JP6599025B2 - エレベータ制御装置およびエレベータ制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、エレベータの据付作業の省力化に係るエレベータ制御装置およびエレベータ制御方法に関する。

一般に、カウンタウェイトを用いるエレベータにおいて、かごとカウンタウェイトとのバランスをとることは、非常に重要である。ここで、カウンタウェイトの重量は、設計時に算出可能であるが、実際には設計値通りの値でバランスがとれていることはまれであり、エレベータの据付時に、現地でカウンタウェイトの重量を調整するケースが多い。

なお、現地でカウンタウェイトの重量を調整する方法として、かご内に平衡負荷を積載した状態でかごの上昇運転および下降運転を行い、かごが一定速度で走行している場合における上昇運転時の電動機電流値と下降運転時の電動機電流値との差分に基づいて、かごとカウンタウェイトとの重量差を算出し、この重量差をなくすようにカウンタウェイトを積み増すか、または積み降ろすものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−２０１９５７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、単にかごが一定速度で走行しているという条件のみに基づいて、上昇運転時の電動機電流値と下降運転時の電動機電流値との差分から、かごとカウンタウェイトとの重量差を算出している。

そのため、特許文献１に記載された方法では、かごとカウンタウェイトとの位置関係に応じて変化するロープの重量が、かごとカウンタウェイトとの重量差に反映されておらず、かごとカウンタウェイトとの重量差が精度の低い値になるという問題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、かごとカウンタウェイトとの重量差を高精度に算出することができるエレベータ制御装置およびエレベータ制御方法を得ることを目的とする。

この発明に係るエレベータ制御装置は、電動機と、電動機に連結されたシーブと、シーブに巻き掛けられたロープにそれぞれ接続されたかごおよびカウンタウェイトとからなるエレベータに適用されるエレベータ制御装置であって、電動機の回転速度を検出し、速度信号を出力する速度検出器と、速度信号と電動機に対する速度指令とに基づいて、電動機を制御するためのトルク電流指令を算出する速度制御器と、かごとカウンタウェイトとの重量差であるカウンタアンバランス重量を算出するカウンタバランス制御部と、を備え、カウンタバランス制御部は、昇降路におけるかごの位置と昇降路の階高とに基づいて、かごが昇降路の中間位置にいることを検出し、中間位置タイミングを出力する中間位置タイミング検出器と、速度信号に基づいて、かごの上昇運転および下降運転を判別するとともに、中間位置タイミングを用いて、かご内に平衡負荷を積載した状態において、かごが中間位置にいる場合における上昇運転時のトルク電流指令および下降運転時のトルク電流指令を取得する中間位置トルク電流指令記憶器と、上昇運転時のトルク電流指令と下降運転時のトルク電流指令との和の平均値から、カウンタアンバランス電流を算出するカウンタバランス電流算出器と、カウンタアンバランス電流に基づいて、電動機のトルク特性、エレベータのローピング比およびシーブのシーブ径を用いて、カウンタアンバランス重量を算出するカウンタバランス重量算出器と、を有するものである。

また、この発明に係るエレベータ制御方法は、電動機と、電動機に連結されたシーブと、シーブに巻き掛けられたロープにそれぞれ接続されたかごおよびカウンタウェイトとからなるエレベータに適用されるエレベータ制御方法であって、電動機の回転速度を検出し、速度信号を出力するステップと、速度信号と電動機に対する速度指令とに基づいて、電動機を制御するためのトルク電流指令を算出するステップと、昇降路におけるかごの位置と昇降路の階高とに基づいて、かごが昇降路の中間位置にいることを検出し、中間位置タイミングを出力するステップと、速度信号に基づいて、かごの上昇運転および下降運転を判別するとともに、中間位置タイミングを用いて、かご内に平衡負荷を積載した状態において、かごが中間位置にいる場合における上昇運転時のトルク電流指令を取得するステップと、中間位置タイミングを用いて、かご内に平衡負荷を積載した状態において、かごが中間位置にいる場合における下降運転時のトルク電流指令を取得するステップと、上昇運転時のトルク電流指令と下降運転時のトルク電流指令との和の平均値から、カウンタアンバランス電流を算出するステップと、カウンタアンバランス電流に基づいて、電動機のトルク特性、エレベータのローピング比およびシーブのシーブ径を用いて、かごとカウンタウェイトとの重量差であるカウンタアンバランス重量を算出するステップと、を有するものである。

