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JP2013193841A - エレベータの制御装置 - Google Patents

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JP2013193841A JP2012062703A JP2012062703A JP2013193841A JP 2013193841 A JP2013193841 A JP 2013193841A JP 2012062703 A JP2012062703 A JP 2012062703A JP 2012062703 A JP2012062703 A JP 2012062703A JP 2013193841 A JP2013193841 A JP 2013193841A
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Yasuaki Takeda
泰明 武田
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Toshiba Elevator and Building Systems Corp
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Toshiba Elevator Co Ltd
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Abstract

【課題】インバータの容量を大きくすることなく、乗りかごを終端階で確実に停止させる。
【解決手段】エレベータの制御装置22は、荷重検出器18によって検出された乗りかご11の積載荷重と運転方向とに基づいて減速度を設定する減速度設定部22aと、速度検出器17によって検出された乗りかご11の走行速度が予め設定された第1の閾値を超えた場合に、減速度設定部22aによって設定された減速度に基づいてインバータ23の駆動を制御して乗りかご11を制御的に減速させる第1の減速制御部22bとを備える。
【選択図】 図1

Description

本発明の実施形態は、終端階で乗りかごが所定の速度を超えて走行していた場合に強制的に減速させる終端階強制減速機能を備えたエレベータの制御装置に関する。
エレベータの乗りかごが何らかの原因で非常止め装置が作動すべき速度で昇降路の底部に衝突した場合でも、乗りかご内の乗客の安全を確保するために、衝撃を小さくして停止させる安全装置としてバッファが設けられる。
通常、昇降路の終端階に複数のリミットスイッチを配置しておき、これらのスイッチの入力状態から速度の異常を監視している。エレベータの制御装置が何らかの異常で減速ポイントを誤り、乗りかごを減速停止できなくなった場合に安全装置を動作させる。このとき、乗りかごをバッファに衝突させて停止させることは、安全に停止できるため問題はないが、極力乗客に衝撃を与えないように減速制御を行う必要がある。
ここで、減速位置で乗りかごを減速できなかった場合に備えて、閾値を2段階に設けている。2段階のうちの小さい方の第1の閾値を超えた場合は、通常の減速度よりも大きい減速度でインバータ制御により乗りかごを減速して停止させる。このように、終端階でインバータ制御により乗りかごを制御的に停止させる機能のことを「終端階強制減速装置」と言う。
また、2段階の大きい方の第2の閾値を超えた場合はブレーキ機構を動作させて乗りかごを減速して確実に停止させる。このように、終端階でブレーキ機構により乗りかごを機械的に減速停止させる機能のことを「終端階強制停止装置」と言う。
かご速度の検出位置は複数個所あり、夫々の位置で上述した速度の監視を行う。エレベータの制御装置は、図7に示すように各位置で閾値を超える異常が検出された場合に減速制御を行う。
図7は従来のエレベータの制御装置の減速特性を示す図である。
この例では、かご速度の検出位置を3点としている。No.1〜No.3の検出位置(つまり、位置検出スイッチが設置された3箇所)において、それぞれ第1の閾値と第2の閾値を予め決めている。
第1の閾値は終端階強制減速装置の閾値であり、図中の一点鎖線で示される。第2の閾値は終端階強制停止装置の閾値であり、図中の二点鎖線で示される。各位置において、第2の閾値の方が第1の閾値よりも大きい。
