JPWO2011004445A1 - エレベーター装置 - Google Patents

Abstract

磁極位置推定制御を活用するとともに、停止状態、また、超低速においても高い着床精度を実現できるエレベーター装置を得る。巻上機（１１）のモーターが回転するときに発生する誘起電圧を利用して磁極位置を推定し、巻上機の回転により駆動されるかごの走行制御を行う磁極位置推定制御方式を適用するエレベーター装置において、かごの位置または速度を検出するために巻上機の外部に設けられた検出器（３２）と、かごの走行速度または移動位置に応じて、切り換え走行状態であるか否かを判断し、切り換え走行状態でないと判断した場合には、磁極位置推定制御方式を適用してかごの走行制御を行い、切り換え走行状態であると判断した場合には、検出器による検出結果に基づいてかごの走行制御を行う制御部（２０）とを備える。

Description

本発明は、巻上機の構造が簡単で、かつ着床精度の向上を図ったエレベーター装置に関する。

巻上機が低速度で駆動している間であっても、電動機および制動機構を制御して、綱車を安定して駆動させ、救出運転することができるエレベーター装置がある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１における従来技術では、エンコーダーが故障したときに、磁極位置推定制御を行うことで、乗客を救出する。

特開２００８−２３０７９７号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
この特許文献１における従来のエレベーター装置は、磁極位置推定方式で低速のときの精度を改善している。しかしながら、停止状態、また、超低速状態では、磁極数が限られているため、磁極位置推定方式だけでは着床精度の高いエレベーター装置を得ることはできなかった。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、磁極位置推定制御を活用するとともに、停止状態、また、超低速においても高い着床精度を実現できるエレベーター装置を得ることを目的とする。

本発明に係るエレベーター装置は、巻上機のモーターが回転するときに発生する誘起電圧を利用して磁極位置を推定し、巻上機の回転により駆動されるかごの走行制御を行う磁極位置推定制御方式を適用するエレベーター装置において、かごの位置または速度を検出するために巻上機の外部に設けられた検出器と、かごの走行速度または移動位置に応じて、切り換え走行状態であるか否かを判断し、切り換え走行状態でないと判断した場合には、磁極位置推定制御方式を適用してかごの走行制御を行い、切り換え走行状態であると判断した場合には、検出器による検出結果に基づいてかごの走行制御を行う制御部とを備えるものである。

本発明に係るエレベーター装置によれば、磁極位置推定制御方式を適用した走行制御と、巻上機の外部に設けられた検出器による検出結果に基づく走行制御とを、かごの走行速度または移動位置に応じて切り換え可能な制御部を備えることにより、磁極位置推定制御を活用するとともに、停止状態、また、超低速においても高い着床精度を実現できるエレベーター装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１におけるエレベーター装置の全体図である。 本発明の実施の形態１における磁極位置推定制御を適用する永久磁石式同期モーターの概念図である。 本発明の実施の形態１におけるエレベーター装置で用いられる誘導型ロープテスタの概念図である。 本発明の実施の形態１におけるエレベーター装置の制御方法に関する説明図である。 本発明の実施の形態１におけるロープテスタの他の設置例を示す図である。 本発明の実施の形態１におけるエレベーター装置の制御切り替えタイミングの説明図である。

以下、本発明のエレベーター装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるエレベーター装置の全体図である。本実施の形態１におけるエレベーター装置は、エレベーターのかごを昇降駆動するための駆動機構部１０、かごの昇降制御を行うための制御部２０、制御部２０による昇降制御を行うために必要とされる検出信号を生成する状態検出部３０で構成される。

駆動機構部１０は、巻上機１１、かご１２、おもり１３、ロープ１４、そらせ車１５、および調速機１６を備えている。なお、巻上機１１のモーターは、永久磁石式同期モーターであり、詳細は図示していないが、この巻上機１１は、電動機、綱車、ブレーキハウジング等から構成されている。綱車には、一端がかご１２に接続され、他端がおもり１３に接続されたロープ１４が掛けられている。また、必要に応じて、ロープ１４の経路中にそらせ車１５が配置される。そして、かご１２は、綱車を電動機により駆動することで、昇降動作を行う。そして、ブレーキは、綱車に制動力を加えることで、かご１２を停止させ、また、その制動力を開放することで、かご１２をフリーな状態とする。

