JPH04153170A - 油圧エレベータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、油圧エレベータの制御装置、特に油圧ポン
プに直結された回転機を可変速駆動することにより、圧
油の流量を制御する形式の油圧エレベータの振動抑制制
御に関するものである。

［従来の技術］ 従来の油圧エレベータは、上昇時は電動機を定回転で回
し、油圧ポンプからの定吐出量の油をタンクへ戻す量を
流量制御弁で調節することによりかごの速度を制御し、
下降時は自重によるかごの降下を流量制御弁で調節し、
かごの速度を制御している。この方式は上昇時余分な油
を循環させることと下降時は位置エネルギーを油の発熱
に消費するのでエネルギーロスが大きく、油温上昇が著
しい、これに対し、最近では、たとえば、特公昭６４−
３１１号に開示されているような、インバータなどを用
い誘導電動機を可変電圧可変周波数制御（以下ＶＶＶＦ
制御という）することにより、誘導電動機に直結された
ポンプの吐出量を可変制御する方法が提案されている。

この方式では上昇時は必要油量のみを送り、下降時は電
動機を回生制動させるため、エネルギーロスも小さく油
温の上昇もごくわずかになるため、高効率な油圧エレベ
ータシステムを得ることができる。

第３図は例えば特公昭８４−３１１号公報に示されたポ
ンプの吐出量を可変制御した油圧エレベータの運転原理
をもとに、プランジャとロープを組み合せた油圧エレベ
ータの制御装置について示した構成図である、 第３図において、（１）は昇降路のビットに埋設された
シリンダ、（２）はこのシリンダに充満された圧油、（
３）はこの圧油に支持されたプランジャ、（４）はプラ
ンジャ（３）の頂部に取付けられたそらせ車、（５）は
一端をビットに固定してそらせ車にかけられたロープ、
（６）はロープ（５）の他端に取付ちれたかご、（７）
はがご（６）をガイドするためのレール、（８）は常時
逆止弁として機能し、電磁コイルが付勢されることによ
り切り換えられて逆方向も導通させる電磁切換弁、（８
ａ）はシリンダ（１と電磁切換弁（８）の間に接続され
て圧油を送る管、（９）は可逆運転し、管（９ａ）を介
して電磁切換弁（８）との間で圧油を送受する油圧ポン
プ、（１０）は油の貯えられた油タンクで、管（１０ａ
）を介して油圧ポンプ（９）との間で油を送受する。（
１１）はこの油圧ポンプ（９）を駆動する３相誘導電動
機で、トルク（ｌｌａ）を油圧ポンプ（９）に与える。

（１２）は３相誘導電動ｍ（１１）の回転数を検出する
速度発電機で、３相誘導電動機の回転数（ＩＺａ）に比
例する電圧を出力する。（１３）は３相交流電源、（１
４）は３相交流に変換するためのコンバータ、（１５）
は回生電力を３相電源に回生ずるためのコンバータ、（
１６）は（１４）の直流を受けてパルス幅制御して可変
電圧可変周波数の３相交流を発生させるインバータ、（
１７ａ）はかご（６）の速度指令、（１７ｂ）はかご（
６）の起動時かご速度指令に先立って電磁切換弁（８）
が閉じられている状態で管（９ａ）と管（８ａ）内の圧
力を等しくするように３相誘導電動機〈１１）を低速回
転させるための圧力バランス指令、（１８）はかご速度
指令（１７ａ）−圧力バランス指令（１７ｂ）および３
相誘導電動機（１１）の回転数（１２ａ）を受けてイン
バータ（１６）の制御信号を出力する速度制御装置、（
１８ａ）は速度制御装置（１８）がインバータ（１６）
に発するｆｆ１ｌｆｌＪ信号であり、図示は省略したが
、３相誘導電動機（１１）とインバータ（１６〉の間で
は可変電圧可変周波数制御が行なわれており、インバー
タ（１６）に対する制御信号（１８ａ）に比例して３相
誘導電動機（１１）はトルク＜Ｉｌｇ）を油圧ポンプ（
９）に出力することができる。