この発明に係るエレベータ制御装置およびエレベータ制御方法によれば、電動機の速度信号に基づいて、かごの上昇運転および下降運転を判別するとともに、中間位置タイミングを用いて、かご内に平衡負荷を積載した状態において、かごが中間位置にいる場合における上昇運転時のトルク電流指令および下降運転時のトルク電流指令を取得し、上昇運転時のトルク電流指令と下降運転時のトルク電流指令との和の平均値から、カウンタアンバランス電流を算出し、カウンタアンバランス電流に基づいて、電動機のトルク特性、エレベータのローピング比およびシーブのシーブ径を用いて、かごとカウンタウェイトとの重量差であるカウンタアンバランス重量を算出する。
そのため、かごとカウンタウェイトとの重量差を高精度に算出することができる。

この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置において、平衡負荷状態でかごを最下階から最上階まで往復走行させた場合における上昇運転時のトルク電流指令を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置において、平衡負荷状態でかごを最下階から最上階まで往復走行させた場合における下降運転時のトルク電流指令を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態２に係るエレベータ制御装置における動作を示す説明図である。

以下、この発明に係るエレベータ制御装置およびエレベータ制御方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置を示すブロック構成図である。図１において、電動機１は、電力変換器２を介して、電動機１の駆動を制御する駆動制御部１０と接続されている。電動機１は、電力変換器２から供給される電力により駆動する。

また、電動機１には、シーブ３が連結されている。シーブ３には、ロープ４が巻き掛けられている。ロープ４の一端にはかご５が接続され、ロープ４の他端にはカウンタウェイト６が接続されている。かご５は、最下階から昇降行程の中間位置となる中間階を経由して最上階まで、図示しない昇降路を昇降する。

また、電動機１には、電動機１の回転位置に応じたパルス信号を発生するパルス発生器７が取り付けられている。パルス発生器７で発生したパルス信号は、駆動制御部１０に入力される。

また、かご５には、かご５の自重と積載している荷重とを検出して荷重信号ＷＬを出力する秤装置８が取り付けられている。秤装置８から出力された荷重信号ＷＬは、駆動制御部１０に入力される。

駆動制御部１０は、速度検出器１１、エレベータ速度指令発生器１２、速度制御器１３、電流制御器１４を有している。駆動制御部１０には、パルス発生器７からのパルス信号および秤装置８からの荷重信号ＷＬが入力される。また、駆動制御部１０は、電力変換器２に対して電力指令を出力するとともに、カウンタバランス制御部２０に速度信号ωｒおよびトルク電流指令ｉτ^*［Ａ］を出力する。

速度検出器１１は、パルス発生器７からのパルス信号をカウントして、電動機１の回転速度を算出し、速度信号ωｒを出力する。エレベータ速度指令発生器１２は、電動機１の速度指令信号ωｒ^*を発生して出力する。

速度制御器１３は、秤装置８からの荷重信号ＷＬ、速度検出器１１からの速度信号ωｒおよびエレベータ速度指令発生器１２からの速度指令信号ωｒ^*に基づいて、駆動系を制御するために必要なトルク電流指令ｉτ^*を発生する。

電流制御器１４は、速度制御器１３からのトルク電流指令ｉτ^*に基づいて、電力変換器２に対する電圧指令信号を発生して出力する。なお、駆動制御部１０の動作は、公知であることから、詳細な説明は省略する。

ここで、この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置において、平衡負荷状態でかご５を最下階から最上階まで往復走行させた場合における上昇運転時のトルク電流指令ｉτ^*を図２に示し、平衡負荷状態でかご５を最下階から最上階まで往復走行させた場合における下降運転時のトルク電流指令ｉτ^*を図３に示す。

