JPS6270183A - エレベ−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】 〔・発明の技術分野〕 本発明は、エレベータ制御装置に係り、特にギアレスエ
レベータ制御装置の主ロープやテールコードによって生
じるエレベータ電動機の不平衡トルクの変動を補償する
制御装置（＝関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

第３図に、直流ギアレスエレベータ運転系の概略を示す
。

インダクタンスＬａ、抵抗Ｒａ　　、インダクタンスＬ
ｆ、抵抗ＦＬｆ　はそれぞれ直流電動機１の電機子回路
と界磁回路のインダクタンス及び抵抗である。

電圧ｖａ、ｖｆ　、電流ｉａ、ｉｆは同回路の入力電圧
と各回路電流で、Ｍは電機子巻線と界磁巻線の相互イン
ダクタンス定数である。

ここでは、ｉｆ　　は一定として、直流電動機の定励磁
制御を行なう場合を考える。シープ４（＝は主ロープ；
二より乗かと２とつり合い重つるがつるべ状に巻き掛け
られている。Ｔ１はシーブでのかご側ロープ張力（Ｎ）
　、’ｒ、はシーブでのつり合い重り側ローブ張力（Ｎ
）である。

また、シープ４の回転角をθ（ｒａｄ）　、シーブの半
径をｒ　（ｍ）　、直流電動機の極対数をＰ、θに関す
るエレベータ系〔電動機ローター・ブレーキシュー、か
ごつり合いおもり、シープ、直線運動部（ローブ、テー
ルコード）〕総合の慣性モーメントをＪθ（ｋｇｍ鵞）
とし、エレベータ運動系を完全剛体とノドなし、電機子
回路のインダクタンスＬａ　　を無視すれば、運動方程
式は次のようになる。

Ｊθθ＋（Ｔ、−Ｔ、）　ｒ＝　ＰＭ−ｉ　ｆ　−ｉ　
ａ俳しδ々°はシーブの角速度及び角加速度である。

この（１）式の左辺は、電動機外部の負荷トルクを示し
、右辺は電動機の出力トルクを示す。ここでθ＝ωとし
、１ｆ＝一定の定励磁Ｍａｌなので、界磁磁束Ｐ　、Ｍ
、　ｉ　ｆ坤。一定とすれば、（２）式を得る。

こノ（２）式から、エレベータの運動系をブロック線図
で表わしたものを第４図に示す。但し、図中のＳはラプ
ラス演算子である。この図かられかるように電動機の回
転速度ωは、電機子電圧ｖａ　により制御されるが、シ
ーブでのかご側とつり合いおもり側の張力の差、つまり
負荷トルク（Ｔｔ”−ＴＪ　ｒは、エレベータの運転中
主ロープ、テールコード等の荷重の移動で、犬きく変動
し、制御上の外乱とな−っている。

また、エレベータ乗かごのなめらかなスタート、なめら
かな着床を行うために、かごのスタート時及び着床時に
電磁ブレーキを開放してもかごが静止する（つり合う）
ようにつり合い制御が行なわれている。そのつり合い制
御時の運動方程式は、（２）式においてω＝Ｏを代入す
ることにより、（Ｔｉ　−Ｔｔ）　ｒ　＝　五・ｖａ　
＝Φ。・ｉａ　−−−−−−（３）Ｌａ を得る。つまり電機子電流ｉａ　を負荷トルク（Ｔｔ−
Ｔ、）ｒ　　ｌ”−比例した値：ニコントロールするこ
とにより、スタートに際して吊り落しなしでスタートで
き、かつ着床時にも精度良く着床できるように制御する
わけである。

