JP6752176B2 - エレベーター制御システム - Google Patents

Description

本発明は、エレベーター制御システムに関するものである。

従来、エレベーターにおいて、エレベーター走行時の安全性を高めるため、乗りかご位置検出が行われている。中でもモーターに取り付けたエンコーダによる位置検出は広く用いられているが、特許文献１によれば、電子安全エレベーターにおいては、ガバナに取り付けられたガバナエンコーダが、乗りかごの移動によるガバナの回転量をパルスとして出力し、パルスを計数することで、乗りかご位置検出部が乗りかご位置の検出を行うと記載されている。

特許第５５１６７２７号公報

しかしながら、エレベーターが何らかの理由により、走行中に緊急停止した場合、乗りかごに強い制動力がかかるため、モーターやガバナとロープとの間に滑りを生じ、エンコーダが読み取ったかご位置と、実際のかご位置とにずれが生じる可能性がある。例えば、特許文献１には、エレベーターが緊急停止した場合、乗りかごが停止したにも関わらず、ガバナロープとガバナプーリの間に滑りが生じ、実際の乗りかご位置と、ガバナエンコーダが出力したパルスの計数により検出された乗りかご位置とにずれが生じ、乗りかご位置検出部の検出する乗りかご位置が不確定となり、エレベーターは乗りかご位置情報を明確にするため、最下階までエレベーターをゆっくり運転させ、位置情報を初期化すると記載されている。この手順を踏むことにより、利用客がエレベーターを利用できない不稼動時間が増えてしまう。

上記課題を解決するため、本発明のエレベーター制御システムは、主索を固定する主索留め部にかかる荷重を検出する荷重検出装置と、乗りかごの昇降路内における位置データと、乗りかごの昇降路内における位置に対応した荷重検出装置が検出する基準荷重データとを記録する記録部と、荷重検出装置が検出した荷重と、記録部に記録された基準荷重データを照合し、乗りかごの位置を検出する演算部とを備える。

本発明によれば、エレベーターが緊急停止し、主索とモーター間、またはガバナロープとガバナプーリ間に滑りが生じた場合でも、乗りかごの正確な位置を推定することが出来る。

本発明における実施例１の形態を示す全体構成図である。 一実施の形態における制御システムを示すブロック図である。 本発明における基準データとなる「荷重−位置データ」の一例である。 一実施の形態における乗りかご位置検出動作を示すフローチャートである。

以下、実施例を図面を用いて説明する。

図１は、実施例１のエレベーター制御システムを示す全体構成図である。乗りかご１は建屋に形成された昇降路内を移動し、主索１２を介しておもり２に接続されている。乗りかご１の移動はモータ７によって行われ、モータ７はエレベーター制御装置８にある電力変換器によって駆動用の電力が供給されている。ロータリーエンコーダ１７はモーター７の軸に取り付けられており、モーター７の回転と共に回転しパルスを出力する。制御装置８には演算部９が設けられており、ロータリーエンコーダ１７が出力するパルス信号を計数し、かご位置、かご速度を検出する。また、乗りかご１はかご位置検出器としてポジテクタ１４を備え、各階乗場に設けられた遮蔽板１３を検知することで、乗りかご１が各階乗場にいることを検出する。ドアスイッチ１５は各階乗場のドアに設けられており、乗場ドアの開閉状態を検出する。主索１２は機械室に設けられた主索留め部６によって固定されており、荷重検出装置５は主索留め部６に設けられている。荷重検出装置５は、乗りかご１内の荷重に加え、乗りかご１の荷重、乗りかご１の吊り車４から主索留め部６までの部分主索３（以降、「主索検出部３」と記載する）の荷重を合わせて検出する。

乗りかご１が昇降路内を移動すると、主索検出部３の長さが変化し、主索検出部３の荷重が変化する。この時、利用客の乗降はなく乗りかご内の荷重はほぼ一定であり、乗りかご１の重量も一定であるため、荷重検出装置５が検出する荷重の変化は主索検出部３の重量によるものとなる。例えば、乗りかご１が昇降路内を上昇する場合、主索検出部３の長さが短くなるため、荷重検出装置５が検出する荷重は小さくなる。このようにして、荷重検出装置５が検出する荷重の変化から、乗りかご１の昇降路内における位置、および乗りかご１の移動速度を検出する。

