JP6655489B2 - エレベーター - Google Patents

Description

本発明はエレベーターに関する。

従来のエレベーターは，電力変換器から電動機を回転させ，電動機と連結しているシーブを介して，ロープを上下方向へ移動させることで，ロープと接続されているかごの昇降を可能としている。この電力変換器や電動機，電動機と接続したエンコーダ等，駆動システムの一部が故障した場合，エレベーターは停止する。エレベーターのかごの停止した位置が階と階の間であり，この時に乗客がかご内にいると閉じ込めが発生する。

このような駆動システムの故障により閉じ込められた乗客を救出するための方法としては，一般的には保守作業員により行われる。特に，かご内の重量がつり合い重りとつり合っていない場合には，ブレーキを手動で開放することにより，つり合い重りとのアンバランスを利用して，最寄階までかごを移動させることで乗客を救出する。また、特許文献１に記載のようなブレーキの開放を自動で行う専用の端末を利用することで，早期に救出する方法が存在する。

国際公開第２００９／０１３８２１号パンフレット

しかしながら、特許文献１に開示された救出運転の技術をはじめ、一般的なエレベーターのブレーキは二重化されているものの、ブレーキを作動させるための駆動回路は単一で運用している。このため、救出運転時にブレーキを断続的に開放してかごを移動させる場合、二重化されたブレーキ双方を断続して開閉するため、救出運転時にブレーキの冗長性が確保されない。

上記課題を解決するため、本発明は、乗りかごと、乗りかごの移動に制動力を加える複数のブレーキと、複数のブレーキの制動力を制御するコントローラと、を備え、コントローラは、救出運転中に複数のブレーキのうち１以上のブレーキを開放し制動力を発生させない解放状態にするブレーキ開放制御部と、救出運転中複数のブレーキのうち解放状態でないブレーキの制動力を変化させることにより乗りかごの移動速度を制御するかご移動制御状態にするかご移動制御部を備える、ことを特徴としたエレベーターを提供する。

本発明によれば、救出運転時にブレーキの制動力の冗長性を確保することができる。

本発明における一実施の形態を示す全体構成図。 一実施における安全コントローラの処理を示すブロック図。 一実施における動作の概要を示す図。 一実施におけるフローチャート図。

以下，図面を参照して，一実施の形態について詳細を説明する。

［第一の実施形態］
図１は，本発明におけるエレベーターを示す全体構成図であり，エレベーターのかご１０４の移動は，エレベーターコントローラ１００によって制御される。エレベーターコントローラ１００は，エレベーターの運行制御を行うエレベーター制御部２の他に，制動力制御部２０を備えている。

かご１０４は，建屋に形成された昇降路内を複数の階床間に渡って移動し，ロープを介してかご１０４とバランスを取るためのつり合い重り１０５とに接続されている。かご１０４には，乗り場側扉を係合して開閉する乗りかご側扉が設けられている。かご１０４の移動は，電動機１０３によって綱車が駆動されることにより行われる。電動機１０３には，電力変換器１０１によって駆動用の電力の供給が行われる。電力変換器１０１は，エレベーターコントローラ１００のかご位置制御指令に従って電動機を制御するための電力を出力する。また，モーターエンコーダなどのパルス発生器は電動機１０３に取り付けられており，エレベーターコントローラ１００は電動機１０３の回転によって生じるパルスを計数することにより，電動機１０３の速度，かご１０４の昇降路移動方向，位置，移動距離などを計算する。エレベーターコントローラが乗りかごを制止させたい場合は，ブレーキ電源停止指令及び動力電源停止指令（図示せず）を出力する。これらの停止指令を受けて，ブレーキ電源はブレーキ１０２への作動を，動力電源は電力変換器１０１への電源供給のカットを行い，かご１０４を制止させる。ブレーキ電源及び動力電源は，コンタクタと呼ばれる電磁接触器で構成される回路である。

