JP5388063B2 - 信号入出力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は信号入出力制御装置に係り、特に油圧エレベータのリニューアル工事に際して利用される信号入出力制御装置に関する。

油圧エレベータは、上昇時にポンプモータを全力運転させる。ポンプによって昇圧された作動油は制御バルブによって走行制御に必要な流量が油圧シリンダへ圧入されて、かごの運転が実現されている。

油圧エレベータは上昇時にポンプモータを常に全力で運転していることから電力消費が大きいが、建物高さ制限などレイアウト制限を余り受けないことから、油圧エレベータは設置運用されてきた。しかしながら、省エネルギー化への対応が重視されるようになり、マシンルームレスエレベータヘのリニューアルが行われるケースが多くなっている。

油圧エレベータをリニューアルする場合は、昇降路内から使用してきた用品類を撤去し、マシンルームレスエレベータに更新するといった方法が採られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００８−３０８９１号公報 特開２００２−３７５６３号公報

昇降路内からの用品類の撤去による方法では、工事期間中にエレベータは全面停止することとなり、建物の上下移動設備が失われる。工事期間は規模にもよるが３週間以上にも及ぶ事もあり、該当期間は建物利用者に不便を強いることとなっていた。

そこで、撤去する用品は最小限に留め、油圧シリンダが置かれていない隙間の空間にマシンルームレスエレベータの巻上機などの用品を配置し、間欠的に停止して工事を進行のうえ、しかるべき時点で全面停止し残工事工程を完了させるというような工法も考えられる。

リニューアル工事の際に全面停止期間を短縮する上で、次に述べる項目が問題となる。リレーシーケンスで動作制御している油圧エレベータは、一般に、昇降路内レールに沿って上下方向にスイッチ群を配置している。これら各所に設置のスイッチ群はかごが移動して、その動作位置までやってくると信号を出力して減速開始や位置表示ランプの切り替えといった動作や表示制御に利用されている。これらスイッチ群は工事段階の初期で撤去されることになるケースがあるが、撤去するとかご位置情報が得られなくなるため、通常運転は出来なくなる。よって工事期間中、エレベータは連続停止して施工せざるを得なかった。

そこで、本発明は、上記した問題に鑑みてなされたもので、工事の初期段階で行われる昇降路内から撤去されるスイッチ群に成り代わり、かご位置に応じて相当信号を出力する信号出力装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様によれば、油圧エレベータの昇降路内において各階に取り付けられる、（１）各階におけるかごの位置を検出する位置検出スイッチ、（２）移動中のかごの位置表示を切り替える位置表示切り替えスイッチ、（３）所望の階にかごを着床させる際に上昇中のかごを制御する上昇時減速開始スイッチ、（４）所望の階にかごを着床させる際に下降中のかごを制御する下降時減速開始スイッチ、の各出力信号と同等の信号を、前記位置検出スイッチ、前記位置表示切り替えスイッチ、前記上昇時減速開始スイッチ及び前記下降時減速開始スイッチに成り代わり前記かごの上下移動に伴って擬似的に発生することを特徴とする信号入出力制御装置が提供される。

（１）〜（４）のスイッチは走行制御に必要であるが、この他、油圧エレベータのかごが、運転休止中に基準レベル階から沈下するのを検出する沈下検出スイッチを、昇降路内において最下階に取り付けられる、この沈下検出スイッチの出力信号と同等の信号を、提供することも可能である。

本発明によれば、かご位置の情報を示す擬似信号を制御盤に入力することができるので、通常の運転機能を有したまま全面的にエレベータ停止することなく、リニューアル工事作業を円滑に進行させることが可能となる。

本発明の実施形態に係る信号入出力制御装置を組み込んだエレベータの構成図である。 信号入出力制御装置の概略の構成図である。 各作動スイッチの動作ダイアグラムである。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る信号出力装置を組み込んだ油圧エレベータの構成図である。油圧エレベータは、上昇時にパワーユニット15によってポンプモータを全力運転させ、ポンプによって昇圧された作動油は制御バルブ（図示せず）によって走行制御に必要な流量が油圧シリンダ８へ圧入されて、かご７の昇降運転を行う。

図１に示すように、それぞれガバナテンショナ１の回転軸に小型のロータリーエンコーダ２が取付けられている。エレベータピットのシリンダースタンド３の近傍には、信号入出力制御装置４が設置されている。信号入出力制御装置４の設置場所は、特段限定されることはない。昇降路面積が狭い場合には、点検できる範囲であれば、信号入出力制御装置４の設置レイアウトは適宜選定することができる。

油圧エレベータにおいては、昇降路内のガイド昇降路内レール全長に渡って、かご７に設置された検出板５によって作動する複数の作動スイッチ６（６'、６"、・・・）が取り付けられている。これらの作動スイッチ６は、油圧エレベータの運行制御に欠かせないもので、一般的には、下記の機能を有したスイッチである。