また、状態検出部３０は、かご１２の速度あるいは位置を計測するためのエンコーダー３１、ロープテスタ３２と、かご１２の着床位置を検出するためのドア位置検出部３３（図示せず）、着床プレート３４を含んでいる。

エンコーダー３１は、調速機１６に設けられている。また、ロープテスタ３２は、図１に示すように、昇降路の途中に設けることができ、また、図５で後述するように、巻上機１１の綱車部に設けることもできる。なお、図１では、磁極位置推定制御方式を適用した走行制御を行わない場合に、かご１２の速度あるいは位置を計測するために用いられる検出器として、エンコーダー３１、ロープテスタ３２の両方を図示しているが、いずれか１つを用いればよく、また、それ以外の検出器を用いることも可能である。

ドア位置検出部３３（図示せず）は、かご１２の側面に設けられている。一方、着床プレート３４は、昇降路内の各階の乗場に対応する位置に設けられている。そして、かご１２の昇降に伴い、ドア位置検出部３３が着床プレート３４を検出することで、かご１２の位置が、各階の乗場に対応したドア開閉可能位置にいるか否かを検出可能としている。

制御部２０は、状態検出部３０からの検出信号に基づいて、かご１２の走行制御を行う。より具体的には、本実施の形態１におけるエレベーターは、従来技術として示した特許文献１における「磁極位置推定制御」が適用されている。この「磁極位置推定制御」による走行制御は、巻上機１１のモーターが回転するときに発生する誘起電圧を利用して磁極位置を推定して、巻上機１１の回転を制御することで行われている。

次に、特許文献１に記載されている「磁極位置推定制御」の概要について、説明する。図２は、本発明の実施の形態１における磁極位置推定制御を適用する永久磁石式同期モーターの概念図である。駆動時に検出できる誘起電圧を制御部２０に取り込むことで、エンコーダー３１等、別個に磁極位置検出を設けなくても、走行制御が行える構成を備えている。

しかしながら、図２に示すように、速度が下がれば誘起電圧は低下するため、超低速状態になれば、磁極位置検出が難しくなる。さらに、同期モーターの磁極数は、エンコーダー３１に比べて少なく、数が限られている。このため、磁極位置推定制御を用いることで制御的な改良を行っても、エンコーダー３１に比べ、精度面、また信頼度の面で劣化してしまう場合がある。従って、磁極位置推定制御を適用する場合にも、完全にエンコーダーレスにすることは、実際には難しかった。

そこで、本発明では、磁極位置推定制御を活用するエレベーター装置において、磁極位置推定制御方式による精度あるいは信頼度が問題になる状態では、かごの速度または位置を検出する検出部を利用した別の走行制御を併用することで、精度、信頼度の向上を図った走行制御を実現している。この検出部の一例として、まず始めに、ロープテスタ３２を利用する場合について、以下に説明する。ロープテスタ３２としては、現在多く用いられている誘導型のロープテスタを活用する。

図３は、本発明の実施の形態１におけるエレベーター装置で用いられる誘導型ロープテスタの概念図である。この図３に示すような誘導型のロープテスタ３２は、ロープのストランドの一部に切れなどがあれば、誘導電圧のピークが立つため、検出電圧が所定値以上になる場合を監視することで、素線切れを検知することができる。

ロープの検査は、一般的に、保守員が保守のタイミングでロープ部にロープテスタ３２を取り付け、検出電圧をモニタすることで、正常か否かの確認を行う。通常、ロープテスタ３２は、図３の右下に示したような検査速度Ａで走行中の検出電圧に基づいて、素線切れが明確に検知できるように感度設定されている。

この検査速度Ａに適した感度における走行中には、素線切れは明確に検出できるものの、ロープのストランド１山１山の検出には着目していない。ここでの検査速度Ａは、例えば、通常走行速度に相当する。すなわち、ロープストランドのピッチは、ミリ単位で非常に細かいため、検査速度Ａに適した感度における検出電圧は、ストランドの山谷の信号がノイズ的に計測され、位置検出には適さない。

一方、超低速時における検出電圧では、非常に細かいストランドのピッチが見やすくなる。従って、超低速時には、素線切れには着目せず、ロープのストランド１山１山の検出に適した感度に切り替えることで、図３の左下に示したように、ストランドの山谷の検出を行うことが可能となる。

