JP7140634B2 - エレベーターの制御システム - Google Patents
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Description
本発明は、エレベーターの制御システムに関する。
エレベーターでは、駆動装置や制御装置の故障などによってかごが異常増速の状態(以下、過速状態)となった場合には、速度に応じて段階的に各種の安全装置を作動させ、かごを自動的に停止する。
第一段階はかごが定格速度を超え所定の速度(過速検出速度)を超えた際に、巻上機のモータ電流を遮断し、同時に巻上機に設置されたブレーキでかごを非常制動する(過速スイッチ機能)。
第二段階は、主索破断などにより、さらにかご速度が増速し、非常止め装置の動作速度を超えた際に、かごに取り付けられたブレーキ機構がガイドレールを強く引き締めることによりかごを非常制動する(非常止め機能)。
従来、これらの安全装置を動作させるためのかご速度検出装置には、ガバナの回転を利用した機械式スイッチが用いられていた。一方、かご速度の異常検出をエンコーダや光学センサで電気的に行う検出手法が存在する。この場合は、検出装置を二重化することにより信頼性を確保し、それぞれの検出装置の出力値が一致しない場合は、検出装置の一方に不具合が発生しているとしてかごを制動する。なお、制動時に検出装置の出力がともに過速検出速度の動作速度以下であれば、非常止め装置を用いずに、巻上機のモータ制御によりかごを最寄階まで移動させ、乗客を降車させることができる。このようなエレベーターの制御システムとして、例えば特許文献1がある。
特許文献1では、二つの加速度センサを備えた制御装置とかご速度検出装置がかごに設置されている。そして、二つの加速度センサの出力差分が所定の閾値以下であれば、この加速度データを使用してかご速度検出装置の異常判定や制動手段の判定を行う。
特許文献1に記載の技術では、かごに取り付けられた加速度センサを利用して制動手段の判定を行っている。しかし、かごに加速度センサを設置して計測する場合、かごの傾き、かご振動、ノイズ等の影響により加速度センサの出力結果に誤差が発生する。この加速度データから速度データを算出すると、誤差を含んだ速度データとかご速度検出装置が出力した速度データが不一致となり、頻繁にかごを非常停止することが懸念される。また、出力された速度データによっては非常止め装置を用いるため、急激な減速度が発生し、乗客の心身に負担を与える可能性がある。よって、二重化したかご速度検出装置の出力値を用いて、かごの過速状態と制動手段を適切に判定する制御システムが求められる。
本発明の目的は、上記課題を解決し、非常止め装置の誤動作を低減するエレベーターの制御システムを提供することにある。
上記目的を達成するために本発明の特徴とするところは、かごと、前記かごと主索によって接続された釣り合いおもりと、前記かごを昇降するモータを有する巻上機と、前記かごの移動速度を計測する少なくとも2つの第1かご速度検出装置及び第2かご速度検出装置と、前記巻上機に制動を与える巻上機ブレーキと、前記かごの移動経路に沿って敷設されるガイドレールを把持することにより前記かごを制動する非常止め装置と、前記第1かご速度検出装置及び前記第2かご速度検出装置の出力に基づいて前記巻上機、前記巻上機ブレーキ及び前記非常止め装置を制御する制御装置を備えたエレベーターの制御システムであって、前記制御装置は、前記第1かご速度検出装置及び前記第2かご速度検出装置の速度データから、前記かごの加速度データを算出する演算部と、前記かごの異常増速を判定する判定部とを備え、前記第1かご速度検出装置及び前記第2かご速度検出装置から出力されたそれぞれの速度データが異なり、前記速度データのうち高速側の速度データから算出された前記かごの加速度データが所定の閾値以上の場合、前記高速側の速度データを出力した前記第1かご速度検出装置若しくは前記第2かご速度検出装置の何れかが異常と判定することにある。
本発明によれば、非常止め装置の誤動作を低減するエレベーターの制御システムを提供することができる。
