JP6742516B2 - エレベータの制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、エレベータ用巻上機のブレーキトルクを算出することができるエレベータの制御装置に関するものである。

エレベータの扉が開く前に、巻上機のブレーキを用いてかごの移動を止める。このとき、ブレーキトルクが不足していると、かごの扉が開いたままかごが走行してしまうことがある。

このため、従来のエレベータ用巻上機では、ブレーキが完全に掛かった状態でモータトルクを印加し、ブレーキが滑り始めたときのモータ電流から、かごを停止させることのできるブレーキトルクを算出するようにしていた。

また、従来のエレベータの制御装置では、かごの走行開始前にかごと同方向にトルクを印加させた状態で、ブレーキの制動力を徐々に開放してかごを走行させ、走行を開始したときのブレーキコイルの電流値とアンバランストルクの値とを比較して、ブレーキの制動力を診断するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−１２７２６１号公報

しかし、従来のエレベータ用巻上機では、ブレーキが掛かった後にモータトルクを印加して、ブレーキが滑り始めた時のモータ電流からブレーキトルクを算出していた。このため、エレベータのかごが階床に停止してから、かごの扉を開けるまでに時間が掛かるという問題点があった。

また、従来のエレベータの制御装置では、かごの走行開始前からかごと同方向にトルクを印加して、ブレーキを徐々に開放してかごを走行させるため、階床間の走行時間が長くなるという問題点があった。

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、かごの扉を開けるまでの時間が短く、かごの走行時間も短いエレベータの制御装置を提供することを目的とする。

この発明によるエレベータの制御装置は、回転可能な綱車と、綱車を駆動するモータと、綱車に取り付けられた制動部材と、制動部材に押し付けられることにより、制動部材及び綱車の回転を制動するブレーキとを備えている巻上機を有し、綱車に巻き掛けられたロープにより吊り下げられたかごと釣り合い錘を、巻上機を制御することにより昇降させるエレベータの制御装置であって、かごが着床する前に、かご及び釣り合い錘を含むシステムに一定のトルクが掛かるように、モータの回転を制御するモータ制御部、ブレーキを制御するブレーキ制御部、ブレーキが押し付けられることによって、制動部材に与えられる押し付け力を測定する押し付け力測定部、及びブレーキのブレーキトルクを算出するブレーキトルク算出部、を備え、ブレーキ制御部は、モータ制御部によって一定のトルクが掛けられた状態で、ブレーキを制動部材に押し付けるように制御し、押し付け力測定部は、一定のトルクが掛けられた状態で押し付け力を測定し、ブレーキトルク算出部は、測定された押し付け力と、一定のトルクに基づいて、かごが着床するときのブレーキトルクを算出する。

この発明によるエレベータの制御装置によれば、かごが着床する前にかご及び釣り合い錘を含むシステムに一定のトルクを掛けておき、一定のトルクが掛けられた状態で制動動作を行った際に測定された押し付け力に基づいて、かごが着床するときのブレーキトルクを算出する構成を備えている。この結果、かごの扉を開けるまでの時間が短く、かごの走行時間も短いエレベータを得ることができる。

この発明の実施の形態１によるエレベータの制御装置が備えられたエレベータの全体構成を示す断面図である。 図１に示すエレベータの巻上機４の部分を拡大した側面図である。 図１に示すエレベータの巻上機４の部分を拡大した正面図である。 この発明の実施の形態１によるエレベータの制御装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１によるエレベータの制御装置が行うブレーキトルクの算出の手順を示すフローチャートである。 図５に示すブレーキトルクの算出過程におけるブレーキトルクの時間変化を示すグラフである。 実施の形態１におけるブレーキ及び押し付け力測定部を示す拡大断面図である。 アーマチュアのフィールドに対する相対変位の時間変化を表すグラフである。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるエレベータの制御装置が備えられたエレベータの全体構成を示す断面図である。図２は、図１に示すエレベータの巻上機４の部分を拡大した側面図である。また、図３は、図１に示すエレベータの巻上機４の部分を拡大した正面図である。

