JPWO2005092769A1 - エレベータ制御装置 - Google Patents

Abstract

エレベータ制御装置においては、かご内の積載重量に応じて、かごの最高速度及び加速度が変化される。エレベータ制御装置には、かご内の積載重量に応じてモータ部の運転を制御するモータ制御部と、エレベータの異常を検出する異常検出部とが設けられている。最高速度及び加速度を上げてかごを走行させているとき、異常検出部により異常が検出されると、モータ制御部の運転モードが通常時モードから異常時モードに切り換えられる。

Description

この発明は、かごの最高速度及び加速度をかご負荷に応じて可変としたエレベータ制御装置に関するものである。

例えば、特開２００３−２３８０３７号公報に示された従来のエレベータ制御装置では、かご内の積載重量による負荷（以下「かご負荷」と称す）に応じて、モータ及びそれを駆動する電気機器の駆動範囲内で、かごの最高速度及び加速度（減速度も含む）が変化される。これにより、モータの余力が活用され、かごの運行効率が向上される。
しかし、従来のエレベータ制御装置では、かご負荷検出装置からの信号に基づいて最高速度や加速度を変化させているため、かご負荷検出装置の信号に異常が発生した場合には、かご負荷を誤って認識し、モータやインバータの容量範囲を超えて最高速度及び加速度を上げてしまい、機器の故障につながる恐れがあった。
また、かごや釣合おもりの走行ロスや、巻上機の機械的ロスが大きい場合も、必要なモータトルクが増加するため、容量範囲を超えてモータやインバータが使用され、機器の故障につながる恐れがあった。
さらに、モータやインバータを常に容量範囲の最大状態で使用することになるため、モータやインバータの発熱が増加し、エレベータの起動頻度が高い場合に、モータやインバータが異常発熱により故障する恐れもある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、エレベータの異常時に二次的な機器の故障を防止することができ、信頼性を向上させることができるエレベータ制御装置を得ることを目的とする。
この発明によるエレベータ制御装置は、かご側の重量と釣合おもりの重量との差が大きいときよりも小さいときに、かごの最高速度及び加速度を上げてかごを走行させるものであって、かご内の積載重量に応じて、かごを昇降させるモータ部の運転を制御するモータ制御部、及びエレベータの異常を検出する異常検出部を備え、最高速度及び加速度を上げてかごを走行させているとき、異常検出部により異常が検出されると、モータ制御部の運転モードが通常時モードから異常時モードに切り換えられる。

図１はこの発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図、
図２は図１のエレベータ制御装置の具体的な構成例を示すブロック図、
図３は実施の形態１における異常時モードの第１例によるかご速度の制御方法を示すタイミングチャート、
図４は実施の形態１における異常時モードの第３例によるかご速度の制御方法を示すタイミングチャート、
図５は実施の形態１における異常時モードの第３例によるかご速度の制御方法を示すタイミングチャート、
図６はこの発明の実施の形態２によるエレベータ装置を示す構成図、
図７は図６の異常判断部による異常判断方法の第１例を示す説明図、
図８は図６の異常判断部による異常判断方法の第２例を示す説明図、
図９は図６のエレベータ制御装置のかご走行中の動作を示すフローチャート、
図１０は図６のエレベータ制御装置のかご停止中の動作を示すフローチャートである。