第４図及び第５図は、速度制御装置（Ｉ８）に与えられ
るかご速度指令（１７ｇ）　、圧力バランス指令（１７
ｂ＞のパターンを示したものである。第４図及び第５図
の指令に対する第３図に示した油圧エレベータのＩＩＴ
ＩＩ装置の動作について説明する。

先ず、第４図を参照して上昇運転の動作を説明する。電
磁切換弁（８）が閉じられ、３相誘導電動機（１１）が
停止している状態がら第４図（ａ’）に示すような圧力
バランス指令（１７ｂ）を速度制御装置（１８）へ入力
すると、速度制御装置（１８）はインバータ（１６）へ
の制御信号（１８ａ）を発し、前記のごとくインバータ
（１６）と３相誘導電動機（１１）はｖｖｖ＋”制御さ
れているので、３相誘導電動機（１１）は制御信号（１
８ａ）に応じたトルク（Ｉｌａ）を油圧ポンプ（９）に
出力し、３相誘導電動１！（１１）および油圧ポンプ（
９）は回転を始め、管（９ａ）に圧力が生じる。このと
き、油圧ポンプ（９）には管（９ａ）内の圧力に応じた
負荷トルクが生じるが、３相誘導電動機（１１）の回転
数（１２ｍ）が速度制御装置（１８）に帰還されており
、３相誘導電動機（１１）の回転数（１２ａ）は圧力バ
ランス指令（１７ｂ）に応じて第４図（ｅ）に示すよう
に上昇する。

電磁切換弁（８）に接続された管（９ａ）の圧力が管（
８ａ）の圧力とほぼ等しくなると、電磁切換弁（８）を
開き、また第４図（ａ）に示すようなかご速度指令＜１
７ａ）を発する。上昇運転のときには、かご速度指令（
１７ａ）と圧力バランス指令（１７ｂ）の和で表わされ
る３相誘導電動機（１１）の回転数指令は第４図（ｃ）
に示すようにより高くなるので、３相誘導電動機（１１
）と油圧ポンプ（９）は高速回転し、油タンク（１０）
内の油は配管（１０ｇ＞、（９ｍ＞、（８ｍ）を通じて
シリンダ（１）内へと流れこみ、プランジャ（３）とそ
らせ車（４）を押し上げる。そらせ車（４）にはローフ
（５）がかけられているので、そらせ車（４）は回転し
、かご（６）をブランジャク３）の２倍の量だけ押し上
げる。そして、かご速度指令（１７ａ）を順次切換るこ
とでかご（６）の位置を移動させ、所要の位置で電磁切
換弁（８）を閉じることでかご（６）を停止させること
ができる。

次に、第５図を参照して下降運転の動作を説明する。第
５１３　（ｂ）に示すような圧力バランス指令（１７ｂ
）に従って３相誘導電動１１！（１１）が回転し、電磁
切換弁（８）が開かれるまでの動作は運転上昇と同等で
あるが、かご速度指令（１７ａ）は第５図（ａ）に示す
ように圧力バランス指令（１７ｂ）と逆向であり、３相
誘導電動機（１１）は第５図（ｃ）に示すようにその回
転数を低下させ、ついにはかごの下降方向の回転になる
。シリンダ（１）内の圧油（２）は配管（８ａ）　、　
（９ａ）　、　（１０ａ）を通じて油タンク（１０）内
へと回収され、かご（６）は下降する。このとき、油圧
ポンプ（９）にはその回転方向とは逆向の負荷が働き、
コンバータ（１５）は３相電源（１３）へ電力を回生ず
る。

第３図の油圧エレベータの運転中すなわち電磁切換弁（
８）が開かれている状態の振動挙動を表わす基礎式に、
３相誘導電動機（１１）の速度帰還を加えると第６図の
ようなブロック線図になる。