定常走行時は曲線aで示すように、減速度0.8m/sで減速しながら、終端階で速度0で停止させる。ここで、かご速度が第1の閾値を超えて、第2の閾値を超えない場合は終端階強制減速装置により乗りかごを制御的に減速させる。曲線bはその例であり、No.3の位置で第1の閾値を超えているので、インバータ制御により減速度1.05m/sで減速させて停止させている。
一方、第2の閾値を超えた場合は終端階強制停止装置により乗りかごを機械的に減速させて停止させる。曲線cはその例であり、ここではブレーキ減速度は1.1m/sとしており、定格速度540m/sから減速させ、終端階でバッファの定格速度以下に減速させて停止させている。
特開平11−246147号公報 特開2003−95555号公報
上述したように、乗りかごの速度が第1の閾値を超えた場合はインバータによる速度制御で減速させる。しかし、通常の減速度よりも大きい減速度で制御するため、必要なトルクも大きくなり、モータに流す電流も通常よりも大きくなる。
乗りかご内の荷重条件によっても必要なモータ電流は変化する。例えば、つるべ式のエレベータにおいて、オーバーバランスが0.5であれば(乗りかごとカウンタウェイトが釣り合っている場合)、乗りかごの積載荷重がゼロの時は上昇運転で最小のトルクでよいが、積載荷重が大きくなるに連れて必要なトルクも大きくなる。
どのような条件でもインバータ制御で減速するためには、インバータが各条件を満たす大容量のものでなければならない。つまり、制御的に減速度を大きくするためには、インバータとして大容量のものを設置しておく必要がある。しかし、インバータの容量を大きくすると、制御装置が大型化してコストアップし、また、設置スペースも広く取る必要がある。
本発明が解決しようとする課題は、インバータの容量を大きくすることなく、乗りかごを終端階で確実に停止させることのできるエレベータの制御装置を提供することである。
本実施形態に係るエレベータの制御装置は、インバータの制御により巻上機を駆動して乗りかごを運転するエレベータの制御装置において、昇降路の終端階方向へ走行中の乗りかごの位置を検出する位置検出手段と、この位置検出手段によって検出された位置での上記乗りかごの走行速度を検出する速度検出手段と、上記乗りかごの積載荷重を検出する積載荷重検出手段と、上記積載荷重検出手段によって検出された上記乗りかごの積載荷重と運転方向とに基づいて減速度を設定する減速度設定手段と、上記速度検出手段によって検出された上記乗りかごの走行速度が予め設定された第1の閾値を超えた場合に、上記減速度設定手段によって設定された減速度に基づいて上記インバータの駆動を制御して上記乗りかごを制御的に減速させる第1の減速制御手段とを具備する。
したことを特徴とする。
図1は第1の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。 図2は同実施形態におけるエレベータの制御装置の減速特性を示す図である。 図3は同実施形態における制御装置による終端階の減速処理の動作を示すフローチャートである。 図4は同実施形態における乗りかごの積載荷重と減速時のトルクとの関係を示す図であり、図4(a)は積載0%の場合、同図(b)は積載30%の場合、同図(c)は積載50%の場合、同図(d)は積載80%の場合、同図(e)は積載100%の場合のトルク波形を表している。 図5は第2の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。 図6は第2の実施形態における制御装置による終端階の減速処理の動作を示すフローチャートである。 図7は従来のエレベータの制御装置の減速特性を示す図である。
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。ここでは、乗りかごとカウンタウェイトがロープを介してつるべ式に移動するロープ式のエレベータを例にしている。
エレベータの昇降路10内に乗りかご11とカウンタウェイト12が設けられている。乗りかご11はロープ13の一端に連結されており、そのロープ13の他端にカウンタウェイト12が連結されている。ロープ13は巻上機14に巻回されており、巻上機14の回転駆動により乗りかご11とカウンタウェイト12をつるべ式に移動させる。
巻上機14の回転軸には、巻上機14の回転速度を検出するための回転センサ15が接続されている。また、ガバナ(調速機)16の回転軸には、乗りかご11の走行速度を検出するための速度検出器17が接続されている。
乗りかご11の底部には、乗りかご11の積載荷重を検出するための荷重検出器18が設置されている。これらの回転センサ15、速度検出器17、荷重検出器18は、機械室などに設置されたエレベータの制御装置22に接続されている。