ブレーキ１０２Ａ及び１０２Ｂは、シーブを摩擦摺動で制動させるためのブレーキパッド、ブレーキパッドを引き上げてシーブとブレーキパッドのギャップを確保するためのソレノイドコイル及び鉄芯（コア）で構成される。通常、ソレノイドコイルに電力が供給されると、電磁力によりブレーキパッドが引き上げられ、シーブはブレーキパッドによる拘束がなくなり、自由に回転できるようになる。ソレノイドコイルへの給電はブレーキ電源からのリレーを介して行われる。また、ブレーキ１０２Ａ及び１０２Ｂはそれぞれ機構的に独立した構成となっている。さらに、ブレーキ１０２Ａ及び１０２Ｂは、それぞれ対応したブレーキ電流制御回路２１Ａ及び２１Ｂにより、ソレノイドコイルへ流れる電流（ブレーキ電流）を制御する回路により、制動力を変化させることが可能な構成となっている。また、このブレーキ電流制御回路２１Ａ及び２１Ｂも、互いに独立した構成となっている。ブレーキ１０２Ａ及びブレーキ１０２Ｂはそれぞれ単独でもかご１０４及び釣り合い錘１０５を止めておくのに十分な制動力を有している。

ブレーキ電流制御回路２１Ａ及び２１Ｂは、インバータ回路やチョッパ回路といった電流ないしは電圧を制御する変換器、ブレーキ電流を検出するホールＣＴ、ブレーキ電流を制御するためのコントローラで構成され、エレベーターコントローラ１００よりソレノイドコイルに流れる電流の指令値（ブレーキ電流指令）を受けて、その指令値にブレーキ電流を制御する。なお、本実施例では制動力を変化させるための一例として、ソレノイドコイルを用いた電流に応じた制動力を変化させるブレーキ機構を例示したが、たとえば直動式のアクチュエータを用いることによる、距離に応じて制動力を変化させるブレーキや、回転機構を用いることによる、回転角に応じて制動力を変化させるブレーキ（シューブレーキなど）でもよい。総じて、ある指令に応じてブレーキの制動力を変化させるものであれば、ブレーキの種類には依存しない。

秤センサ４はかご内の乗客の人数を検出するのに使用する。通常運転中であれば，かごとつり合い重りの重量差を補償するための必要トルクを計算するのに使用される。秤センサは，かご床面が金属である場合には，かご枠に設けられた近接センサなどでかご床面のたわみ量から重量を推定する方式が用いられる。位置センサ５は，検出板６を検出することで，エレベーターが戸開可能な位置にいるかどうかを検出する，ドアゾーンセンサである。

安全コントローラ１は，エレベーターコントローラ１００とは独立してブレーキ電源及び動力電源を遮断することでかご１０４を制止させる，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を持つ場合もある。

安全コントローラ１の入力は，かごの位置・速度・加速度を検出するための手段７や，エレベーターの安全装置の作動を検出する手段，で構成される。かごの位置・速度・加速度を検出するための手段７は，たとえばかごの位置に応じてパルスを出力するパルス発生器であり，本実施例ではガバナにガバナエンコーダを取り付けたものを図示している。これは，他にガイドレールに直接的にローラーを押し付けて乗りかごの移動を検出するタイプや，レールを磁化して検出するタイプなど，かごの絶対的または相対的な位置を検出できる手段であればよい。

安全コントローラ１の出力は，ブレーキ電源遮断出力９Ａ及び９Ｂと動力電源遮断出力１０，及び安全コントローラで検出されるかご位置及び速度情報出力２３で構成される。ブレーキ電源遮断出力９Ａ及び９Ｂはブレーキ電源を遮断し，ブレーキ１０２Ａ及び１０２Ｂを作動させるための出力である。また同様に，動力電源遮断出力１０は電力変換器１０１の電力源を遮断することで電動機１０３を停止させるための出力である。いずれの出力も，かごを制止するために使用される。

図２は制動力制御部２０のブロック図であり，本図を用いて概要について説明する。制動力制御部２０の救出運転開始処理部３０は、エレベーターコントローラ１００のエレベーター制御部２より送信される救出運転開始指令を検出する部であり、救出運転開始指令で識別される救出運転の開始または停止指令を救出運転制御部３２へ送信する。かご速度検出部３１は、安全コントローラより入力されるかご位置及び速度情報出力２３を受けて、現在の昇降路内における自号機のかご位置及び速度を検出し，その検出した値を救出運転制御部３２へ出力する。救出運転制御部３２は救出運転開始処理部３０より受信した救出運転の開始または停止指令と、かご速度検出部３１より受信したる自号機のかご位置及び速度情報に基づき、救出運転制御をする。ブレーキ解放制御部３３は救出運転制御部３２からの指令に基づき片側（ここでは例としてブレーキＡとする）のブレーキを引き上げるためのブレーキ引上げ指令を作成する制御部である。かご移動制御部３４は救出運転制御部３２からの指令にもとづき、ブレーキの開放によるかご移動を行うブレーキ（ここではブレーキＢとする）へのかご移動制御を許可指令する制御部である。より具体的には、ブレーキ解放制御部３３は、ブレーキＡを引き上げ解放状態にするための電流指令をブレーキ電流制御回路Ａ２１Ａへ出力する。かご移動制御部３４は、ブレーキ１０２Ｂをかご移動制御状態にするためにかごを移動させるための電流指令をブレーキ電流制御回路Ｂ２１Ｂに出力する。

