に昇降動作する。

ここで、ウォーム減速機構１３の特性は、負荷側（ロープ駆動輪１２側）からの回転を規制できることである。この特性により、巻上機１１のブレーキを解放したときに、乗りかご１４とカウンタウェイト１５がアンバランス方向に移動することを防ぐことができる。

また、乗りかご１４には、マイクロスイッチからなる荷重スイッチ（荷重ＳＷ）１７が用いられている。この荷重スイッチ１７は、乗りかご１４の床下に設置され、一定量の積載があったときにＯＮ動作する。

ここで、エレベータの制御装置１８が最新版にリニューアルされている場合を想定して説明する。

通常、最新版の制御装置１８は、アナログ荷重センサを利用して荷重検出を行う構成にある。すなわち、制御装置１８にはアナログ荷重センサの信号入力機能（図３のアナログ入力ポート２８）が備えられており、アナログ荷重センサから出力されるアナログの荷重検出信号から積載量を検出する構成にある。

図２に乗りかごの積載量とアナログ荷重センサの出力電圧との関係を示す。図中のｘ軸が乗りかごの積載量、ｙ軸がアナログ荷重センサの出力電圧である。

積載量ｘの増加に伴い、アナログ荷重センサの出力電圧ｙは線形的に単調増加する。ここで、ノーロードのときの電圧レベルをＹａ、フルロードのときの電圧レベルをＹｂ、過荷重状態のときの電圧レベルをＹｃとする（Ｙａ＜Ｙｂ＜Ｙｃ）。積載量ｘが増加し、出力電圧ｙがＹｃを上回ったときに、乗りかご１４が過荷重状態にあると判断される。「過荷重状態」とは、積載量が定格荷重を越えた状態であり、法規的に乗りかご１４の運転が禁止されている状態である。

このような最新版の制御装置１８に乗りかご１４が対応していない場合、乗りかご１４にアナログ荷重センサの追加取付けを必要とし、そのための設計変更と製作、取付け作業の手間などの問題が生じる。そこで、本実施形態では、既設のマイクロスイッチのＯＮ／ＯＦＦによって電圧レベルの異なる信号を出力する回路を設け、この回路の出力信号をアナログの荷重検出信号として制御装置１８に入力する構成としている。

なお、１つのマイクロスイッチのＯＮ／ＯＦＦからは２種類の電圧レベルの信号しか作れない。したがって、最新の制御装置１８が本来持っている荷重補償制御を無効化し、過荷重オペレーションのみを行うことが好ましい。図１に示したように、巻上機１１にウォーム減速機構１３が用いられている場合には、ブレーキ時にロープ駆動輪１２が乗りかご１４の積載量によって回転することがないため、荷重補償制御を無効化しても運用上の支障はない。

以下に具体的な構成について説明する。

図３は第１の実施形態におけるエレベータシステムの構成を示す図である。図中の２１は乗りかご側回路、２２は制御装置内回路を示している。

制御装置１８から図示せぬ伝送ケーブルを介して乗りかご１４に所要の電力が供給され、電源出力装置２３に与えられる。この電源出力装置２３に荷重スイッチ１７の接点と分圧抵抗２４を並列に接続し、これらを制御装置１８内に設けられた荷重電圧検出ユニット２５に接続する。

荷重電圧検出ユニット２５は、マイクロスイッチである荷重スイッチ１７のＯＮ／ＯＦＦの信号をアナログの荷重検出信号として制御装置１８に入力するためのものである。荷重電圧検出ユニット２５は、内部に負荷抵抗２６を有している。荷重スイッチ１７がＯＦＦ（開路）しているとき、電源出力装置２３から分圧抵抗２４を介して荷重電圧検出ユニット２５に電圧が入力される。一方、荷重スイッチ１７がＯＮ（閉路）すると、電源出力装置２３から荷重スイッチ１７を介して荷重電圧検出ユニット２５に直接電圧が入力される。