以下、本発明に実施例について、図面を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例に係るエレベーターの全体構成を示す概略図である。かご1は主索2によって吊り下げられ、巻上機3を構成するシーブ4、プーリ5を介して、釣り合いおもり6と連結される。巻上機3は、駆動力を発生するモータ7と、巻上機に制動を与える巻上機ブレーキ8を備えている。かご1はモータ7のトルクを制御することでガイドレール9に沿って移動する。巻上機3、プーリ5は機械室15内に設置される。機械室には、後述する制御装置12が備えられている。
モータ7には制動手段である巻上機ブレーキ8が設置されており、昇降路内に設置された安全スイッチがオフとなった場合や、かご1が過速スイッチの動作速度以上となった場合に動作する。巻上機ブレーキ8が動作すると、巻上機3の回転運動を抑制することでかご1を制動させる。
一方、かご1には巻上機ブレーキ8と独立した制動手段である非常止め装置10が設けられている。非常止め装置10は主索破断などで巻上機ブレーキ8が動作してもかご1が減速しない場合の非常止め装置である。非常止め装置10が動作すると、制動機構がガイドレール9を直接把持することでかご1を制動させる。過速スイッチおよび非常止め装置10はかご速度検出装置11の速度データを基に動作し、特性上、非常止め装置10の動作速度は過速スイッチの動作速度よりも大きい。
かご速度検出装置11は、かご1の移動速度を検出する装置であり、かご1の移動速度を検出できるものであれば、例えばカメラ、光学センサ、磁気センサなどを用いてもよく、かご1の移動距離から移動速度を算出する方式でもよい。また、かご速度検出装置11は、かご1の速度データを出力できれば、昇降路内のどの部分に設置してもよい(図1ではかご1の上部)。本実施例では、かご速度検出装置11は1系(第1かご速度検出装置11A)、2系(第2かご速度検出装置11B)と二重化されており、各系が計測したかご1の速度データは制御装置12に送信される。このように、本実施例のかご速度検出装置11は多重化されており、少なくとも2つのかご速度検出装置11である第1かご速度検出装置11Aと第2かご速度検出装置11Bを備えている。
エレベーターの制御を行う制御装置12は、演算部13と判定部14を備える。演算部13はかご速度検出装置11から送信された速度データを保存するメモリと、保存された速度データからかご1の加速度データを算出する演算装置を備える。
判定部14はかご速度検出装置11の出力速度データと演算部13の加速度データからかご1の状態を判断し、制動手段を決定する。なお、図1において、制御装置12は巻上機3、プーリ5が設置された機械室15の内部に記載しているが、かご速度検出装置11の出力値を受け取り、制動装置に動作指令を送れるのであれば昇降路内のどの部分に設置してもよい。
図2は、本発明の一実施例に係るエレベーター制動手段の判定処理示すフローチャートである。本フローチャートを用いてエレベーターの制動手段判定方法を説明する。
制御装置12が制動手段の判定を開始するとともに、かご速度検出装置11はある時刻t1のかごの速度データVA1、VB1を取得する(ステップS101)。取得したかごの速度データVA1、VB1は演算部13に送信され、メモリに格納される。次に、かご速度検出装置11が時刻t1の一計測周期前(時刻t0)に取得し、演算部13に格納されたかごの速度データVA0、VB0と、演算部13に格納されたかごの速度データVA1、VB1から、例えば速度データを微分してかごの加速度α、βを算出する(ステップS102)。なお、算出したかごの加速度α、βは演算部13内のメモリに格納し、判定部14に送信する。
判定部14では、かご速度検出装置11から出力された速度データVA1、VB1と、演算部13から出力された加速度データα、βを用いて、以下の条件分岐に従ってかご1の異常増速を判定すると共に、かご1の制動手段を判定する。なお、図2のフローチャートにおいて、条件分岐がYESのフローに遷移することを条件の真、NOのフローに遷移することを条件の偽と定義する。