なお、図１では機械室を有するエレベーターを例に記載したが、本発明によれば機械室を有さないエレベーターにおいても、主索留め部６を昇降路内天井に設け、主索留め部６に荷重検出装置５を設けることで、かご位置およびかご速度を検出可能である。

また、図１では乗りかご１側の主索留め部６に荷重検出装置５を設けたが、おもり２側の主索留め部１３に荷重検出装置を設けることで、利用客の乗降による影響を受けず、主索の長さ変化による荷重変化のみを検出できる。

すなわち、エレベータ制御システムは、主索１２を固定する主索留め部にかかる荷重を検出する荷重検出装置５と、乗りかごの昇降路内における位置データと、乗りかごの昇降路内における位置に対応した荷重検出装置が検出する基準荷重データとを記録する記録部１０と、荷重検出装置が検出した荷重と、記録部に記録された基準荷重データを照合し、乗りかごの位置を検出する演算部９を備える。

また、演算部は、乗りかごの昇降状態を検出し、乗りかごが停止している場合、荷重検出装置が検出する荷重変化が利用客の乗降によるものと判断し、乗りかごが昇降している場合、荷重変化が、乗りかごの移動によるものと判断し、利用客の乗降による荷重変化と判断した場合に、検知された荷重を記録部にかご内荷重データとして乗りかごの昇降路内における位置データに対応付けて、更に記録する。

また、記録部に記録されたかご内荷重データが、停電などにより電源が遮断されても、一定時間データが消失しないようにバックアップ電源をエレベータ制御システムに更に備える。

また、演算部が、荷重検出装置が検出した荷重と、記録部に記録された基準荷重データを照合し、両者が一致した場合、基準荷重データ内の荷重データに対応する位置データを、かご位置データとして記録部に記録し、両者が一致しなかった場合、最後に両者が一致したときに記録部に記録されたかご位置データを参照し、現在のかご位置として検出する。

図２は、一実施の形態における制御ブロック図である。

本例では、制御装置８内の制御プリント板上に搭載されているＣＰＵを演算部９とする。また、制御プリント板には、記録部１０としてＲＯＭおよびＲＡＭのような記憶媒体が搭載され、荷重信号からかご位置データを得るための「荷重−位置データ」、検出したかご位置を記録する「かご位置データｘ」、検出したかご速度を記録する「かご速度データｖ」、現在のかご内の荷重を記録する「かご内荷重データｍ」を記録する。「荷重−位置データ」は、乗りかご１の昇降路内における位置データと、かご位置に対応した荷重データとを組み合わせた、本発明において基準となるデータであり、ＲＯＭのような不揮発性メモリに記録される。なお、以降では、「荷重−位置データ」を「基準データ」、「荷重−位置データ」中の荷重データを「基準荷重データ」、「荷重−位置データ」中の位置データを「基準位置データ」と記載する。

「かご位置データｘ」、「かご速度データｖ」、「かご内荷重データｍ」は、ＲＡＭのような揮発性メモリに記録され、データの書き換えを可能とする。なお、「かご内荷重データｍ」は、停電などにより不意に電源が遮断された場合でも、データを保持できるよう、バックアップ電源を設ける。これにより、電源遮断から復帰しても、かご内荷重データは保持されているため、演算部９は速やかにかご位置を検出できる。

