WO2005092764A1

WO2005092764A1 - エレベータ制御装置

Info

Publication number: WO2005092764A1
Application number: PCT/JP2004/004442
Authority: WO
Inventors: Masaya Sakai; Takaharu Ueda; Masunori Shibata
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-06
Also published as: EP1731466B1; CN1902116B; JPWO2005092764A1; EP1731466A1; EP1731466A4; CN1902116A

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、かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度が変化される。エレベータ制御装置には、制約条件設定部が設けられている。制約条件設定部は、エレベータの構成機器が過負荷となるのを防止するように、かごの速度及び加減速度の少なくともいずれか一方に制限を与える。

Description

明細書エレべ一夕制御装置

技術分野

この発明は、かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度を可変としたエレべ一夕制御装置に関するものである。

背景技術

例えば、特開 2 0 0 3 - 2 3 8 0 3 7号公幸に示された従来のエレべ一夕制御装置では、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、モ一夕及びそれを駆動する電気機器の駆動範囲内で、かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度が変化される。これにより、モー夕の余力が活用され、かごの運行効率が向上される。

しかし、従来のエレべ一夕制御装置では、モー夕及びそれを駆動する電気機器の駆動限界のみを制約条件としており、それら以外の構成要素の駆動限界は考慮されていなかつたので、制約条件としては必ずしも十分とは言えず、更なる運行効率の向上が求められている。

発明の開示

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、あらゆる構成機器を許容負荷内で使用しつつ、更なる運行効率の向上を図ることができるエレべ一夕制御装置を得ることを目的とする。

この発明によるエレべ一夕制御装置は、かご内の積載重量に応じて、かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度を変化させるものであって、エレベ一夕の構成機器が過負荷となるのを防止するように、かごの速度及び加減速度の少なくともいずれか一方に制限を与える制約条件設定部を備えている。図面の簡単な説明図 1はこの発明の実施の形態 1によるエレベー夕装置を示す構成図、

図 2は図 1の速度パターン生成部の具体的な構成例を示すブロック図、図 3は複数個の構成機器についてのかご負荷と加速度上限値との関係を示すグラフ、

図 4は複数個の構成機器についてのかご負荷と減速度上限値との関係を示すグラフ、

図 5は複数個の構成機器についてのかご負荷と一定速走行時のかご速度との関係を示すグラフ、

図 6はかご負荷とトラクシヨン能力を超えない加減速度の上限値との関係を示すグラフ、

図 7はかご負荷と電源設備容量を超えないかご速度及び加減速度との関係を示すグラフ、

図 8はモ一夕部の出力可能なトルクと速度の領域との闋係を示すグラフ、図 9はこの発明の実施の形態 6によるエレべ一夕装置を示す構成図である。発明を実施するための最良の形態

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によるエレペ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。卷上機 1は、モー夕部 2と、モー夕部 2により回転される駆動シーブ 3とを有している。モー夕部 2には、駆動シープ 3の回転を制動するブレーキ部（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。駆動シ一ブ 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が卷き掛けられている。主ロープ 5の一端部には、かご 6が吊り下げられている。主口一プ 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の運転を制御するエレべ一夕制御装置は、かご負荷検出部 8、速度パターン生成部 9及びモー夕制御部 1 0を有している。

かご負荷検出部 8は、かご 6内の積載重量（かご負荷）を検出し、検出結果を速度パターン生成部 9に送る。また、かご負荷検出部 8としては、既知の秤装置を用いることができる。さらに、かご負荷検出部 8は、モ一夕部 2の電流値等を換算してかご負荷を求める装置であってもよい。

モータ制御部 1 0は、速度パターン生成部 9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。また、モー夕制御部 1 0は、インバ一夕等の制御部本体及びそ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 9は、かご 6 (又はモ一夕部 2 ) の速度パターンを演算するパターン生成部本体 1 1と、かご 6の速度及び加減速度の制限に関する情報をパターン生成部本体 1 1に対して送る制約条件設定部 1 2とを有している。かご負荷検出部 8からの信号は、パターン生成部本体 1 1及び制約条件設定部 1 2にそれそれ入力される。

パターン生成部本体 1 1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。速度パターンの計算方法は、例えば特開 2 0 0 3— 2 3 8 0 3 7公報に示されている方法を用いることができる。また、速度パターンの生成に用いられるかご 6の速度及び加減速度は、制約条件設定部 1 2で求められた速度及び加減速度の上限値としてもよい。