カウンタバランス制御部２０は、かご位置検出器２１、階高記憶器２２、中間位置タイミング検出器２３、中間位置トルク電流指令記憶器２４、カウンタバランス電流算出器２５、カウンタバランス重量算出器２６を有している。

かご位置検出器２１は、昇降路に設けられたプレートとかご５に設けられた光電センサとの組み合わせによる情報や、ガバナエンコーダまたはモータエンコーダによる情報等により、かご５の位置をかご位置情報として出力する。階高記憶器２２は、エレベータが設置された昇降路の階高を階高情報として記憶している。

中間位置タイミング検出器２３は、かご位置検出器２１からのかご位置情報および階高記憶器２２からの階高情報に基づいて、かご５が中間位置にいることを検出し、中間位置タイミングを出力する。なお、中間位置タイミングは、図２のＴＢＵＭまたは図３のＴＢＤＭの位置である。

中間位置トルク電流指令記憶器２４は、速度検出器１１からの速度信号ωｒ、速度制御器１３からのトルク電流指令ｉτ^*および中間位置タイミング検出器２３からの中間位置タイミングに基づいて、かご５が中間位置にいる場合における上昇運転時および下降運転時のトルク電流指令を記憶する。

具体的には、中間位置トルク電流指令記憶器２４は、速度信号ωｒに基づいて、かご５の上昇運転および下降運転を判別するとともに、かご５内に平衡負荷を積載した状態において、かご５が中間位置にいる場合における上昇運転時のトルク電流指令ｉτｕｐ^*［Ａ］を取得して記憶する。上昇運転時のトルク電流指令ｉτｕｐ^*は、図２に示したＴＢＵＭにおけるトルク電流指令である。

また、中間位置トルク電流指令記憶器２４は、速度信号ωｒに基づいて、かご５の上昇運転および下降運転を判別するとともに、かご５内に平衡負荷を積載した状態において、かご５が中間位置にいる場合における下降運転時のトルク電流指令ｉτｄｎ^*［Ａ］を取得して記憶する。下降運転時のトルク電流指令ｉτｄｎ^*は、図３に示したＴＢＤＭにおけるトルク電流指令である。

カウンタバランス電流算出器２５は、中間位置トルク電流指令記憶器２４で記憶した上昇運転時のトルク電流指令ｉτｕｐ^*および下降運転時のトルク電流指令ｉτｄｎ^*に基づいて、次式（１）からカウンタアンバランス電流ｉｕｂ［Ａ］を算出する。

ｉｕｂ＝（ｉτｕｐ^*＋ｉτｄｎ^*）／２ ・・・（１）

また、カウンタバランス電流算出器２５は、中間位置トルク電流指令記憶器２４で記憶した上昇運転時のトルク電流指令ｉτｕｐ^*および下降運転時のトルク電流指令ｉτｄｎ^*に基づいて、次式（２）からロストルク電流ｉｌｏｓｓ［Ａ］を算出する。

ｉｌｏｓｓ＝（ｉτｕｐ^*−ｉτｄｎ^*）／２ ・・・（２）

ここで、かご５内に平衡負荷を積載した状態で、かご５とカウンタウェイト６との重量差がない場合、すなわちカウンタアンバランスが生じていない場合であれば、カウンタアンバランス電流ｉｕｂ＝０となる。

なお、カウンタアンバランスが生じている場合であって、カウンタアンバランス電流ｉｕｂ＜０であるときには、カウンタウェイト６側が重いので、カウンタウェイト６を積み降ろす必要がある。

また、カウンタアンバランスが生じている場合であって、カウンタアンバランス電流ｉｕｂ＞０であるときには、カウンタウェイト６側が軽いので、カウンタウェイト６を積み増す必要がある。

カウンタバランス重量算出器２６は、カウンタバランス電流算出器２５で算出したカウンタアンバランス電流ｉｕｂに基づいて、次式（３）からカウンタアンバランストルクτｕｂ［Ｎｍ］を算出する。