また、救出運転制御部３２は、かご位置・速度検出部３１より出力されるかご位置・速度を元に、かご位置の行き過ぎまたは速度超過を検出した場合に、ブレーキＡのブレーキ引き上げをやめさせ、解放状態のブレーキＡをかごを制止させるために制動力を働かせる制止状態にするためにの制動指令をブレーキ電流制御回路Ａ２１Ａに出力する。また、ブレーキＢもかご移動制御状態からかごを停止させる制動状態にするため、制動指令をブレーキ電流制御回路Ａ２１Ａに出力する。

図３は、かご移動制御部３４が作成するブレーキかご移動許可指令、ブレーキ開放制御部が作成するブレーキ引上げ指令、救出運転制御部３２画作成する速度超過検出信号、かご移動制御部３４が作成するかごを移動させるための電流指令であるブレーキ電流Ｂ指令、ブレーキ解放制御部３３が作成するブレーキを解放するためのブレーキ電流Ａ指令、及びかご速度の関係を、時系列で示したものである。また、説明の便宜上、時間軸を（ａ）から（ｄ）の４区間に分割しており、かご移動許可指令をブレーキＡ、ブレーキ開放指令をブレーキＢに充当させているが、この関係が逆であってもよい。以下、基本の動作方法について、区間（ａ）から順に説明する。

区間（ａ）は、ブレーキかご移動許可指令及びブレーキ引上げ指令はゼロの状態であり、つまりかごが両ブレーキにより制動が働いておりかごは静止している状態となっている。これより、かご速度は零となっている。

区間（ｂ）は、ブレーキ開放制御部３３がブレーキ開放指令をＯＮの状態としている。これに伴いブレーキ開放制御部３３は、ブレーキ電流制御回路Ａ２１Ａにブレーキ電流指令Ａ指令を送信する。ブレーキ電流制御回路Ａ２１Ａからブレーキ１０２Ａに電気が供給され、ブレーキ１０２Ａがシーブより引き上げられた状態となる。このとき、ブレーキ１０２Ｂはシーブと接しており、その制動力によってかごは制止しているため、かご速度の状態は零となっている。

区間（ｃ）は、かご移動制御部３４はブレーキかご移動許可指令をＯＮの状態とし、ブレーキ１０２Ｂによるかご移動を行っている状態となっている。このとき、かご移動制御部３４はブレーキ電流制御回路Ｂ２１Ｂに断続的にブレーキを開放させるためのブレーキ電流Ｂ指令を出力する。その指令を受けて、ブレーキ電流制御回路Ｂ２１Ｂはブレーキを断続的に開放させることで、かごが移動する。このため、区間（ｃ）ではかご速度が発生する。ブレーキ１０２Ｂの機構的または電気的な不具合が生じ、かごが増速してしまっている状態も合わせて例示している。なお、本実施例ではブレーキ電流Ｂを変化させブレーキＢを断続的に開放しているが、ブレーキ電流Ｂを一定の電流にしてブレーキ１０２Ｂによりシーブに一定の制動力をかけ続けても良い。

区間（ｄ）は、部救出運転制御部３２が、速度超過を検出した状態を示している。安全コントローラ１より入力されるかご位置及び速度情報出力２３を受けて、かご速度検出部３１は、現在の昇降路内における自号機のかご位置及び速度を検出し，その検出した値を出力する。この検出した値が速度超過の場合、救出運転制御部３２が速度超過検出指令を立ち上げ、ブレーキかご移動許可指令及びブレーキ引き上げ指令を零にする。こうすることで、ブレーキ電流制御回路Ａ２１Ａおよびブレーキ電流制御回路Ｂ２１Ｂへの電流指令を零として、かごを制動させる。このとき、ブレーキ１０２Ｂは何らかの不具合でかごを制動させることができない可能性があるが、待機させていたブレーキ１０２Ａによる制動を行うことで、より安全にかごを制動させることが可能となる。