この場合、荷重スイッチ１７のＯＦＦ時には分圧抵抗２４による電圧降下があるので、荷重スイッチ１７のＯＮ時よりも電圧が低くなる。これにより、荷重電圧検出ユニット２５から荷重スイッチ１７のＯＮ／ＯＦＦによって電圧レベルが異なる２つの信号が出力される。この信号をアナログの荷重検出信号としてコントローラ（制御基板）２７のアナログ入力ポート２８に入力することで、制御装置１８に乗りかご１４の積載状態を認識させることができる。

図４は第１の実施形態における乗りかごの積載量と荷重スイッチの出力電圧との関係を示す図である。図中のｘ軸が乗りかごの積載量、ｙ軸がマイクロスイッチの出力電圧を示している。

荷重スイッチ１７のＯＮ／ＯＦＦによって過荷重状態を検出する場合には、第１の積載量Ｇ１で荷重スイッチ１７がＯＮ動作するように設定しておく。法規的には定格荷重の１１０％で運転停止が義務付けられているので、例えば定格荷重の１０５〜１１０％を第１の積載量Ｇ１として定め、その積載量Ｇ１で荷重スイッチ１７がＯＮ動作するように設定しておくことが好ましい。

積載量ｘが第１の積載量Ｇ１未満で、荷重スイッチ１７がＯＦＦしているとき、電源出力装置２３から分圧抵抗２４を介して電圧が荷重電圧検出ユニット２５に与えられる。この場合、積載量の変化に関係なく、同じレベルの電圧が検出される。このときの電圧レベルを例えばノーロード時と同じ“Ｙａ”とする。

積載量ｘが第１の積載量Ｇ１に達すると、荷重スイッチ１７がＯＮする。荷重スイッチ１７がＯＮすると、電源出力装置２３から荷重電圧検出ユニット２５に対して電圧が直接入力される。したがって、荷重スイッチ１７がＯＦＦのときよりも高い電圧が検出される。このときの電圧レベルを“Ｙｃ”とすると、Ｙａ≪Ｙｃである。

制御装置１８は、予めアナログ荷重センサから第１の積載量Ｇ１のときに出力される電圧レベルに合わせて設定された第１の閾値ＴＨ１を有する。なお、第１の閾値ＴＨ１は、荷重スイッチ１７がＯＮしたときに得られる電圧レベルＹｃより若干低い値に設定される。

図５のフローチャートに示すように、荷重電圧検出ユニット２５から電圧レベルＹａまたはＹｃの信号が制御装置１８に入力されると（ステップＳ１１）、制御装置１８は、このときの信号の電圧レベルと第１の閾値ＴＨ１とを比較する（ステップＳ１２）。信号の電圧レベルが第１の閾値ＴＨ１以上であれば（ステップＳ１２のＹｅｓ）、制御装置１８は、乗りかご１４が過荷重状態にあると判断する（ステップＳ１３）。この場合、制御装置１８は、過荷重オペレーションを実行し、かごドアの戸開を維持し、警報ブザーを鳴動して乗りかご１４の運転を停止する（ステップＳ１４）。この過荷重オペレーションは、過荷重状態が解除されるまで継続される。

また、信号の電圧レベルが第１の閾値ＴＨ１未満であれば（ステップＳ１２のＮｏ）、制御装置１８は、通常の運転制御により乗りかご１４を呼びに応答させて所定の速度で運転する。

このように第１の実施形態によれば、エレベータの制御装置が最新版にリニューアルされた際に、マイクロスイッチのＯＮ／ＯＦＦによって電圧レベルの異なる信号を出力する回路を用いて当該制御装置に信号入力を行う。これにより、乗りかごにアナログ荷重センサの追加取付けを必要とせずに、過荷重検出の機能を実現することができ、アナログ荷重センサの追加取付けに関わる設計変更と製作の負荷、取付け作業工数を削減できる。