次にこの負荷トルクが、エレベータの運転中そのかごの
位置の移動によりどのように変動するかについて述べる
。

第５−Ａ図は、エレベータ運動系の各質量を表わした図
である。かご２の質量Ｗｃは、かご自重Ｗｋと乗客の重
量ΔＷの和である。

Ｗｏ＝ＷＫ＋Δ〜■、・−・・−（４）つり合いおもり
３の質量はＷＷ、主ロープ５の単位長の質量はｋＬ、テ
ールコード６の単位長の質量はに〒で、７は昇降路中央
（＝設けられた、ジャンク／ランボックスで、テールコ
ード６が固定されている。ｈは最下階レベルからのカゴ
高さを示し、最上階レベル（＝おいては、　ｈ＝Ｈｍで
ある。（Ｈｍは昇降行程） ０　＜ｈ　＜　Ｈｍ　　　・・・・・・（５）また、か
ご停止時のシーブニおけるカゴ側ローブ張力Ｔいつり合
いおもり側ローブ張力Ｔ、は、（Ｇ）　＋７）式のよう
になる。

Ｔ沖ｙ０＋（没−に、）ｈ＋に、Ｈ□）ｇ　、−０（６
）Ｔ！中〔Ｗｗ＋ｋＬｈ）ｇ　　　　　　　　　　・・
・・・・　（力従って（４）　＋６）　（力より負荷ト
ルクは、（Ｔ、−Ｔ、）ｒ＝　（％＋ΔＷ−％＋ｋＬ）
ｈｎ＋（Ｔｈ−２に＋、）ｈ）ｒｇ　＋＋＋　（ｓ）（
８）式かられかるように、負荷トルクの変動は、　Ｗ、
　。

Ｗｗ　、ｋｚＪＩｍ、　ｒｇは一定なので■　乗客の重
量（＝よるトルク　：△Ｗ−ｒ−ｇ■　主ロープとテー
ルコードの移動により発生するトルク　　　　　：　（
”　−２ｋｌ）ｈ−ｒ−ｇに起因することがわかる。

さて、０項のかご内乗客の重量ΔＷの変動に対する負荷
トルクの補償はかごの床下に取りつけられ、かご床とか
ご枠との間（：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の出力信号により行な
われる。従来、乗客の乗降等によって生じるかご内の荷
重の変動を補償するエレベータの制御装置は知られてお
り、例えば第６図に示すようなものである。この種の装
置（−よれば、かご下（＝取りつけられた荷重検出器８
の出力である荷重信号８ａを、荷重補償電流基準発生装
置１０に人力し、そのかご内乗客の重量△Ｗにより発生
するかと全荷重とつり合いおもりとのアンバランストル
クを補償すべき大きさのＩＩＥ流値に相当する荷重補償
電流基準信号１０ａを出力する。

荷重補償電流基準信号１０８は、速度制御装置１１に入
力され、エレベータの速度制御及びつり合い制御が行な
われる。なお、このかご内乗客の重量△Ｗは、エレベー
タの運転中は、一定であるからかごの移動に伴う負荷ト
ルク変動という点（＝関しでは無関係で５：゛、る。

次に０項・））主ローブとテールコードの移動により発
生する負荷トルクの補償方法について述べる。

第５−Ｂ図（：示すように、かご位置による主ローブ５
と、テールコード６のかご側質量とつり合いおもり側質
量の差を小さくするためかと２とつり合い重り３の下部
にそれぞれ取り付けられた、つり合いローブあるいはつ
り合いチェーン９（：より行なわれている。つり合いロ
ーブ９の単位長の質量をｋｃｐとし、かご停止時のＴ、
　、　Ｔ、は、（９）　（１０式のように々る。