図１に示すように、本実施の形態１によるエレベータの制御装置が備えられたエレベータは、ロープ１と、ロープ１の一端に吊り下げられたかご２と、ロープ１の他端に吊り下げられた釣り合い錘３と、ロープ１が巻き掛けられる巻上機４と、巻上機４を制御する制御盤５を備えている。かご２及び釣り合い錘３は、制御盤５によって巻上機４が制御されることによって昇降する。なお、制御盤５は、この発明のエレベータの制御装置として機能するが、エレベータの制御装置の一部が制御盤５以外の部分にあってもよい。

図２及び図３に示すように、巻上機４は、回転可能な綱車４１と、綱車４１と軸４２を介して接続され、綱車４１を回転するように駆動するモータ４３と、綱車４１に取り付けられた制動部材４４と、制動部材４４に押し付けられることにより、制動部材４４及び綱車４１の回転を制動するブレーキ４５と、軸４２を回転可能に支持する軸受４６を備えている。なお、本実施の形態１では、制動部材４４が円板状のディスクであるが、円筒状のドラムであってもよい。

図１に示すロープ１は、巻上機４の綱車４１に巻き掛けられる。綱車４１がモータ４３によって回転させられることにより、ロープ１に吊り下げられたかご２及び釣り合い錘３が昇降する。ブレーキ４５は、その一部を制動部材４４に押し付けることにより、制動部材４４及び綱車４１の回転を制動する。

図４は、この発明の実施の形態１によるエレベータの制御装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態１では、エレベータの制御装置が制御盤５及び押し付け力測定部６１によって構成されているものとするが、制御盤５の代わりにＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどを備えた汎用のコンピュータを用いてもよい。

本実施の形態１によるエレベータの制御装置は、モータ４３の回転を制御するモータ制御部５１、ブレーキ４５を制御するブレーキ制御部５２、ブレーキ４５のブレーキトルクを算出するブレーキトルク算出部５３、ブレーキ４５が制動部材４４に押し付けられたときに、制動部材４４に与えられる押し付け力を測定する押し付け力測定部６１を備えている。なお、押し付け力測定部６１は、巻上機４のブレーキ４５に取り付けられているものとする。

モータ制御部５１は、モータ４３の回転を制御することにより、綱車４１の回転数を変化させ、かご２及び釣り合い錘３を昇降させる。ブレーキ制御部５２は、かご２が階床の扉付近でほぼ停止したときに、ブレーキ４５の一部が制動部材４４に押し付けられるように制御し、制動部材４４及び綱車４１の回転を制動する。これにより、かご２を階床の扉の位置で安定して停止させることができる。

図５は、この発明の実施の形態１によるエレベータの制御装置が行うブレーキトルクの算出の手順を示すフローチャートである。図６は、図５に示すブレーキトルクの算出過程におけるブレーキトルクの時間変化を示すグラフである。なお、図６では、かご２及び釣り合い錘３を含むシステムに掛けられる一定のトルクも併せて示している。

まず、モータ制御部５１は、かご２が着床する前に、かご２及び釣り合い錘３を含むシステムに一定のトルクＴ_cwが掛かるように、モータ４３の回転を制御し（ステップＳ１０１）、かご２を僅かに走行させる。なお、かご２及び釣り合い錘３を含むシステムに一定のトルクＴ_cwを掛けるタイミングは、かご２が着床する直前であって、かご２が停まっているか、若しくは低速になっているときである。

このとき、かご２及び釣り合い錘３を含むシステムに掛ける一定のトルクＴ_cwは、かご２の内部に負荷がないときのかご２及び釣り合い錘３を含むシステムに掛かるトルクとすることが出来る。これにより、モータ４３に掛かる負荷を低減することが出来る。

なお、ここで、かご２及び釣り合い錘３を含むシステムに掛けられる一定のトルクとは、かご２の内部の負荷によって変わらないものである。言い換えると、かご２内部の乗員及び荷物の重さに拘わらず一定である。

次に、かご２及び釣り合い錘３を含むシステムに一定のトルクが掛けられた状態で、ブレーキ制御部５２は、ブレーキ４５を制動部材４４に押し付けるように制御する（ステップＳ１０２）。このとき、ディスクブレーキ、ドラムブレーキなどの一般的なエレベータ用ブレーキでは、図６に示すようにブレーキトルクが徐々に立ち上がる。なお、図６において、ブレーキ４５のブレーキトルクをＴ_bk（ｔ）で示している。

