JPH04292383A - フェールセーフ構造の2チャンネルのフォーク形の光ゲート - Google Patents
フェールセーフ構造の2チャンネルのフォーク形の光ゲートInfo
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- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
箱の到着時におけるドア開放の早期開始のために、エレ
ベータドア区域内のエレベータシャフト内のスイッチン
グ羽根がその光ゲートのスロット内に入り込む時にシャ
フト情報を発生させる、フェールセーフ(fail−s
afe) 構造の2チャンネルのフォーク形の光ゲート
に係わる。
開放を早期に開始させるために、エレベータ箱の到着の
最終段階で、停止場所におけるドア区域内において、ド
ア接点と安全装置接点との間を橋渡しする装置と電気回
路とが求められている。そうした装置の機能と部分的に
はその構造とを規定し推奨する、規則又は基準が存在す
る。これらの関連の安全規定に適合するサブアセンブリ
が、「フェールセーフサブアセンブリ(fail−sa
fe sub−assembly)」概念として知られ
ている。一般的に、(この場合にはエレベータである)
制御されるべき装置に対して故障や複数の故障の組合せ
が危険状態を引き起こすことが絶対にあり得ないように
することによって、そうした装置回路が故障時の安全性
を保証するように作られる。
、安全光ゲートを用いてエレベータについてのシャフト
情報を生成するための方法と装置を説明する。回路内部
のテストループが、シャフト内の作動羽根が光ゲートの
スロットを出入することに基づいて、休止位置において
は静的に、エレベータ移動中には動的に、その適正な働
きを監視し、故障の場合には、それに対応する故障信号
を発生させる。
障時の安全性を保証する回路を有するフェールセーフ検
出器を説明し、この検出器は特に外光と非固有反射とに
対して防護されている。
当該の故障に対応する機能が使用される時だけであると
いう欠点を有し、これに加えて、後者の回路は冗長性を
持って作られていないという欠点を有する。
手段】本発明の目的は、その機能の信頼性と準備完了状
態とが各々のエレベータ移動の前に確認される、フェー
ルセーフ光ゲートを作り出すことである。この課題は、
本明細書特許請求項に特徴付けられる発明によって実現
される。
、前記光ゲートに生じる可能性がある故障がエレベータ
の出発前に検出され、それに基づいて、エレベータ移動
と、安全回路の作動による2つの階の間での緊急停止と
が防止されるということに見い出される。
されている。
相互関係とが、図1に概略的なブロック図の形で図解さ
れている。フォーク形の光ゲートのスロットが参照番号
1で示され、エレベータの移動の際にはスイッチング羽
根(図示されていない)がこのスロットを出入りし、そ
れによって光ビーム11を遮断する。1つの階にエレベ
ータが停止する時には、そこに存在するスイッチング羽
根によって、光ビーム11が継続的に遮断される。パル
ス作動の赤外線送信ダイオードSDAを制御する発振器
が、参照番号7で示される。このダイオードは、出口窓
1.2 を通過させ、スロット1の間隙を経て、入口窓
1.3 の中にその光を送り込み、この入口窓の後ろで
は、光トランジスタT1が、この送られた光パルスを電
流パルスに変換し、この後で、電流パルスが受信器−信
号増幅器3で処理されて強い信号に変えられる。受信器
−増幅器の出力における測定点が、参照番号PIAで示
される。発振器信号によってクロック制御された信号パ
ルスが、積分器4内で逐次的に連続信号に積分され、そ
の後で、この連続信号を測定点P2Aにおいて引き出す
ことが可能である。発振器周波数に一致しない信号と、
生じる可能性のある他の信号とが、この方法で消去され
取り除かれる。 それに続いてSchmitt トリガ5が公知の方法で
明確なスイッチングエッジを得るために使用され、この
スイッチングエッジは測定点P3Aに表われる。トラン
ジスタT2を有するその次のスイッチング段は、周期動
的自己監視回路6(以下ではZDU−6と呼ばれる)を
経由して、トランジスタT3を有するリレースイッチン
グ段を制御する。更に測定点P4AがトランジスタT3
とリレーコイルAとの間の接続部に配置される。リレー
コイルAは一般的な方法で逆ダイオードと接続され、4