また、昇降路10内のピット(底部)には、緩衝器であるバッファ21a,21bが設置されている。バッファ21aは、乗りかご11が何らかの原因でピットに衝突した場合の衝撃をバネ式あるいはオイル式により緩和する。バッファ21bは、カウンタウェイト12が何らかの原因でピットに衝突した場合の衝撃をバネ式あるいはオイル式により緩和する。
ここで、位置検出スイッチとして、複数のリミットスイッチ19a〜19d,20a〜20dが昇降路の終端階(最上階および最下階)付近に所定間隔で設けられている。図1の例では、最下階側から上方向に4つのリミットスイッチ19a〜19dが所定間隔毎に一列に配設されており、最上階側から下方向に4つのリミットスイッチ20a〜20dが所定間隔毎に一列に配設されている。これらのリミットスイッチ19a〜19d,20a〜20dは、それぞれの位置で乗りかご11の通過を光学的あるいは機械的に検出し、その位置信号を制御装置22に出力する。
制御装置22は、マイクロコンピュータからなる。この制御装置22にはインバータ23が接続されている。インバータ23は、制御装置22からの制御信号に従って巻上機14を回転駆動し、乗りかご11を所定の速度で移動させる。
制御装置22には、上述した各リミットスイッチ19a〜19d,20a〜20dからの信号の他、巻上機14の軸端に設けられた回転センサ15からの信号、ガバナ16の軸端に設けられた速度検出器17からの信号、乗りかご11の底部に設けられた荷重検出器18の信号が入力される。
ここで、本実施形態において、制御装置22には、これらの信号に基づいて乗りかご11を終端階で減速停止させるための機能として、減速度設定部22a、第1の減速制御部22b、第2の減速制御部22cが備えられている。
減速度設定部22aは、荷重検出器18によって検出された乗りかご11の積載荷重と運転方向に基づいて減速度を設定する。
第1の減速制御部22bは、所謂「終端階強制減速装置」と呼ばれる部分である。この第1の減速制御部22bは、リミットスイッチ19a〜19dまたはリミットスイッチ20a〜20dで検出された各位置において、速度検出器17によって検出された乗りかご11の速度が予め設定された第1の閾値を超えた場合に、減速度設定部22aによって設定された減速度に基づいてインバータ23の駆動を制御して乗りかご11を制御的に減速させる。
第2の減速制御部22cは、所謂「終端階強制停止装置」と呼ばれる部分である。この第2の減速制御部22cは、リミットスイッチ19a〜19dまたはリミットスイッチ20a〜20dで検出された各位置において、速度検出器17によって検出された乗りかご11の速度が予め設定された第2の閾値を超えた場合に、巻上機14に設置されたブレーキ機構24を動作させて、乗りかご11を機械的に減速させる。
図2は本実施形態における制御装置22の減速特性を示す図である。
この例では、かご速度の検出位置を4点としている。No.1〜No.4の検出位置(つまり、最下端であればリミットスイッチ19a〜19dが設置された4箇所、最上端であればリミットスイッチ20a〜20dが設置された4箇所)において、それぞれ第1の閾値と第2の閾値を予め決めている。
第1の閾値は終端階強制減速装置の閾値であり、図中の一点鎖線で示される。第2の閾値は終端階強制停止装置の閾値であり、図中の二点鎖線で示される。各位置において、第2の閾値の方が第1の閾値よりも大きい。
定常走行時は曲線Aで示すように、減速度0.8m/sで減速しながら、終端階で速度0で停止させる。ここで、かご速度が第1の閾値を超えて、第2の閾値を超えない場合はインバータ制御により乗りかご11を制御的に減速させる。曲線Bはその例であり、No.4の位置で第1の閾値を超えているので、減速度0.93m/sで減速させて停止させている。
ここで、通常、インバータ制御の減速度は1.05m/sであるが、積載荷重と運転方向との関係からトルク負荷が大きいと判断される場合に減速度が0.93m/sに下げられる。その後、No.1の位置で第2の速度閾値を越えたため、ブレーキ機構24を動作させ、終端階でほぼ速度0に減速して停止させている。なお、曲線Cはブレーキ減速曲線であり、ここでは減速度1.1m/sとしている。
次に、本実施形態の動作について説明する。
図3は本実施形態における制御装置22による終端階の減速処理の動作を示すフローチャートである。