二つのかごの速度データVA1、VB1が一致している場合(条件ステップS103の真)、出力されたかご速度に応じて制動手段を決定する。かごの速度データVA1、VB1が過速スイッチの動作速度以下であれば(条件ステップS104の偽)、エレベーターは通常運行の状態にあると判定する。かご1を減速させる際は、モータトルクを制御してかご1を制動する(ステップS105)。
ステップS104において、かごの速度データVA1、VB1が過速スイッチの動作速度以上(条件ステップS104の真)、非常止め装置10の動作速度以下であれば(条件ステップS106の偽)、かご1が過速スイッチの動作速度に達していると判定し、巻上機ブレーキ8を用いてかご1を制動する(ステップS107)。
ステップS106において、かごの速度データVA1、VB1が非常止め装置10の動作速度以上であれば(条件ステップS106の真)、かご1が非常止め装置10の動作速度に達していると判定し、非常止め装置10を用いてかご1を制動する(ステップS108)。
なお、かご1の異常状態によっては、前記条件分岐によって決定した制動手段でかご1が減速しない可能性がある。例えば、かご1と連結する主索2が破断した場合は、モータトルクおよび巻上機ブレーキ8を用いてもかご1を制動できない。よって、制動手段の判定はかご速度検出装置11の計測周期毎(例えば1~2ms)に行い、かご1が減速しない場合は、かご速度に応じて制動手段を変更する。
次に、二つのかごの速度データVA1、VB1が一致しない場合(条件ステップS103の偽)について説明する。二重化されたかご速度検出装置11の出力が不一致のとき、かご速度検出装置11は少なくともどちらか一方が誤動作していると判断し、かご1を後述する条件分岐に従って制動する。
かごの速度データVA1、VB1がともに過速スイッチの動作速度以上の場合(条件ステップS109の真)、さらにかごの速度データVA1、VB1がともに非常止め装置10の動作速度以上であるか判定する(条件ステップS110)。かごの速度データVA1、VB1がともに非常止め装置10の動作速度以上であれば(条件ステップS110の真)、かご1が非常止め動作速度に達していると判定し、非常止め装置10を用いてかご1を制動する(ステップS111)。
ステップS110において、かごの速度データVA1、VB1の少なくとも一つ以上が非常止め動作速度以下の場合(条件ステップS110の偽)、かごの速度データVA1、VB1の一方が非常止め装置10の動作速度以上であるか判定する(条件112)。かごの速度データVA1、VB1がともに非常止め装置10の動作速度以下であれば(条件ステップS112の偽)、かご1が過速スイッチの動作速度に達していると判定し、巻上機ブレーキ8を用いてかご1を制動する(ステップS113)。かごの速度データVA1、VB1の一方が非常止め装置10の動作速度以上であれば(条件ステップS112の真)、非常止め装置10の動作速度を出力したかご速度検出装置11の加速度データαまたはβを用いて制動手段を決定する(条件ステップS114)。
ここで、図3を用いて加速度データによる制動手段の判定方法を説明する。図3は二重化かご速度が不一致の場合の制動手段判定方法を説明するかご速度とかごの加速度推移図である。図3は、時刻t1における第1かご速度検出装置11Aの出力値VA1が、非常止め動作速度Vsより大きい場合を想定したかご速度およびかごの加速度である。図3において、Vcはかご1の実速度、VA0、VB0は時刻t0における第1かご速度検出装置11A、第2かご速度検出装置11Bの出力値、VA1、VB1は時刻t1における第1かご速度検出装置11A、第2かご速度検出装置11Bの出力値、Voは過速スイッチの動作速度、α、βは第1かご速度検出装置11A、第2かご速度検出装置11Bの出力値を用いて演算したかごの加速度、δは過速スイッチの動作判定を行う加速度閾値、γは非常止め装置10の動作判定を行う加速度閾値である。時刻t1において、第1かご速度検出装置11Aは非常止め装置10の動作速度以上の値(かごの速度データVA1)を出力しているが、時刻t0時点では、二つの速度検出装置の出力値は一致しており、かご速度を正常に計測できているとみなせる。