つの作用接点と2つの定位接点a1〜a6を駆動する。 リレーコイルAのプラス側は、抵抗器R1Aと定位接点
B2とを経由して供給電圧に接続され、この供給電圧は
電圧コンバータと干渉フィルタ9とから生じる。リレー
接点b1〜b2は、同様に作られたフェールセーフ光ゲ
ートのチャンネルB内のリレーBの構成要素である。接
点組合せa4/b4、a5/b5、a3/b3は、一方
では、状態情報データを与え、他方では、エレベータ制
御装置内の接点−安全回路の一部分を与える。光学的な
状態制御としての発信ダイオード10が、抵抗器R3A
を経由して接点a6によって駆動される。測定点P4A
からの接続が前記ZDU 6に戻る。1つの出力が、
ZDU 6自体から橋渡し階羽根8に周期的なテスト
信号TSAを伴って到達し、一方、この橋渡し階羽根8
は、入力遮断信号SPSと、光ダイオードHDAから発
生する発振器周波数を有する別の入力とを有する。補助
伝送器HSAは、橋渡し階羽根8からの入力信号に応じ
て作動させられる。送信ダイオードSDAによって放出
される光パルスも光ダイオードHDAに作用し、そのパ
ルス信号は橋渡し階羽根8の対応する入力に連続的に現
れ、テストパルスTSA又は遮断信号SPSの到着時に
は、これによって補助伝送器HSAに転送される。その
後で、補助伝送器HSAの光パルスは光トランジスタT
1(図1)に作用し、それによって結果的に光学的短絡
と呼ばれるプロセスが生じる。
のフォーク腕木12、13内の、伝送器SAと伝送器S
Bとの相互配置と、受信器EAと受信器EBの相互位置
とを示す。伝送器の迷光が隣りのチャンネルの受信器に
入り込むことが不可能なように、両方の伝送器SA、S
Bの光ビーム11が互いに反対方向に方向付けられる。
フ光ゲートの働きが、図3〜7を参照して説明される。
ゲートと呼ばれる)の通常の働きが、図3の信号図によ
って示されている。「in」によって示される第1の鉛
直線は、エレベータシャフト内のスッチング羽根がFS
光ゲート内の光ビーム11を遮断する瞬間を表している
。 「out」によって示される第2の鉛直線は、エレベー
タシャフト内のスッチング羽根がFS光ゲートから外に
出て光ビーム11を自由にする瞬間を表している。スイ
ッチング羽根が光ゲートスロット内に入り込む前には、
「in」線の左側に、送信ダイオードSDAから生じる
パルス信号が測定点P1Aに現れる。スイッチング羽根
が光ゲートスロット内に入り込む時には、その信号が突
然消滅して積分器4(図1)が放電し、このことは測定
点P2Aに明らかである。低い方のトリガ閾値を下回る
時には、P3Aが「0」になり、従ってP4Aも「0」
になり、それによってリレーAに電圧が加えられ、この
リレーAが時間「t an」後に作動することが可能
である。同じことが、リレーBを有するチャンネルBで
も起こる。プリセットされた時間内でリレーAとリレー
Bの作動が完了する時には、その機能は規則通りに進行
したのであって、この場合には、エレベータが行先呼出
の停止場所に到着しつつある時に、ドアの早期開放のた
めの制御命令が与えられることが可能である。リレー作
動中の同時性テストの原則は、従来技術の上記出願の明
細書において説明されている。エレベータが1つの階に
止まっており、光ビーム11がスイッチング羽根によっ
て遮断されたままである限りは、リレーAとリレーBは
作動状態に維持される。エレベータが1つの階から出発
し、それによって必然的にスイッチング羽根がFS光ゲ
ートの外に出る時に、前記パルス信号が再び直ちにP1
Aに現れ、積分器4が充電し、P3Aが閾値に関して「
1」に切り換わり、P4Aも閾値に関して「1」に切り
換わり、リレーA(及びリレーB)が時間「t ab
」後に開放状態になる。エレベータが停止することなく
複数の階を通過して移動する時には、その場合に、その
スイッチング羽根がFS光ゲートを出入りする毎にリレ
ーAとリレーBが作動することは、様々な理由から望ま
しくない。この理由から、例えば制御コンピュータによ
って遮断信号SPSが形成され、この遮断信号が前述の
光学的短絡を引き起し(図1)、従って、スイッチング
羽根が制御機能のために使用されないようにし、即ち、
FS光ゲートにとって言わば「不可視な」ものにする。 このSPSの作用が図5の信号図に示されている。SP
Sが作用する瞬間に、補助伝送器HSAが橋渡し階羽根
8によってスイッチを入れられ、フィルタトランジスタ