今、乗りかご11が終端階へ走行中であるとする。この場合、乗りかご11が最下端へ走行中であれば、最下端に設置されたリミットスイッチ19a〜19dによって乗りかご11の位置が検出され、そのときの走行速度が速度検出器17によって検出される(ステップS101)。なお、乗りかご11が最上端へ走行中であれば、最上端に設置されたリミットスイッチ20a〜20dによって乗りかご11の位置が検出され、そのときの走行速度が速度検出器17によって検出される。
制御装置22は、リミットスイッチ19a〜19dまたはリミットスイッチ20a〜20dで検出された各位置において、乗りかご11の走行速度が第1の閾値を超えている否かを判断する(ステップS102)。その結果、第1の閾値以下で走行中であれば(ステップS102のNo)、制御装置22は、通常制御により乗りかご11を終端階で停止させる(ステップS103)。この状態が図2の曲線Aである。
一方、第1の閾値を超えていた場合(ステップS102のYes)、制御装置22は、第2の閾値を超えているか否かを判断する(ステップS104)。第2の閾値を超えていれば、インバータ制御では減速できないので、制御装置22は、ブレーキ機構24を動作させて乗りかご11を機械的に減速して強制停止させる(ステップS105)。この状態が図2の曲線Cである。
一方、乗りかご11の走行速度が第1の閾値を超えただけであれば(ステップS104のNo)、以下のようにしてインバータ制御により乗りかご11を減速させる。
すなわち、まず、制御装置22は、荷重検出器18により乗りかご11の積載荷重を検出し(ステップS106)、その積載荷重が予め設定された基準値より大きいか否かを判断する(ステップS107)。なお、上記基準値は、例えば乗りかご11の定格荷重の50%に設定される。
積載荷重が基準値より大きい場合(ステップS107のYes)、制御装置22は、そのときに下降運転中であるか否かを判断する(ステップS108)。下降運転中であれば(ステップS108のDN)、制御装置22は、減速度の設定変更を行う(ステップS109)。この場合、インバータ制御として予め設定されている通常の減速度よりも低い減速度を設定する。具体的には、例えばインバータ制御の通常の減速度が1.05m/sとすると、0.93m/sとする。
制御装置22は、この設定変更された減速度でインバータ23の駆動を制御して乗りかご11を減速停止させる(ステップS112)。ただし、減速度を通常よりも下げているので、最終的には第2の閾値を超えた時点でブレーキ機構24を動作させて乗りかご11を強制停止させることになる(ステップS105)。
この状態が図2の曲線Bである。この例では、No.4の位置で減速度を1.05m/sから0.93m/sに下げてインバータ制御を行い、その後、No.1の位置で第2の速度閾値を越えたため、ブレーキ機構24を動作させている。
一方、上昇運転中であれば(ステップS108のUP)、制御装置22は、減速度を変更せずに(ステップS111)、予め設定された通常の減速度でインバータ23の駆動を制御して乗りかご11を減速停止させる(ステップS112)。
また、積載荷重が基準値以下であった場合(ステップS107のNo)、制御装置22は、そのときに上昇運転中であるか否かを判断する(ステップS110)。上昇運転中であれば(ステップS110のDN)、制御装置22は減速度の設定変更を行い(ステップS109)、その設定変更された減速度でインバータ23の駆動を制御して乗りかご11を減速停止させる(ステップS112)。この場合も、上記同様に通常の減速度よりも低い減速度を設定する。したがって、最終的には第2の閾値を超えた時点でブレーキ機構24を動作させて乗りかご11を強制停止させることになる(ステップS105)。
一方、下降運転中であれば(ステップS110のDN)、制御装置22は、減速度を変更せずに(ステップS111)、予め設定された通常の減速度でインバータ23の駆動を制御して乗りかご11を減速停止させる(ステップS112)。
図4は乗りかご11の積載荷重と減速時のトルクとの関係を示す図であり、図4(a)は積載0%の場合、同図(b)は積載30%の場合、同図(c)は積載50%の場合、同図(d)は積載80%の場合、同図(e)は積載100%の場合のトルク波形を表している。
同じ減速度でも積載荷重により減速時のトルクが変化することがわかる。この例では、下降運転時のトルク変化を表している。図4(a),(b),(c)に示すように、乗りかご11の積載荷重が小さい場合には減速トルクが基準を超えない(つまり最大電流を超えない)。このような場合には当初の減速度で乗りかご11を減速させればよい。