制約条件設定部 1 2は、エレべ一夕の構成機器が過負荷となるのを防止するように、かご 6の速度及び加減速度に制限を与える。構成機器には、例えばモ一夕部 2、モ一夕制御部 1 0、主ロープ 5、電源トランスやブレーカ等の電源機器、回生機器、'ブレーキ装置、安全装置及び蓄電池等が含まれる。制約条件設定部 1 2は、かご 6内の積載重量に応じて、かご 6の速度及び加減速度の制限に関する情報をパターン生成部本体 1 1に対して送る。

図 2は図 1の速度パターン生成部 9の具体的な構成例を示すプロヅク図である。速度パターン生成部 9には、入出力部 1 3、 C P U (処理部） 1 4及び記憶部 1 5が設けられており、これらがパターン生成部本体 1 1及び制約条件設定部 1 2 を兼ねている。かご負荷検出部 8からの検出信号は、入出力部 1 3を通して C P U 1 4にスカされる。また、モー夕制御部 1 0への指令信号は、入出力部 1 3から出力さる。記憶部 1 5は、速度パターンを生成するためのプログラム及び制約条件を設するためのプログラムを記憶した R O Mや、 C P U 1 4での演算に使用するデータを一時的に記憶する R AM等を有している。 C P U 1 4は、記憶部 1 5に格内されたプログラムに基づいて演算処理を実行する。

ここで、この実施の形態では、かご負荷に応じてかごの一定速走行時の速渡と加減速走行時の加減速度とが可変である。即ち、モー夕部 2やモー夕制御部 1 0 のィンバ一夕の余力を活用し、かご負荷によって速度パターンを可変として、る。そして、この実施の形態では、かご 6の速度及び加減速度の影響を受ける種々の構成機器の駆動限界を考慮し、速度パターンに制限を加えている。

構成機器の駆動限界とは、該当の機器を連続的又は所定時間中使用しても 31負荷状態にならない許容最大負荷を意味する。許容最大負荷以下の負荷であれ 2ま、該当の機器は、故障したり破損したりせずに正常に動作することが保障され。この実施の形態では、制約条件設定部 1 2により、かご 6の一定速走行時の度と加減速走行時の加減速度とについての上限値がかご負荷に応じて設定され。次に、制約条件設定部 1 2·による上限値の設定方法について説明する。図 3は複数個（複数種類）の構成機器についてのかご負荷と加速度上限値との関係示すグラフ、図 4は複数個の構成機器についてのかご負荷と減速度上限値との園係を示すグラフ、図 5は複数個の構成機器についてのかご負荷と一定速走行時 Oかご速度との関係を示すグラフである。

図 3〜図 5において、かご負荷が L 1であったとすると、加速度の上限値 C 最小値はひ mである。従って、上限値の確認対象となる全ての構成機器の駆動艮界内での加速度の上限値は a mとなる。このように、全ての構成機器の中で最上限値の小さいものを選択することにより、全ての構成機器の駆動限界を超えい上限値を導出することができる。

同様に、減速度、一定速走行時のかご速度については、それそれ/ ? n、 V J が上限値となる。

このように、制約条件設定部 1 2は、かご 6内の積載重量に応じて、予めめられた複数の構成機器についてかご 6の速度及び加減速度の許容値（上限値）を求め、最も低い許容値を制限に関する情報としてパターン生成部本体 1 1に送る。なお、図 3〜図 5で示したような上限値の情報は、制約条件設定部 1 1の中にテーブル値として予め記憶させておいてもよいし、演算式によりその都度求めてもよい。

上記のようなエレべ一夕制御装置では、種々の構成機器の駆動限界を考慮して、かご 6の一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度の上限値を設定し、その範囲内で最大限のかご速度及び加減速度、又は最短時間で目的階に到達するようなかご速度及び加減速度を用いて速度パターン生成するので、構成機器に過負荷をかけることがない範囲で更なる運行効率の向上を図ることができる。

なお、かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速速度の他に、ジャーク（加減速度の変化率）を制約するための上限値を設定するようにしてもよい。

また、上記の例では、かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度の両方に制限を与えたが、いずれか一方のみに制限を与えてもよい。実施の形態 2 .

