JPH04217572A - エレベータの荷重検出装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、かご内荷重の変動を補
償する手段を備えたエレベータ制御装置に用いられるエ
レベータの荷重検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エレベータを直流モータによって直接駆
動するエレベータすなわち直流モータ駆動ギヤレスエレ
ベータの従来の典型的な駆動系は図６に示すように構成
されている。駆動用直流モータ１と、主ロープの両端に
取付けられたエレベータかご２およびつり合いおもり３
を巻きかけたシーブ４とは直接結合されている。直流モ
ータ１の電機子回路は、抵抗Ｒａ　およびインダクタン
スＬａ　によって等価回路的に表現され、電機子電流は
Ｉａ　によって、また電機子電圧はＶａ　によってそれ
ぞれ表されている。同様に、この直流モータ１の界磁回
路は、抵抗Ｒｆ　およびインダクタンスＬｆ　によって
表され、界磁電流はＩｆ　によって、界磁電圧はＶｆ　
によってそれぞれ表されている。電機子巻線と界磁巻線
との間の相互インダクタンスはＭによって表されている
。

【０００３】いま、界磁電流Ｉｆ　を一定とした、いわ
ゆる直流モータの定励磁制御を行う場合を考えてみる。

【０００４】シーブ４でのかご側ロープ張力をＴ１　（
Ｎ）、シーブ４でのつり合いおもり側ロープ張力をＴ２
　（Ｎ）とし、さらに、シーブ４の回転角をθ（ｒａｄ
　）　、半径をｒ（ｍ）、直流モータ１の極対数をＰ、
回転角θに関するエレベータ系（モータロータ、ブレー
キシュー、かごつり合いおもり、シーブ、および直線運
動部すなわちロープおよびテールコード）の総合の慣性
モーメントをＪθ（ｋｇ・ｍ２　）とし、エレベータ運
動系を完全剛体とみなし、電機子回路のインダクタンス
Ｌａ　を無視すれば、エレベータ運動系の運動方程式は
次のように表される。

【０００５】 　　　　　　Ｊθ・θ″＋（Ｔ１　−Ｔ２　）ｒ＝Ｐ・
Ｍ・Ｉｆ　・Ｉａ　　　　　　　＝Ｐ・Ｍ・Ｉｆ　・｛
（Ｖａ　−Ｐ・Ｍ・Ｉｆ　・θ′）／Ｒａ　｝　　　　
…（１）ただし、θ′およびθ″はそれぞれシーブ４の
角速度および角加速度である。

【０００６】この（１）式の左辺はモータ外部の負荷ト
ルクを示し、右辺はモータの出力トルクを示す。ここで
、θ′＝ω　　とすれば、Ｉｆ　＝一定　　の定励磁制
御なので、界磁磁束Φ０　＝Ｐ・Ｍ・Ｉｆ　＝一定であ
り、（２）式を得ることができる。

【０００７】 　　　　　　Ｊθ・ω′＋（Ｔ１　−Ｔ２　）ｒ＝（Ｖ
ａ　−Φ０　・ω）Φ０　／Ｒａ　…（２）この（２）
式に基づいてエレベータ運動系をブロック線図で表した
のが図７である。図中、Ｓはラプラス演算子である。こ
の図から分かるように、モータの回転速度ωは電機子電
圧Ｖａ　により制御されるが、シーブ４でのかご２側と
つり合いおもり３側との張力の差、つまり、負荷トルク
（Ｔ１　−Ｔ２　）ｒは、エレベータかご２内の乗客重
量の変動による負荷トルクと、エレベータ運転中に主ロ
ープや、テールコード、補償ロープなどの重量移動によ
り発生する負荷トルクとの和であり、モータの制御上、
この負荷トルクを検出し、その分を補償するように制御
している。