なお、上記第１の実施形態では、過荷重検出を想定して説明したが、１つの荷重スイッチ１７を用いて過荷重以外の積載量を検出する構成としても良い。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。

上記第１の実施形態では、１つのマイクロスイッチを用いて特定の積載状態（過荷重）を検出する構成とした。これに対し、第２の実施形態では、２つのマイクロスイッチを用いて２種類の積載状態（過荷重と８０％積載）を検出する構成としている。

図６は第２の実施形態におけるエレベータシステムの構成を示す図である。なお、上記第１の実施形態における図３と同じ部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略するものとする。

第２の実施形態におけるエレベータシステムでは、荷重スイッチ１７とは別の積載量でＯＮ動作する荷重スイッチ３１と、この荷重スイッチ３１に対応した分圧抵抗３２とを備える。荷重スイッチ３１と分圧抵抗３２は直列に接続され、荷重スイッチ１７と分圧抵抗２４と並列にして電源出力装置２３と荷重電圧検出ユニット２５に接続される。

荷重スイッチ３１は、マイクロスイッチからなり、荷重スイッチ１７と同様に乗りかご１４の床下に設置され、一定量の積載があったときにＯＮ動作する。また、分圧抵抗３２は、分圧抵抗２４よりも抵抗値が低く設定されている。これにより、荷重スイッチ１７と荷重スイッチ３１のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせにより、電圧レベルが異なる３種類の信号を作ることができる。

図７は第２の実施形態における乗りかごの積載量と荷重スイッチの出力電圧との関係を示す図である。図中のｘ軸が積載量、ｙ軸が出力電圧を示している。

上記第１の実施形態で説明したように、荷重スイッチ１７のＯＮ／ＯＦＦによって過荷重状態を検出する場合には、第１の積載量Ｇ１で荷重スイッチ１７がＯＮ動作するように設定しておく。

ここで、荷重スイッチ１７とは別の荷重スイッチ３１のＯＮ／ＯＦＦによって、例えば８０％積載状態を検出する場合には、乗りかご１４の定格荷重の８０％を第２の積載量Ｇ２として定め、その積載量Ｇ２で荷重スイッチ３１がＯＮ動作するように設定しておく（Ｇ１＞Ｇ２）。

積載量ｘが第２の積載量Ｇ２未満にあり、荷重スイッチ１７と荷重スイッチ３１がともにＯＦＦしているときには、電源出力装置２３から分圧抵抗２４を介して電圧が荷重電圧検出ユニット２５に与えられる。この場合、積載量の変化に関係なく、同じレベルの電圧が検出される。このときの電圧レベルを例えばノーロード時と同じ“Ｙａ”とする。

積載量ｘが第２の積載量Ｇ２に達すると、荷重スイッチ３１がＯＮする。荷重スイッチ３１がＯＮすると、電源出力装置２３から分圧抵抗３２を介して荷重電圧検出ユニット２５に入力されるので、荷重スイッチ１７がＯＦＦのときよりも高い電圧が検出される。このときの電圧レベルを“Ｙｄ”とすると、Ｙａ≪Ｙｄである。

また、積載量ｘが第１の積載量Ｇ１に達すると、荷重スイッチ３１に続いて荷重スイッチ１７がＯＮする。荷重スイッチ１７がＯＮすると、電源出力装置２３から荷重電圧検出ユニット２５に対して電圧が直接入力される。このときの電圧レベルを“Ｙｃ”とすると、Ｙａ≪Ｙｄ＜Ｙｃである。

制御装置１８は、予めアナログ荷重センサから第１の積載量Ｇ１のときに出力される電圧レベルに合わせて設定された第１の閾値ＴＨ１と、第２の積載量Ｇ２のときに出力される電圧レベルに合わせて設定された第２の閾値ＴＨ２を有する。なお、第１の閾値ＴＨ１は、荷重スイッチ１７がＯＮしたときに得られる電圧レベルＹｃより若干近い値に設定される。第２の閾値ＴＨ２は、荷重スイッチ３１がＯＮしたときに得られる電圧レベルＹｄより若干近い値に設定される。