以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図である。図において、昇降路の上部には、駆動装置（巻上機）１が設置されている。巻上機１は、モータ部２と、モータ部２により回転される駆動シーブ３とを有している。モータ部２には、駆動シーブ３の回転を制動するブレーキ装置（図示せず）が設けられている。
また、昇降路の上部には、回転自在のそらせ車４が設けられている。駆動シーブ３及びそらせ車４には、複数本（図では１本のみ示す）の主ロープ５が巻き掛けられている。主ロープ５の一端部には、かご６が吊り下げられている。主ロープ５の他端部には、釣合おもり７が設置されている。
釣合おもり７の重量は、かご６の積載重量が最大積載重量（ｆｕｌｌ ｌｏａｄ）の約半分（ｈａｌｆ ｌｏａｄ）であるときに釣り合うように設定されている。
モータ部２の運転は、インバータ８により給電され駆動される。かご６内の積載重量（かご負荷）は、かご負荷検出部９により検出される。かご負荷検出部９としては、例えば既知の秤装置を用いることができる。
インバータ８を制御するエレベータ制御装置は、モータ制御部１０及び異常検出部１１を有している。かご負荷検出部９からの検出信号は、モータ制御部１０に送られる。モータ制御部１０は、かご６の速度パターンを演算する速度パターン生成部１２と、速度パターン生成部１２により生成された速度パターンに従ってモータ部２の駆動を制御する速度制御部１３とを有している。また、速度制御部１３は、インバータ８の制御プログラムを実行する手段を有している。
速度パターン生成部１２は、かご６内の積載重量に応じて、最短時間で目的階に到達するような速度パターンを生成する。具体的には、速度パターン生成部１２は、かご負荷検出部９から得られるかご負荷の情報に基づいて、かご６側の重量と釣合おもり７の重量との差（アンバランス量）を算出するアンバランス量算出部を有している。また、速度パターン生成部１２は、上記のアンバランス量が小さいときには、アンバランス量が大きいときよりも、モータ部２やインバータ８の許容される駆動範囲内で最高速度や加速度（減速度を含む）を上げるように速度パターンを生成する。ここでの最高速度とは、１つの速度パターンの中での最高速度であり、通常は一定速走行時の速度である。
速度パターンの計算方法は、例えば特開２００３−２３８０３７公報に示されている方法を用いることができる。
また、異常検出部１１は、例えば温度センサ等のセンサやかご負荷検出部９からの信号によりエレベータの異常状態を検出する。異常検出部１１でエレベータの異常が検出されると、その情報は速度パターン生成部１２及び速度制御部１３の少なくともいずれか一方に送られる。実施の形態１では、最高速度及び加速度を上げてかご６を走行させているとき、異常検出部１１により異常が検出されると、モータ制御部１０の運転モードが通常時モードから異常時モードに切り換えられる。
異常時モードの第１例として、モータ制御部１０は、例えばかご８を急停止させる。また、異常時モードの第２例として、モータ制御部１０は、かご６の最高速度を下げる。異常時モードの第３例として、モータ制御部１０は、次回以降のかご６の走行について、かご６の最高速度及び加速度を、アンバランス量が大きいときと同様にする。
図２は図１のエレベータ制御装置の具体的な構成例を示すブロック図である。エレベータ制御装置には、入出力部１４、ＣＰＵ（処理部）１５及び記憶部１６が設けられており、これらがモータ制御部１０と異常検出部１１とを兼ねている。
エレベータの異常を検出するためのセンサやかご負荷検出部９からの検出信号は、入出力部１４を通してＣＰＵ１５に入力される。また、インバータ８への指令信号は、入出力部１４から出力される。記憶部１６は、プログラム等を記憶したＲＯＭ、及びＣＰＵ１５での演算に使用するデータを一時的に記憶するＲＡＭを含んでいる。
記憶部１６のＲＯＭには、速度パターンを生成するためのプログラム、エレベータの異常の有無を判断するためのプログラム、エレベータの状態に応じて運転モードを切り換えるためのプログラム、及び運転モード毎の運転方法についての情報等が予め記憶されている。
ＣＰＵ１５は、記憶部１６に格納されたプログラムに基づいて演算周期毎に演算処理を実行する。
次に、異常時モードでのモータ部２の制御方法について具体的に説明する。
まず、図３は実施の形態１における異常時モードの第１例によるかご速度の制御方法を示すタイミングチャートである。第１例では、速度パターン生成部８によりかご６の最高速度や加速度が上げられているとき、異常検出部１１により異常が検出された場合、その情報が速度制御部１３に送られ、かご６を急停止させるための指令信号が速度制御部１３からインバータ８に出力される。これにより、モータ部２への電力の供給が停止されるとともに、モータ部２のブレーキ装置により駆動シーブ３の回転が制動され、かご６が急停止される。
また、図４は実施の形態１における異常時モードの第２例によるかご速度の制御方法を示すタイミングチャートである。第２例では、速度パターン生成部８によりかご６の最高速度や加速度が上げられているとき、異常検出部１１により異常が検出された場合、その情報が速度パターン生成部１２に送られ、かご６の最高速度が下げられる。このような最高速度の低減は、モータ部２又はインバータ８が故障に至らないように速やかに、かつ、かご６に振動が発生しないように滑らかに行われる。
さらに、図５は実施の形態１における異常時モードの第３例によるかご速度の制御方法を示すタイミングチャートである。第３例では、速度パターン生成部８によりかご６の最高速度や加速度が上げられているとき、異常検出部１１により異常が検出された場合、その情報が速度パターン生成部１２に送られ、次回以降のかご６の走行について、かご６の最高速度及び加速度が、かご６側の重量と釣合おもり７の重量との差が大きいときと同程度に制限される。
この後、異常から正常に復帰したら、その情報が速度パターン生成部１２に送られ、最高速度及び加速度を再び上げて走行できるようにしている。
なお、異常から正常に復帰しても、例えば保守員等による確認が済むまでは最高速度及び加速度を再び上げられないようにしてもよい。この場合、保守員が確認した後にリセットスイッチを操作し、そのリセットスイッチの操作に応じて最高速度及び加速度を再び上げられるようにすればよい。
このようなエレベータ制御装置によれば、エレベータの異常時に二次的な機器の故障を防止することができ、信頼性を向上させることができる。
実施の形態２．
次に、図６はこの発明の実施の形態２によるエレベータ装置を示す構成図である。図において、モータ部２及びインバータ８の温度は、温度検出部１７により検出される。異常検出部１１には、エレベータの異常の状態を判断する異常判断部１８が設けられている。異常判断部１８は、かご負荷検出部９、速度制御部１３及び温度検出部１７からの信号に基づいて異常の状態を判断し、異常についての情報を速度パターン生成部１２及び速度制御部１３に送る。他の構成は、実施の形態１と同様である。