【０００８】また、エレベータにおけるかご２の滑らか
な発着を行うために、かご２のスタート時および着床時
に、電磁ブレーキを解放してもかご２が静止している（
すなわち、つり合う）ように、つり合い制御が行われて
いる。そのつり合い制御時の運動方程式は、上記（２）
式において、ω＝０　　を代入することにより、　　　
　　　（Ｔ１　−Ｔ２　）ｒ＝Ｖａ　・Φ０　／Ｒａ　
＝Φ０　・Ｉａ　　　　　　　　　　　　　…（３）を
得ることができる。

【０００９】つまり、電機子電流Ｉａ　を負荷トルク（
Ｔ１　−Ｔ２　）ｒに比例した値に制御することにより
、つり落とし（ずり落ち現象）なしでスタートすること
ができ、かつ、精度良く着床することができる訳である
。

【００１０】したがって、この負荷トルク（Ｔ１　−Ｔ
２　）ｒを正確に検出し、それを補償することが、エレ
ベータの運転制御上および安全上、大変重要になってく
る。

【００１１】この負荷トルクの一つである主ロープや、
テールコード、補償ロープなどの、荷重移動により発生
する負荷トルクは、一般的にはかご位置に関係なく、ほ
ぼゼロになるように補償量がとられている。しかし、そ
れは使用機器や昇降行程などの関係により、次式のよう
にわずかではあるが発生する。

【００１２】 　　　　　　ＴＡ　＝ｋ１　＋ｋ２　・ｈ　　　　（ｋ
１　，ｋ２　は定数、ｈはかご位置）…（４）さて、か
ご内乗客の重量Ｗの変動に対する負荷トルクの補償は、
一般にかご２の床下に取付けられ、かご２の床とかご枠
との間に挿入された防振ゴム等の変位によりかご内の荷
重を検出する荷重検出器８の出力信号に基づいて行われ
る。

【００１３】従来、乗客の乗降によって生じるかご内の
荷重変動を補償する手段を備えたエレベータの制御装置
として、たとえば、図８に示すような制御装置が知られ
ている。図８の制御装置においては、かご下に取り付け
られた荷重検出器５から出力される荷重信号５ａを荷重
信号検出装置６に入力することにより、荷重信号検出装
置６はかご２内の乗客の重量Ｗにより発生する不平衡ト
ルクを補償すべき大きさの電流値に相当する荷重検出信
号６ａを発生する。荷重検出信号６ａは速度制御装置１
０に荷重補償電流基準として入力され、この速度制御装
置１０によってエレベータの速度制御およびつり合い制
御が行われる。

【００１４】速度制御装置１０では、シーブ４に結合さ
れたパルス発信器１１の出力に従ってかご位置を検出し
、その検出位置に応じて基準パターン発生装置１２が速
度の基準パターンに従って速度基準として出力する。 この速度基準と、直流モータ１に結合されたパルス発信
器１３によって検出されたモータ速度のフィードバック
信号とを突き合わせ、その結果得られる速度偏差をゼロ
にするように速度制御部１４によって電流基準を作成す
る。さらに、この電流基準は上述の荷重補償電流基準（
荷重検出信号６ａ）によって補正され、その補正された
電流基準とモータ電流のフィードバック信号とが突き合
わされ、その結果得られる電流偏差をゼロにするように
電流制御部１５によって制御信号が作成され、この制御
信号により位相制御回路（ＰＨＣ）１６およびコンバー
タ１７を介して直流モータ１の電機子電流Ｉａ　が制御
される。コンバータ１７には交流電源１８から負荷電流
が供給される。電流制御部１５に対するフィードバック
信号として用いられる直流モータ１の電機子電流Ｉａ　
は、コンバータ１７の交流側で電流検出装置１９によっ
て検出される。なお、この装置にはかご２が各階床（フ
ロア）に着いたときにそれを検知し、その着床位置を保
持するための電流をモータ１に流すための信号を速度基
準２０ａとして速度制御部１４に与えるための着床信号
発生器２０も設けられているが、これについては後述す
る。