そこで、これらの特性を利用して、走行速度に応じてロープテスタ３２の感度を切り替えることが考えられる。図４は、本発明の実施の形態１におけるエレベーター装置の制御方法に関する説明図である。図４（ａ）は、通常走行時、図４（ｂ）は、低速・超低速走行時に対応している。

図４（ａ）に示すように、通常走行時（速度が速い場合）には、磁極位置推定制御でエレベーター制御を行い、かつ、ロープテスタ３２は、素線切れ検出感度（高速用感度）に合わせて、常時ロープ異常監視を行う。なお、ロープ監視は、実施しなくてもよい。

一方、図４（ｂ）に示すように、エレベーター速度が低速、または、超低速の場合には、ロープテスタ３２の感度を、ストランドの山谷が見やすく、かつ、素線切れを過検出するおそれのない低速用感度に切り替える。このとき、エレベーターの走行制御は、磁極位置推定制御から、このロープテスタ３２の信号を用いた制御に切り換えられる。

なお、ロープテスタ３２の検出方法は、光によるものでもよい。光方式を用いる場合には、ストランドの山谷を位置で見るので、低速になればなるほど正確に検出できる。この結果、ロープテスタ３２の信号を用いた位置制御の精度を上げることができる。また、光方式以外でも、ストランドの形状が検知できる方式であれば、他の方法でもよい。さらに、１つの感度、信号処理で低速から高速まで素線切れが検出でき、かつストランド検出が行える場合には、感度を切り替える必要はない。

また、図１では、ロープテスタ３２を昇降路の途中に設けている場合を例示している。しかしながら、ロープテスタ３２の設置場所は、これに限定されるものではない。図５は、本発明の実施の形態１におけるロープテスタの他の設置例を示す図である。この図５に示すように、ロープテスタ３２を巻上機１１の綱車部に設けてもよい。この場合には、ロープテスタ３２を巻上機１１と一体に近い構成とすることができ、スペースが縮小できるとともに、このロープテスタ３２をロープはずれ止めの代用とすることも可能である。

次に、図４（ａ）に示すような磁極位置推定制御により走行制御を行う場合と、図４（ｂ）に示すようなロープテスタ信号による走行制御を行う場合との切り替えタイミングについて説明する。図６は、本発明の実施の形態１におけるエレベーター装置の制御切り替えタイミングの説明図である。

第１の切り替えタイミングとしては、着床直前に超低速度に切り替わるポイントが考えられる。すなわち、着床直前の超低速度以下の場合が、検出部の信号を利用した走行制御を行う「切り換え走行状態」に相当する。このような切り換え制御を行う場合には、ロープテスタ３２の信号を走行制御に用いる速度領域が、超低速度以下の領域に限られる。従って、ロープテスタ３２の感度を、超低速を超える場合のロープの素線切れ検出に適した第１の検出感度と、超低速以下の場合のストランドのピッチ検出に適した第２の検出感度との２つの感度として、最適設定することが容易となる。この結果、質の高い信号を、ロープテスタ３２から取り出すことができる。

一方、第２の切り替えタイミングとしては、エレベーターが着床に近づいたことにより、速度制御から位置制御に切り替わるポイントが考えられる。すなわち、位置制御を行う場合が、検出部の信号を利用した走行制御を行う「切り換え走行状態」に相当する。このような切り換え制御を行う場合には、磁極位置推定制御は、速度制御時のみに適用され、ロープテスタ３２の信号を使う走行制御は、位置制御時のみに適用されることとなる。この結果、制御系がシンプルとなり、容易に実現可能な制御構成とすることができる。

ここで、第２の切り換えタイミングによる切り換え制御を行う場合には、ロープテスタ３２の感度を、速度制御時の場合のロープの素線切れ検出に適した第１の検出感度と、位置制御時の場合のストランドのピッチ検出に適した第２の検出感度との２つの感度として、最適設定することとなる。

なお、上述の説明では、磁極位置推定制御を活用するエレベーター装置において、磁極位置推定制御による精度あるいは信頼度が問題になる制御領域で、かごの速度または位置を検出する検出部の一例として、ロープテスタ３２を適用する場合について説明した。これに対して、検出部としてエンコーダー３１を適用する場合には、素線切れの検出はできないものの、ロープテスタ３２が不要になるので、スペースが縮小できる。また、ロープテスタ３２を用いる場合と比較してコストを下げることができる。なお、このようなエンコーダーは、調速機６に設けることができ、あるいは巻上機１１の外側に接触式として設けることもできる。

