JP2018024483A - エレベーター - Google Patents

Abstract

【課題】秤センサ自体が故障した場合やそもそもの精度が期待できない場合，正しい補償トルクを与えることができず，出発時に振動が発生してしまう。【解決手段】上記課題を解決するため、本発明は、かごと、接続される回転体を回転させることでかごを移動させる駆動装置と、回転体に制動力を与えるブレーキと、かごの運転を制御するエレベーター制御部と、エレベーター制御部からエレベーターの出発信号を受信した場合、ブレーキのブレーキトルクを段階的に変化させて解放するブレーキ制御部と、エレベーター制御部からエレベーターの出発信号を受信した場合、かごの速度を零に近づけるように駆動装置のトルクを制御するトルク制御部と、を備えることを特徴とするエレベーターを提供する。【選択図】 図４

Description

本発明はエレベーターに関する。

エレベーターのかごを移動させる際には，通常かごとカウンタウエイトの差分にあたるトルクを補償トルクとしてモータから出力することで，ブレーキにより停止している状態からブレーキを離した状態に移行した時でも，かごが落下することなく静止した状態を維持できるように制御されている。この起動時の補償トルクを決めるためには，かご内の重量を検出する必要があり，かご下やシンブルロッドなどに秤センサを取り付けることで，かご内の重量を検出できるようにしている。この秤センサに誤差が生じると，必要な補償トルクの分を正しく出力することができなくなるため，出発時に誤差に応じた振動が発生する。これを解決する方法として，たとえば特許文献１にあるような秤センサの校正方法が開示されている。

公開特許２０１５−００７９６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術をはじめ、秤センサ自体が故障した場合やそもそもの精度が期待できない場合，正しい補償トルクを与えることができず，出発時に振動が発生してしまう。

上記課題を解決するため、本発明は、かごと、接続される回転体を回転させることでかごを移動させる駆動装置と、回転体に制動力を与えるブレーキと、かごの運転を制御するエレベーター制御部と、エレベーター制御部からエレベーターの出発信号を受信した場合、ブレーキのブレーキトルクを段階的に変化させて解放するブレーキ制御部と、エレベーター制御部からエレベーターの出発信号を受信した場合、かごの速度を零に近づけるように駆動装置のトルクを制御するトルク制御部と、を備えることを特徴とするエレベーターを提供する。

本発明の目的は，出発時のかごの振動を低減することにある。

本発明における一実施の形態を示す全体構成図。 一実施におけるエレベーターコントローラの処理を示すブロック図。 一実施における動作の概要を示す図。 一実施における駆動トルク発生フローチャート図。

以下，図面を参照して，一実施の形態について詳細を説明する。

図１は，本発明におけるエレベーターシステムを示す全体構成図であり，エレベーターのかご１０４の移動は，エレベーターコントローラ１００によって制御される。エレベーターコントローラ１００は，エレベーターの運行制御を行うエレベーター制御部２の他に，ブレーキ制御部２０，トルク制御部２３を備えている。

かご１０４は，建屋に形成された昇降路内を複数の階床間に渡って移動し，ロープを介してつり合い重りと呼ばれるかご１０４とバランスを取るためのおもりに接続されている。かご１０４には，乗り場側扉を係合して開閉する乗りかご側扉が設けられている。かご１０４の移動は，電動機１０３によって綱車が駆動されることにより行われる。電動機１０３には，電力変換器１０１によって駆動用の電力の供給が行われる。電力変換器１０１は，エレベーターコントローラ１００のかご位置制御指令に従って電動機を制御するための電力を出力する。また，エンコーダなどのパルス発生器である回転センサは電動機１０３に取り付けられており，エレベーターコントローラ１００は電動機１０３の回転によって生じるパルスを計数することにより，電動機１０３の速度，かご１０４の昇降路移動方向，位置，移動距離などを計算する。ここではこの電動機に取り付けられた回転センサをマシンエンコーダと呼称する。エレベーターコントローラが乗りかごを制動させたい場合は，ブレーキ電源停止指令及び動力電源停止指令（図示せず）を出力する。これらの停止指令を受けて，ブレーキ電源はブレーキ１０２の作動を，動力電源は電力変換器１０１への電源供給のカットを行い，かご１０４を制動させる。ブレーキ電源及び動力電源は，コンタクタと呼ばれる電磁接触器で構成される回路である。