【００１５】以上のようにして、荷重補償を加味した形
で直流電流値を制御し、直流モータ１の電機子電流Ｉａ
　を制御する。こうすることにより、直流モータ１はか
ご内重量Ｗの変動に対する負荷トルクの補償がなされた
形で、基準パターンに沿った速度で円滑な運転が行われ
ることになる。

【００１６】以上述べたところからも明らかなように、
かご内荷重Ｗの検出は、モータ制御上、大変重要なもの
で、より正確な検出データを必要とするものである。ま
た、かご内荷重の検出信号はモータ制御のほかにも、一
般的には不要かご呼びの検出用データとしても用いられ
、また群管理制御の上では、かご内人数の把握データと
して用いられており、エレベータ運転制御上、極めて重
要な検出信号となっている。しかし実際には、かご内荷
重を正確に検出するのは、技術的・コスト的な面での制
約があって大変難しい。たとえば、先に説明した防振ゴ
ム等の変位によりかご内荷重を検出する方式では、かご
枠構造と荷重検出器の取付け構造との関係で、エレベー
タかごの位置により、その検出量に若干の誤差を発生す
ることが知られている。それは、とくに、高階床対応エ
レベータにおいて顕著である。また、検出器や防振ゴム
等の経年変化（とくに劣化）、荷重検出信号の入力回路
等で発生する誤差等々により、かご内荷重を常に正確に
検出するためには、定期的な調整を頻繁に行う等の配慮
が必要であり、保守上かなりの負担となる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情を考
慮してなされたもので、その目的とするところは、より
正確なエレベータ荷重を検出することの可能なエレベー
タの荷重検出装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の荷重検出装置は
、かご内荷重を検出する荷重検出器と、かご内一定荷重
時の各フロアでの駆動モータのつり合い制御電流を測定
する測定手段と、この測定手段によって測定されたつり
合い制御電流に基づき各フロアでのかご内荷重に対する
モータ電流の基準値を作成し記憶する手段と、エレベー
タ通常運転着床時のモータ電流を着床フロアにおける基
準値と比較し、その偏差に対応する荷重偏差を荷重補正
信号として出力する手段と、荷重検出器によって検出さ
れた荷重検出信号を荷重補正信号によって補正する手段
とを備えたことを特徴とする。

【００１９】

【作用】荷重検出器出力の調整完了時に、かご内一定荷
重時の各フロアでの駆動モータのつり合い制御電流を測
定し、その測定値により各フロアでのかご内荷重に対す
るモータ電流の基準値を作成し記憶しておき、エレベー
タ通常運転着床時のモータ電流を記憶された基準値と比
較してその偏差に対応する荷重偏差を荷重補正量として
荷重検出器によって検出された荷重検出信号を補正する
ことにより、常時正確な荷重検出信号を得ることができ
る。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示すものであって
、図８に示した装置と同一部分には同一符号を付して個
々の説明は省略する。

【００２１】図１の装置においては、直流モータ１の電
機子電流Ｉａ　を検出する電流検出器２１をコンバータ
１７の直流出力側すなわち直流モータ１の電機子回路に
設けているが、これはコンバータ１７の交流側に設ける
（図８）ものと原理的に変わりは無い。図１の検出装置
には本発明の中心をなす構成要素として荷重信号補正装
置２２が設けられている。この荷重信号補正装置２２は
一般的に用いられる汎用型の制御用マイクロコンピュー
タによって構成されているものとする。荷重信号補正装
置２２には、エレベータの運転を直接的に司る運転主制
御装置２３から着床フロアデータＤｒｆと着床制御完了
信号Ｓｒｅとを受取り、荷重検出信号６ａに誤差補正を
施した補正後荷重データＤｃｋを運転主制御装置２３に
対して出力する。荷重信号補正装置２２はまた電流検出
器２１から電機子電流検出信号２１ａを入力し、それに
基づいてかご着床時のつり合い電流値を検出する。さら
に荷重信号検出装置６からかご内荷重のリアルな検出デ
ータ（荷重データ）Ｄｒｋを入力する。そして荷重信号
補正装置２２からは荷重検出信号６ａを補正するための
荷重信号補正量２２ａを出力する。荷重信号補正量２２
ａは荷重検出信号６ａと加算され、速度制御装置１０に
入力される。