図８のフローチャートに示すように、荷重電圧検出ユニット２５から電圧レベルＹａ，Ｙｄ，Ｙｃのいずれかの信号が制御装置１８に入力されると（ステップＳ２１）、制御装置１８は、このときの信号の電圧レベルと第１の閾値ＴＨ１，第２の閾値ＴＨ２とを比較する（ステップＳ２２，Ｓ２５）。

信号の電圧レベルが第１の閾値ＴＨ１以上であれば（ステップＳ２２のＹｅｓ）、制御装置１８は、乗りかご１４が過荷重状態にあると判断する（ステップＳ２３）。この場合、制御装置１８は、過荷重オペレーションを実行し、かごドアの戸開を維持し、警報ブザーを鳴動して乗りかご１４の運転を停止する（ステップＳ２４）。この過荷重オペレーションは、過荷重状態が解除されるまで継続される。

一方、信号の電圧レベルが第１の閾値ＴＨ１未満かつ第２の閾値ＴＨ２以上であれば（ステップＳ２５のＹｅｓ）、制御装置１８は、乗りかご１４が定格荷重に近い８０％積載状態にあると判断する（ステップＳ２６）。この場合、制御装置１８は、満員オペレーションを実行し、他階の乗場呼びの割当てを禁止して乗りかご１４を目的階まで運転する（ステップＳ２７）。この満員オペレーションは、８０％積載状態が解除されるまで継続される。

また、信号の電圧レベルが第２の閾値ＴＨ２未満であれば（ステップＳ２５のＮｏ）、制御装置１８は、通常の運転制御により乗りかご１４を呼びに応答させて所定の速度で運転する。

このように第２の実施形態によれば、２つのマイクロスイッチのＯＮ／ＯＦＦの組み合わせによって電圧レベルを切り替えることで、過荷重と過荷重以外の積載状態を検出することができる。

なお、上記第２の実施形態では、２つのマイクロスイッチを用いて過荷重と８０％積載の検出を想定して説明したが、過荷重や８０％積載以外の積載量を検出する構成としても良い。さらに、２つ以上のマイクロスイッチを用いて、積載量を段階的に検出する構成としても良い。

（他の実施形態）
（ａ）荷重補償制御
マイクロスイッチを用いて検出された乗りかご１４の積載量に応じて荷重補償制御を行う構成としても良い。すなわち、上記第２の実施形態において、荷重スイッチ３１がＯＮしたとき、乗りかご１４が少なくとも定格荷重の８０％以上の積載状態にあるということである。そこで、制御装置１８から例えば９０％積載の釣り合いトルクを巻上機１１に出力して荷重補償制御を行う。

一般的に、巻上機１１にウォーム減速機構１３が備えられていても、ブレーキを開放したときに乗りかご１４の積載状態によってはアンバランス方向に動いて、所謂スタートショックが発生することがある。したがって、荷重スイッチ３１で検出された積載量よりも大きな積載量で荷重補償制御を行えば、スタートショックをより確実に防ぐことができる。

（ｂ）電圧異常時の対応
荷重電圧検出ユニット２５がコントローラ２７に未接続あるいは断線していると、制御装置１８に入力される信号の電圧レベルが規定外の異常値（ここでは零ボルト）になることがある。このような場合、マイクロスイッチを利用した荷重検出を行うことができないので、制御装置１８によって乗りかご１４の運転を停止し、例えば建物内の監視室あるいは外部の監視センタに連絡する。これにより、荷重検出不可の状態で乗りかご１４の運転を続けてしまう事態を回避できる。

