JPS6341829B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエレベーターの異常検出に関し、特
に、エレベーターの走行距離に応じたパルス発生
器を備えたエレベーターに好適な異常検出装置に
係る。

エレベーターの制御装置が何等かの原因で故障
した場合、その故障態様によつては速度の異常増
速あるいは減速を生じ、非常に危険であるので、
速やかにこれを検知し、安全に運行しなければな
らない。

このような場合の従来方式について、誘導電動
機を駆動源とする交流エレベーターを例にとつて
述べる。交流エレベーターの速度制御は、逆並列
接続サイリスタを誘導電動機の１次側の２相ある
いは３相に挿入し、このサイリスタの位相制御に
より誘導電動機の１次電圧制御を行なつて駆動ト
ルクを制御する駆動トルク制御要素と、サイリス
タを含む整流回路の出力を誘導電動機に供給し、
このサイリスタの位置制御により誘導電動機の直
流制動トルクを制御する制動トルク制御要素を用
い、エレベーターの起動から着床までの全速度範
囲に亘つて基準速度指令と実速度の偏差に応じ
て、上記誘導電動機の駆動力及び制動力を速度帰
還制御する方法が採用されている。このような制
御方式において、上記トルク制御要素としてのサ
イリスタ等が故障すると、エレベーターは次のよ
うな異常動作をする。

例えば、エレベーターの運転方向が上昇で乗か
ご内の荷重が軽い場合や、運転方向が下降で乗か
ご内の荷重が重い場合に、前記駆動トルク制御側
のサイリスタが非導通で電動機に定格電圧が印加
されないような故障時は、上記乗かご側の重さと
カウンタウエイト側の重さとの差で定まるアンバ
ランストルクでエレベーターは漸次増速する。こ
の速度が前記電動機の同期速度をこえても、電動
機には所定の電圧が印加されていないため回生制
動トルクが発生せず、したがつてエレベーターは
定格速度以上の危険な速度まで増速する。

また、制動トルク制御側のサイリスタが導通の
ままでゲート制御が不可能なダイオードと同様の
動作となる故障の場合は、電動機に過大な直流制
動電流が流れ、大きな制動トルクを発生して、エ
レベーターは急減速し、乗客に異常なシヨツクを
与えることになる。

この他にも、駆動トルクと制動トルクを制御す
るサイリスタの故障の組合せや、これらのサイリ
スタを制御する装置が故障しても、エレベーター
は前記したと同様の異常動作をする。

そこで、従来このような場合は次のような方法
により、故障検出をおこなつていた。

まず、電動機に電圧が印加されないで増速する
故障の場合は、電動機に流れる電流を検出して、
電流が零の場合は直ちに電源遮断し、電磁ブレー
キをかけて停止させていた。

しかしながら、駆動トルクと制動トルクを全速
度範囲に亘つて連続的に制御しているため、これ
らのトルクの切替点では必ず電流が零になる期間
が発生する。このため、上記トルクの切替期間は
上記した方法による検出を無視しなければならな
い。

したがつて、これらの期間内の上記故障は検出
ができない。

次に、制動トルク制御側のサイリスタが故障し
て急減速するような場合は、制動電流の上限値を
検出し、電流がこの値を越えたならば異常とみな
し、電源を遮断し、電磁ブレーキをかけて停止さ
せる。

この場合、電磁ブレーキトルクは上記故障時の
電流制動トルクよりもかなり小さいので、このよ
うな方法で故障検出し停止させても乗客へのシヨ
ツクは全直流制動で停止したときよりも小さく抑
えることができる。

しかしながら、上記方法では電動機の負荷およ
びトルク特性や電流検出器の検出特性のばらつき
なびのため、上記制動電流の異常を検出するため
の上限値を正常制御時の上限値よりもかなり大き
く設定しなければならないので、異常が発生して
も上記検出器は直ちに動作せず、充分な検出がで
きない。

このように、従来の方法では、エレベーターの
異常動作を充分検出できず、また、故障要素毎に
検出器が必要という欠点があつた。

そこで、エレベーターの実速度を監視し、この
実速度を設定値と比較して異常検出する方法が知
られている。しかしながら、エレベーター速度は
負荷によつて変動するため、設定値は余裕を持た
せる必要がある。このため、異常検出が遅れると
いう問題があつた。

本発明の目的は、エレベーターの殆んどの異常
を速やかに検出することのできる異常検出装置を
提供し、もつて安全性の高いエレベーターを実現
するにある。

本発明の特徴は、複数の時点間におけるエレベ
ーターの実速度の速度差から速度変化率を求める
手段と、少なくとも加速時、定速時、定走行時及
び減速時における速度変化率の許容値を設定する
手段と、エレベーターの運転状態に応じて許容値
を変化させ、定速度の変化率が夫々の設定値を越
えたとき異常を検出する手段を備えたことにあ
る。