T1がこれによって作動させられる。光パルスが送信ダ
イオードSDAによって発生させられ、フィルタダイオ
ードHDAを経由して橋渡し階羽根8に戻されるが故に
、後続の回路にとっては当初の信号との相違は全く生じ
ず、遮断信号SPSが作用している限り、リレーAとリ
レーBは、開放状態のままであるか、スイッチング羽根
に対して全く反応しない。これらの追加の光学要素は、
故障検出のためのZDU(周期動的自己監視)の遂行の
ための基礎である。運転機能と相似的に進行する監視の
機能形態が術語「動的」によって示され、術語「周期的
」は、秒周期の監視機能の周期的反復を表している。こ
の場合には、故障した要素と機能上の故障とを常に直ち
に検出することが重要である。ZDU 6から送られ
るチャンネルAのテスト信号TSAとチャンネルBのテ
スト信号TSBとが、図4の信号図に示されている。こ
れらのテスト信号TSAとTSBはパルス幅「tp」を
有し、このパルス幅は例えばリレー開放時間「t a
b」(図3)の半分の長さである。更に、テスト信号T
SAとTSBとは互いに時間「tpv」だけ時間的にず
らされている(図8)。この時間的ずれによって、相互
干渉作用を避けるために、各々のチャンネル毎に完全に
別々に監視機能を進行させることが可能になる。エレベ
ータが階上の休止位置にある間に生じる、スイッチング
羽根が短時間だけFS光ゲートの外に出る状態が、テス
ト信号TSAとTSBによって模擬的に作り出される。 この働きは、図3の信号図に図示される働きと逆向きに
進行し、且つ、この働きよりも遥かに短い時間内に行わ
れるという相違点を除いて、図3の信号図に図示される
働きに原則的に一致している。各々の機能シーケンスの
間に、運転機能に関与する全ての要素がZDU 6に
よってテストされる。故障の場合には、監視サイクルが
中断され、この中断時に少なくとも1つのリレーA又は
Bが開放状態になり、それによってエレベータの安全回
路が反応する。ZDU 6は、基本的に、幾つかの相
互依存的な時間信号回路から構成される。チャンネルA
の時間信号と時間信号回路はt1A、t2A、t3A、
t4Aと呼ばれ、チャンネルBの時間信号と時間信号回
路はt1B、t2B、t3B、t4B、tVBと呼ばれ
る(図7)。 スイッチングトランジスタT3によるリレースイッチン
グ段と、ORゲートによるトランジスタT3の駆動とが
、図6に詳細に示される。ORゲートの入力が時間信号
t1Aとt3Aとを形成する。従って、少なくとも一方
の入力が「1」に等しい時には、リレーAに電圧が加え
られ、両方の入力が「0」に等しい時には、リレーAに
電圧が加えられない。従って、ZDU 6は、リレー
Aが開放状態になることなしに、両方の入力t1Aとt
3Aが周期的に短時間の間だけ「0」になるように働く
。図7では、時間信号t1A〜t4A、又は、tVB、
t1B〜t4Bと、ORゲートとフリップフロップQF
Fとの両方とが、適切な相互関係を有するブロックとし
て図解されている。これらの図解されたブロックは、図
1の概略的なブロック図のZDU 6ブロックの基本
的な内容である。このブロック概略図の上部部分は、A
チャンネルの諸要素を示し、その下部部分はBチャンネ
ルの諸要素を示す。QFFは共通の要素であり、同期化
の役割を有する。追加の時間信号回路tVBがBチャン
ネル内にあり、この時間信号回路tVBは、QFF開始
信号の形成のためにパルスのずれを引き起こす。
間的経過が、図8の図表に示されている。時間信号に加
えて、テスト信号TSAとTSBと、測定点P4A/B
と、リレーA/Bと、JK−フリップフロップQFFと
が言及される。時間信号t1Aは橋渡し信号であり、t
1Bの長さの約半分の長さである。時間信号t2Aと時
間信号t2BはQFFのための短い制御信号であり、時
間信号t3Aと時間信号t3Bは実際のサイクル決定信
号である。t3Aとt3Bは両方ともQFFの立ち下が
りによって開始させられるが、t3Aの長さはt3Bの
長さよりも短く、その差異はtPVである。この図8の
図表の瞬間「0」は、スイッチングプレードがFS光ゲ
ートのスロット内に入り込むことによって与えられ、最
上部に「in」の記号が点いた鉛直線によって範囲が限
定される。先ず最初に、P3Aと同一なt1Aが「1」
になり、スイッチングパルスt2Aを発生させ、一方、
このスイッチングパルスt2AがQFFを「1」に等し