τｕｂ＝Ｋ×ｉｕｂ ・・・（３）

式（３）において、Ｋ［Ｎｍ／Ａ］は電動機１の特性で決まるトルク定数であって、カウンタバランス重量算出器２６にあらかじめ記憶されている。

また、カウンタバランス重量算出器２６は、式（３）で算出されたカウンタアンバランストルクτｕｂに基づいて、次式（４）からカウンタアンバランス重量Ｌｕｂ［ｋｇ］を算出する。

Ｌｕｂ＝τｕｂ×Ｌ／ｇ／（Ｄ／２） ・・・（４）

式（４）において、Ｌはローピング比を示し、ｇ［ｍ／ｓ²］は重力加速度を示し、Ｄ［ｍ］はシーブ径を示している。

ここで、カウンタアンバランス重量Ｌｕｂは、かご５とカウンタウェイト６との重量差を示している。また、かご５が中間位置にいる場合における上昇運転時のトルク電流指令ｉτｕｐ^*および下降運転時のトルク電流指令ｉτｄｎ^*を用いていることから、カウンタアンバランス重量Ｌｕｂには、ロープ４の重量が反映されている。

また、カウンタバランス重量算出器２６は、算出したカウンタアンバランス重量Ｌｕｂを表示器３０に出力する。表示器３０は、カウンタバランス重量算出器２６からのカウンタアンバランス重量Ｌｕｂを表示画面に表示する。

これにより、現地でカウンタウェイト６の重量を調整する作業者が、表示されたカウンタアンバランス重量Ｌｕｂを視認することができ、カウンタウェイト６の積み増しまたは積み降ろしを効率的に行うことができる。

すなわち、カウンタアンバランス重量Ｌｕｂを表示器３０に表示させることにより、作業者に対する視認性を向上させ、据付作業の省力化を実現することができ、作業効率を向上させることができる。

以上のように、実施の形態１によれば、電動機の速度信号に基づいて、かごの上昇運転および下降運転を判別するとともに、中間位置タイミングを用いて、かご内に平衡負荷を積載した状態において、かごが中間位置にいる場合における上昇運転時のトルク電流指令および下降運転時のトルク電流指令を取得し、上昇運転時のトルク電流指令と下降運転時のトルク電流指令との和の平均値から、カウンタアンバランス電流を算出し、カウンタアンバランス電流に基づいて、電動機のトルク特性、エレベータのローピング比およびシーブのシーブ径を用いて、かごとカウンタウェイトとの重量差であるカウンタアンバランス重量を算出する。
そのため、かごとカウンタウェイトとの重量差を高精度に算出することができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、電動機１の特性で決まるトルク定数Ｋ［Ｎｍ／Ａ］が、カウンタバランス重量算出器２６にあらかじめ記憶され、このトルク定数Ｋを用いてカウンタアンバランストルクτｕｂを算出すると説明した。

しかしながら、トルク定数Ｋは、電動機１の設置環境等によって必ずしもあらかじめ記憶された値通りとはならず、このトルク定数Ｋを用いて算出したカウンタアンバランストルクτｕｂが精度の低い値になる恐れがある。

そこで、この発明の実施の形態２では、図４を参照しながら、カウンタバランス制御部２０が、上記実施の形態１に示した動作を２回繰り返すことにより、かご５とカウンタウェイト６との重量差をより高精度に算出する方法について説明する。

図４は、この発明の実施の形態２に係るエレベータ制御装置における動作を示す説明図である。図４では、ｘ軸がカウンタウェイト６の重量を調整する前の状態からのカウンタウェイト積み増し量［ｋｇ］を示し、ｙ軸がカウンタアンバランス重量Ｌｕｂ［ｋｇ］を示している。なお、ｘ軸について、負側は、カウンタウェイト６の積み降ろし量となる。