Ｔｓ＝〔Ｗａ＋（’　−ｋＬ＋ｋｃｐ）ｈ＋ｋＬＨｍ）
ｇ　　−・−・−（９）Ｔｚ＝　Ｆｗ＋　（ｋｂ−ｋｃ
ｐ）ｈ＋ｋｃｐ　Ｈｍ　３　ｇ　　　　・・−α〔従っ
て（４）　（９）　（１１式（＝より負荷トルクは（Ｔ
、−１）ｒ＝〔Ｗに＋ΔＷ−Ｗｗ＋ｋＬＨｍ−ｋＣｐＨ
ｍｋ〒 ＋（−−２ｋＬ＋２ｋＣｐ））！〕ｒｇ　　　　−＝−
αυと々る。ここで右辺最終項において 没−２ｋＬ＋２ｋＣｐ＝Ｏとして　ｋｃｐ＝ｋＬ−ｋテ
／４　・・・（１３（１り式を満足するつり合いローブ
を選定することにより、負荷トルクは （Ｔ、−Ｔ、）　ｒ＝　（Ｗ、＋ΔＷ−ｗｗ＋　ｋＬＨ
ｍ　−ｋｃｐＨｍ）ｒｇ　−０３となり、かご位置の移
動つまり主ローブとテールコードの移動により変動する
負荷トルクは除去されるわけである。

しかし、実際：二はすべてのエレベータシステムに対し
て、α２式を満足できるつり合いローブを選定すること
は困難であり、その誤差により上層階と下層階（：おけ
る差が著し、く大きくなり、電動機のトルク制御上の大
きな外乱と々るほかスタート時のつり落しや、着床精度
を悪化させるという問題があった。％ｉ二、昇降行程の
長い超高層ビル用エレベータ等においては、重大な問題
であった。

〔発明の目的〕

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、かご位置の移
動により変動し、電動機に加わる不平衡トルクを電動機
が発生するトルクにより補償することにより、かご位置
にかかわらず常に安定な制卸性能をもち、安全性の高い
エレベータ制御装置を提供する。

〔発明の概要〕

すなわち、上記目的を達成するために本発明は、かごを
一定速度で運転させ、かご位置の変化に対する電機子電
流の変化量を、かご位置データと電機子電流検出値の測
定値から演算し、その演算結果により、各かご位置に対
する不平衡トルク補償電流値を計算して出力することに
より、かご位置の移動つまり主ローブ、テールコード等
の荷重の移動；：よって発生し電動機に加わる不平衡ト
ルクを、電動機の出力トルクにより補償することを特徴
とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明
する。第１図は本発明の一実施例を示した図で、第１１
図（＝示した従来の制御装置と同一部分（＝は同一符号
を付して説明を省略した。

第１図で、制御装置１２トま制御用マイクロコンピュー
タを有しており、かご位置を検出するパルスジェネレー
タ１３からかご位置直列信号１３ａ及び１３ｂを入力し
、かご位置を遂次計算する。またこの制御装置１２は、
エレベータの運転主制御装置２０から不平衡トルク補償
電流基準測定指令１７を、荷重補償電流基準発生装置１
０からバランスロード確認信号１８を入力し、速度制御
装置１１に一定速度運転指令２２を出力する。またその
後、回転速度検出器（ＴＧ）２３　　からエレベータ速
度信号２３ａを、電流検出器２５から電機子電流検出信
号２５ａを入力し、後述する演算方法で不平衡トルク補
償電流基準値を算出し、終了後エレベータ王制他装置２
０に平常運転許可指令２１を出力する。平常運転時（＝
は、不平衡トルク補償電流基準値（＝より遂次変化する
かご位置に対する不平衡トルク補償電流基準１２ａを出
力する。この不平衡トルク補償電流基準１２ａはかご内
荷重補償電流基準１０ａと加算され、エレベータ運動系
全体の荷重補償電流基準１９となり、速度制御装置１１
に入力される。

第２図は、本発明の制御装置１２の内部構成図を示した
ものである。本装置は、ポジションカウンタ１４、ＡＤ
変換器２４１２６．０人変換器１６及び不平衡トルク補
償電流値演算部１５とから成る。かご位ｉｆ　ｉｌＩ列
色号１３ａ　、　１３ｂは、ポジションカウンタ１４に
人力され、かご位置ディジタル信号１４ａに変換される
。エレベータ速、［Ｗ信号２３ａは人り変換器２４に、
峨機子虜流検出信号２５ａはＡＤ変換器２６に人力され
各々ディジタル信号２４ａ＋２６ａ　を二変換される。