そして、ブレーキトルクＴ_bk（ｔ）が、図６のａの時点でかご２及び釣り合い錘３を含むシステムに掛けられる一定のトルクＴ_cwを上回ると、かご２及び釣り合い錘３が減速し始める。このａの時点で、押し付け力測定部６１は、制動部材４４に与えられる押し付け力Ｆ（ａ）を測定する（ステップＳ１０３）。ここで、かご２及び釣り合い錘３が減速し始めるタイミングは、かご２及び釣り合い錘３を含むシステムに掛けられる一定のトルクＴ_cwと、ａの時点でのブレーキトルクＴ_bk（ａ）が等しくなったときである。

その後、図６のｂの時点でブレーキ４５に掛かるブレーキトルクが最大値Ｔ_bkに達し、かご２が階床に着床する。このｂの時点で、押し付け力測定部６１は、再び制動部材４４に与えられる押し付け力Ｆ（ｂ）を測定する（ステップＳ１０４）。

最後に、ブレーキトルク算出部５３は、ステップＳ１０３で測定された押し付け力Ｆ（ａ）、ステップＳ１０４で測定された押し付け力Ｆ（ｂ）、及びかご２及び釣り合い錘３を含むシステムに掛けられる一定のトルクＴ_cwに基づいて、かご２が着床するときのブレーキ４５のブレーキトルクＴ_bkを算出する（ステップＳ１０５）。

ステップＳ１０５において、ブレーキトルク算出部５３は、以下の式を用いてかご２が着床するときのブレーキトルクＴ_bkを算出する。
Ｔ_bk（ａ）＝Ｔ_cw ・・・（１）
Ｔ_bk＝Ｆ（ｂ）×Ｔ_bk（ａ）／Ｆ（ａ）
＝Ｆ（ｂ）×Ｔ_cw／Ｆ（ａ） ・・・（２）

即ち、かご２が着床するときの最終的なブレーキトルクＴ_bkは、かご２及び釣り合い錘３を含むシステムに掛けられる一定のトルクＴ_cwが既知であり、押し付け力Ｆ（ａ）及びかご２が着床するときの押し付け力Ｆ（ｂ）がそれぞれ測定されるため、上記の式から求めることができる。

ステップＳ１０４において、かご２が着床するときの押し付け力Ｆ（ｂ）は、かご２が着床したときに測定することができる。このため、ステップＳ１０５において、かご２が着床するときの最終的なブレーキトルクＴ_bkをすぐに算出することができる。

すなわち、この発明の実施の形態１によるエレベータの制御装置では、従来のように、かご２が着床した後にモータトルクを印加して、ブレーキトルクを算出する追加の時間が必要なくなる。また、トルクを印加させた状態で、ブレーキ４５の制動力を徐々に開放してかご２を走行させる必要もない。

なお、ステップＳ１０３で測定された押し付け力Ｆ（ａ）と、かご２及び釣り合い錘３を含むシステムに掛けられる一定のトルクＴ_cwの比率Ｔ_cw／Ｆ（ａ）をステップＳ１０５よりも先に算出するようにしてもよい。これにより、ステップＳ１０５において、かご２が着床するときの最終的なブレーキトルクＴ_bkをより早く算出することができる。

また、モータ制御部５１は、ブレーキトルク算出部５３によって算出されたかご２が着床するときのブレーキトルクがあらかじめ設定された許容閾値より小さい場合には、かご２をあらかじめ決められた停止階床まで移動させるようにしてもよい。これは、ブレーキトルクが許容閾値よりも小さい場合には、かご２が階床で停止せず動いてしまう可能性があるため、かご２の扉を開かず、突き上げ又は突き下げが起こらない階床まで移動させるということである。

このとき、かご２を移動させる階床は、高速突き上げ及び高速突き下げが起こらない階床であることが望ましい。これは、ブレーキトルクが不足している場合には、最上階における高速突き上げ、又は最下階における高速突き下げが起こる可能性があるからである。例えば、１０階建ての建物でかご２の重量が重い場合には、かご２を１階に移動させて、かご２の高速突き下げを防止し、かご２の重量が軽い場合には、かご２を１０階に移動させて、かご２の高速突き上げを防止する。