くする。これと同時に、リレーAがP4Aによってスイ
ッチを入れられ、時間「t an」後に作動する。チ
ャンネルB内では、先ず最初に時間信号tVBが送られ
、その信号の消滅後に初めてリレーBに切り換えられ、
従って、例えば2ミリセカンド後にリレーBに電圧が加
えられる。時間信号tVBの終了がスイッチングパルス
t2Bを発生させ、更にスイッチングパルスt2BがQ
FFを再び「0」に等しくする。さて、QFFの立ち下
がりは、両チャンネルを同期させる、時間信号t3Aと
t3Bとに対する開始信号である。時間信号t3Aの長
さと時間信号t3Bの長さは互いに異なっており、t3
Aはt3Bよりも短い。その時間差は、図4の図表のテ
スト信号の遅延時間「tPV」に一致する。t3Aの消
滅後に、第1のテストがチャンネルAで開始され、テス
ト信号TSAがt4Aによって形成され、この信号はそ
の持続時間内に測定点P4Aを「1」に等しくし、従っ
て、リレー保持に関して、等しい持続時間の時間的「穴
」が生じる。しかし、その持続時間は前述のようにリレ
ーAの開放時間の約半分にすぎず、従って、リレーAは
開放されない。TSAの消滅後に、スイッチングパルス
t2Aが再び発生させられ、この場合にはt2Aはt1
Aを「1」にする。t1Aは、チャンネルBにおける後
続のテスト機能と時間的に部分重複する長さを有する。 従って、リレー保持の時間上の中断は、結果的に、時間
信号t1Aと時間信号t3Aの両方の間の時間的間隙と
なる(図6)。さて、時間tPV後に、t3Bも「0」
になり、上記と同一のシーケンスが上記と同じ長さの中
断をチャンネルBのリレー保持に生じさせる。しかし、
時間信号tBVがチャンネルB内に存在するが故に、上
記と同じ長さの中断を生じさせるためには、TSBが総
計においてより短くなければならない。従って、チャン
ネルBのリレー保持における時間穴は、TSBの持続時
間とtVBの持続時間とから構成される。tVBの終了
時には、QFFがスイッチングパルスt2Bを経て「0
」になり、時間信号t3Aとt3Bを新たに送り出し、
それによって新たなサイクルが開始する。さて、t1A
は、チャンネルBにおけるテストが完了した後に、何ら
作用を及ぼさずに消滅し、次の同一の働きを行う準備が
できている。さて、いずれかの種類の故障が回路内に発
生する場合には、その反応は安全側に向かわなければな
らず、即ち、リレーが開放状態になり、その接点が故障
を安全回路に通報しなければならない。コンポーネント
全ての周期的な検査は、遮断と短絡と断続的故障とドリ
フトとを包括する。第1の例として、測定点P3Aが「
0」のままであると仮定しよう。これは、トランジスタ
T2内の短絡、又は、先行のスイッチング回路において
この結果を生じさせる故障であり得る。さて、t3Aが
消滅する場合には、新たなt1Aが送られず、測定点P
4Aが「1」になり、スイッチング段のOR入力にt1
Aもt3Aも存在しないが故にリレーAが開放状態にな
る。同じ理由から、例えば測定点P3Aが恒常的に「1
」のままである時に、上記と全く同一の事態が起こる。 その後で、同様にt1Aも後続の時間信号も最早送られ
ないが故に、それによって、同一の作用が得られる。要
約すれば、時間信号の進行の何れの種類の欠陥も不可避
的にリレーA及び/又はリレーBの開放を引き起こすと
述べることが可能である。エレベータが1つの階に停止
している時に、スイッチングシーケンスが運転中に消滅
するや否や、ZDU 6がスイッチングシーケンスを
発生させる。エレベータの移動中に故障によって安全回
路が始動することは、結果的に、緊急停止を引き起して
乗客をエレベータ内に閉じ込めることになるが故に、予
防的に故障を検出することが重要であり、その回路内の
故障がその回路の作動前に検出されることによって、そ
の故障の結果が軽減される。故障が検出された場合には
、エレベータの出発が中断され、既に搭乗した乗客がそ
のエレベータ箱を再び降りることが可能である。 例えば遮断信号SPSが存在するにも係わらずチャンネ
ルAの光路の遮断が模擬的に実現される場合のように、
FS光ゲート内を光が自由に通る状態ままでエレベータ
移動中にコンポーネントが故障する時には、リレーAが
作動して、直ちにZDU 6を始動させる。この時に
リレーBも作動する。両リレーが順番に作動する間の時
間差のために、分離するリレー接点の排他的動作(an
ticoinciolence aperation)
