JP2635759B2 - 減速機付きエレベータの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、エレベータかご駆動用の電動機を速度指令
発生手段からの速度基準に従い、かご荷重と釣合い重り
との差として求められる不平衡荷重による第１の不平衡
トルク補償量を加えながら運転制御する減速機付きエレ
ベータの制御装置に関する。

（従来の技術） 第３図は一般的なエレベータの制御装置を示すもので
ある。第３図のエレベータにおいては、電動機１によっ
て駆動される減速機付きロープ車２にメインロープ３が
掛けられ、そのメインロープ３の一端にエレベータかご
４が取付けられ、他端に釣合い重り５が取付けられてい
る。ロープ車２には停止時に作動するブレーキ６が付設
されている。電動機１の回転速度7aを検出するために電
動機１に速度検出器７が付設され、またエレベータかご
４にはエレベータかご４と釣合い重り５との間の不平衡
荷重8aを検出する不平衡荷重検出器８が設けられてい
る。

速度検出器７によって検出された電動機１の回転速度
7aは、速度指令発生装置９によって発生された速度指令
9aと共に速度制御器10に入力され、ここで前者（回転速
度7a）を後者（速度指令9a）に一致させるための電流基
準10aを電流制御器11に与える。電流制御器11は、速度
制御器10からの電流基準10a、電流検出器12によって検
出された電動機１の電流12a、および不平衡荷重検出器
８によって検出された不平衡荷重8aに基づいて、電流12
aを、電流基準10aを不平衡荷重8aによって修正したもの
に一致させるような操作信号11aを発生し、電力変換装
置13を介して電動機１の電流を制御する。

第４図は、速度制御器10のより詳細な回路構成を示す
ものである。この速度制御器10は４組の演算増幅器15〜
18を含んでいる。演算増幅器15は演算抵抗19〜21と共に
加算増幅器を構成し、以下同様に、演算増幅器16は演算
抵抗22〜23と共に比例制御増幅器Ｐを構成し、演算増幅
器17は演算抵抗24および積分コンデンサ25と共に積分制
御増幅器Ｉを構成し、演算増幅器18は演算抵抗26〜28と
共に加算増幅器を構成している。なお、積分制御増幅器
Ｉの演算抵抗24には、積分量を保持するための切離しス
イッイ29が直列に接続され、また積分コンデンサ25に
は、これをクリアするためのクリアスイッチ30が並列に
接続されている。比例制御増幅器Ｐおよび積分制御増幅
器Ｉによって比例積分制御器すなわちPI制御器が構成さ
れる。

以上の構成により、実速度7aと速度基準9aとの偏差す
なわち速度偏差が演算増幅器15によって算出され、それ
に基づいて比例制御増幅器Ｐおよび積分制御増幅器Ｉに
よってPI演算が施され、両者の出力が演算増幅器18によ
って加算され、その和が電流基準10aとして出力され
る。

（発明が解決しようとする課題） ところで、エレベータを含め、一般的に静止している
物体が動き出すためには、物体の負荷トルクに打勝つト
ルク物体に加えられなければならない。ここで、負荷ト
ルクには、動かそうとする物体とそれが接触している他
の物体との間に働く摩擦力に対応する摩擦トルクも含ま
れる。摩擦には、静止している物体相互巻に働く静止摩
擦と、相対的に動いている物体間に働く動摩擦とがあ
り、一般に静止摩擦の方が動摩擦よりも大きい。また静
止摩擦のうち、物体が動き出す直前の最大摩擦力を最大
静止摩擦と称している。静止している物体を動かすため
には、最大静止摩擦力を考慮し、それを含めた負荷トル
クを上回るトルクを加えればよく、それにより物体は徐
々に加速を開始する。一旦動き出すと、静止摩擦から、
それよりも小さい動摩擦に移行し、負荷トルク中の摩擦
トルク分は小さくなる。

減速機を備えたエレベータの起動を考える場合、減速
機なしの場合に比べて減速機の分だけ摩擦力が増大し、
エレベータが一定の加速度を有する速度指令値に従って
動くためには、減速機なしの場合に比べて大きな駆動ト
ルクを必要とする。