（ｃ）プログラム変更
荷重電圧検出ユニット２５によって電圧レベルを切り替える場合に、その電圧レベルをアナログ荷重センサの出力電圧に合わせておけば、制御装置１８のプログラムを変更しなくとも、アナログ荷重センサと同じ閾値を用いて荷重検出を行うことができる。

しかしながら、マイクロスイッチの部品や製造誤差によって必ずしも正確に出力電圧が決まるわけではない。つまり、出力電圧はある程度の幅を持って変動する可能性があり、マイクロスイッチのＯＮ／ＯＦＦ動作によって電圧レベルを変化させても、アナログ荷重センサと同じ閾値をそのまま適用できない場合が考えられる。

この対策として、荷重電圧検出ユニット２５の出力電圧に対し、積載状態を検出する閾値を任意に変更できるようにプログラムを構成しておけば、より正確に荷重検出を行うことができるようになる。

以上述べた少なくとも１つの実施形態によれば、制御装置を最新版にリニューアルした際に、乗りかごにアナログ荷重センサの取り付けを必要とすることなく、乗りかごの積載状態を検出することのできるエレベータシステムを提供することができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…巻上機、１２…ロープ駆動輪、１３…ウォーム減速機構、１４…乗りかご、１５…カウンタウェイト、１６…ロープ、１７…荷重スイッチ、１８…制御装置、２１…乗りかご側回路、２２…制御装置内回路、２３…電源出力装置、２４…分圧抵抗、２５…荷重電圧検出ユニット、２６…負荷抵抗、２７…コントローラ、２８…アナログ入力ポート、３１…荷重スイッチ、３２…分圧抵抗。

Claims (4)

1. アナログ荷重センサの信号入力機能を備えた制御装置と、
   負荷側からの回転を規制するための機構を備えた巻上機の駆動により昇降動作する乗りかごに設けられ、第１の積載量でＯＮ動作するように設定されたマイクロスイッチからなる第１の荷重スイッチと、
   この第１の荷重スイッチのＯＮ／ＯＦＦによって電圧レベルの異なる信号を出力する荷重電圧検出ユニットとを具備し、
   上記制御装置は、
   予め上記アナログ荷重センサから上記第１の積載量のときに出力される電圧レベルに合わせて設定された第１の閾値を有し、
   上記荷重電圧検出ユニットから出力される信号の電圧レベルと上記第１の閾値とを比較して、上記乗りかごが上記第１の積載量の状態にあることを検出し、
   上記乗りかごに設けられ、上記第１の積載量とは別の第２の積載量でＯＮ動作するように設定されたマイクロスイッチからなる少なくとも１つの第２の荷重スイッチをさらに具備し、
   上記荷重電圧検出ユニットは、
   上記第１および第２の荷重スイッチのＯＮ／ＯＦＦの組み合わせによって電圧レベルの異なる信号を出力し、
   上記制御装置は、
   予め上記アナログ荷重センサから上記第２の積載量のときに出力される電圧レベルに合わせて設定された第２の閾値を有し、
   上記荷重電圧検出ユニットから出力される信号の電圧レベルと上記第１の閾値および上記第２の閾値とを比較して、上記乗りかごが上記第１の積載量または上記第２の積載量の状態にあることを検出することを特徴とするエレベータシステム。
2. 上記第１の積載量は、
   上記乗りかごの定格荷重を越えた過荷重状態に対応した積載量に設定され、
   上記第２の積載量は、
   上記乗りかごの定格荷重以下の任意の積載状態に対応した積載量に設定されていることを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
3. 上記制御装置は、
   上記第２の荷重スイッチのＯＮ動作により上記第２の積載量の状態が検出されたときに、上記第２の積載量よりも大きな積載量で荷重補償制御を行うことを特徴とする請求項２記載のエレベータシステム。
4. 上記制御装置は、
   上記荷重電圧検出ユニットから出力される信号の電圧レベルが異常値であった場合に上記乗りかごの運転を停止することを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。

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