図４において、まず、カウンタウェイト６の積み増し０回目、すなわち初期状態で、上記実施の形態１に示した動作により、カウンタアンバランス重量Ｌｕｂ０を算出する。このとき、このカウンタアンバランス重量Ｌｕｂ０は、図４に示した座標系の（０，Ｌｕｂ０）にプロットされる。

次に、カウンタウェイト６の積み増し１回目、すなわちかご内にＸ［ｋｇ］のカウンタウェイト６を積みました後、上記実施の形態１に示した動作により、カウンタアンバランス重量Ｌｕｂ１を算出する。このとき、このカウンタアンバランス重量Ｌｕｂ１は、図４に示した座標系の（Ｘ，Ｌｕｂ１）にプロットされる。

このとき、この２回の動作により、（０，Ｌｕｂ０）、（Ｘ，Ｌｕｂ１）を通る直線が、次式（５）として得られる。

ｙ＝（Ｌｕｂ１−Ｌｕｂ０）／Ｘ×ｘ＋Ｌｕｂ０ ・・・（５）

また、式（５）において、ｙ＝０とすることにより、このときのｘの値を次式（６）として得ることができる。

ｘ＝Ｘ×−Ｌｕｂ０／（Ｌｕｂ１−Ｌｕｂ０） ・・・（６）

ここで、式（６）で得られたｘは、カウンタウェイト６の重量を調整する前の状態、すなわち初期状態からのカウンタウェイト積み増し量、すなわちカウンタアンバランス重量を示している。

これにより、上記実施の形態１に示した動作を２回繰り返すことで、電動機１の特性で決まるトルク定数Ｋを用いることなく、かご５とカウンタウェイト６との重量差をより高精度に算出することができる。

また、式（６）で得られたカウンタウェイト積み増し量ｘを表示器３０に表示させることにより、作業者に対する視認性を向上させ、据付作業の省力化を実現することができ、作業効率を向上させることができる。

このとき、上記２点の関係から、あらかじめ記憶されたトルク定数Ｋ［Ｎｍ／Ａ］ではない、当該電動機１に適応したトルク定数Ｋ１［Ｎｍ／Ａ］を算出することができる。具体的には、次式（７）に示すように、トルク定数Ｋ１が算出される。

Ｋ１＝（Ｘ−０）／（Ｌｕｂ１−Ｌｕｂ０）×ｇ×（Ｄ／２）／Ｌ ・・・（７）

また、このトルク定数Ｋ１を用いて、上記式（２）で算出したロストルク電流ｉｌｏｓｓ［Ａ］を、トルク換算することができる。具体的には、次式（８）に示すように、ロストルク成分τｌｏｓｓ［Ｎｍ］が算出される。

τｌｏｓｓ＝Ｋ１×ｉｌｏｓｓ ・・・（８）

ここで、式（８）で得られたロストルク成分τｌｏｓｓは、トルク定数Ｋ１を用いて、高精度に算出された値であり、当該号機の機械的パラメータとして有用な情報となる。また、式（６）で得られたカウンタウェイト積み増し量ｘも有用な情報となる。

そのため、これらの情報をデータベース化することで、当該号機の経時変化の推移や、他物件との比較等の各種の活用が可能となる。そこで、カウンタバランス制御部２０は、図示しない通信手段を用いて、遠隔のデータベースへこれらの情報を伝達し、物件毎情報として記憶させる。

また、このデータベースに記憶された情報を、各監視センターや、保守員等の作業者等が所持する携帯端末機器等でも確認できるようにすることにより、必要な際にこられの情報を容易に確認することができる。

Claims (8)