ところが第３図に示す制御装置において速度制御器10
が第４図に示すようにPI制御器を含んで構成されている
と、入力された速度指定値9aに対して、静止摩擦に対応
する摩擦トルクを含む負荷トルクに打勝つ起動トルクを
電動機１が発生しなければエレベータは動き出さないの
であるが、起動直前は、速度検出器７によって検出され
る電動機速度7aすなわち速度フィードバック量はゼロで
あり、積分制御増幅器Ｉは、電動機速度7aが速度基準9a
に等しくなるところまで入力信号の積分を行う。この時
の積分の時定数は、予め設定された積分時定数によって
決定される。

この値は一般にエレベータが円滑に加速するのに必要
なトルクの変化に対して十分大きな値を持っている。こ
のために、起動時にエレベータは必要以上に大きな起動
トルクで運転されることになり、大きなスタートショッ
クを伴う。

上述の大きな起動トルクで動き出したエレベータの加
速度は大きく、一般的な速度制御系の設定された速度応
答より十分に速い。このため、起動時のエレベータの動
きを制御系で抑えることは難しく、大きな加速振動を伴
うことになる。この時の速度指令値9a、電動機速度（速
度フィードバック）7a、および電流基準10a、並びにエ
レベータかご４の振動Ｓのタイムチャートを第５図に示
す。速度制御器10に含まれる積分制御増幅器Ｉはエレベ
ータが動き出すまで入力速度指令値9aの積分を行うの
で、起動時の急激な変化に対して制御系は対応すること
ができない。

本発明は、減速機付きエレベータにおける起動時の摩
擦トルク減少による負荷トルク急減に伴う加速振動を抑
制するのに好適な減速機付きエレベータの制御装置を提
供することを目的とする。

〔発明の構成〕

〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために本発明の減速機付きエレベ
ータの制御装置は、第１の不平衡トルク補償量と電動機
の実速度に対応する量との偏差に対応する第２のトルク
補償量を求める第１の手段と、エレベータ起動時に電動
機速度が所定値に達した時にそれを検出する第２の手段
と、エレベータ起動時に前記第２の手段により電動機速
度が所定値に達したことが検出されるまでの範囲内で前
記第１のトルク補償量を第２の不平衡トルク補償量によ
って修正する第２の手段とを設けたことを特徴とする。

（作 用） 起動時の摩擦トルク急減をエレベータかごに設けた不
平衡荷重検出器によって検出し、これを起動時の摩擦ト
ルク急減を補償するための信号として用い、不平衡トル
ク信号と速度帰還信号との偏差を、エレベータの起動時
だけ不平衡トルク信号にさらに加え合わせて制御する。
この時、加え合わせる偏差信号は、速度帰還信号が不平
衡トルク信号を超えるとゼロになるように制御され、さ
らにその極性は不平衡トルク信号の極性およびエレベー
タの運転方向により判別され、それにより第２のトルク
補償の切換制御が行われる。こうすることにより、起動
時の摩擦トルク急減の影響を抑制し、加速振動の無い円
滑な起動を達成することができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明をさらに詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示すものである。第１図
のエレベータ装置においては、第３図のものと同様に、
電動機１によって駆動される減速機付きロープ車２にメ
インロープ３が掛けられ、そのメインロープ３の一端に
エレベータかご４が取付けられ、他端に釣合い重り５が
取付けられている。電動機１は誘導電動機から成ってい
るものとする。電動機１の回転速度7aが速度検出器７に
よって検出され、またエレベータかご４と釣合い重り５
との間の不平衡荷重8aが不平衡荷重検出器８によって検
出され、電動機電流12aが電流検出器12によって検出さ
れる。

速度制御器10には、速度指令発生装置９によって発生
された速度基準9aと、速度検出器７によって検出された
電動機速度7aとが入力され、両入力の差をゼロにするよ
うなトルク基準10aを出力する。このトルク基準10aは加
算器31の第１の入力端子に入力される。