次に、この発明の実施の形態 2について説明する。実施の形態 2では、エレベ一夕の構成機器である駆動シ一プ 3と主ロープ 5との間のトラクシヨン能力によって制約される条件により、かご 6の加減速度の上限値が設定される。ここで言うトラクシヨン能力とは、主ロープ 5が駆動シ一ブ 3上を滑ることなく（駆動シーブ 3が空転しない）、かご 6を昇降させることができる能力を指している。また、トラクシヨン能力は、例えば駆動シーブ 3と主ロープ 5との間の摩擦係数や、駆動シーブ 3に対する主ロープ 5の巻き付け角度等によって決まる。

主ロープ 6に滑りが生じるのは、主ロープ 5の駆動シ一ブ 3とかご 6との間の部分に作用する張力と、主ロープ 5の駆動シーブ 3と釣合おもり 7との間に作用する張力との比が、トラクシヨン能力によって定まる値を超えたときである。上記の張力を発生させる要因としては、かご 6側の重量、釣合おもり 7の重量、及びモー夕部 2の発生トルクがある。また、かご 6側の重量及び釣合おもり 7の重量が決定すれば、モ一夕部 2の発生トルクによりかご 6の加減速度が決定するので、逆にかご 6側の重量、釣合おもり 7の重量、及びかご 6の加減速度が決定すれば、それに対応するモータ部 2 の発生トルクが求められる。

従って、かご 6側の重量、釣合おもり 7の重量及びかご 6の加減速度が定すれば、上記の張力比を求めることができ、これによりトラクシヨン能力をえない加減速度の上限値を求めることできる。

図 6はかご負荷とトラクション能力を超えない加減速度の上限値との関係を示すグラフであり、かご 6の上昇時のかご負荷とそのときの加減速度上限値 C —例を示している。かご 6の下降時の図は省略するが、上昇時と同様の考え方力 s適用できる。即ち、以下ではかご 6が上昇する場合について説明するが、かご 6が下降する場合も同じである。

実施の形態 2では、かご負荷検出部 8によって検出されたかご負荷に基づいて、制約条件設定部 1 2により加減速度の上限値が設定される。このとき、例^ばかご負荷が L 1と検出された場合には、図 6から加速度の上限値 α 1と減速度の上限値ひ 2が選ばれる。その後、パターン生成部本体 1 1によって、上限値を超えない中で、実施の形態 1で述べたのと同様の方法で速度パターンが生成さ^ I、かご 6が走行される。

このように、実施の形態 2では、トラクシヨン能力の範囲内で、かご負荷に応じてかご 6の加減速度の上限値が設定されるので、駆動シ一ブ 3に対する主ロープ 5の滑りが発生しない中で加減速度を調整し、運行効率の向上を図ることができる。

なお、図 6で示したような上限値の情報は、制約条件設定部 1 1の中にテープル値として予め記憶させておいてもよいし、演算式によりその都度求めて )よい。実施の形態 3 .

次に、この発明の実施の形態 3について説明する。実施の形態 3では、定行中のエレべ一夕の消費電力が、エレべ一夕の構成機器である電源設備の容量超えない制約条件のもとで、一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度上限値が制約条件設定部 1 2により設定される。これに上り、エレべ一夕の消費電力が電源設備容量を超えない範囲内で、短時間で目的階に到達するような速度パターンが生成される。

制約条件設定部 1 2は、かご負荷に応じて、制約条件を満足するような一定速走行時の速度上限値と加減速走行時の加減速度上限値とを設定する。パターン生成部本体 1 1は、制約条件設定部 1 2により設定された上限値とかご負荷とに基づいて、速度パターンを生成する。

図 7はかご負荷と電源設備容量を超えないかご速度及び加減速度との関係を示すグラフである。図 7の関係は、以下のような式を用いて計算される。

電源設備容量≤エレべ一夕の消費電力 X k

kはある定数を表し、例えばエレべ一夕の消費電力を電源設備が供給する電力に変換する係数である。また、エレペータの消費電力は、例えばモー夕部 2が発生しているトルクとそのときの回転速度との積によって求めることができる。今、かご負荷が L 1であるとすると、制約条件設定部 1 2は、一定速走行時の速度、加速度及び減速度の上限値をそれそれ v m、ひ 2、ひ 1と設定する。これにより、電源設備容量を超えた運転により、電源系統が過負荷状態に陥ったり電源系統が遮断されたりするのが防止される。

ここで、電源設備容量とは、例えばインバー夕に供給される電源の容量や、その電源ブレーカの容量などとすることができる。また、電源設備容量は、かご 6 の積載量が定格積載量で、ある一定速度で走行しているときの消費電力とすることもできる。さらに、電源設備容量は、かご 6の積載量が定格積載量で、ある加減速度で走行しているときの最大消費電力としてもよい。

また、蓄電池によりエレべ一夕に電力を供給している場合には、電源設備容量を蓄電池の電池容量としてもよい。実施の形態 3では、停電時など電源の供給源が蓄電池に切り替わる場合には、蓄電池の電源容量を超えない中で、より短時間で目的階に到着できるように、一定速走行時の速度と加減速走行時の加減速度とが設定される。

一般に、蓄電池の電力供給能力は通常の電源よりも小さいため、高速でかごを走行させたり、大きな加減速度でかごを加減速させたりすることができないが、蓄電池の電力供給能力の範囲内で、より短時間で目的階に到着できるようにかご

6が走行され、サ一ビスの低下を最小限に抑えることができる。

なお、図 7で示したような上限値の情報は、制約条件設定部 1 1の中にテープル値として予め記憶させておいてもよいし、演算式によりその都度求めてもよい。実施の形態 4 .