が妨害され、それによって、故障が制御装置に通報され
る。妨害されたチャンネルがZDU 6によって制御
された信号変化を実行しないが故に、サイクル時間tz
後に、両リレーが再び開放状態になる。説明され図解さ
れた本発明の具体例では、時間信号回路は、RC接続を
伴う公知の単安定CMOSマルチバイブレータによって
実行され、同様に公知のDual J−K flip−
flopが、フリップフロップ回路のために使用される
。前述の測定点は、機能の説明のためだけに言及された
のであって、実際の具体例では読出し電気接続部分の形
に作られることはない。図解された回路とFS光ゲート
の作動方法とが、例えば機械工具や鉄道や警報装置や安
全装置のような、フェールセーフ装置の使用が法規によ
って規定されている他の技術分野にも応用されることが
可能である。その構造の形態はフォーク形に限定される
必要はない。適切なセンサが、反射原理に基づく近接セ
ンサとして作られることも可能である。
を示す説明図である。
。
明図である。
ある。
信ダイオードSDA 8 橋渡し階羽根 9 干渉フィルタ 10 発光ダイオード 11 光ビーム 12、13 フォーク腕木 14 フォーク形光センサハウジングA、B リレ
ーコイル T1 光トランジスタ T3 トランジスタ P1A、P2A、P3A、P4A 測定点TSA、T
SB 周期テスト信号 SPS 遮断信号 SBS 入力遮断信号 HDA 光ダイオード HSA 補助伝送器 EA、EB 受信器 SA、SB 伝送器
Claims (9)
- 【請求項1】 フェールセーフ構造の2チャンネルの
フォーク形の光ゲートであって、前記フォーク形光ゲー
トが、行先階へのエレベータ箱の到着時においてドア開
放を早期に開始するために、エレベータドア区域内のエ
レベータシャフト内のスイッチング羽根が前記光ゲート
のスロットに入り込む時に、シャフト情報を発生させ、
更に前記光ゲートが少なくとも1つの周期動的自己監視
回路を有し、前記自己監視回路がコンポーネント故障を
検出し、前記光ゲートのスロットから前記スイッチング
羽根が外に出る状態を模擬的に実現することによって、
実際の運転シーケンスを作動させることを特徴とするフ
ェールセーフ光ゲート。 - 【請求項2】 前記周期動的自己監視回路が時間信号
回路を有し、前記時間信号回路が相互接続され、時間信
号を生成し、逐次的に作動し、更に前記時間信号回路が
、前記模擬的に実現された運転シーケンスを制御するこ
とを特徴とする請求項1に記載のフェールセーフ光ゲー
ト。 - 【請求項3】 前記周期動的自己監視回路が1つのフ
リップフロップ回路を有し、前記フリップフロップ回路
が両チャンネルに共通であり、時間信号回路を経由して
サイクル時間を開始させることを特徴とする請求項1と
2に記載のフェールセーフ光ゲート。 - 【請求項4】 前記周期動的自己監視回路が、両チャ
ンネルのリレーの開放時間よりも短い一定の時間に亙っ
て、運転に関連した作動ブロックによって前記両チャン
ネルのリレーの給電を中断する、周期的なテスト信号を
供給する出力を有することを特徴とする請求項1と2に
記載のフェールセーフ光ゲート。 - 【請求項5】 前記フェールセーフ光ゲートの片方の
チャンネル内の前記周期動的自己監視回路内の時間信号
回路が、パルスずれ時間を生じさせる時間回路として作
られることを特徴とする請求項1と2に記載のフェール
セーフ光ゲート。 - 【請求項6】 前記時間信号回路が、パルスずれ時間
によって互いに区別される時間信号を生じさせる時間回
路として作られることを特徴とする請求項1と2に記載
のフェールセーフ光ゲート。 - 【請求項7】 前記時間信号回路が、テスト信号を時
間的に重ね合わせる時間信号を生じさせる時間回路とし
て作られることを特徴とする請求項1と2に記載のフェ
ールセーフ光ゲート。 - 【請求項8】 2つの送信ダイオードを互いに対向し
て配置することによって、光ビームが互いに反対の方向
を有することを特徴とする請求項1に記載のフェールセ
ーフ光ゲート。 - 【請求項9】 遮断信号と周期的なテスト信号と光ダ
イオードとによって制御される少なくとも1つの階羽根
が備えられ、前記階羽根が補助伝送器を制御し、光学的
短絡を引き起こす回路を橋渡しすることを特徴とする請
求項1に記載のフェールセーフ光ゲート。
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