ここで、第1かご速度検出装置11Aの出力したかごの速度データVA0、VA1から時刻t0、t1間のかごの加速度を算出する。エレベーターはガイドレール9に沿って昇降路内を移動しており、非常止め装置10が動作するような故障条件、例えば主索破断によりかご1が落下した場合などでも、ある加速度閾値を超えて移動することは起こり得ない。従って、判定部14では、非常止め装置10が動作する故障条件において、かご1が取り得る最大の加速度以上の閾値γをあらかじめ設定する。ここで、加速度閾値γはかご1の落下を想定し、自由落下加速度以上の値とする。非常止め動作速度を超えた際に算出したかごの加速度αが所定の閾値γ以上である時、かご1はエレベーターの機構上、達することのない加速度で増速していることになり、当該速度を出力した第1かご速度検出装置11Aに不具合が発生していると判定できる。この場合は、非常止め装置10を動作させずにモータトルク制御または巻上機ブレーキ8によりかご1を制動する。
また、かご速度検出装置11の一方が過速スイッチの動作速度以上、かつ非常止め装置10の動作速度以下であり、他方が過速スイッチの動作速度以下の場合は、過速スイッチの動作判定を行う加速度閾値δを設定しておく。加速度閾値δは、モータ制御に異常が発生したことを想定し、モータトルクと、かご1と釣り合いおもり6の重量差によるトルクの合計で発生する最大加速度以上とする。前記非常止め装置10の動作判定手段と同様に、過速スイッチの動作速度を出力したかご速度検出装置11についてかごの加速度を算出し、所定の加速度閾値δと比較することで、不具合が発生していないか判定する。なお、制動手段の判定はかご速度検出装置11の計測周期ごとに行い、かご1が減速しない場合は、適宜制動手段の判定を行う。
一方、スパイクノイズ等によってかご速度検出装置11の速度データに異常が発生したことを想定し、算出したかごの加速度が所定の閾値εを超えた場合には、制動を行わずに所定の時間待機し、再び制動手段を判定することもできる。ここで、加速度閾値εは、ノイズによる加速度データの急激な増加を想定し、加速度閾値γ、δより大きな値とする。
以上の判定方法により、かご1の制動手段を決定する。図2に戻り、非常止め動作速度を出力したかご速度検出装置11の加速度データαまたはβが所定の加速度閾値γ以下であれば(条件ステップS114の偽)、非常止め動作速度を出力したかご速度検出装置11が正常に動作している可能性があるため、非常止め装置10を用いてかご1を制動する(ステップS115)。
一方、非常止め動作速度を出力したかご速度検出装置11の加速度データαまたはβが所定の加速度閾値γ以上であれば(条件ステップS114の真)、非常止め動作速度を出力したかご速度検出装置11に不具合が発生していると判定し、非常止め装置10ではなく、巻上機ブレーキ8によってかご1を制動する(ステップS116)。すなわち、第1かご速度検出装置11A及び第2かご速度検出装置11Bから出力されたそれぞれの速度データVA1、VB1のうち、一方が非常止め装置10の動作速度以上であり、他方が巻上機ブレーキ8を用いる動作速度以上かつ非常止め装置10の動作速度以下であるとき、高速側の速度データから算出されたかご1の加速度が所定の閾値以上の場合には巻上機ブレーキ8を動作させてかご1を制動させる。
以上の条件分岐により、かごの速度データVA1、VB1が異なり(条件ステップS103の偽)、さらにかごの速度データVA1、VB1がともに過速スイッチ動作速度以上を出力した場合(条件ステップS109の真)の制動手段を判定することができる。
次に、かごの速度データVA1、VB1の少なくとも一つ以上が過速スイッチの動作速度以下の場合(条件ステップS109の偽)の判定方法について説明する。この時、かごの速度データVA1、VB1の一方が過速スイッチの動作速度以上か判定する(条件ステップS117)。かごの速度データVA1、VB1がともに過速スイッチの動作速度以下であれば(条件ステップS117の偽)、かご1は過速スイッチの動作速度以下であるが、少なくとも一つ以上のかご速度検出装置11に不具合が発生していると判定し、モータ減速によって最寄階休止を行う(ステップS118)。