かご位置信号１４ａ１工レベータ速度信号２４ａ、遇機
子電流検出信号２６ａそして、不平衡トルク補償電流基
準測定指令１７及び全かご荷重とつり合いおもりとが、
つり合っている時（バランスロード時）に、ＯＮするバ
ランスロード確認信号１８は、不平衡トルク補償電流演
算部１５の入力信号となり、不平衡トルク補償電流基準
のディジタル信号１６ａ　。

平常運転許可指令２１、及び一定速度運転指令２２は出
力信号となる。また不平衡トルク補償電流基準のディジ
タル信号１６ａは、ＤＡ変換器１６に人力されアナログ
信号１２ａに変換される。

次に不平衡トルク補償電流値演算部１５の内部を各機能
の実現手段として表現すると、かご位置高さ計算手段１
５−１、運転モード判定手段１５−２　、不平衡トルク
補償電流基準値測定、演算手段１５−３．不平衡トルク
補償電流値出力手段１５−４の４一つの機能ブロックに
分けられる。

さて、不平衡トルク補償電流値演算部１５を、たトエば
マイクロコンピュータにより実現した場合の実施例は第
３図のよう（＝なり、前述の入力信号は全て入力インタ
ーフェースＤＩから読み込まれ、それらの入力信号を基
に、不平衡トルク補償電流基準をＣＰＵにより演算され
、前述の出力信号は、出力インターフェースＤＯから出
力される。

次に第２図に示した制御装置１２の各機能ブロックにつ
いて説明する。

かご位置高さ計算手段１５−１　　は最下階レベルを高
さゼロとしたかご位置高さを計算する機能であり、その
フローチャートを第４図に示す。

すなわちこのルーチンは、　５ＴＥＰ　１１においてポ
ジションカウンタからのかご位置ディジタル信号を入力
し、　ＳＴｇＰ　１２において最下階レベルをゼロとし
たかご高さを計算する。そして５ＴＥＰ　１３において
、そのかご位置高さデータをｈとしてメモリー（＝格納
してこのルーチンを終了する。

運転モード判定手段１５−２は不平衡トルク補償環流基
準値測定運転と平常運転とを判別する機能で、そのソフ
トウェアフローチャートを第５図に示す。すなわち５Ｔ
ＥＰ　２１において点検・調整時に主制御装置から出力
される測定運転指令の有無を調べ、指令有の場合は、５
ＴＥＰ　２２で平常運転フラグの有無を調べる。平常運
転フラグは、一度不平衡トルク補償電流基準値の測定が
完了するとセットされる。（ＳＴＥＰ２６ｂ）つまり５
ＴＥＰ　２２では、再測定か否かを判別しており、再測
定の場合は、測定完了フラグ及び平常運転フラグをリセ
ットする。

（ＳＴＥＰ２３．２４）　５ＴＥＰ２５０では、不平衡
トルク補償電流基準値測定演算手段１５−３にて、セッ
トされる不平衡トルク補償電流基準値測定完了フラグに
より測定が完了したか否かを判別し、完了していれば、
測定運動フラグをリセットしく５ＴＥＰ２６ａ）、完了
していなければ測定運転フラグをセットし、（ＳＴＥＰ
２７ａ）ともに、本す−チンを終了する。５ＴＥＰ２１
において、不平衡トルク測定運転指令が無ければ、測定
運転フラグをリセツｌ−Ｌ　（ＳＴＦｉＰ２４ｂ）、８
ＰＥＰ２５ｂ　、８ＴＥＰ５５ａ同様測定が完了してい
るか否かを判別し、完了していれば、平常運転フラグを
セットしく５ＴＥＰ２６ｂ）　、主制御装置（＝、平常
運転許可指令を出力する。（ＳＴＥＰ２８）　　またＳ
Ｔ’ＥＰ２５ｂで測定が完了していなければ、平常運転
フラグをリセットシ（ＳＴＥＰ２７ｂ）、本ルーチンを
終了する。