（１）ＦＬＳ：ｎ階の位置検出スイッチ
（２）ＰＬＳ：ｎ階と（ｎ＋１）階の位置表示切り替えスイッチ
（３）ＳＤＬ：ｎ階に着床するための下降運転時減速開始スイッチ
（４）ＳＵＬ：ｎ階に着床するための上昇運転時減速開始スイッチ
ここで、ｎは油圧エレベータが設置される建物の階床数を最大値とする整数である。各階の信号はそれぞれ個別の信号であることから、信号点数は、｛４（ｎ−１）＋１）個となる。

これらの作動スイッチ６からは、かごの上下移動に伴いそれぞれの信号を出力する。図３は、かご位置と各作動スイッチの出力との関係を示すダイアグラムの一例である。図３に示すように、かごがどの階に位置しているかを示す位置検出スイッチＦＬＳは、各階に到着する毎にＯＮ信号を出力する。位置表示切り替えスイッチＰＬＳは、例えば、かごがｎ階から（ｎ＋１）階へ移動途中に、ｎ階と（ｎ＋１）階の中間を過ぎた時点、すなわち階の高さＨの半分である１／２Ｈを過ぎた時点でＯＮ信号を出力し、かごの現在位置を示す階の表示が切り替わる。かごをｎ階に着床させる際の下降運転時減速開始スイッチＳＤＬは、かごが（ｎ＋１）階からｎ階へ移動途中に、下降側減速距離Ｂまで到達した時点で、ＯＮ信号を出力する。Ｂの値は、設置されている油圧エレベータの制動能力を考慮して定めることができる。かごをｎ階に着床させる際の上昇運転時減速開始スイッチＳＵＬは、かごが（ｎ−１）階からｎ階へ移動途中に、上昇側減速距離Ａまで到達した時点で、ＯＮ信号を出力する。Ａの値は、設置されている油圧エレベータの制動能力を考慮して定めることができる。

尚、これらのスイッチの他に、法定の安全スイッチや方向制限、終端階強制停止スイッチが別途、設置されている。さらに、各階に１枚ずつ着検板９を設置し、かご側にスイッチを置くことでかごドアとホールドアとの係合領域、ならびにかごとホールの床上下位置を検出するスイッチ（いずれも、図示は省略）が設置されている。

次に、油圧エレベータのリニューアル工事の進行について説明する。油圧エレベータのリニューアル工事の初期段階では、かご７の背面は油圧シリンダ８の設置空間を除けば他の空間は空いている。そこで、当該空間に図示しないカウンター昇降路内レールを立て、頂上部に巻上機を置くといったように、マシンルームレスエレベータ用品を追加設置していく。

一方、上記した作動スイッチ６（６'、６"、・・・）は、各種機器追加の場合に干渉してしまうため、工事の初期段階で撤去する要請がある。しかし、作動スイッチ６を撤去した場合には、ＰＬＳ、ＦＬＳ、ＳＵＬ、ＳＤＬの各スイッチからの信号が喪失し、油圧エレベータの運用ができなくなる。

そこで、リニューアル工事の際、これらのスイッチの出力信号の擬似信号を発生させる信号入出力制御装置４が使用される。

図２は、信号入出力制御装置４の構成図である。図２に示すように、信号入出力制御装置４は、制御ユニット本体部１１と、信号入出力制御装置４の異常を検出するためのウォッチドッグタイマ（以下、ＷＤＴと略す）１２と、遮断用リレー１３から構成されている。

制御ユニット本体部１１は、例えば、豊富な入出力機能をもつＰＬＣ（Programmable Logic Controllers）などで構成することができる。制御ユニット本体部１１は、ロータリーエンコーダ２と接続するための入力インターフェースを備える。ロータリーエンコーダ２からは、かごの上下位置と同期する位置信号を入力する。さらに、得られたかご位置信号に応じて出力を行う複数の出力ポートを備えている。出力ポートからは、上述した昇降路内に配設されているＰＬＳ、ＦＬＳ、ＳＵＬ、ＳＤＬの各スイッチからの出力信号と等しい出力順位、形態で出力される。したがって、油圧エレベータをリニューアルする際、既設のＰＬＳ、ＦＬＳ、ＳＵＬ、ＳＤＬの各スイッチを撤去しても、信号入出力制御ユニットからは、ＰＬＳ、ＦＬＳ、ＳＵＬ、ＳＤＬの各スイッチからの出力信号と等しい出力順位、形態の信号を得ることができる。制御ユニット本体部１１は、自己診断機能を備えることが好適である。さらに、制御ユニット本体部１１の外部に接続したＷＤＴ１２によって、異常検出を確実なものとすることができる。