一方、図4(d),(e)に示すように、乗りかご11の積載荷重が大きい場合は減速トルクが大きくなる。そこで、一定のトルク以下になるように減速度を下げておく。この場合、最終的には第2の閾値を超えた時点でブレーキ機構24を用いてバッファ21a,21bの定格速度以下で停止させることが可能となる。
一定のトルク以下とすることで、それを上回るトルクを満足する電流をインバータ23で出力することがない。したがって、インバータ23として予め容量が大きいものを設置しなくて済む。また、インバータ制御で一旦減速してからブレーキ機構24を動作させて停止させるため、ブレーキシューの磨耗も低減できる。
このように、乗りかご11の積載荷重と運転方向との関係から減速度を決めてインバータ制御により減速を行うことでインバータ23の容量を低減できる。また、減速度を通常よりも低くした場合にはブレーキ機構24を利用して乗りかご11を終端階で確実に停止させることができる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態では、減速度にリミットを設けておき、そのリミットを超える場合に減速度を再設定するものである。
図5は第2の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。なお、上記第1の実施形態における図1の構成と同じ部分には同一符号を付して、その説明は省略するものとする。
第2の実施形態において、制御装置22には、予め減速度の上限値が記憶された記憶装置25が接続されている。また、制御装置22には、減速度設定部22a、第1の減速制御部22b、第2の減速制御部22cに加え、再設定部22dが備えられている。再設定部22dは、減速度設定部22aによって設定された減速度が記憶装置25に記憶された減速度の上限値を超える場合に上限値の範囲内に収まるように再設定を行う。
次に、第2の実施形態の動作について説明する。
図6は第2の実施形態における制御装置22による終端階の減速処理の動作を示すフローチャートである。なお、図6において、ステップS201〜S211までの処理は、図3のステップS101〜S111と同様である。
すなわち、乗りかご11が終端階に走行中にリミットスイッチ19a〜19dまたはリミットスイッチ20a〜20dの各位置で検出された速度が第1の閾値を超え、第2の閾値以下であった場合にインバータ制御で乗りかご11を減速させる(ステップS201〜S204)。
その際、荷重検出器18によって検出される乗りかご11の積載荷重が基準値より大きく、かつ、そのときの運転方向が下降方向である場合には設定変更がなされ、インバータ制御の減速度が通常の減速度よりも低く設定される(ステップS206→S207のYes→S208のDN→S209)。同様に、乗りかご11の積載荷重が基準値以下で、かつ、そのときの運転方向が上昇方向である場合も設定変更がなされ、インバータ制御の減速度が通常の減速度よりも低く設定される(ステップS206→S207のNo→S210のUP→S209)。具体的には、例えばインバータ制御の通常の減速度が1.05m/sとすると、0.93m/sとする。
一方、乗りかご11の積載荷重が基準値より大きく、かつ、そのときの運転方向が上昇方向である場合には設定変更なしであり、通常の減速度が設定される(ステップS206→S207のYes→S210のUP→S211)。同様に、乗りかご11の積載荷重が基準値以下で、かつ、そのときの運転方向が下降方向である場合には設定変更なしであり、通常の減速度が設定される(ステップS206→S207のNo→S210のDN→S211)。
ここで、第2の実施形態では、上記ステップS209において、インバータ制御の減速度を設定変更した場合に、制御装置22は、その設定変更後の減速度と予め記憶装置25に記憶された減速度の上限値との比較を行う(ステップS212)。
その結果、設定変更後の減速度が上限値を超えている場合には(ステップS212の上限超)、制御装置22は、設定変更後の減速度を上限値の範囲に収まるように再設定を行い(ステップS213)、その再設定後の減速度でインバータ23の駆動を制御して乗りかご11を減速停止させる(ステップS214)。
上記減速度の上限値は、インバータ23の容量に応じて任意に設定され、通常の減速度よりも低い値である。したがって、上記ステップS209で何らかの原因で減速度が通常の減速度よりも大きく設定された場合でも、再設定により上限値の範囲内に収めて、インバータ23に余計な負荷がかかることを防ぐことができる。この場合、減速度が通常よりも低く設定されているので、最終的には第2の閾値を超えた時点でブレーキ機構24を動作させて乗りかご11を強制停止させることになる(ステップS205)。