ブレーキ１０２は、シーブを摩擦摺動で制動させるためのブレーキパッド、ブレーキパッドを引き上げてシーブとブレーキパッドのギャップを確保するためのソレノイドコイル及び鉄芯（コア）で構成される。通常、ソレノイドコイルに電力が供給されると、電磁力によりブレーキパッドが引き上げられ、シーブはブレーキパッドによる拘束がなくなり、自由に回転できるようになる。ソレノイドコイルへの給電はブレーキ電源からのリレーを介して行われる。またブレーキ１０２は、ブレーキ電流制御回路２１と接続されている。このブレーキ電流制御回路２１はソレノイドコイルへ流れる電流（ブレーキ電流２２）を制御する回路であり、ブレーキの制動力を変化させることが可能な構成となっている。またブレーキ１０２にはブレーキチェックスイッチ８を備える。このブレーキチェックスイッチ８はブレーキパッドとシーブが離れている（接していない）かを機械的に検出するスイッチである。ブレーキチェックスイッチ８により検出されたブレーキとシーブが離れている（接していない）かの情報は、エレベーター制御部２に出力される。

ブレーキ電流制御回路２１は、インバータ回路やチョッパ回路といった電流ないしは電圧を制御する変換器、ブレーキ電流を検出するホールＣＴ、ブレーキ電流を制御するためのコントローラで構成され、エレベーターコントローラ１００よりソレノイドコイルに流れる電流の指令値（ブレーキ電流指令）を受けて、その指令値にブレーキ電流２２を制御する。なお、本実施例では制動力を変化させるための一例として、ソレノイドコイルを用いた電流に応じた制動力を変化させるブレーキ機構を例示したが、たとえば直動式のアクチュエータを用いることによる、距離に応じて制動力を変化させるブレーキや、回転機構を用いることによる、回転角に応じて制動力を変化させるブレーキ（シューブレーキなど）でもよい。総じて、ある指令に応じてブレーキの制動力を変化させるものであれば、ブレーキの種類には依存しない。

位置センサ５は，検出板６を検出することで，エレベーターが戸開可能な位置にいることを検出する，ドアゾーンセンサである。またかご速度センサ７は、かごの速度を検出するセンサであり、例えばガバナにつけられた回転センサで良い。ここではこのガバナに取り付けられた回転センサをガバナエンコーダと呼称する。なお、かごに直接加速度センサを取り付けても良い。

図２は，ブレーキ制御部２０と，トルク制御部２３の処理の関係を示したブロック図である。エレベーター制御部２より，運転開始指令が速度指令出力処理部３０に入力されると，速度指令出力処理部３０は速度零の指令とする。その零速度指令と，かご速度検出処理部３１より入力されるかご速度フィードバックの差分を取り，比例積分制御など目標値追従制御の処理を行い，最終的にトルク指令を出力する。つまりかごの速度が０になるようなトルク指令が出力される。かご速度検出処理部３１は，マシンエンコーダなどから得られるかご速度フィードバック信号を検出し，速度指令出力処理へ出力する。

トルク制御処理部３２は，速度指令出力処理部３０より入力されるトルク指令と，モータ電流フィードバック信号より計算されるトルクフィードバック信号の差分を取り，比例積分制御などの処理を行い，トルク出力指令を出力する。トルク出力指令は電力変換器１０１に入力され，所望のトルクを発生させるよう，同期電動機に電圧が印加される。

ブレーキ制御部２０は，ブレーキ電流指令作成処理部３３と機種情報データベース（ＤＢ）３４で構成される。ブレーキ電流指令作成処理３３は，エレベーター制御部２より入力される運転開始指令を受けて，ブレーキ電流指令を機種情報ＤＢ３４に基づき出力する。なお，この機種情報ＤＢ３４については後述する。ブレーキ電流指令は，ブレーキ電流制御回路２１に入力され，その指令に基づき，ブレーキ電流制御回路２１がブレーキのソレノイドコイルに流すブレーキ電流２２を制御する。