不平衡荷重検出器８によって検出された不平衡荷重8a
の極性、すなわち平衡荷重を中心（０）としてその正・
負の別が極性判別回路32によって判別され、極性判別信
号32aが極性切換回路33に入力される。ここで負平衡荷
重8aの極性は、かご４の荷重を釣合い重り５のそれと比
較して、次のように定められる。

かご荷重が大ならば…負 かご荷重が小ならば…正 電動機速度7aは絶対値回路34および信号変換回路35を
介して差動増幅器36の一端に入力され、不平衡荷重8aは
絶対値回路37を介して差動増幅器36の他端に入力され
る。差動増幅器36は、スタート補償信号の補償量を調整
するための増幅器であって、両入力の差を演算し、それ
をスタート補償信号として係数器38を介して極性切換回
路33に送出する。差動増幅器36は、信号変換回路35を介
して信号変換された電動機速度7aが不平衡トルク荷重を
超えると、その出力信号がゼロにクランプされる。極性
切換回路33は、極性判別回路32からの極性判別信号32
a、およびエレベータ運転方向指令回路39からの運転方
向指令信号を入力し、それに基づき予め定められた次の
判別ロジックに従って係数器38からのスタート補償信号
（補償信号と略称）の極性を切換える。なお、ここに
は、説明の便宜上、速度制御器10から出力されるトルク
基準10aの極性と共に示す。

荷重負、上昇…トルク基準負、補償信号負 荷重負、下降…トルク基準負、補償信号正 荷重正、上昇…トルク基準正、補償信号負 荷重正、下降…トクル基準正、補償信号正 係数器38は、エレベータ起動時の摩擦トルク特性の変
化に合わせて調整動作する。絶対値回路34から出力され
る速度絶対値は速度レベル検出回路40によって監視さ
れ、それが所定値以上に達すると速度レベル検出信号40
aが出力される。極性切換回路33の出力側にはスタート
補償切離し回路41が設けられており、起動補償が文字通
り起動時のみ行われ、起動が完了したら補償切離し回路
41によって起動補償の切離しを行う。スタート補償切離
し回路41は、速度レベル検出回路40からの速度レベル検
出信号40aとエレベータ運転指令発生回路42からの運転
指令信号42aとを入力し、エレベータの起動後、速度が
上昇して所定レベルを超え、速度レベル検出信号40aが
出力されたらスタート補償信号41aを出力する。このス
タート補償信号41aは加算器43に入力され、ここで不平
衡荷重信号8aと加算され、合成補償信号43aとして出力
される。この合成補償信号43aは、加算器31に第２の入
力信号として入力され、トルク基準10aに加算される。
加算器31の出力信号は修正トルク基準31aとしてベクト
ル制御回路44を介して電流基準44aに変換され電流制御
器11に入力される。電流制御器11は、電流検出器12によ
って検出された電動機電流12aがベクトル制御回路44か
らの電流基準44aに一致するようにPWM制御回路45および
電圧型インバータ46を介して電動機電流を制御する。

次に第２図のタイムチャートを参照して第１図の装置
の動作を説明する。

今仮に、エレベータかご４に満員の状態（全負荷状
態）で乗客が乗込み、上昇方向に運転する場合を考え
る。この負荷状態は不平衡荷重検出器８によって検出さ
れ、負（マイナス）の極性の不平衡荷重8aとして出力す
る。この不平衡荷重8aの極性は極性判別回路32によって
判別され、極性切換回路33は運転方向指令回路39からの
運転方向指令信号39aを加味してスタート補償信号の極
性を決定する。すなわち、この場合、不平衡荷重が負
で、上昇運転であることから、前述の判別ロジックに従
ってスタート補償信号の極性は「正」となる。速度制御
器10からのトルク基準10aの値をＡとすれば、起動直後
の電動機速度7aはゼロであり、したがって、起動直後
は、係数器38のゲインをＫとして、（Ａ＋Ｍ・Ａ）とい
う値の修正トルク基準31aが出力される。起動信号が出
力され、速度基準9aに従って速度制御が開始されエレベ
ータが動き出すと、速度制御器10にフィードバックされ
る電動機速度7aもそれにつれて次第に上昇する。なお、
一般的には、停止状態から起動開始する時の負荷トルク
は非線型の複雑なものであるが、ここでは線型をしてい
るものとみなし、速度に従って補償量を減じる方式とし
ている。電動機速度7aが上昇するにつれて差動増幅器36
の両入力の差は次第に小さくなっていく。この時、スタ
ート補償信号をどのように減じていくかは、電動機１、
減速機付きロープ車２およびメインロープ３によって構
成される巻上げ機の種類や、積載荷重などにより変化
し、係数器35のゲイン調整により調整される。