要約するとこのルーチンは、主制御装置から出力される
不平衡トルク補償電流基準値測定運転指令により、測定
運転フラグをセットし、（測定運転モード）、その後測
定が完了し、測定運転指令が解除されると、平常運転フ
ラグをセットし、（平常運転モード）主制御装置）：平
常運転許可指令を出力する機能をもつ。

不平衡トルク補償電流基準値測定演算手段１５−３は、
測定運転モード時に動作する機能手段で、かごを一定速
度で運転させ、かご位置の変化に対する電機子磁流の変
化量をかご位置データと電機子電流検出器の測定値から
演算する機能である。

ここで、前述の運動方程式（２）から、一定速度運転中
の運動方程式を算出すると、Ｗ＝＝Ｗｏ（一定）なので （Ｔ＋−”ｔ）ｒ＝　”　（ｖａ−Φｏｗ。）　＝Φ。

ｉ　２１　　　−α→Ｒ，ａ また負荷トルク（Ｔ１−Ｔ、）ｒは（８）式で表わされ
るので、（１４）　（８）式より、 しＷ【モ△Ｗ−Ｗｗ＋ｋＬＨｍ＋（熱ヱー２ｋｂ）ｈ）
ｒｇ＝Φ。ｉａ　−・　α９しだがって、エレベータ運
動系全体の荷重補償電流ｉａは、 ００式の右辺第１項は、かご全荷重とつり合い重りのア
ンバランス荷重を補償する電流を表わし、これトま従来
の荷重補償電流基準発生装置１：より常（＝補償される
。そこで乗かごの移動に伴う直線運動系の不平衡トルク
補償電流値をＩａとすれば、００式の右辺第２項より、 Φ０ ＝　Ｋ、＋　Ｋ２ｈ　　　　　　　　　　　　・・・（
Ｉ７）（Ｋ、＝　−ＬｋＬＨｍｒｇ　、　Ｋ、＝−！−
Ｌ　（ｕ−２ｋＬ）　）Φ。　　　　　　　も　２ と、ｔす、Ｉａは、かご位置高さｈに対して比例関係に
ある。

従って、かご内荷重をバランスロードに設定し、一定速
度走行させて、少なくとも異なるかご位置２力所以上で
、電機子電流を測定することにより、（１７）式の不平
衡トルク補償電流の算出基糸定数値に１に、を求めるこ
とができる。

つまり、その２カ所かご位置をｈｌ・ｈｌそれに対する
電機子電流測定値をＩａＨＴ　Ｉａ、とすれば、Ｉ、、
　＝に、＋に、ｈ。

Ｉ３．　Ｋｌ＋Ｋｇｈｌ よって、 このα秒式によりに、　、　Ｋ、を求める。

第６図は、ｌ能手段のソフトウェアフローチャート図で
ある。すなわち、ｓ’ｒｇｐ　３１１＝おいて、測定運
転モードかを判断し、測定運転モードでなければ本ルー
チンをパスする。測定運転モードならばｓ’ｒｇｐ　３
２でバランスロード確認信号を入力し、ＳＴｇＰ　３３
　にてかごがバランスロードになっているかヲ、確認し
、バランスロードでなければ本ルーチンをパスする。バ
ランスロードになっていれば、５ＴＥＰ　３４１；て、
一定速度運転指令を出力し、かごを一定速度にて、運転
させる。５ＴＥＰ　３５１＝おいて、エレベータ速度信
号を入力し、５ＴＥＰ　３６で、かご速度が一定になっ
たか確認し、一定になるまで、処理を待つ。一定なると
５ＴＥＰ　３７　に進み、かご位置データｈと電機子電
流検出値Ｉａを入力し、５ＴＥＰ３８にて、この人力デ
ータをり、＝　ｈ　、　Ｉａｘ　＝烏としてセットする
。