図３は、ブレーキ制御部２０およびトルク制御部２３が，走行開始時に動作するときの各波形の関係を，時系列で示したものである。また、説明の便宜上、時間軸を（ａ）から（ｄ）の４区間に分割している。以下、基本の動作方法について、区間（ａ）から順に説明する。

区間（ａ）は、まだ運転開始指令が各制御部へ入力されておらず，ブレーキ電流指令はゼロの状態であり、つまりかごがブレーキにより制動されている状態となっている。これより、かご速度も零となっている。また，ブレーキで制動しており、トルク出力指令もゼロの状態である。

区間（ｂ）は、運転開始指令が入力され，ブレーキ制御部２０はブレーキ電流指令をゆっくりと上昇させることで，ブレーキ電流制御回路２１から出力されるブレーキ電流がソレノイドに印加されブレーキ１０２を引き上げるようにしている。ブレーキ電流指令を上昇させると，ブレーキ１０２がゆっくりと引き上げられることで，ブレーキトルクＴが減少していく。ブレーキトルクが減少し，かごとカウンタウエイトのアンバランストルクのほうが大きい状態になると，かごは移動しようとする。このとき，速度指令出力処理部３０は，速度指令零を出力しているため，トルク制御処理部３２はかご速度を零にするようなトルク出力指令を電力変換機１０１に出力し、電力変換機１０１トルク出力指令に応じたトルク出すように電動機１０２に電力を出力する。速度指令出力処理部３０は，速度指令零を出力しているため，ブレーキが引き上げられブレーキトルクに対して相対的にアンバランストルクが大きくなるにつれて、速度を零に保つためのモータのトルクも大きくなり、トルク指令出力もそれにともなう。ブレーキをゆっくりと開くことで，ブレーキトルクがかごを静止させるのに足りない不足トルク分を，トルク出力指令が補うことで，かごの静止状態を維持する動きとなる。なお，区間（ｂ）のブレーキ電流指令の傾きは，機種情報ＤＢ３４を参照して決定する。これは，ブレーキの種類によって応答が異なることに対応するためであり，たとえばブレーキ電流指令の変化に対してブレーキトルクの応答が遅い場合は，傾きを小さくしたり，階段ステップ状にすることなどで，指令に対して応答が追従しやすいようにする。

区間（ｃ）は、ブレーキ電流が増加し，ブレーキのパッドがシーブから離れることで，ブレーキトルクがゼロの状態となる過渡的な変化を表している。このとき，区間（ｂ）にてかごを静止するために必要なトルク出力を出しているので，ブレーキが開いた状態であっても，トルクの変化によるかご振動はあまり発生しない。

区間（ｄ）は、ブレーキが既に離れた状態を示す。この時，区間（ｃ）にてかごを静止するのに十分なトルクを出力しており，かごは静止した状態を維持している。この時点では、トルク制御処理部３２はかご速度を零にするようなトルク出力指令が出ている状態であるため、この後，速度指令が印加されて，かごが移動を始めるようになっている。

図４は，本発明におけるフローチャート図を示したものである。まずステップＳ１０１では，エレベーター制御部２は運転開始指令の入力を検出する。運転開始指令がＯＦＦであった場合には，そのまま処理を終了する。運転開始指令がＯＮであった場合には，ステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２では，マシンエンコーダの情報又はかご速度センサ７から出力された情報をエレベータ制御部を介して入力されたかご速度検出処理部３１はかご速度に変換する。速度指令出力処理部３０はかご速度が０であるかどうかを判定する。かご速度が０であった場合には，ステップＳ１０３へ進み，ブレーキ電流指令作成処理はブレーキの電流指令を増加させる。これにより，ステップＳ１０４として，ブレーキ電流の変化に伴いブレーキトルクが減少する。ステップＳ１０２にてかご速度が０でなかった場合には，ステップＳ１０５へ進み，速度指令出力処理部がかご速度を０とするようにトルクを制御する指令を出力する。ステップＳ１０６では，ブレーキパッドが離れたことを判定する。ブレーキパッドが離れたことを検出するのには，ブレーキの動作状態を検出するブレーキチェックスイッチ８が利用される。ブレーキパッドが離れていないときには，ステップＳ１０２の前に移動する。つまり、ブレーキパッドが離れないうちは、速度が発生していればそれを零に近づけるトルクを出力しつつ、ブレーキ電流を上昇させる制御を行う。これによりブレーキトルクを段階的に下げて行き、ブレーキパッドが離れた場合には，ステップＳ１０７へ進む。かご速度が０となるように速度制御器がトルクを出力しつつ，走行指令が入力されるまで待機の状態となる。また、ブレーキ電流作成処理部３３による，電流指令作成増加処理を終了させ、一連の処理が終了する。