一方、設定変更後の減速度が上限値以下であれば(ステップS212の上限以下)、制御装置22は、設定変更後の減速度を有効として、その減速度でインバータ23の駆動を制御して乗りかご11を減速停止させる(ステップS214)。この場合も減速度が通常よりも低いので、最終的には第2の閾値を超えた時点でブレーキ機構24を動作させて乗りかご11を強制停止させることになる(ステップS205)。
このように、減速度に上限値を設けておくことで、その上限値の範囲内で減速度を決めてインバータ制御により減速を行うことできるので、インバータ23の容量を低減できる。また、減速度を通常よりも低くした場合にはブレーキ機構24を利用して乗りかご11を終端階で確実に停止させることができる。
以上述べた少なくとも1つの実施形態によれば、インバータの容量を大きくすることなく、乗りかごを終端階で確実に停止させることのできるエレベータの制御装置を提供することができる。
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10…昇降路、11…乗りかご、12…カウンタウェイト、13…ロープ、14…巻上機、15…回転センサ、16…ガバナ、17…速度検出器、18…荷重検出器、19a〜19d…リミットスイッチ、20a〜20d…リミットスイッチ、21a,21b…バッファ、22…制御装置、22a…減速度設定部、22b…第1の減速制御部、22c…第2の減速制御部、22d…再設定部、23…インバータ、24…ブレーキ機構。

Claims (5)

  1. インバータの制御により巻上機を駆動して乗りかごを運転するエレベータの制御装置において、
    昇降路の終端階方向へ走行中の乗りかごの位置を検出する位置検出手段と、
    この位置検出手段によって検出された位置での上記乗りかごの走行速度を検出する速度検出手段と、
    上記乗りかごの積載荷重を検出する積載荷重検出手段と、
    上記積載荷重検出手段によって検出された上記乗りかごの積載荷重と運転方向とに基づいて減速度を設定する減速度設定手段と、
    上記速度検出手段によって検出された上記乗りかごの走行速度が予め設定された第1の閾値を超えた場合に、上記減速度設定手段によって設定された減速度に基づいて上記インバータの駆動を制御して上記乗りかごを制御的に減速させる第1の減速制御手段と
    を具備したことを特徴とするエレベータの制御装置。
  2. 上記減速度設定手段は、
    上記乗りかごの積載荷重が基準値よりも大きく、かつ、下降方向に運転中のときは減速度を通常の減速度よりも低く設定し、上昇方向に運転中のときは上記通常の減速度を設定することを特徴とする請求項1記載のエレベータの制御装置。
  3. 上記減速度設定手段は、
    上記乗りかごの積載荷重が基準値よりも小さく、かつ、上昇方向に運転中のときは減速度を通常の減速度よりも低く設定し、下降方向に運転中のときは上記通常の減速度を設定することを特徴とする請求項1記載のエレベータの制御装置。
  4. 減速度の上限値を記憶する記憶手段と、
    上記減速度設定手段によって設定された減速度が上記記憶手段に記憶された上限値を超える場合には上記上限値の範囲内に収まるように再設定を行う再設定手段とをさらに具備し、
    上記第1の減速制御手段は、
    上記再設定手段によって再設定された減速度に基づいて上記インバータの駆動を制御して上記乗りかごを制御的に減速させることを特徴とする請求項1記載のエレベータの制御装置。
  5. 上記乗りかごの走行速度が上記第1の閾値より大きく設定された第2の閾値を超える場合に、上記巻上機に設けられたブレーキ機構を動作させて上記乗りかごを機械的に減速させて停止させる第2の減速制御手段をさらに具備したことを特徴とする請求項1記載のエレベータの制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016222420A (ja) * 2015-06-01 2016-12-28 株式会社明電舎 エレベータの診断装置
CN110817614A (zh) * 2018-08-10 2020-02-21 奥的斯电梯公司 提高电梯系统的运送能力

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