さらに制御過程が進み、エレベータの速度すなわち電
動機速度7aが所定値にまで上昇すると、速度レベル検出
回路40が速度レベル検出信号40aを出力し、スタート補
償切離し回路41によりスタート補償回路を切離す。その
後は、通常の速度制御による通常のトルク制御に移行す
る。このスタート補償切離しは、減速指令や他の運転制
御信号によっても同様に実現することができる。

以上述べたように本発明によれば、減速機付きエレベ
ータにおける起動時の摩擦トルクの急激な変化を起動時
の補償制御信号として速度制御器からの速度基準に修正
を加えることにより、停止時には大きな補償量を出力
し、また一旦動き出したら速度の関数としてそれを減じ
るようにすることにより、起動時の摩擦トルクの変化に
適切に対応した補償制御を行うことができる。

また、補償量は、それぞれ巻上げ機を含む起動時にお
けるシステムの摩擦トルクの変化に合わせ、補償量およ
びその大きさを調整することができ、ここにシステムに
合わせた最適なトルク調整を行うことができる。

さらに上述のトルク変化は起動時だけの問題であり、
起動終了後は補償回路を切離すことにより、停止時に余
分な制御信号が加わったりすることはない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、減速機付きエレベータにおける起動
時の摩擦トルクの急激な変化を起動時の補償制御信号と
して速度制御器からの速度基準に修正を加えることによ
り、停止時には大きな補償量を出力し、また一旦動き出
したら速度の関数としてそれを減じるようにすることに
より、起動時の摩擦トルクの変化に適切に対応し、加速
振動の無い円滑な起動を達成することができる。

【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図の装置の動作を説明するためのタイムチャート、
第３図は従来のエレベータの制御装置のブロック図、第
４図は第３図の制御装置における速度制御器の内部構成
を示す回路接続図、第５図は第３図の装置の動作態様を
説明するための信号波形図である。 １……電動機、２……減速機付きロープ車、３……メイ
ンロープ、４……エレベータかご、５……釣合い重り、
７……速度検出器、８……不平衡荷重検出器、９……速
度指令発生装置、10……速度制御器、11……電流制御
器、12……電流検出器、31,43……加算器、32……極性
判別回路、33……極性切換回路、34,37……絶対値回
路、35,38……係数器、36……差動増幅器、39……運転
方向指令回路、40……速度レベル検出回路、41……補償
切離し回路、42……運転指令発生回路、43……加算器、
46……電圧型インバータ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エレベータかご駆動用の電動機を速度指令
   発生手段からの速度基準に従い、かご荷重と釣合い重り
   との差として求められる不平衡荷重による第１の不平衡
   トルク補償量を加えながら運転制御する減速機付きエレ
   ベータの制御装置において、 前記第１の不平衡トルク補償量と前記電動機の実速度に
   対応する量との偏差に対応する第２のトルク補償量を求
   める第１の手段と、エレベータ起動時に電動機速度が所
   定値に達した時にそれを検出する第２の手段と、エレベ
   ータ起動時に前記第２の手段により電動機速度が前記所
   定値に達したことが検出されるまでの範囲内で前記第１
   のトルク補償量を前記第２の不平衡トルク補償量によっ
   て修正する第２の手段とを設けたことを特徴とする減速
   機付きエレベータの制御装置。