以上の構成によれば、エレベータコントローラはゆっくりとブレーキを開くことで、ブレーキ力が弱まりかごとカウンタウエイトの差分であるアンバランストルクが少しずつ作用する状態になる。このとき，前記の制御部がトルク指令に対し追値制御することで，急激なトルク変化をすることなくアンバランストルクにゆっくりと追従することが可能になり，トルクによる加速度の変化が緩やかになる。このようにすることで，秤センサや回転センサに誤差が生じている場合でも，振動を低減することが可能になる。

さらに本発明は駆動装置であるモーターの磁極位置を推定して駆動させる際にも有用である。特に，モーターには永久磁石同期電動機を利用するため，その一般的なトルク制御または速度制御の方法として，ベクトル制御と呼ばれる手法がとられている。この方法では，同期電動機の磁極位置を検出する必要があるため，回転センサを用いて磁極を検出する。同期電動機に取り付けられた回転センサの磁極位置に対する誤差も，補償トルクに影響を与えるため，この検出誤差が大きい場合や，センサレス駆動などで磁極位置に対する推定誤差が生じた時も，振動が発生することになる。

そこでステップＳ１０１の直後に磁極位置推定用の一定の電流値を出力した後、前記コントローラはゆっくりとブレーキを開くことで、ブレーキ力が弱まりかごとカウンタウエイトの差分であるアンバランストルクが少しずつ作用する状態になる。このとき，前記の制御部がトルク指令に対し追値制御することで，急激なトルク変化をすることなくアンバランストルクにゆっくりと追従することが可能になり，トルクによる加速度の変化が緩やかになる。このようにすることで，仮にトルクが反転してしまった場合でも、大きなトルクは必要なくまたブレーキ力がかかっている状態であるため大きな加速が生じず、振動を低減する事ができる。秤センサや回転センサに誤差が生じている場合でも，振動を低減することが可能になる。

２ エレベーター制御部

Claims (4)

1. かごと、接続される回転体を回転させることで前記かごを移動させる駆動装置と、前記回転体に制動力を与えるブレーキと、前記かごの運転を制御するエレベーター制御部と、前記エレベーター制御部から前記エレベーターの出発信号を受信した場合、前記ブレーキのブレーキトルクを段階的に変化させて解放するブレーキ制御部と、前記エレベーター制御部から前記エレベーターの出発信号を受信した場合、前記かごの速度を零に近づけるように前記駆動装置のトルクを制御するトルク制御部と、を備えることを特徴とするエレベーター。
2. 請求項１に記載のエレベーターにおいて、
   前記ブレーキと前記回転体の接触の有無を検知するブレーキチェックスイッチを備え、前記ブレーキチェックスイッチが前記ブレーキと前記回転体が離れた事を検出した場合、前記ブレーキ制御装置は前記ブレーキの前記回転体を完全に解放状態にする、ことを特徴とするエレベーター。
3. 請求項１に記載のエレベーターにおいて、
   前記ブレーキと前記回転体の接触の有無を検知するブレーキチェックスイッチを備え、前記ブレーキチェックスイッチが前記ブレーキと前記回転体が離れた事を検出し、前記エレベーター制御部から前記走行指令を受領するまで、前記トルク制御部前記かごの速度を零に近づけるように前記駆動装置のトルクを制御することを特徴とするエレベーター。
4. 請求項３に記載のエレベーターにおいて、
   前記ブレーキ制御部は、備える機種情報ＤＢに格納された情報に基づいて、前記ブレーキを前記回転体から徐々に解放するブレーキ制御方を決定する、ことを特徴とするエレベーター。

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