荷重検出装置５により出力された検出荷重信号はアナログ信号であり、制御プリント板に入力された後、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換され、演算部９に取り込まれる。また、演算部９は、ポジテクタ１４、ドアスイッチ１５、およびロータリーエンコーダ１７の状態を見ており、検出荷重信号の変化が利用客の乗降によるものか、あるいは乗りかご１の昇降によるものかを判断する。ドアスイッチ１５が乗場ドアの開状態を検出している場合、演算部９は荷重変化が利用客の乗降によるものと判断し、ポジテクタ１４とロータリーエンコーダ１７の状態から、乗りかご１が乗場レベルにいることを検知した場合、演算部９は、基準データから本来検出されるべき荷重値を読み取り、検出荷重信号との差分を「かご内荷重データｍ」として記録する。これにより、利用客が乗り降りする度に乗りかご１内の荷重を正しく記録することができる。また、ロータリーエンコーダ１７の状態を見ていることから、乗場でドアが開いたまま乗りかご１の位置を微調整する際も、乗りかご内の荷重変化はないと検知できる。

一方、ドアスイッチ１５が乗場ドアの閉状態を検出している場合、演算部９は荷重変化が乗りかご１の昇降によるものと判断する。演算部９は、検出荷重信号から「かご内荷重データｍ」を引いた値を基準荷重データと照合し、両者が一致したときの荷重値に対応した基準位置データを「かご位置データｘ」として記録する。「かご位置データｘ」に記録された位置データは、現在のかご位置として検出される。

また、演算部９は、予め設定された時間ｔ秒毎に「かご位置データｘ」を参照し、時間変化量Δｔと、その間のかご位置データ変化量Δｘから、乗りかごの速度を検出する。検出された速度は「かご速度データｖ」として記録される。「かご速度データｖ」に記録された速度データは、現在のかご速度として検出される。

演算部９は、「かご内荷重データｍ」を監視し、エレベーターの定格積載量の１１０％を超えると、乗りかご１内にブザーを鳴らし利用客の降車を促す。また、ロータリーエンコーダ１７が故障するなどして、ロータリーエンコーダのパルスが出力されなくなる異常が生じた際には、演算部９が「かご位置データｘ」、「かご速度データｖ」を見ることで、エレベーターが異常走行することのないように制御する。

図３は、基準データの一例であり、記録部１０に記憶されるデータである。図３では、乗りかご１内が無負荷状態において、エレベーターが３０ｃｍ昇降する毎に、主索検出部３の長さ変化により荷重検出装置５が検出する荷重が変化することを示している。

この基準データは、例えば、エレベーターを建屋に据え付けた後、乗りかご１内を無負荷（利用客や荷物などを乗せていない）状態で、最下階から最上階まで各階停止で運転し、ロータリーエンコーダ１７、あるいはポジテクタ１４から求められる乗りかご位置と、乗りかご位置に対応した荷重検出装置５の検出荷重信号を組み合わせて記録することで作成される。本例では、乗りかご１が３０ｃｍ昇降する毎に、基準データを作成するとしたが、より細かく記録しておくことで、かご位置検出の精度を向上できる。

図４は本実施例における、乗りかご位置を検出するフローチャートである。

演算部９は、ポジテクタ１４の信号を見て乗りかご１が乗場レベルにあるか判断する（Ｓ４０１）。

乗りかご１が乗場レベルにある場合、演算部９はドアスイッチ１５の状態を見て乗場のドアが開いているか判断する（Ｓ４０２）。

乗場のドアが開いている場合、演算部９は、その時の乗場階における基準荷重データと、検出荷重信号との差分を「かご内荷重データｍ」として記録する（Ｓ４０３）。図３には図示しないが、「検出荷重」に加えて「かご内荷重データ」も記録するものとする。

Ｓ４０１にて、乗りかご１が乗場レベルにない場合、またはＳ４０２にて乗場のドアが閉じている場合、演算部９は、「かご内荷重データｍ」を参照する（Ｓ４０４）。

演算部９は、現在の検出荷重信号から「かご内荷重データｍ」分を減算し、かご内が無負荷状態（かご内荷重が０ｋｇ）の荷重値を算出する（Ｓ４０５）。

演算部９は、かご内が無負荷状態の荷重値と、基準荷重データと比較する（Ｓ４０６）。

演算部９は、かご内が無負荷状態の荷重値が、基準荷重データのいずれかと一致しているか判断する（Ｓ４０７）。また、演算部が、荷重検出装置が検出した荷重と、記録部に記録された基準荷重データとを照合し、荷重が基準荷重データの範囲を超えた場合、演算部が記録部にかご位置データとしてエラー状態を記録する。