第６図において、速度制御装置（１８）内の（１９）は
かご速度とポンプ回転数との関係を表わすものでＡ、は
プランジャ（３）の断面積、■。は油圧ポンプ（９）の
１ラジアン回転当りの理論押しのけ容積、（２０）は誘
導電動機（１１）の回転数指令と実際の回転速度との差
の信号に対する伝達関数であり、インバータ（１６）に
対する制卸信号（１８ｍ）が生成される、（１１）、（
１３）、（１４）、（１５）、（１６）より構成される
電源系により誘導電動機（１１）はトルク（ｌｌａ）を
出力する。

（２１）は誘導電動機（１１）と油圧ポンプ（９）の慣
性モーメントＴｅｑとラプラス演算子Ｓで構成され、こ
れを通過すると誘導電動機（１１）の回転速度すなわち
回転数（１２ａ）になり、（２２）は誘導電動機（１１
）の速度をかごの速度に変換するときの係数で、当然（
１９）の逆数になる。（２３）はシリンダ（１）内の圧
油（２）の弾性、プランジャ（３）の質量、かご（６）
の質量およびローブ（５）の弾性で決まる振動系を表わ
しなもので、τ。はその振動系の時定数である。

（２４）ばかご速度をシリンダ（１）内の圧油（２）、
配管（８ａ）、（９ａ）および油圧ポンプ（９）の圧力
に変換するための間数で、（２５）は油圧ポンプ（９）
の１ラジアン回転当りの理論押しのけ容積で、圧力と理
論押しのけ容ｆｆ　（２５）をかけると油圧ポンプ（９
）に働く負荷となる。そして、油圧ポンプ（９）に働く
負荷に打勝って圧力バランス（１７ｂ）とかご速度指令
（１７ａ）に速応して誘導電動機（１１）を回転させる
ために、伝達関数（２０）のゲインは高く設定される。

このため、かご速度χ。で時定数τ。で振動したときの
誘導電動機（１１）の速度変動は非常に小さい。

つまり、誘導電動機（１１）の回転速度を検出しても、
かごの振動成分は現われない。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のポンプの吐出量を可変制御した油圧エレベータの
制御装置は以上のように構成されているので、第６図の
ブロック線図の油圧・機械系の振動特性を表わす（２３
）かられかるように、これには減衰項が含まれていない
ので、走行運転中の速度パターンの切換、あるいはショ
ックによって油圧・機械系の［ｉ（固有振動数：１／τ
０）に相当する振動が生じると、この振動は長時間持続
し、乗心地が悪いという欠点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、油圧・機械系の極に相当する振動成分を積極
的に抑制し、乗心地を改善した油圧エレベータの制御装
置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る油圧エレベータの制御装置は、油圧ポン
プに直結された回転機をインノ、＜−夕により可変速駆
動することにより、かごの作動速度を制御する油圧エレ
ベータにおいて、かご速度を検出する第１の手段と、上
記回転機の回転速度を検出する第２の手段と、上記油圧
系の圧力を検出する第３の手段とを備え、上記第１の手
段により検出したかご速度と上記第２の手段により検出
した上記回転機の回転数から求められるかご速度換算値
との差速度と、上記第３の手段により検出した圧力とを
上記回転機の速度制御系に帰還することにより、かごの
振動を抑制するようにしたものである。

［作　用〕 この発明においては、かご速度と誘導電動機の如き回転
機の回転数から求められるかご速度換算値との差速度お
よび油圧ジヤツキ系の圧力を回転機の速度制御系に帰還
するので、かご振動が積極的に抑制でき、エレベータの
乗心地が改善できる。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す構成図である。

第１図において、（１）〜（１８ａ）は従来装置と同様
のものである。本実施例ではかご（６）の速度を検出す
るためにローブ（２６）がかご（６）に取付られ、ロー
ブ（６）の上部と下部にはこれをガイドするためのかつ
車（２７）が設置される。　（２８）は下部のかつ車（
２７）に取付ちれた速度検出器で、かご（６）の速度（
２８ａ）に比例した電圧を出力する。　（２９）は配管
（８ａ）内の圧力を検出するための圧力検出器で、配管
（８ａ）の圧力（２９ａ）に比例した電圧を出力する。