本発明はさらに、上記目的および特徴の外、エ
レベーターの走行パルスを用いたデジタル演算に
よる高精度な装置を実現するものであるが、この
点については以下述べる実施例で詳述する。

第１図は本発明の動作原理説明図であり、第１
図Ａは速度曲線図、同Ｂは加速度曲線図である。

図においてｖは正常時の速度曲線、avはその
時の加速度曲線である。

このような速度曲線ｖに対して、制御装置の故
障により速度曲線v₁に示すように異常加速したと
する。

この場合、従来の設定値S₂と比較する方式で
は、点に至るまで異常検出することができず、
また運転状態に応じた設定値S₁と比較する方式で
あつても、点まで異常検出することができな
い。

本発明では、上記した通り、その時の速度変化
率、すなわち加速度av₁を求め、監視している。
したがつて、例えば、一定の許容値PTを設定し、
これと比較して異常検出する場合であつても、
点で直ちに検出することができる。これから解る
ように、本発明によれば、従来の方式に比べエレ
ベーターの異常を早く検出することができる。ま
た、本発明において、加速度の許容値をPH及び
PLで示すように、実際の加速度を模擬し、上限
および下限夫々を設定しておくと、その検出速度
は一層早くすることができ、上記の場合点で瞬
時のうちに異常を検出することができる。

このように、本発明によれば、エレベーターの
異常を極めて早く検出することができる。特に、
将来異常速度になるであろう初期の段階で、その
異常を検出することができるので、エレベーター
の安全性を向上する上で極めて有効である。さら
に、エレベーターの故障が、最終的には速度に現
われることを考慮するならば、本発明により殆ん
どの異常を速やかに検出することができる。

以下、本発明を具体的実施例を用いて説明す
る。

第２図は本発明を適用するエレベーター制御装
置のブロツク図である。

エレベーターの乗かご１はカウンタウエイト２
とともに、ロープ３を介してシープ４につるべ状
に吊られている。

シープ４は減速機５を介してエレベーター駆動
用三相誘導電動機６および電磁ブレーキ７に連結
されており、上記誘導電動機６には三相式の交流
速度発電機８が連結されている。

この交流速度発電機８の出力電圧および周波数
は上記電動機６の回転数に比例する。したがつ
て、この出力電圧を波形整形回路１３でパルス化
し、エレベーター制御用コンピユータ１４へ入力
する。このコンピユータ１４は、第４図に示すよ
うなマイクロコンピユータ等で構成され、このパ
ルスを積算してエレベーターの走行位置を検出す
ると同時に速度指令の算出等を行なう。また、上
記速度電動機８の整流電圧を上記回路１３から取
り出し、これを移相器１５へ入力して上記電動機
６の駆動力および制動力を制御する。

Ｒ，Ｔ，Ｓは三相交流電源で、主接点回路１７
の開閉器の組合せで上昇、下降、保守運転、通常
運転等の切替えを行ない、サイリスタ制御装置１
６に接続されている。ここで、サイリスタ制御装
置１６は、サイリスタ又はサイリスタとダイオー
ドの組合で駆動トルク制御要素及び制動トルク制
御要素から構成されており、これらのサイリスタ
は移相器１５によつて制御されている。この移相
器１５は、上記エレベーター制御用コンピユータ
１４からの速度指令１８および前記速度帰還信号
を入力して帰還制御を行なう。この帰還制御によ
つて、エレベーターの乗かご１は、コンピユータ
１４によつて発生された速度指令１８と相似の速
度で運行することができる。

上記速度指令１８は、加速時は時間の経過に伴
なつて増大し、減速時は減速位置に応動して減少
する指令である。

すなわち、加速指令を得るための時間はコンピ
ユータ１４の内部クロツクを、減速指令に必要な
位置信号は上記波形整形回路１２の位置信号及び
速度発電機８のパルスを計数し、内部クロツク及
び速度発電機８のパルスの所定数をカウントする
毎に、あるいは波形整形回路１２が位置信号を発
生する毎に、コンピユータ１４に割込みをかけ、
後述するコンピユータ１４のROM（リードオン
リメモリ）に記憶してある速度指令データを読出
し、これをＤ／Ａ変換器でアナログ量に変換して
第３図ａの階段状に増大及び減少する指令とし、
さらに平滑回路で平滑して第３図ｂに示すような
速度指令を作成する。

ここで上記位置信号は、減速パターンの補正に
用いるためのもので、乗かご１に取付けられた位
置検出器１０，１１が塔内に設けられてしやへい
板を横切つたときに動作するときの信号を波形整
形回路１２を介して得られたものである。