図４は、救出運転制御のフローチャートを示す。ステップＳ１０１は、救出運転制御部３２、救出運転開始部３０より出力された救出運転開始指令のＯＮ（開始）／ＯＦＦ（停止）を判断する。救出運転開始指令がＯＦＦであった場合には、処理を終了する。救出運転開始指令がＯＮであった場合には、ステップＳ１０２へ移行する。救出運転開始指令がＯＮとなる条件は、かご内に乗客が閉じ込められ、かつモータなどがなんらかの異常により駆動できない場合などに通常は設定される。なお、救出運転と呼称しているが、必ずしもかご内に乗客が閉じ込められている必要はなく、もし乗客が乗っていた場合には救出運転が必要となる状態で本制御を行っても良い。

なお、この時の動作条件として、ブレーキが正常動作することも必要となる。救出運転開始指令がＯＦＦとなる条件は、平常運転中、あるいは救出運転を実施中に、最寄階の戸開可能位置に到達したとき又はブレーキの異常を検知しているときに設定される。

ステップＳ１０２は、かご速度Ｖが零であるかどうかを判定する。かご位置・速度検出部３１が出力したかご速度Ｖが零であった場合、救出運転制御部３２はかごは停止状態にあり救出運転を開始可能と判断し、ステップＳ１０４へ進む。かご速度Ｖが零でない場合には、何らかの原因でかごが移動しているので、かごの停止を行うためのステップＳ１０３へ進む。 ステップＳ１０３は、救出運転制御部３２はブレーキかご移動許可指令及びブレーキ引き上げ指令を零にすることで、二個のブレーキによる制動を行うようにする。

ステップＳ１０４は、ブレーキ開放制御部３３は片側のブレーキを解放させるためのブレーキ引き上げ指令をＯＮにし、解放したい方のブレーキ電流制御回路に電流指令を送信する。ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４により引き上げられるブレーキが、引き上げられた状態であることを検出する。ブレーキが引き上げられたことは、通常ブレーキチェックスイッチなどブレーキの機械的な動きを検出するためのスイッチを用いて検出される。また、ブレーキの引き上げはどちらでもよいが、たとえば1回目の運転のときはブレーキＡ、次の運転のときはブレーキＢ、といったように交互に切り替えてもよい。このように交互に切り替える事でブレーキＡとブレーキＢの摩耗を平準化することができる。なお、ステップＳ１０５にてブレーキが引き上がったことを検出できなかった場合には、引き上げる予定であったブレーキの正常動作が期待できないため、本運転は中止とする。より具体的には、ステップＳ１０３に移行する。

ステップＳ１０６は、かご移動制御部３４はブレーキかご移動許可指令をＯＮにする。かご移動制御部３４からかごの移動を制御させるブレーキに接続されるブレーキ電流制御回路に電流指令を送信する。この時、電流指令はかごを既定の速度にすることを目標値として設定され送信される。なお、既定速度は後述の速度超過値と検出する速度よりは低い速度である。ステップＳ１０７は、かご位置・速度検出部３１より演算されたかごの速度に基づき、救出運転制御部３２がかごの速度超過を検出する。現在のかご速度が速度超過値よりも大きい場合、ステップＳ１０８に移行する。ステップＳ１０８では救出運転制御部３２は速度超過検出指令を立ち上げ、ブレーキかご移動許可指令及びブレーキ引き上げ指令を零にする。これに応じて各ブレーキ電流制御回路への電流指令は零となりブレーキは吸引されずシーブを制動することでかごの制動が実施される。この様な場合はかごを制止し、保守員を呼ぶことで救出をはかる。なお速度超過値の設定は、ガバナが作動する速度以下であればよい。更には、より安全を期す場合には、速度が低い状態での制動のほうが乗客に対する加速度の変化の影響が小さいため、たとえば保守運転速度や、工事時の運転速度に合わせて設定してもよい。また、本ステップでは速度超過の例を示したが、たとえばこの閾値をかご位置にして、かごの行き過ぎに応じて制動をかけてもよい。
かごの速度が速度超過値よりも低い場合、ステップＳ１０９に移行する。