速度制御袋ｆ　（１８）は、回転機例えば３相誘導電動
機（１１）の回転数（１２ａ）　＋かご（６）の速度（
２８ａ）　、配管（８ａ）内の圧力（２９ａ）、かご速
度指令（１７ａ）　、圧力バランス指令（１７ｂ）を受
けてインバータ（１６）に対して制御信号（１８ａ）を
発する。

第２図は速度制御袋ｆｆ　（１８）の演算内容および油
圧・機械系の伝達特性をブロック線図で描いたものであ
る。３相誘導電動機（１１）の回転数（１２ａ）は、３
相誘導電動機（１１）の回転数のかご速度への換算係数
（２２ａ）をかけ、この信号とかご速度（２８ａ）との
差をとり、さらに圧力バランス指令ｙ％Ｉを引くことで
差信号の直流成分をカットし、これにゲイン（３１）を
かける０才な、配管（８ａ）内の圧力（２９ａ）は電磁
切換弁（８）を閉じて圧力バランス指令Ｖ；のみのみで
運転して得られる電磁切換弁（８）を開く直前の圧力Ｐ
を引くことで直流成分をカットし、これにゲイン（３２
）をかけ、かご（６）と誘導電動機（１１）の差速度信
号に加算して補償要素（３３）を通して制御信号（３４
）を得、スイッチ（３５）を介して誘導電動機（１１）
の速度制御系へ帰還する。ここで、Ｈｄ（Ｓ）は油圧エ
レベータ運転中の配管（８ａ）内の圧力損失、ポンプの
漏れ流量特性の変化により生じる直流信号の変動をカッ
トし、さらに油圧・機械系の振動特性を上述した振動系
（２３）により生じる掻Ｓ＝λ／τ。（ｉは虚数単位）
の振動を抑制するために決定されるが、全誘導電動機（
１１）の速度制御系で決まる極が油圧・機械系の極Ｓ＝
１／τ。よりも高いとすると、 Ｈｄ　（Ｓ　）＝τｃ’Ｓ／（１＋τｅＳ）２　　（１
）のように選ぶとよい、ここでτ。は油圧・機械系の時
定数τ。に比べると十分大きく選ぶ。

次に、本実施例の動作について説明する。！磁切換弁（
８）が閉じられ、３相誘導電動機（１１）が停止してい
る状態から圧力バランス指令（１７ｂ）を速度制御装置
（１８）へ入力するときには、スイッチ（３５）は開か
れているので、油圧エレベータの動作は従来と同等であ
る。電磁切換弁（８）に接続された管（９ａ）の圧力が
管（８ａ）の圧力とほぼ等しくすると電磁切換弁（８）
が開き、かご速度指令（１７ｇ）を発すると同時に、ス
イッチ（３５）を閉じて、制御信号（３４）を３相誘導
電動機の速度制御系へ帰還する。

ここで、第２図のブロック線図に示したように、電磁切
換弁（８）を開く直前の圧力バランス指令Ｖｐ’および
このときの圧力Ｐ）引くことで制御信号（３４）を生成
しているので、′スイッチ（３５）を閉じることによる
ショックは生じない、つまり圧力バランス指令ｖＰ′お
よびこのときの圧力ｐｔ引くことで、直流成分がカット
され、交流成分（振動成分）のみ検出されるので、スイ
ッチ（３５）のオンオフに伴う過渡変化がなくなって清
らかになり、この結果速度制御系から加えられる過渡的
外乱がなくなる。

今、スイッチ（３５）を閉じた状態すなわちかご（６）
の走行中において、かご（６）に外乱が働いてかご（６
）の振動が生じたとすると、直流成分を除いて振動成分
に着目したときの制御信号（３４）は第２図のブロック
線区および上記式（１）のＨｄ（Ｓ）を用いると次のよ
うになる。