図７は図６の異常判断部１８による異常判断方法の第１例を示す説明図である。異常判断部１８は、例えば一定速走行中におけるモータトルク値τ１と、かご負荷検出部９の出力信号から求められるトルク値τ０との差分Δτを計算し、Δτが予め設定された閾値以上であるときに異常が生じていると判断する。一定速走行中のモータトルク値τ１は、例えばトルクメータ等により直接計測してもよいし、速度制御部１３の内部信号であるトルク指令値を用いてもよい。
また、かご６及び釣合おもり７の走行ロスや、駆動装置１の機械ロスが異常に大きい場合にも、Δτの値が大きくなるが、この場合も同様に異常状態として検出することができる。
さらに、上記はかご６の走行中の異常検出だが、かご６の停止中にも、異常を検出することができる。例えば、かご負荷検出部９の出力信号の変化量が、予め設定された設定範囲内に収まらず、変化し続けるような場合にも、かご負荷検出部９の異常として検出することができる。このような異常が検出された場合、例えば次回走行の最高速度及び加速度を上げないようにすることができる。
次に、図８は図６の異常判断部１８による異常判断方法の第２例を示す説明図である。第２例では、温度検出部１７により検出されたモータ温度により、異常判断部１８がエレベータの異常の度合いを段階的に判断する。即ち、モータ温度が予め設定された異常レベルＡ以下である場合は、最高速度及び加速度を上げて走行可能とする。
また、モータ温度が異常レベルＡ以上、異常レベルＢ以下の場合には、例えばかご６が走行中ならば最高速度を下げるようにし（図中（ａ））、停止中ならば次回走行は最高速度及び加速度を上げないようにする。そして、モータ温度が異常レベルＡよりも下がれば（図中（ｂ））、再び最高速度及び加速度を上げて走行可能とする。
さらに、かご６の走行中にモータ温度が予め設定された異常レベルＢを超えた場合（図中（ｃ））には、かご６を急停止させる。
なお、この例では、異常レベルを３段階に状態を分けて対応方法を変化させたが、２段階又は４段階以上に分けてもよい。また、例えば異常レベルＡ以上Ｂ以下の部分を段階的又は連続的に分けて、最高速度及び加速度の両方、又はどちらか一方の上限値を制限するようにしてもよい。
また、この例では、モータ温度を検出したが、インバータ温度についても同様である。
さらに、モータ部２からの回生電力を消費するための回生抵抗を有するエレベータにおいては、回生抵抗の温度についても同様に考えることができる。
さらにまた、モータ温度、インバータ温度及び回生抵抗温度の異常検出レベルは全て同じとしてもよいが、それぞれ個別に設定する方がよい。
また、温度検出部１７は、例えばサーミスタ等の温度検出器（温度センサ）を用いて直接計測してもよいし、モータ電流値や、速度制御部１３の内部信号であるモータトルク指令値から計算して求めてもよい。また、回生抵抗の温度についても、温度検出器を用いて直接計測してもよいし、回生電力量を計算して、温度上昇を推定して求めてもよい。
ここで、図９は図６のエレベータ制御装置のかご走行中の動作を示すフローチャートである。なお、この判断アルゴリズムは、図２に示したようなコンピュータにより実現される。
まず、温度検出部１７による検出温度が異常レベルＢ以下かどうかを判断する（ステップＳ１）。そして、検出温度が異常レベルＢを超えている場合は、かご６を急停止させる（ステップＳ２）。
検出温度が異常レベルＢ以下である場合、検出温度が異常レベルＡ以上かどうかを判断する（ステップＳ３）。そして、検出温度が異常レベルＡ以上であった場合、最高速度及び加速度を上げているかどうかを判断する（ステップＳ４）。最高速度及び加速度を上げて走行中の場合は、最高速度を下げる（ステップＳ５）。
検出温度が異常レベルＡ未満である場合や、最高速度及び加速度を上げずに走行している場合は、そのままの状態を維持する。
検出温度をチェックした後、かご負荷検出に異常がないかどうかをチェックする。即ち、一定速走行中のモータトルクτ１とかご負荷検出装置の出力信号から求められるトルク値τ０との差Δτが、予め設定された閾値α１以上かどうかを判断する（ステップＳ６）。Δτがα１以上である場合は、かご負荷検出部９の異常、かご６及び釣合おもり７の走行ロス異常、又は駆動装置１の機械ロス異常とし、かご負荷検出異常信号をＯＮにする（ステップＳ７）。Δτがα１未満である場合は、かご負荷検出異常信号をＯＦＦにする（ステップＳ８）。なお、このかご負荷検出異常信号は以下に記載する停止中の異常状態の判断に使用される。
次に、図１０は図６のエレベータ制御装置のかご停止中の動作を示すフローチャートである。この判断アルゴリズムも、図２に示したようなコンピュータにより実現されることは勿論である。
まず、温度検出部１７による検出温度が異常レベルＢ以下かどうかを判断する（ステップＳ１１）。そして、検出温度が異常レベルＢを超えている場合は、エレベータの起動を禁止する（ステップＳ１２）。
検出温度が異常レベルＢ以下である場合、検出温度が異常レベルＡ以上かどうかを判断する（ステップＳ１３）。そして、検出温度が異常レベルＡ以上であった場合、次回以降のかご６の走行について、かご６の最高速度及び加速度を上げないように設定する（ステップＳ１４）。即ち、かご６の最高速度及び加速度を、かご６側の重量と釣合おもり７の重量との差が大きいときと同様にする。
検出温度が異常レベルＡ未満である場合は、かご負荷検出異常信号がＯＮ状態かどうかを判断する（ステップＳ１５）。かご負荷検出異常信号がＯＮの場合は、次回以降のかご６の走行について、かご６の最高速度及び加速度を上げないように設定する（ステップＳ１４）。
かご負荷検出異常信号がＯＦＦの場合は、かご負荷検出部９の出力信号の変化量Δｘが予め設定された閾値α２よりも大きいかどうかを判断する（ステップＳ１６）。変化量Δｘは、ＣＰＵの演算周期で、前回演算時の出力信号ｘ_ｚ−１と、現在の出力信号ｘ_ｚとの差分Δｘ＝ｘ_ｚ−ｘ_ｚ−１として、求めることができる。
Δｘがα２よりも大きい場合は、かご負荷検出部９の異常として、次回以降のかご６の走行について、かご６の最高速度及び加速度を上げないように設定する（ステップＳ１４）。
また、Δｘがα２よりも小さい場合は、正常状態として、最高速度及び加速度を上げた走行を可能とする（ステップＳ１７）。
このようなエレベータ制御装置によれば、かご負荷検出部９の故障、かご６及び釣合おもり７の走行ロスの異常増加、駆動装置１の機械ロスの異常増加、及びモータ温度やインバータ温度の異常上昇など、一次的な故障が発生しても、二次的にモータ部２やインバータ８の故障が発生することを防ぎ、信頼性が高く効率の良いエレベータを提供することができる。
なお、上記の例で示した異常状態と異常検出後のエレベータの動きとの組合わせは、一例であり、上記の例に限定されるものではない。
また、上記の例では、記憶部としてＲＯＭ及びＲＡＭを示したが、例えばハードディスク装置等であってもよい。また、ＲＯＭとしてＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体を用いてもよい。