ＷＤＴ１２は、制御ユニット本体部１１に組み込まれているプログラム等を監視するもので、監視対象であるプログラムからはクリアすることはできるが、止めることができないタイマである。ＷＤＴ１２は、動作させないようにするのが正常な使い方で、通常は、オーバフローしないように定期的にクリアすることでＷＤＴ割り込みやリセットを発生させない。ＷＤＴ１２はフリーランのタイマで、起動すると指定されたクロックをひたすらカウントし続ける。オーバフローまでの時間はカウントクロック周波数で決定され、カウントしてオーバフロー前にクリアすれば、なにも起らない。仮に、オーバフローし、ＷＤＴ割り込みが発生したり、リセットがかかることにより、プログラムの異常を検出する。

尚、制御ユニット本体部１１が、機能的にあえてＷＤＴ１２を備えずとも充分な安全性を確保していると認められる装置構成を採用した場合には、必ずしもＷＤＴ１２を備えなくてもよいことは勿論である。

遮断用リレー１３は、断線、断線による接地、ショート等が発生した場合に、制御ユニット本体部１１への電力供給を制限し、万が一の異常発生時の安全回路を実現するものである。

リニューアル工事の際、図示しない着検板も昇降路内昇降路内レールから支持材を介して取り付けられているために撤去する必要がある。これについては、マシンルームレスエレベータにおける一般的な方法である、ホール敷居に着検板９、着床スイッチ１０を取り付ける方法によって置き換えが可能である。仮に、着検板長さが変わるものであったとしても、延長板の取り付けで対応が可能である。

このように、昇降路内レールの各所に取り付けたスイッチ、各階の着検板を撤去しても、エレベータピットにてガバナ回転軸に取り付けたロータリーエンコーダ２ならびにＰＬＣなどで構成した信号入出力制御装置４が、等価な信号出力を行うので、リニューアル工事の際も、運行サービスを継続することが可能となる。夜間までリニューアル工事作業を継続しない場合は、従来の制御を使用することで、運行サービスができる。

リニューアル工事の際に必要な作業自体は、信号入出力制御装置４とロータリーエンコーダ２の取り付け、信号線ならびに安全回路への遮断用リレー１３の接点回路挿入などの軽微な改造作業で対応が可能である。

この他、制御盤のバルブ制御信号を取り込み、ガバナがかご移動に同期しないような異常発生に対しての検出ならびに動作停止を行うといった機能付加も実現可能である。

リニューアル工事後は、ロータリーエンコーダ２ならびに信号入出力制御ユニット４は不要となるが、階床と階高の情報さえ入れ換えれば他のリニューアル物件に適用することが可能であるため、経済的である。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。

油圧エレベータでは、利用されていない場合には、タンクに作動油を全て戻すため最下階レベルにて待機している。油圧バルブ等の経年変化により、通常時はともかく、運転休止中はリレベル動作を行わないため、かごがそのままファイナルリミットスイッチまで沈下することが懸念される。そのため、かごがレベルよりも特定の距離Ｍを超えて沈下したことを検出するスイッチを配置するのが好適である。係る沈下検出スイッチＤＬＳもまた、リニューアル工事の際は、撤去することになる。

そこで、本実施形態においては、ＰＬＳ、ＦＬＳ、ＳＵＬ、ＳＤＬの各スイッチからの出力信号に加えて、沈下検出スイッチＤＬＳの出力信号を、信号入出力制御装置4から、等しい出力順位、等しい形態で擬似的に発生させる。

本実施形態によれば、油圧エレベータが長期間の運転休止を経るものであっても、安全にリニューアル工事を進行させることができる。

（第３の実施形態）
続いて、第３の実施形態について説明する。

第３の実施形態においては、かごのローラガイドや上梁をベースとして、ゴムローラ（図示しない）を取付ける。ゴムローラの回転軸に、ロータリーエンコーダ２を回転軸が同じになるように取り付ける。ゴムローラを昇降路内レールに押し当て、かごの移動と同期してロータリーエンコーダ２が、かごの位置情報を検出するように構成する。

このような構成によれば、かご上で信号入出力制御装置４ならびにロータリーエンコーダ２を取付けさえすれば、昇降路内レールに取り付けたスイッチを撤去できる。

第２の実施形態によれば、かご上における作業のみで、エレベータの運行を間欠的に停止するだけで、リニューアル工事作業を進めることが可能となる。

（第４の実施形態）
続いて、第４の実施形態について説明する。

第４の実施形態においては、かご位置に同期した上下位置情報を入力し、ある特定の高さ領域で複数の信号をＯＮ，ＯＦＦ出力させる。

このような構成を有する装置は、ロープ式エレベータにおける階床選択器がそのまま、他には終端階の強制減速装置が同等の構成を採用することができる。使用用途が異なるため取り付けただけでは適用できないが、装置構成は必要充分に備わっている。したがって、内部のプログラミングの変更のみで機能の実現ができるので、装置の転用が可能である。