τ　２Ｓ２ Ｕｄ＝　　　　　　　（Ｋｄ２δ、＋Ｋｄ、τ、２Ｓ）
Ｘｃ（１÷τバ）２ そして、誘導電動機（１１）の速度制御系の極は油圧・
機械系の極に比べて高いので、３相誘導電動機（１１）
は上記式（２）に速応してその速度を変化する。更にτ
。は油圧・機械系の時定数τ。よりも大きく選んでいる
ので、上記（２）式の右辺第１項は２次バイパスフィル
タとして作用する６すなわち、上記式（２）を帰還する
ことで、油圧・機械系の極に対して、Ｋｄ、δ、は弾性
を付加したこと、Ｋｄ、τ。２は減衰を付加したことに
相当し、速度制御系のゲインＫｄ、とＫｄ、を適正に選
ぶことで油圧・機械系の極を任意に極配置できることは
制御工学の理論から明らかである。さらに、上記式（２
）のδ２およびτ。は油圧ジヤツキ系の圧力とかご（６
）と誘導電動機（１１）の差速度を検出しているので、
かご（６）の乗客数によって自動的に変化し、従って、
この発明の速度制御系は油圧エレベータのかご乗客数に
よる油圧・機械系の極の変化に対応して変化し、その有
効性が損なわれることはない。

なお、上記実施例では補償要素（３３）として上記式（
１）を用いた例を示したが、３相誘導電動機の速度制御
系の極と油圧・機械系の極との相対関係によって他の形
式の補償要素を用いても同様の効果を奏する。

また、油圧ポンプを駆動するものは３相誘導電動機に限
られるものではなく、例えば直流機等油圧ポンプを可変
速度制御するものであれば所期の目的を達することがで
きる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、油圧ポンプに直結さ
れた回転機をインバータにより可変速駆動することによ
り、かごの作動速度を制御する油圧エレベータにおいて
、かご速度を検出する第１の手段と、上記回転機の回転
速度を検出する第２の手段と、上記油圧系の圧力を検出
する第３の手段とを備え、上記第１の手段により検出し
たかご速度と上記第２の手段により検出した上記回転機
の回転数から求められるがご速度換算値との差速度と、
上記第３の手段により検出した圧力とを上記回転機の速
度制御系に帰還することにより、かごの振動を抑制する
ようにしたので、油圧エレベータの乗客数により変化す
る油圧・機械系の極の変化に対応でき、かご振動を大幅
に抑制して、油圧エレベータの乗心地を改善できるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、蘂勢、第２
図はこの発明の制御系の詳細を示すブロック線図、第３
図は従来の油圧エレベータの制御装置の構成図、第４図
及び第５図は可変速運転油圧エレベータの速度指令パタ
ーンを示す図、第６図は従来の油圧エレベータの制御装
置のダイナミックスおよび電動機速度制御系を示すブロ
ック線図である。 図において、（６）はかご、（８）は電磁切換弁、（９
）は油圧ポンプ、（１１）は３相誘導電動機、（１２）
は速度発電機、（１６）はインバータ、（１８）は速度
制御装置、（２８）は速度検出器、（２９）は圧力検出
器である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代　　理　　人　　　　　曾　　我　　道　　照毘４図 上Ｐｊ！運転 箆５図 ＴＦｌ蓮動 君

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 油圧ポンプに直結された回転機をインバータにより可変
   速駆動することにより、かごの作動速度を制御する油圧
   エレベータにおいて、 かご速度を検出する第１の手段と、 上記回転機の回転速度を検出する第２の手段と、上記油
   圧系の圧力を検出する第３の手段と を備え、上記第１の手段により検出したかご速度と上記
   第２の手段により検出した上記回転機の回転数から求め
   られるかご速度換算値との差速度と、上記第３の手段に
   より検出した圧力とを上記回転機の速度制御系に帰還す
   ることにより、かごの振動を抑制するようにしたことを
   特徴とする油圧エレベータの制御装置。