かごの速度データVA1、VB1の一方が過速スイッチの動作速度以上であれば(条件ステップS117の真)、次にかごの速度データVA1、VB1の一方が非常止め装置10の動作速度以上か判定する(条件ステップS119)。すなわち、かごの速度データVA1、VB1のうち高速側の速度データが非常止め装置10の動作速度以上か判定する。かごの速度データVA1、VB1の一方が非常止め装置10の動作速度以上であれば(条件ステップS119の真)、非常止め動作速度を出力したかご速度検出装置11の加速度データαまたはβを用いて制動手段を決定する(条件ステップS120)。
非常止め装置10動作速度を出力したかご速度検出装置11の加速度データαまたはβが所定の加速度閾値γ以下であれば(条件ステップS120の偽)、非常止め動作速度を出力したかご速度検出装置11が正常に動作している可能性があるため、非常止め装置10を用いてかご1を制動する(ステップS121)。
一方、非常止め動作速度を出力したかご速度検出装置11の加速度データαまたはβが所定の加速度閾値γ以上であれば(条件ステップS120の真)、非常止め動作速度を出力したかご速度検出装置11に不具合が発生していると判定し、非常止め装置10ではなく、モータ減速によって最寄階休止を行う(ステップS122)。すなわち、かごの速度データVA1、VB1のうち高速側の速度データから算出されたかごの加速度が所定の閾値以上の場合に、高速側の速度データを出力した第1速度検出装置11Aもしくは第2速度検出装置11Bの何れかが異常と判定する。そして、巻上機3のモータトルク制御を用いて、かご1を最寄階に停止させる。
かごの速度データVA1、VB1の一方が非常止め装置10の動作速度以下(条件ステップS119の偽)、すなわち一方のかごの速度データが過速スイッチの動作速度以上、かつ非常止め装置10の動作速度以下であれば、過速スイッチ動作速度を出力したかご速度検出装置11の加速度データαまたはβを用いて制動手段を決定する(条件ステップS123)。
過速スイッチ動作速度を出力したかご速度検出装置11の加速度データαまたはβが所定の加速度閾値δ以下であれば(条件ステップS123の偽)、過速スイッチ動作速度を出力したかご速度検出装置11が正常に動作している可能性があるため、巻上機ブレーキ8を用いてかご1を制動する(ステップS124)。
一方、過速スイッチ動作速度を出力したかご速度検出装置11の加速度データαまたはβが所定の加速度閾値δ以上であれば(条件ステップS123の真)、過速スイッチ動作速度を出力したかご速度検出装置11に不具合が発生していると判定し、巻上機ブレーキ8ではなく、モータ減速によって最寄階休止を行う(ステップS125)。すなわち、第1かご速度検出装置11A及び第2かご速度検出装置11Bから出力されたそれぞれの速度データVA1、VB1のうち、一方が巻上機ブレーキ8を用いる動作速度以上かつ非常止め動作速度以下であり、他方が巻上機ブレーキ8を用いる動作速度以下であるとき、高速側の速度データから算出されたかご1の加速度が所定の閾値以上の場合には巻上機3のモータトルク制御を用いて、かご1を最寄階に停止させる。
以上説明したように本実施例によれば、二重化されたかご速度検出装置11が出力したかごの速度データと、演算部13で算出されたかごの加速度データを用いることにより、かご1の過速状態に応じた制動手段を判定することができる。従って、非常止め装置の誤動作を抑制することができる。
1…かご、2…主索、3…巻上機、4…シーブ、5…プーリ、6…釣り合いおもり、7…モータ、8…巻上機ブレーキ、9…ガイドレール、10…非常止め装置、11…かご速度検出装置、11A…第1かご速度検出装置、11B…第2かご速度検出装置、12…制御装置、13…演算部、14…判定部、15…機械室
Claims (7)