【００２２】図２は、荷重信号補正装置２２の内部を各
機能の実現手段として表現したものである。荷重信号補
正装置２２は荷重データ・電流データ測定手段２２１、
基準値作成手段２２２、および荷重検出誤差補正手段２
２３の３つの機能ブロックからなっている。

【００２３】荷重データ・電流データ測定手段２２１は
荷重検出器８等の調整が完了した時点、つまり荷重デー
タＤｒｋの正確性が保証される時点で、かご内一定荷重
として各フロアでの着床時つり合い電流を測定する手段
である。基準値作成手段２２２は測定手段２２１によっ
て測定した荷重データ・つり合い電流データから各フロ
アでの基準値テーブルを作成する手段である。荷重デー
タ・電流データ測定手段２２１および基準値作成手段２
２２のより詳細な機能を、図３のフローチャートを参照
しながら説明する。

【００２４】図３において、まず基準値測定の可否を判
別する（ステップＳ１）。この判別は、一般的には装置
の据付け完了後、調整員等により外部コマンドとして入
力することが多い。次に、かご２内の設定ロードを確認
する（ステップＳ２）。つまり、ノーロード（ＮＬ）、
バランスロード（ＢＬ）、フルロード（ＦＬ）等である
が、少なくとも２種以上のロードの下で基準値測定を実
施する。そして、かご呼び等により、かご２を各フロア
に走行させ、その着床時に、所定のレベルに停止し、か
ご２とつり合いおもり３が完全につり合っている状態（
一般的にはブレーキを動作させ、モータ電流制御の停止
直前）のポイントで図１の着床制御完了信号Ｓｒｅ発生
のタイミングを検出する（ステップＳ３）。エレベータ
速度制御方式としては比例積分制御（ＰＩ制御）方式を
採用するのが一般的であり、着床完了ゼロ速度時は、た
とえ、かご内荷重データに誤差が発生していても、ゼロ
速度を保つべくモータ電機子電流が制御される。したが
って、着床完了ゼロ速度時の電流は（３）式に示す負荷
トルク（Ｔ１　−Ｔ２　）ｒ　　を補償するための正確
な電流となる。

【００２５】次にフロアデータＤｒｆ、モータ電流（２
１ａ）を入力し（ステップＳ４）、次いで図４に示すよ
うな基準値テーブル３０を作成し記憶する（ステップＳ
５）。図４の例では、各フロア１，２，…，Ｚについて
それぞれ各設定ロードに対する電流値を設定している。 ここで、サフィックス１はフロアを、サフィックスＮ，
Ｂ，Ｆはそれぞれノーロード（無負荷＝ＮＬ）、バラン
スロード（ＢＬ）、フルロード（ＦＬ）を表すものとす
る。次に全フロアデータの測定が完了したか否かを判断
し、全フロアデータの測定完了により本ルーチンを終了
する（ステップＳ６）。

【００２６】上記基準値のデータ例を図５に示す。図５
において、横軸はフロアＦ、縦軸は電機子電流Ｉである
。ＩＫＦはフルロードＦＬでの各フロアにおける測定値
、ＩＫＢはバランスロードＢＬ、ＩＫＮはノーロードＮ
Ｌでのデータである。バランスロードＢＬでの電流ＩＫ
Ｂに対し、フルロードＦＬでは、かご内荷重増加分だけ
各フロアで増加させ、同様に、ノーロードＮＬでは減少
させる。同一ロードでも、フロアにより各電流値が変化
するのは、前述の（４）式のごとく、主ロープ、テール
コード、補償ロープ等直線系の荷重移動により発生する
負荷トルクに起因する電流分が流れるからである。