また、本実施の形態１のエレベータの制御装置は、かご２の内部の負荷を測定するかご負荷測定部を備えていてもよい。これは、かご２の内部の負荷が変動すると、かご２及び釣り合い錘３を含むシステムに掛かるアンバランストルクも変動するため、かご２及び釣り合い錘３を含むシステムに掛かるトルクを一定の値Ｔ_cwにするためである。

図７は、本実施の形態１におけるブレーキ４５及び押し付け力測定部６１を示す拡大断面図である。図７では、円板状のディスクである制動部材４４が併せて示されている。なお、本実施の形態１におけるブレーキ４５は、ディスクブレーキであるが、ドラムブレーキを用いてもよい。

本実施の形態１におけるブレーキ４５は、巻上機４に対して固定されたフィールド８１と、フィールド８１に対して移動可能なアーマチュア８２と、フィールド８１とアーマチュア８２の間に位置し、アーマチュア８２を制動部材４４に押し付ける制動ばね８３と、電流を流したときにアーマチュア８２を引き寄せるコイル８４を備えている。

コイル８４に電流が流れていない状態において、アーマチュア８２は制動ばね８３によって制動部材４４に押し付けられており、制動部材４４の回転が制動された状態となっている。コイル８４に電流を流すと、コイル８４が電磁石として機能してアーマチュア８２をフィールド８１側に引き寄せる。アーマチュア８２がフィールド８１側に引き寄せられると、アーマチュア８２が制動部材４４から離れ、制動部材４４に制動力が与えられなくなる。

アーマチュア８２が制動ばね８３によって制動部材４４に押し付けられると、フィールド８１がたわむ。フィールド８１は元々平板状であるが、アーマチュア８２が制動部材４４に押し付けられると、図７に示すようにたわんだ状態となる。フィールド８１がたわむことによるたわみ量ｄは、ブレーキ４５の押し付け力に比例するため、このたわみ量ｄを測定すれば、ブレーキ４５の押し付け力を測定することが可能となる。

本実施の形態１では、押し付け力測定部６１が、アーマチュア８２のフィールド８１に対する相対変位を測定する変位センサである。なお、変位センサである押し付け力測定部６１は、フィールド８１に取り付けられている。

図８は、アーマチュア８２のフィールド８１に対する相対変位の時間変化を表すグラフである。アーマチュア８２が制動部材４４から最も離れた状態から、アーマチュア８２を制動部材４４に押し付けるように制御すると、アーマチュア８２が相対変位ＸａからＸｂまでストロークし、制動部材４４に近づく。

そして、時間ｇ、相対変位Ｘｂの時点でアーマチュア８２が制動部材４４に接触し、フィールド８１がたわみ始め、アーマチュア８２のフィールド８１に対する相対変位の時間変化が遅くなる。フィールド８１がたわみ始めた後の、時間ｈにおける相対変位をＸ（ｈ）とすると、フィールド８１のたわみ量ｄは、ｄ＝Ｘｂ−Ｘ（ｈ）で表される。

このようにして、アーマチュア８２のフィールド８１に対する相対変位を測定することにより、ブレーキ４５の押し付け力を測定することができる。なお、本実施の形態１では、押し付け力測定部６１として、アーマチュア８２のフィールド８１に対する相対変位を測定する変位センサを用いたが、フィールド８１の歪みを測定する歪みセンサ、アーマチュア４５の押し付け力そのものを測定するセンサなどを用いてブレーキ４５の押し付け力を測定するようにしてもよい。

この発明の実施の形態１によるエレベータの制御装置では、かご２が着床する前に測定された押し付け力Ｆ（ａ）と、かご２及び釣り合い錘３を含むシステムに掛けられた一定のトルクＴ_cwに基づいて、かご２が着床するときのブレーキトルクを算出する。このため、かご２が着床してすぐにブレーキ４５のブレーキトルクを算出することができ、かご２の扉を開けるまでの時間を短くすることができる。また、かご２の走行開始前からトルクを印加して、ブレーキ４５を徐々に開放してかご２を走行させる必要もないため、かご２の走行時間も短くすることができる。

また、かご２及び釣り合い錘３を含むシステムに掛ける一定のトルクＴ_cwは、かご２を僅かに走行させるだけの大きさでよいので、モータ４３に掛かる負荷を低減することが出来る。