- かごと、前記かごと主索によって接続された釣り合いおもりと、前記かごを昇降するモータを有する巻上機と、前記かごの移動速度を計測する少なくとも2つの第1かご速度検出装置及び第2かご速度検出装置と、前記巻上機に制動を与える巻上機ブレーキと、前記かごの移動経路に沿って敷設されるガイドレールを把持することにより前記かごを制動する非常止め装置と、前記第1かご速度検出装置及び前記第2かご速度検出装置の出力に基づいて前記巻上機、前記巻上機ブレーキ及び前記非常止め装置を制御する制御装置を備えたエレベーターの制御システムであって、
前記制御装置は、前記第1かご速度検出装置及び前記第2かご速度検出装置の速度データから、前記かごの加速度データを算出する演算部と、前記かごの異常増速を判定する判定部とを備え、
前記第1かご速度検出装置及び前記第2かご速度検出装置から出力されたそれぞれの速度データが異なり、前記速度データのうち高速側の速度データから算出された前記かごの加速度データが所定の閾値以上の場合、前記高速側の速度データを出力した前記第1かご速度検出装置、若しくは前記第2かご速度検出装置の何れかが異常と判定することを特徴とするエレベーターの制御システム。 - 請求項1に記載のエレベーターの制御システムにおいて、
前記非常止め装置は前記巻上機ブレーキよりも大きい動作速度で動作し、
前記第1かご速度検出装置及び前記第2かご速度検出装置から出力されたそれぞれの速度データのうち、一方が前記非常止め装置の動作速度以上であり、他方が前記巻上機ブレーキを用いる動作速度以上かつ前記非常止め装置の動作速度以下であるとき、高速側の速度データから算出された前記かごの加速度が所定の閾値以上の場合には前記巻上機ブレーキを動作させて前記かごを制動させることを特徴とするエレベーターの制御システム。 - 請求項1に記載のエレベーターの制御システムにおいて、
前記第1かご速度検出装置及び前記第2かご速度検出装置から出力されたそれぞれの速度データのうち、一方が前記非常止め装置の動作速度以上であり、他方が巻上機ブレーキを用いる動作速度以下であるとき、高速側の速度データから算出された前記かごの加速度が所定の閾値以上の場合には前記巻上機のモータトルク制御を用いて、前記かごを最寄階に停止させることを特徴とするエレベーターの制御システム。 - 請求項1に記載のエレベーターの制御システムにおいて、
前記第1かご速度検出装置及び前記第2かご速度検出装置から出力されたそれぞれの速度データのうち、一方が巻上機ブレーキを用いる動作速度以上かつ非常止め動作速度以下であり、他方が巻上機ブレーキを用いる動作速度以下であるとき、高速側の速度データから算出された前記かごの加速度が所定の閾値以上の場合には前記巻上機のモータトルク制御を用いて、前記かごを最寄階に停止させることを特徴とするエレベーターの制御システム。 - 請求項1乃至3の何れか1項に記載のエレベーターの制御システムにおいて、
前記第1かご速度検出装置及び前記第2かご速度検出装置から出力されたそれぞれの速度データのうち、一方が前記非常止め装置の動作速度以上であり、他方が前記非常止め装置の動作速度以下であるとき、高速側の速度データから算出された前記かごの加速度と比較する加速度閾値は自由落下加速度以上としたことを特徴としたエレベーターの制御システム。 - 請求項1または4に記載のエレベーターの制御システムにおいて、
前記第1かご速度検出装置及び前記第2かご速度検出装置から出力されたそれぞれの速度データのうち、一方が前記巻上機ブレーキを用いる動作速度以上であり、他方が前記巻上機ブレーキを用いる動作速度以下であるとき、高速側の速度データから算出された前記かごの加速度と比較する加速度閾値は、前記巻上機のモータトルクと、前記かごと前記釣り合いおもりとの重量差によるトルクの合計で発生する最大加速度以上としたことを特徴としたエレベーターの制御システム。 - 請求項1乃至6の何れか1項に記載のエレベーターの制御システムにおいて、
前記第1かご速度検出装置及び前記第2かご速度検出装置から出力されたそれぞれの速度データが異なり、高速側の速度データから算出された前記かごの加速度が所定の閾値以上の場合、前記かごの制動を行わずに所定の時間待機し、再び制動手段の判定を行うことを特徴とするエレベーターの制御システム。
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