かご内が無負荷状態の荷重値が、基準荷重データのいずれかと一致している場合、演算部９は、その基準荷重データに対応する基準位置データを読み取り、「かご位置データｘ」として記録する（Ｓ４０８）。すなわち、演算部が、記録部に記録されたかご位置データを、予め設定された時間毎に参照することで、乗りかごの移動速度を算出し、記録部へかご速度データとして更に記録する。

最終的に、演算装置９は、「かご位置データｘ」に記録されたデータを現在の乗りかご１の位置として検出する。また、Ｓ４０７にて、検出荷重信号と基準荷重データが一致しなかった場合は、「かご位置データｘ」を更新せずに、その前に記録された「かご位置データｘ」を参照する（Ｓ４１１）。

上記の流れを、具体的な例により説明する。例えば１階乗場で乗りかご１が停止しているとき、図３に示した例によれば、荷重検出装置５は５１７．７８ｋｇの荷重を検出している。ここで、体重５０ｋｇの利用客が１人乗車した場合、荷重検出装置５は５６７．７８ｋｇの荷重を検出する。荷重の変化を検知した場合、演算部９は「モーター制御信号」を見る。利用客が乗車したとき、乗りかご１は１階乗場で停止しているため、演算部９は＋５０ｋｇの荷重変化が利用客によるものと判断し、「かご内荷重データｍ」に＋５０ｋｇを記録する。利用客が４階の釦を押し、エレベーターが上昇を始めると、再び検出荷重信号が変動する。演算部９は、検出荷重信号の変動、および「モーター制御信号」を監視し、今度は「かご内荷重データｍ」を更新することなく、かご内が無負荷状態の荷重と基準荷重データとの照合を始める。利用客を乗せたエレベーターが４階へ向かう途中、何らかの理由により３階と４階の間で停止し、この時のかご内が無負荷状態の荷重が５０８．０ｋｇであったとする。この場合、演算部９は、基準データと照合し、乗りかごが３階乗場から０．６ｍ上昇したところにいると検出する。また、停止したときのかご内が無負荷状態の荷重が５０８．３０ｋｇであるとき、基準荷重データと一致しないことになる。この場合は、３階乗場レベルから０．３ｍ上昇したところで、かご内が無負荷状態の荷重が、基準データ内の５０８．４５ｋｇと一致しており、「かご位置データｘ」には９．３ｍのデータが既に記録されている。そのため、制御装置８は乗りかご１が停止した位置は９．３ｍであると判断する。

なお、エレベーターが緊急停止した場合、前述のとおりモータ７と主索１２の間に滑りが生じる場合がある。モーター７と主索１２の間の滑り方として、モーターが停止したにも関わらず主索が動くこと、あるいは主索が動かないにも関わらずモーター７が空転すること、が考えられる。モーターに取り付けられたロータリーエンコーダ１７によるかご位置検出では、ロータリーエンコーダ１７が出力するパルスの計数によるかご位置情報と、実際のかご位置にずれが生じてしまう。一方、本発明によれば、モータ７と主索１２の間に滑りが生じても、荷重検出装置５は主索検出部３の長さ変化による荷重変化を検出できるため、演算部９は「かご位置データｘ」を図４のフローチャートに沿って検出し、乗りかご１のかご位置を検出することができる。すなわち、エレベーターが緊急停止し、緊急停止したにも関わらず乗りかごが移動した場合に、演算部が、荷重検出装置が検出する荷重信号と、記録部に記録された荷重に対応づけられた位置データとを照合し、乗りかごの昇降路内における位置を検出する。なお、乗りかご１が緊急停止した際に、乗りかご１内の荷重が振動により揺れることもあるが、荷重の変化が収まるまで乗りかご１を停止させてから、基準データと照合することで、乗りかご１の位置を確実に検出できる。荷重の変化が収まるまである程度の時間を要するが、特許文献１に記載されているように最下階まで低速運転する必要はないため、乗りかご位置の初期化処理を行う時間を短縮でき、エレベーターの不稼動時間を短縮することができる。