以上、この発明によるエレベータの制御装置について説明したが、本発明の思想の範囲内において様々な変更が可能である。例えば、かご２及び釣り合い錘３を含むシステムに掛ける一定のトルクＴ_cwは、かご２の内部に負荷がないときのかご２及び釣り合い錘３を含むシステムに掛かるトルクと異なるトルクであってもよい。

１ ロープ、２ かご、３ 釣り合い錘、４ 巻上機、５ 制御盤、４１ 綱車、４２ 軸、４３ モータ、４４ 制動部材、４５ ブレーキ、４６ 軸受、５１ モータ制御部、５２ ブレーキ制御部、５３ ブレーキトルク算出部、６１ 押し付け力測定部、８１ フィールド、８２ アーマチュア、８３ 制動ばね、８４ コイル

Claims (10)

1. 回転可能な綱車と、前記綱車を駆動するモータと、前記綱車に取り付けられた制動部材と、前記制動部材に押し付けられることにより、前記制動部材及び前記綱車の回転を制動するブレーキとを備えている巻上機を有し、前記綱車に巻き掛けられたロープにより吊り下げられたかごと釣り合い錘を、前記巻上機を制御することにより昇降させるエレベータの制御装置であって、
   前記かごが着床する前に、前記かご及び前記釣り合い錘を含むシステムに一定のトルクが掛かるように、前記モータの回転を制御するモータ制御部、
   前記ブレーキを制御するブレーキ制御部、
   前記ブレーキが押し付けられることによって、前記制動部材に与えられる押し付け力を測定する押し付け力測定部、及び
   前記ブレーキのブレーキトルクを算出するブレーキトルク算出部、
   を備え、
   前記ブレーキ制御部は、前記モータ制御部によって前記一定のトルクが掛けられた状態で、前記ブレーキを前記制動部材に押し付けるように制御し、
   前記押し付け力測定部は、前記一定のトルクが掛けられた状態で、前記押し付け力を測定し、
   前記ブレーキトルク算出部は、測定された前記押し付け力と、前記一定のトルクに基づいて、前記かごが着床するときのブレーキトルクを算出する
   エレベータの制御装置。
2. 前記ブレーキトルク算出部は、前記一定のトルクが掛けられたことにより走行するかごが、前記ブレーキが前記制動部材に押し付けられることで減速し始めたときに前記押し付け力測定部により測定された第１の押し付け力に基づいて、前記かごが着床するときのブレーキトルクを算出する
   請求項１に記載のエレベータの制御装置。
3. 前記押し付け力測定部は、前記かごが着床するときの第２の押し付け力を測定する
   請求項２に記載のエレベータの制御装置。
4. 前記ブレーキトルク算出部は、前記第１の押し付け力と前記第２の押し付け力、及び前記一定のトルクに基づいて、前記かごが着床するときのブレーキトルクを算出する
   請求項３のいずれか一項に記載のエレベータの制御装置。
5. 前記かごの内部の負荷を測定するかご負荷測定部をさらに備え、
   前記モータ制御部は、前記かごの内部の負荷に応じて、前記一定のトルクを設定する
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のエレベータの制御装置。
6. 前記モータ制御部は、前記ブレーキトルク算出部によって算出された前記かごが着床するときのブレーキトルクがあらかじめ設定された許容閾値より小さい場合に、前記かごをあらかじめ決められた停止階床まで移動させる
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のエレベータの制御装置。
7. 前記所定の階床は、最上階又は最下階以外の階床である
   請求項６に記載のエレベータの制御装置。
8. 前記モータ制御部は、前記かごの内部に負荷がないときに前記かご及び前記釣り合い錘を含むシステムに掛かるアンバランストルクに相当する値を前記一定のトルクとして設定する
   請求項１〜７のいずれか一項に記載のエレベータの制御装置。
9. 前記押し付け力測定部は、前記ブレーキの相対変位を測定することによって前記押し付け力を間接的に測定する変位センサ、前記ブレーキの歪みを測定することによって前記押し付け力を間接的に測定する歪みセンサ、又は前記押し付け力そのものを直接測定する第３のセンサのいずれかである
   請求項１〜８のいずれか一項に記載のエレベータの制御装置。
10. 前記ブレーキは、ディスクブレーキ又はドラムブレーキのいずれかである
    請求項１〜９のいずれか一項に記載のエレベータの制御装置。

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