このようにすれば、リニューアル工事の現場が変わる毎に、新たな装置を開発することなくプログラム変更のみで所定の機能を実現することが可能である。

（第５の実施形態）
信号入出力制御装置４は、上記した構成に限られず、非接触でかご位置信号を入力し、現在のかご位置に応じた半導体接点を開閉させ、制御盤のリレーシーケンスを動作させる階床選択機で構成することもできる。

また、特に高速エレベータの運行制御において、かごが昇降路の終端に衝突しないために、終端階強制減速装置（Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｓｔｏｐ、以下、ＥＴＳという。）が採用されている。すなわち、昇降路終端領域に「昇降路終端領域に侵入した」信号を制御ユニットに送出するトリガスイッチと、かごが終端領域にある間かごの走行速度を監視して、終端に向かって走行している場合にはかご速度と現在のかご位置の関係から、昇降路終端に到達する以前にかご停止できないと判断した場合に安全装置を遮断、かごを急減速させることでかごが昇降路終端へ激突することを防止する。ＥＴＳは、かごの位置と速度を監視する機能を有している必要がある。かご位置を監視する機能を有していれば、特定位置領域でその都度、必要な信号を出力する機能を付加することにより、信号入出力制御装置４を構成することができる。例えば、昇降路のいずれかに1箇所以上、通常は上下の終端から一定距離離れた位置に合計２箇所（昇降路上方、下方）に、終端領域に侵入したことを物理的に検出するためのリミットスイッチを配置して強制減速や強制停止させる。ＥＴＳはエレベータ制御装置の動作機能に依存することなく、独立して電源を持ち、かご位置速度を独自に監視し、安全装置を遮断してかごを停止にかかる安全保護装置なので、ＥＴＳを取り付けることによりかごの絶対位置検出スイッチが必要になるが、ＥＴＳの制御装置にプログラマブルなコントローラが使用されているならば、位置に応じた信号出力を行うプログラム追加で（必要数の信号出力ポートを具備することも必要ですが）機能実現が出来る。

なお、本発明は上記の実施形態のそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示さ昇降路内レール全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…ガバナテンショナ、２…ロータリーエンコーダ、３…シリンダースタンド、４…信号入出力制御装置、５…検出板、６，６'，６"，…作動スイッチ、７…かご、８…油圧シリンダー、９…着検板査、１０…着床スイッチ、１４…昇降路、１５…パワーユニット。

Claims (7)

1. 油圧エレベータの昇降路内において各階に取り付けられる、
   （１）各階におけるかごの位置を検出する位置検出スイッチ、
   （２）移動中のかごの位置表示を切り替える位置表示切り替えスイッチ、
   （３）所望の階にかごを着床させる際に上昇中のかごを制御する上昇時減速開始スイッチ、
   （４）所望の階にかごを着床させる際に下降中のかごを制御する下降時減速開始スイッチ、
   の各出力信号と同等の信号を、前記位置検出スイッチ、前記位置表示切り替えスイッチ、前記上昇時減速開始スイッチ及び前記下降時減速開始スイッチに成り代わり前記かごの上下移動に伴って擬似的に発生することを特徴とする信号入出力制御装置。
2. 油圧エレベータのかごが運転休止中、ファイナルリミットスイッチが作動するまで最下階から沈下するのを検出する沈下検出スイッチを、昇降路内において取り付け、
   この沈下検出スイッチの出力信号と同等の信号を、かごの沈み量が一定距離を超えたことに伴って擬似的に発生することを特徴とする請求項１記載の信号入出力制御装置。
3. ガバナあるいはガバナテンショナの回転軸にロータリーエンコーダを取り付け、このロータリーエンコーダの出力から、かごの位置情報を取得することを特徴とする請求項１または請求項２記載の信号入出力制御装置。
4. かごの上部にゴムローラを配設し、このゴムローラの回転軸にパルスエンコーダを取り付け、前記ゴムローラを昇降路内レールに押しつけて、かごの移動に同期して、前記パルスエンコーダから、かごの位置情報を取得することを特徴とする請求項１または請求項２記載の信号入出力制御装置。
5. 前記信号入出力制御装置は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controllers）として構成する制御ユニット本体部と、この制御ユニット本体部の異常を検出するためのウオッチドッッグタイマと、信号入出力制御ユニットの安全回路遮断用リレーを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の信号入出力制御装置。
6. 前記信号入出力制御装置は、非接触でかご位置信号を入力し、現在のかご位置に応じた半導体接点を開閉させ、制御盤のリレーシーケンスを動作させる階床選択機で構成することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の信号入出力制御装置。
7. 前記信号入出力制御装置は、かごの位置と速度を監視する機能を有し、かごが昇降路の終端に衝突しないために、終端階強制減速装置で構成することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の信号入出力制御装置。