１…乗りかご、３…主索検出部、４…吊り車、５…荷重検出装置、６…かご側の主索留め部、７…モータ、８…制御装置、９…演算部、１０…記録部、１１…おもり側の主索留め部、１２…主索、１３…遮蔽板、１４…ポジテクタ、１５…ドアスイッチ、１７…ロータリーエンコーダ

Claims (6)

1. 昇降路内において複数の階床を移動する乗りかごと前記乗りかごを支持する主索を有するエレベーター制御システムにおいて、
   前記主索を固定する主索留め部にかかる荷重を検出する荷重検出装置と、
   前記乗りかごの昇降路内における位置データと、前記乗りかごの昇降路内における位置に対応した前記荷重検出装置が検出する基準荷重データとを記録する記録部と、
   前記荷重検出装置が検出した荷重と、前記記録部に記録された基準荷重データを照合し、前記乗りかごの位置を検出する演算部と、を有し、
   前記演算部は、前記乗りかごの昇降状態を検出し、前記乗りかごが停止している場合、 前記荷重検出装置が検出する荷重変化が利用客の乗降によるものと判断し、前記乗りかごが昇降している場合、前記荷重変化が、前記乗りかごの移動によるものと判断し、利用客の乗降による荷重変化と判断した場合に、検知された荷重を前記記録部にかご内荷重データとして前記乗りかごの昇降路内における位置データに対応付けて、更に記録することを特徴とするエレベーター制御システム。
2. 請求項１に記載のエレベータ制御システムおいて、
   前記記録部に記録された前記かご内荷重データが、停電などにより電源が遮断されても、一定時間データが消失しないようにバックアップ電源を更に備えることを特徴とするエレベーター制御システム。
3. 昇降路内において複数の階床を移動する乗りかごと前記乗りかごを支持する主索を有するエレベーター制御システムにおいて、
   前記主索を固定する主索留め部にかかる荷重を検出する荷重検出装置と、
   前記乗りかごの昇降路内における位置データと、前記乗りかごの昇降路内における位置に対応した前記荷重検出装置が検出する基準荷重データとを記録する記録部と、
   前記荷重検出装置が検出した荷重と、前記記録部に記録された基準荷重データを照合し、前記乗りかごの位置を検出する演算部と、を有し、
   前記演算部が、前記荷重検出装置が検出した荷重と、前記記録部に記録された基準荷重データを照合し、両者が一致した場合、基準荷重データ内の荷重データに対応する位置データを、かご位置データとして前記記録部に記録し、両者が一致しなかった場合、最後に両者が一致したときに前記記録部に記録されたかご位置データを参照し、現在のかご位置として検出することを特徴とするエレベーター制御システム。
4. 請求項１に記載のエレベータ制御システムおいて、
   前記演算部が、前記荷重検出装置が検出した荷重と、前記記録部に記録された基準荷重データとを照合し、前記荷重が前記基準荷重データの範囲を超えた場合、前記演算部が前記記録部にかご位置データとしてエラー状態を記録することを特徴とするエレベーター制御システム。
5. 請求項１に記載のエレベータ制御システムおいて、
   前記演算部が、前記記録部に記録された前記かご位置データを、予め設定された時間毎に参照することで、前記乗りかごの移動速度を算出し、前記記録部へかご速度データとして更に記録することを特徴とするエレベーター制御システム。
6. 請求項１に記載のエレベータ制御システムおいて、
   エレベーターが緊急停止し、緊急停止したにも関わらず前記乗りかごが移動した場合に、前記演算部が、前記荷重検出装置が検出する荷重信号と、前記記録部に記録された荷重に対応づけられた位置データとを照合し、前記乗りかごの昇降路内における位置を検出することを特徴とするエレベーター制御システム。

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