ステップＳ１０９は、安全コントローラ１より入力されるかご位置及び速度情報出力２３を受けて、かご位置・速度検出部３１は現在の昇降路内における自号機のかご位置及び速度を検出し、救出運転制御部はかごが最寄階に到着したことを判断する。最寄階に到着した場合にはステップＳ１１０に移行する。ステップＳ１１０では、救出運転制御部３２はブレーキかご移動許可指令及びブレーキ引き上げ指令を零にすることで、両ブレーキを制動状態にしかごを静止させる。救出運転制御部３２ははかごドアを解放して救出運転を完了する。最寄階に到着していない場合には、ステップＳ１０７に戻る処理となる。 以上の構成によれば、前記コントローラは救出運転中に制動力が作用しない待機状態のブレーキを用意することで、待機させたブレーキの制動力を確保することができる。このため、その他のブレーキで制動力を制御することでかごを移動させている時に、かごが過速状態となりその他のブレーキで制動させることができない場合でも、制動力が確保された待機させたブレーキで制動することで、かごを安全に停止することができる。

また、二重化されたブレーキ双方を断続して開閉することで、ブレーキのシュー部分の摩耗が同時に進行する。摩耗により、ブレーキの制動力が低下するため、摩耗の進行状況によっては、かごの速度が想定していたよりも速く移動してしまい、ブレーキの開放の繰り返しによるかごの速度制御を行うことが難しくなることや、最終的にはブレーキのシューがシーブを制動できなくなり、かごが所定の位置に停止できなくなることがある。

本実施例では、ブレーキが１０２Ａと１０２Ｂの二つの場合で説明したが、３以上でも実施可能である。ブレーキのうち１以上のブレーキを解放した場合であっても、残りの他のブレーキでかごを制止させる事ができれば実施可能である。

１ 安全コントローラ
２ エレベーター制御部
４ 秤センサ
５ 位置センサ
７ かごの位置・速度・加速度を検出するための手段
２０ 制動力制御部

Claims (5)

1. 乗りかごと、前記乗りかごの移動に制動力を加える複数のブレーキと、前記複数のブレーキの制動力を制御するコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、救出運転中に前記複数のブレーキのうち１以上のブレーキを開放し制動力を発生させない解放状態にするブレーキ開放制御部と、救出運転中前記複数のブレーキのうち解放状態でないブレーキの制動力を変化させることにより前記乗りかごの移動速度を制御するかご移動制御状態にするかご移動制御部を備え、
   前記複数のブレーキは、それぞれに対応して独立に設けられたブレーキ電流制御回路により、前記コントローラからのブレーキ電流指令を受けて、ブレーキそれぞれの制動力を変化させることが可能であり、解放状態にするブレーキとかご移動制御状態にするブレーキとを交互に切り替えることを特徴とするエレベーター。
2. 請求項１に記載のエレベーターにおいて、
   前記乗りかごの移動を検出する移動検出手段と、を備え、前記コントローラは、前記移動検出手段に基づき前記乗りかごの移動速度を検出するかご位置・速度検出部と、前記かご位置・速度検出部から送信される前記乗りかごの移動速度に基づいて、前記救出運転を制御する救出運転制御部を備え、
   前記救出運転制御部は、前記かご位置・速度検出部により検出された前記乗りかごの移動速度が閾値を超えた場合、前記解放状態のブレーキを、かごを停止させるよう制動力を発生させる制止状態にすることを特徴とする、請求項１に記載のエレベーター。
3. 請求項２に記載のエレベーターにおいて、
   前記かご位置・速度検出部により検出された前記乗りかごの移動速度が閾値を超えた場合、前記救出運転制御部は、前記かご移動制御状態のブレーキを前記制止状態にすることを特徴とする、請求項２に記載のエレベーター。
4. 請求項２に記載のエレベーターにおいて、
   前記救出運転制御部は、前記かご位置・速度検出部により検出された前記乗りかごの位置が着床位置になった場合、前記複数のブレーキ全てを前記制止状態にすることを特徴とする、請求項２に記載のエレベーター。
5. 請求項２に記載のエレベーターにおいて、
   前記複数のブレーキの制動力は、すくなくとも前記複数のブレーキのうち１つのブレーキを開放しても前記乗りかごを制止可能な制動力を備えることを特徴とする、請求項２に記載のエレベーター。

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