次（−、５ＴＢＰ３９　　にて、かご位置データを入力
し、５ＴＥＰ　４０　ｉ：、て、かごが一定距離走行し
たか否かを判断する。この一定距離の大きさは、昇降行
程により異なるが、かごが一定速度で走行可能な距離を
設定する。この距離は、測定誤差を小さくするだめに、
できるだけ長く設定することが好ましい。

走行距離が一定になると、５ＴＥＰ　４１にて再びかご
位置データｈと電機子電流検出値Ｉａを入力（〜、ｓ’
ｒｇｐ　４２にてこの入力データを、ｈ、＝＝ｈ　、　
Ｉａ　ｚ＝Ｉａとしてセットする。次に５ＴＥＰ　４３
では一定速度運転指令をクリアし、かごの運転を休止さ
せる。５ＴＥＰ４４では、前述のα腸式によりＫｌ　ｌ
　Ｋ、を演算しメモリにセットする。そして５ＴＥＰ　
４５では、測定運転完了フラグをセットして本ルーチン
を終了する。

以上のよう（−１本ルーチンでは、不平衡トルク補償電
流の基準定数に、、に、を測定運転を行うことによりセ
ットする機能をもつ。不平衡トルク補償電流値出力手段
１５−４とトま、前述の不平衡トルク補償電流基準値測
定・演算手段で算出しだ基準定数値に、、に、と、α９
式を用い、かご位置の移動により変化する不平衡トルク
補償電流値を、逐次計算する機能であり、そのフローチ
ャートを第１１図に示す。すなわち本ルーチンは、５Ｔ
ＥＰ　５１で平常運転モードかを判断し、平常運転モー
ドならば５Ｔ１１３Ｐ５２に、そうでなければ本ルーチ
ンをノくスする。

５ＴＥＰ　５２では、かご位置高さｈを入力し、５ＴＥ
Ｐ５３でトま、Ｋ、　、　Ｋ、をロードする。５ＴＥＰ
　５４　において、入力した６％に、　、　Ｋ、、によ
り、不平衡トルク補償電流値Ｉａを計算し、５ＴＥＰ　
５５で、このＩａを出力し本ルーチンを終了する。

本装置は、エレベータ直線運動系（主ロープ、テールコ
ード等）の不平衡トルク補償電流値を、実際に電機子電
流を測定し、その値を基準にして、平常運転時に不平衡
トルク補償電流基準を出力することに特徴がある。

以上説明したよう（＝、本装置は、常（＝かご位置デー
タを入力し、かごの移動に伴いエレベータ運動系を構成
する主ローブ、テールコード等の移動によって発生する
電動機の不平衡トルクを補償すべく補償電流値を逐次計
算し、そのデータを電動機速度制御装置に出力すること
により、不平衡トルクを常（＝補償し、スタートに際し
て、かごのつり落しなしでなめらかなスタートができ、
着床時にも精度良く着床できるエレベータ制御装置を提
供できる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、かご位置の移動
により変動する電動機の不平衡トルクを補償する電流基
準を出力することで、現在設けているつり合いローブ、
チェーンを不要としかご位置（＝かかわらず常に安定な
割部性能をもち、安全性の高いエレベータ制御装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図の制御装置の詳細を示した図、第３図は第２図の
制御装置をマイクロコンピュータにより実施した図、第
４図〜第７図は第１図に示した実施例の動作を説明する
ための図、第８図〜第１１図は従来の技術を説明するた
めの図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 乗かごの移動に伴う主ロープやテールコード等の荷重の
   移動により発生するエレベータ電動機の不平衡トルクを
   補償するものにおいて、かご位置を検出する手段と、か
   ごを一定速度で運転させ、かご位置の変化に対する電動
   電機子電流の変化量を測定・演算する手段と、その変化
   量により、かご位置に対する不平衡トルク補償電流値を
   計算し出力する手段とを備えたことを特徴とするエレベ
   ータの制御装置。