また、上述した実施の形態１では、所定の切り換え走行状態において、磁極位置推定制御方式を適用した走行制御から、検出器による検出結果に基づく走行制御へと切り換える場合について説明した。しかしながら、一方の方式による走行制御実行中であっても、他方の方式による速度検出、あるいは位置検出を行うことは可能である。従って、制御部２０は、いずれの方式による制御を実行している場合にも、それぞれの制御方式における検出結果の差分（検出速度の差分、あるいは検出位置の差分）を常に監視し、所定の許容差以上の差分となった場合には、制御異常が発生したと判断することが可能となる。

以上のように、実施の形態１によれば、かごの走行速度または移動位置に応じて、切り換え走行状態であるか否かを判断し、磁極位置推定制御方式を適用した走行制御と、巻上機の外部に設けられた検出器による検出結果に基づく走行制御とを切り換え可能な制御部を備えている。これにより、磁極位置推定方式だけでは高い着床精度を得ることができない超低速状態等においては、検出器を用いた走行制御に切り換えることで、高い着床精度を得ることが可能となる。この結果、磁極位置推定制御を活用するとともに、超低速状態等においても高い着床精度を実現できるエレベーター装置を実現することができる。

１０ 駆動機構部、１１ 巻上機、１２ かご、１３ おもり、１４ ロープ、１５ そらせ車、１６ 調速機、２０ 制御部、３０ 状態検出部、３１ エンコーダー、３２ ロープテスタ、３３ ドア位置検出部、３４ 着床プレート。

Claims (7)

1. 巻上機のモーターが回転するときに発生する誘起電圧を利用して磁極位置を推定し、前記巻上機の回転により駆動されるかごの走行制御を行う磁極位置推定制御方式を適用するエレベーター装置において、
   前記かごの位置または速度を検出するために前記巻上機の外部に設けられた検出器と、
   前記かごの走行速度または移動位置に応じて、切り換え走行状態であるか否かを判断し、前記切り換え走行状態でないと判断した場合には、前記磁極位置推定制御方式を適用して前記かごの走行制御を行い、前記切り換え走行状態であると判断した場合には、前記検出器による検出結果に基づいて前記かごの走行制御を行う制御部と
   を備えるエレベーター装置。
2. 請求項１に記載のエレベーター装置において、
   前記制御部は、前記磁極位置推定制御方式を適用した走行制御で使用する検出位置、検出速度と、前記検出器による検出結果に基づく走行制御で使用する検出位置、検出速度とを、採用する制御方式に関係なく相互に比較し、検出した位置および速度のそれぞれの差分が所定の許容位置差、許容速度差を超えた場合に、制御異常を検出するエレベーター装置。
3. 請求項１または２に記載のエレベーター装置において、
   前記制御部は、前記かごの走行制御が速度制御状態の場合には、前記切り換え走行状態でないと判断して前記磁極位置推定制御方式を適用した走行制御を行い、前記かごの走行制御が位置制御状態の場合には、前記切り換え走行状態であると判断して前記検出器による検出結果に基づく走行制御を行うエレベーター装置。
4. 請求項１または２に記載のエレベーター装置において、
   前記制御部は、前記かごの走行速度が所定の超低速度を超えている場合には、前記切り換え走行状態でないと判断して前記磁極位置推定制御方式を適用した走行制御を行い、前記かごの走行速度が前記所定の超低速度以下の場合には、前記切り換え走行状態であると判断して前記検出器による検出結果に基づく走行制御を行うエレベーター装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のエレベーター装置において、
   前記検出器は、ロープのストランドを検出する検出器であるエレベーター装置。
6. 請求項５に記載のエレベーター装置において、
   前記検出器は、ロープの素線切れ検出に適した第１の検出感度と、ストランドのピッチ検出に適した第２の検出感度を個別設定できる機能を有し、
   前記制御部は、前記磁極位置推定制御方式を適用した走行制御を行う場合には、前記第１の検出感度に基づく前記ロープの素線切れ検出を行い、前記検出器による検出結果に基づく走行制御を行う場合には、前記第２の検出感度に基づく走行制御を行う
   エレベーター装置。
7. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のエレベーター装置において、
   前記検出器は、調速機に設けたエンコーダーであるエレベーター装置。

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