上記コンピユータおよびその周辺装置を第４図
の破線部に示す。マイクロプロセツサ（略して
MPU）２０、このMPUの動作タイミングを決定
するクロツクおよび特定の時間間隔をMPUに知
らせるタイマー３３、プログラム可能なカウン
タ・タイマー要素（略してPTM）２２、マイク
ロコンピユータ１４とデジタルの外部信号をやり
とりするためのベリフエラルインターフエイス
（PIA）２３，２４，２５、MPU２０の動作の手
順書が書込まれているROM（リードオンリメモ
リ）２６、MPU２０の作業エリアとして一時記
憶に用いられるRAM（ランダムアクセスメモリ）
２７、各素子間のデータをやりとりするデータバ
ス２８、メモリ等のアドレスや素子を選択した
り、クロツク、割込信号等をやりとりするコント
ロールバス２９からなつている。

なお、前記PTM２２は、通常プログラマブ
ル・タイマー・モジユールと称し、ここでは、交
流速度発電機８からのパルスを入力して、カウン
タの内容を減算し、零になつた後さらにパルスが
入ると最大値を示す値となる。このカウンタの内
容はMPU２０によつていつでも読み出しできる。

波形整形回路１２からの位置信号は入出力装置
３２を介してデジタル信号を入力とするように設
定されるPIA２３に入力される。速度指令１８
は、PIA２４の出力であるデジタル信号をアナロ
グ信号に変換するＤ／Ａ変換器３０、フイルタ回
路３１を介して出力される。また、エレベーター
の保守員の操作盤やエレベーターの制御回路１９
（第１図）からの入力も、入出力装置３２を介し
てPIA２３に入力される。

このような回路構成により、マイクロコンピユ
タによるエレベーターの制御が行なわれる。

エレベーターの異常検出は、前記動作原理に基
づき、このマイクロコンピユータ１４のROM２
６に記憶してある速度変化率の許容値とエレベー
ター実速度の変化率とを比較して、エレベーター
の制御装置が正常か否かを検出することができ
る。しかしながらここでは、理解を容易にし、か
つコンピユータの負荷率を低減するため、異常検
出回路３３を専用ハードで構成した場合につき説
明する。この回路３３の構成および動作説明図
を、第５図〜第７図に示す。

第５図は、第４図の波形成形回路１３のPG出
力パルスの間隔時間を検出する回路の一実施例で
ある。図において、５１は第４図のMPU２０の
動作タイミングを決定するクロツク２１の出力信
号と等価なクロツク信号である。５２は反転回
路、５３は論理積回路、５４は時間遅れ要素、５
５，６１，６２はカウンタ、５６，５７はラツ
チ、５８はPG出力パルス信号、５９，６０はラ
ツチの出力を示している。

これに対して、エレベータ実速度の変化率の検
出は、下記のごとく行なわれる。

クロツク信号５１の立ち下りによりカウントを
開始するカウンタ５５が一定値に達したときに出
力信号を発して、反転回路５２の出力信号が発せ
られたとき、すなわち、クロツク信号５１の立ち
下りを一定の回数分カウントされたときに論理積
回路５３が出力信号を発する。この出力信号が発
せられるとカウンタ５５はリセツトされ、再び、
上記のカウントを開始する。ゆえに、この回路に
より、第６図に示す、一定時間（たとえばT1）
の割込み信号７１が作られる。

一方、PG出力パルス信号５８の立ち下りを検
出するカウンタ６２は、PG出力パルス信号５８
の立ち下りによりカウントを開始し、次のPG出
力パルス信号の立ち下りにより、カウンタ６２の
Ｑ２より信号が出て、カウントを終了する。ま
た、このカウンタ６２は、割込み信号７１により
リセツトされるため、割込み信号７１の割込み後
の最初のPG出力パルス信号５８の立ち下りから、
次の立ち下りまで、出力信号を出す。この信号
と、クロツク信号５１の立ち下りにより、カウン
タ６１はセツトされる。この信号が第５図に示す
Ａ〜Ｄ点となる。ゆえに、カウンタ６１は、第６
図に示すクロツク信号５１をＡ〜Ｂ点まで、また
Ｃ〜Ｄ点までカウントする。このカウンタ６１
も、割込み信号７１によりリセツトされるため、
Ａ点およびＣ点でのカウント値は、たとえば、Ａ
点で＄0000にリセツトされており、PG出力パル
スの最初の立ち下りからカウントを開始し、Ｂ点
では＄00FF、Ｄ点では＄00F0という値が、カウ
ンタ６１でカウントされる。

このカウント値を、割込み信号７１によりゲー
トをたたかれたラツチ５６に、入力する。ラツチ
５７も、同様に、割込み信号７１によりラツチ５
６からカウント値を読み出す。