Claims (7)

1. かご側の重量と釣合おもりの重量との差が大きいときよりも小さいときに、上記かごの最高速度及び加速度を上げて上記かごを走行させるエレベータ制御装置であって、
   上記かご内の積載重量に応じて、上記かごを昇降させるモータ部の運転を制御するモータ制御部、及び
   エレベータの異常を検出する異常検出部
   を備え、最高速度及び加速度を上げて上記かごを走行させているとき、上記異常検出部により異常が検出されると、上記モータ制御部の運転モードが通常時モードから異常時モードに切り換えられるエレベータ制御装置。
2. 上記異常時モードでは、上記モータ制御部は、上記かごを急停止させる請求項１記載のエレベータ制御装置。
3. 上記異常時モードでは、上記モータ制御部は、上記かごの最高速度を下げる請求項１記載のエレベータ制御装置。
4. 上記異常時モードでは、上記モータ制御部は、次回以降の上記かごの走行について、上記かごの最高速度及び加速度を、上記かご側の重量と上記釣合おもりの重量との差が大きいときと同様にする請求項１記載のエレベータ制御装置。
5. 上記異常検出部は、上記エレベータの異常の度合いを段階的に判断する異常判断部を含む請求項１記載のエレベータ制御装置。
6. 上記異常検出部は、かご負荷を検出するかご負荷検出部からの情報により、上記エレベータの異常を検出する請求項１記載のエレベータ制御装置。
7. 上記異常検出部は、上記モータ部と上記モータ部を駆動するためのインバータとの少なくともいずれか一方の温度を検出する温度検出部からの情報により、上記エレベータの異常を検出する請求項１記載のエレベータ制御装置。

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