次に、この発明の実施の形態 4について説明する。実施の形態 4では、回生運転時に電源側に回生される電力の処理能力を超えないように、一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度の上限値が設定される。回生処理能力とは、エレベ一夕の構成機器である回生機器により回生可能な電力を意味する。具体的には、回生機器である回生抵抗で消費できる電力や、回生機器である回生コンパ一夕の回生容量である。

回生電力は、エレべ一夕の消費電力と同様に、かご 6側の重量と釣合おもり 7 の重量との差が大きいほど、またかご 6の走行速度や加減速度が大きいほど大きくなる。また、回生電力は、モー夕部 2が発生しているトルクとそのときの回転速度との積によつて計算できるので、実施の形態 3と同様の方法を適用することができる。従って、図 7と同様の図（省略）を用い、かご負荷に応じて、回生処理能力を超えない条件の下で、制約条件設定部 1 2により、一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度の上限値をそれそれ設定することができる。そして、パターン生成部本体 1 1は、制約条件設定部 1 2により設定された上限値とかご負荷とに基づいて、速度パターンを生成する。

従って、実施の形態 4では、回生処理能力を超えた運転により、回生機器が過負荷状態に陥ることを防ぐことができる。また、これにより、回生機器の発熱を抑えることができる。さらに、過負荷状態によるエレべ一夕の休止等を回避することができ、サービス低下の発生を防止することができる。さらにまた、回生処理能力内で速度パターンを変更して、運転効率を向上させることができる。実施の形態 5 .

次に、この発明の実施の形態 5について説明する。実施の形態 5では、モータ制御部 1 0に弱め界磁制御部（図示せず）が含まれている。弱め界磁制御は、永久磁石モー夕に適用されるモ一夕の制御方法であり、界磁磁束方向（d軸方向）に負の電流を流すことにより減磁効果を得るものである。これにより、モー夕の端子電圧を抑え、より高回転の駆動が可能となる。

図 8はモ一夕部 2の出力可能なトルクと速度の領域との関係を示すグラフである。図において、（a ) は弱め界磁制御を行わないときの出力可能な領域を、 ( b ) は弱め界磁制御を行った時の出力可能な領域をそれそれ示している。図に示すように、弱め界磁制御を行うことにより、モー夕部 2の駆動領域を高速側まで広げることが可能となる。また、このときインバー夕等の電気機器の容量を変更する必要はない。

従って、弱め界磁制御を用いることにより、電気機器を変更することなく、一定速走行時の速度の上限値をより高速側に設定することができる。これは特に、かご 6側の重量と釣合おもり 7の重量との差が小さいほど効果を発揮する。この理由は、重量の差が小さいときには、必要なモ一夕トルクが小さくなるため、ェレべ一夕の消費電力や回生電力も小さくなり、その結果電源設備容量の制約や回生容量の制約条件等の影響も受けにくくなること、及び弱め界磁制御の性質から発生トルクが小さいほどモ一夕の回転速度を高回転とできることによる。

以上のように、実施の形態 5では、モー夕制御部 1 0に弱め界磁制御部を設けたことにより、インバー夕や電源設備等の容量を大きくすることなく、一定速走行時のかご速度の上限値を上げることができ、運行効率の向上を図ることができる。実施の形態 6 .