【００２７】この測定値の関係から、各フロアにおいて
、かご内荷重の定格積載荷重に対する比率ＲＫ　（電流
値ＩＫＲとする）は次の関係式で表すことができる。

【００２８】 　　　　　　Ｒ／１００＝（ＩＫＲ−ＩＫＮ）／（ＩＫ
Ｆ−ＩＫＮ）　　　　　　∴Ｒ＝１００（ＩＫＲ−ＩＫ
Ｎ）／（ＩＫＦ−ＩＫＮ）　　（％）　　　　　　　　
…（５）荷重検出誤差補正手段２２３は、エレベータ通
常運転着床時のモータ電流（つり合い電流）を前述と同
様の手段で測定し、その測定値から、かご内の実荷重を
算出し、荷重検出器５からの荷重データ値との差をとる
ことにより誤差を検出する。つまり、ある階床Ｙにおけ
る電流ＩＹＲを測定したとすると、かご内荷重の比率Ｒ
は（５）式から、 　　　　　　Ｒ＝１００（ＩＹＲ−ＩＹＮ）／（ＩＹＦ
−ＩＹＮ）　　（％）となる。ここで、ＩＹＦ，ＩＹＮ
は基準値テーブル３０から得られる。したがって、その
時の荷重検出器５からのデータ入力値の比率をＲ′とす
れば、 　　　　　　Ｒ′−Ｒ＝ΔＲ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　…（６）が誤差として演算できる。そし
て、この誤差分ΔＲを補正値としてセットし、荷重検出
器５からの荷重データ値にこの補正値を加算し、最終の
荷重データＤｃｋを得、これを運転主制御装置２３に対
して送出する。

【００２９】このようにして、常時、荷重データを入力
チェックし、その誤差を検出し、その誤差分により荷重
検出信号を補正することにより、常時正確な荷重データ
を得ることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
エレベータが位置の変化により発生する荷重データ誤差
や荷重検出器およびその入力回路等に使用される各種用
品の経年変化（劣化）により発生する誤差を常時検出し
、その誤差分を補正することにより、常に正確なかご内
荷重データを検出することができ、エレベータ運転制御
全般にわたり、性能向上および安全性向上を達成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるエレベータの制御装置の一実施例
を示すブロック図。

【図２】本発明の制御装置の機能ブロック図。

【図３】本発明の制御装置に用いるマイクロコンピュー
タの機能を説明するためのフローチャート。

【図４】図３におけるデータテーブルを内容を例示する
図表。

【図５】各フロアにおける電機子電流を示す線図。

【図６】直流モータ駆動のギヤレスエレベータの系統概
念図。

【図７】図６のモータ駆動系のブロック図。

【図８】図７の制御系を実現する従来の制御装置のブロ
ック図。

【符号の説明】

１　　直流モータ ２　　エレベータかご ３　　つり合いおもり ４　　シーブ ５　　荷重検出器 ６　　荷重信号検出装置 １０　　速度制御装置 ２０　　運転主制御装置 ２１　　電流検出器 ２２　　荷重信号補正装置 ２３　　運転主制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】かご内荷重の変動を補償する手段を備えた
   エレベータ制御装置に用いられるエレベータの荷重検出
   装置であって、かご内荷重を検出する荷重検出器と、か
   ご内一定荷重時の各フロアでの駆動モータのつり合い制
   御電流を測定する測定手段と、この測定手段によって測
   定されたつり合い制御電流に基づき各フロアでのかご内
   荷重に対するモータ電流の基準値を作成し記憶する手段
   と、エレベータ通常運転着床時のモータ電流を着床フロ
   アにおける基準値と比較し、その偏差に対応する荷重偏
   差を荷重補正値として前記荷重検出器によって検出され
   た荷重検出信号を補正する手段とを備えたエレベータの
   荷重検出装置。