1. 電動機と、前記電動機に連結されたシーブと、前記シーブに巻き掛けられたロープにそれぞれ接続されたかごおよびカウンタウェイトとからなるエレベータに適用されるエレベータ制御装置であって、
   前記電動機の回転速度を検出し、速度信号を出力する速度検出器と、
   前記速度信号と前記電動機に対する速度指令とに基づいて、前記電動機を制御するためのトルク電流指令を算出する速度制御器と、
   前記かごと前記カウンタウェイトとの重量差であるカウンタアンバランス重量を算出するカウンタバランス制御部と、を備え、
   前記カウンタバランス制御部は、
   昇降路における前記かごの位置と前記昇降路の階高とに基づいて、前記かごが前記昇降路の中間位置にいることを検出し、中間位置タイミングを出力する中間位置タイミング検出器と、
   前記速度信号に基づいて、前記かごの上昇運転および下降運転を判別するとともに、前記中間位置タイミングを用いて、前記かご内に平衡負荷を積載した状態において、前記かごが前記中間位置にいる場合における上昇運転時のトルク電流指令および下降運転時のトルク電流指令を取得する中間位置トルク電流指令記憶器と、
   前記上昇運転時のトルク電流指令と前記下降運転時のトルク電流指令との和の平均値から、カウンタアンバランス電流を算出するカウンタバランス電流算出器と、
   前記カウンタアンバランス電流に基づいて、前記電動機のトルク特性、前記エレベータのローピング比および前記シーブのシーブ径を用いて、前記カウンタアンバランス重量を算出するカウンタバランス重量算出器と、を有する
   エレベータ制御装置。
2. 前記カウンタバランス制御部は、前記カウンタアンバランス重量を算出する動作を２回繰り返して、前記カウンタウェイトの重量と前記カウンタアンバランス重量との関係を２点取得し、この２点を結ぶ直線を用いて、初期状態からの前記カウンタアンバランス重量を算出する
   請求項１に記載のエレベータ制御装置。
3. 前記カウンタアンバランス重量を表示する表示器をさらに備えた
   請求項１または請求項２に記載のエレベータ制御装置。
4. 前記カウンタバランス制御部は、前記上昇運転時のトルク電流指令と前記下降運転時のトルク電流指令との差の平均値から、ロストルク電流を算出するとともに、前記ロストルク電流に前記電動機のトルク定数を乗算して、ロストルク成分を算出する
   請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエレベータ制御装置。
5. 前記カウンタバランス制御部は、前記カウンタアンバランス重量を、遠隔のデータベースに伝達する
   請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエレベータ制御装置。
6. 前記カウンタバランス制御部は、前記ロストルク成分を、遠隔のデータベースに伝達する
   請求項４に記載のエレベータ制御装置。
7. 前記データベースに伝達された情報は、監視センターや前記エレベータの作業者が所持する携帯端末で確認可能である
   請求項５または請求項６に記載のエレベータ制御装置。
8. 電動機と、前記電動機に連結されたシーブと、前記シーブに巻き掛けられたロープにそれぞれ接続されたかごおよびカウンタウェイトとからなるエレベータに適用されるエレベータ制御方法であって、
   前記電動機の回転速度を検出し、速度信号を出力するステップと、
   前記速度信号と前記電動機に対する速度指令とに基づいて、前記電動機を制御するためのトルク電流指令を算出するステップと、
   昇降路における前記かごの位置と前記昇降路の階高とに基づいて、前記かごが前記昇降路の中間位置にいることを検出し、中間位置タイミングを出力するステップと、
   前記速度信号に基づいて、前記かごの上昇運転および下降運転を判別するとともに、
   前記中間位置タイミングを用いて、前記かご内に平衡負荷を積載した状態において、前記かごが前記中間位置にいる場合における上昇運転時のトルク電流指令を取得するステップと、
   前記中間位置タイミングを用いて、前記かご内に平衡負荷を積載した状態において、前記かごが前記中間位置にいる場合における下降運転時のトルク電流指令を取得するステップと、
   前記上昇運転時のトルク電流指令と前記下降運転時のトルク電流指令との和の平均値から、カウンタアンバランス電流を算出するステップと、
   前記カウンタアンバランス電流に基づいて、前記電動機のトルク特性、前記エレベータのローピング比および前記シーブのシーブ径を用いて、前記かごと前記カウンタウェイトとの重量差であるカウンタアンバランス重量を算出するステップと、
   を有するエレベータ制御方法。

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