次に、図 9はこの発明の実施の形態 6によるエレべ一夕装置を示す構成図である。図において、速度パターン生成部 9には、検出値補正部 1 6が設けられている。検出値補正部 1 6には、かご負荷検出部 8により検出されたかご 6内の積載重量の情報が入力される。検出値補正部 1 6は、積載重量に予め設定された補正値を加えてパターン生成部本体 1 1及び制約条件設定部 1 2に出力する。

検出値補正部 1 6で用いられる補正値は、かご負荷検出部 8によって検出されたかご 6内の積載重量が誤差を含む場合に、その誤差を補正するものである。例えば、かご 6側全体の重量と釣合おもりの重量との差が大きくなるように補正値を加える（従って負の補正値を加える場合もある）と、加えられた補正値分に相当する誤差量（かご 6内の積載重量とその検出値の誤差量）に対して、構成機器の駆動限界を超えないように、一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度の上限値が設定される。

例えば、かごの重量を a、かご内の積載重量の真値を b、かご負荷検出部 8によって検出されたかご 6内の積載重量の検出値を b 1、釣合おもりの重量を c、補正値を d ( d > 0 ) とし、かご 6側全体の重量と釣合おもりの重量との差を△ mとしたとき、 A m= a + b— cとなる。しかし、速度パターンを生成するために用いられるかご 6内の積載重量の値は、 b lであるので、 b > b lのときには I A m Iが実際の値よりも b— b 1小さくなる場合がある。従って、 I A m I よりも上記の誤差分だけ小さい値に対して速度パターンが生成される。

通常、 I A m Iが小さいほど、モー夕部 2などの機器の余裕が大きくなるため、より大きな速度や加速度を持つ速度パターンが生成される。従って、ある

I A m I に対して設定された速度パターン（一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度の上限値）は、 I A m I よりも大きな重量差に対して、一般的に構成機器の駆動限界内に収まらないことになる。

実施の形態 6では、このような場合においても構成機器の駆動限界を超えないように速度パターンを生成する。即ち、検出値補正部 1 6は、かご負荷検出値 b 1に補正量 d > I b 1 - b I を加え、補正されたかご負荷検出値 b 1 + dをノヽ ° ターン生成部本体 1 1及び制約条件設定部 1 2に出力する。 I Δ πι I と比べて補正後の値を用いた方が上記の重量差は大きくなるので、制約条件設定部 1 2により設定される一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度の上限値と、パターン生成部本体 1 1により演算された速度パターンとは構成機器の駆動限界を超えないことになる。

このように、かご負荷検出部 8の出力値に誤差が含まれている場合にも、検出値補正部 1 6により出力値を補正することができ、これによりエレべ一夕の構成機器の駆動限界を超えない範囲で、一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度を最大限に設定することができる。これにより、エレべ一夕の運行効率の向上を図ることができる。

なお、補正量 dは、例えばかご負荷検出部 8の検出精度に相当する値に設定すればよい。

Claims

請求の範囲

1 . かご内の積載重量に応じて、上記かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度を変化させるエレべ一夕制御装置であって、

エレべ一夕の構成機器が過負荷となるのを防止するように、上記かごの速度及び加減速度の少なくともいずれか一方に制限を与える制約条件設定部

を備えているエレべ一夕制御装置。

2 . 上記かご内の積載重量に応じて上記かごの速度パターンを生成するパターン生成部本体をさらに備え、上記制約条件設定部は、上記かご内の積載重量に応じて、上記かごの速度及び加減速度の制限に関する情報を上記パターン生成部本体に対して送る請求項 1記載のエレべ一夕制御装置。

3 . 上記制約条件設定部は、上記かご内の積載重量に応じて、予め決められた複数の構成機器について上記かごの速度及び加減速度の少なくともいずれか一方の許容値を求め、最も低い許容値を制限に関する情報とする請求項 2記載のエレベー夕制御装置。

4 . 上記構成機器は、上記かごを吊り下げる主ロープと、上記主ロープを介して上記かごを昇降させる駆動装置とであり、上記制約条件設定部は、上記主ロープと上記駆動装置との間のトラクション能力を超えるのを防止するように、上記かごの加減速度に制限を与える請求項 1記載のエレべ一夕制御装置。

5 . 上記構成機器は電源設備であり、上記制約条件設定部は、上記電源設備の電力供給能力を超えるのを防止するように、上記かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度に制限を与える請求項 1記載のエレべ一夕制御装置。

6 . 上記電源設備は蓄電池である請求項 5記載のエレべ一夕制御装置。

7 . 上記構成機器は、回生運転時に回生される電力を処理する回生機器であり、上記制約条件設定部は、上記回生機器の回生処理能力を超えるのを防止するように、上記かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度に制限を与える請求項 1記載のエレべ一夕制御装置。

8 . 上記かごを昇降させる駆動装置のモー夕部を制御するモー夕制御部をさらに備え、上記モー夕制御部には、界磁磁束方向に負の電量を流す弱め界磁制御を行う弱め界磁制御部を含む請求項 1記載のエレべ一夕制御装置。

9 . 上記かご内の積載重量の検出値の誤差を補正する検出値補正部をさらに備えている請求項 1記載のエレべ一夕制御装置。