ここで、ラツチ５６、ラツチ５７、カウンタ６
１，６２のゲート信号、およびリセツト信号は、
時間遅れ要素５４の分だけ、１つずつ遅れて入力
される。したがつて、ラツチの内容５９，６０
は、１つずつずれ、たとえば、ラツチ５６の出力
５９は、Ｂ点の値＄00FF、ラツチ５７の出力６
０はＤ点の値＄00F0となる。

以上述べた、回路構成によれば、ラツチの内容
５９，６０は、PG出力のパルス間隔時間となる。
ここで、ラツチの内容５９をTPL1、ラツチの内
容６０をTPL2とすると、実速度の変化率は、
TPL1とTPL2の差を割込み信号７１の割込み間
隔時間T1で除した値として求めることができる。
したがつて、上記TPL1とTPL2をPIA２５を介
してコンピユータ１４へ入力し、その実速度の変
化率を算出し、コンピユータ１４内部のROM２
６に予め書き込んである許容値と比較して、許容
値を越えたら、故障のフラグを立てることにより
異常を行なうことができる。

これによれば、マイクロコンピユータで少数点
をもつ除算を行なうため、100ｍｓ程度の演算時
間遅れはあるが、上記TPL1とTPL2の算出処理
が不要となる効果はある。

しかしながらここでは、上記異常検出処理をも
異常検出回路３３内で行なう場合について説明す
る。第７図はその為の回路構成であり、ここでは
除算機能を用いてないで実現している。したがつ
て、コンピユータで処理する場合も、本方式を用
いれば処理が容易となる。

図において、８１は減算器、８２は乗算器、８
３は倍数器、８４は比較器である。

この回路では、第６図で述べた、TPL1と
TPL2の差を減算器８１で求め、TPL1とTPL2
の積を乗算器８２で求め、さらにTPL1とTPL2
の積に、実速度の変化率の許容値をかける倍数器
８３により減算、乗算を行なう。そして、減算器
８１と倍数器８３の出力を比較器８４で比較する
ことによつて、減算器８１の出力が大であれば、
実速度の変化率が許容値を越えたと判断して、異
常検出信号ANを出力する。

すなわち、TPL1およびTPL2の逆数は速度に
相当し、許容値をPTとすると、 １／TPL1−１／TPL2＞PT ……(1) の関係が成り立つ。

そこで、この(1)式を変形すると、 PTL2−TPL1／TPL1・TPL2＞PT ∴TPL2−TPL1＞PT（TPL1・TPL2） ……(2) となる。

そこで、上記回路は、この(2)式を実行すること
により、除算を不要としたわけである。

したがつて、図において、SW１を加速時にオ
ンする接点、SW２を定走行時にオンする接点、
SW３を加速時にオンする接点とし、倍数器８
３，８５，８６の倍率を夫々加速時の許容値
PT1、定走行時の許容値PT2、減速時の許容値
PT3とすることにより、第１図Ｂに示した通りエ
レベーターの状態に応じた異常検出を行なうこと
ができる。

さらにまた、上記倍数器８３，８５，８６の夫
夫に許容値の上昇値（PH）および下限値（PL）
を設定し、夫々について算出して比較器８４で比
較判断するか、あるいは倍数器８３，８５，８６
には標準的な許容値を設定しておき、その算出値
を比較器８４にて所定の不感領域を設けて比較判
断することにより、第１図Ｂに示した通り、速度
変化率の上限（PH）および下限（PL）について
も異常判断することができる。

このようにして異常検出した信号ANを、PIA
２５を介してコンピユータ１４へ入力することに
より、コンピユータ１４ではエレベーターの保護
装置を作動して、乗客の安全を図る。

以上述べた実施例では、コンピユータ１４の外
部に専用の異常検出回路３３を設けている。した
がつて、コンピユータ１４の負荷率を低減するこ
とができ、また、コンピユータ１４の異常をも含
めた異常検出が可能となる。したがつて、上記異
常検出信号ANを、エレベーター１４へ入力する
ことの外、この信号ANによつて直接ブレーキ等
の安全装置を作動させることにより、コンピユー
タ１４の異常時にもエレベーターの安全を図るこ
とができる。

しかしながら本発明は、このような一実施例に
限定されるものではなく、例えば第５図〜第７図
の処理を、コンピユータ１４のプログラムによつ
て実行させることが容易である。この場合、異常
検出のためのハードが減少できる反面、その効果
も失なわれる。

また、第６図に述べたように、割込み信号７１
の割込み間隔の間にPG出力パルス間隔時間を１
回分だけ測定するのではなく、例えば３個のPG
出力パルス間隔時間を検出して、その中で、大き
いものと小さいものを除いたPG出力パルス間隔
時間を求め、次の割込み信号７１が入つたあと
は、同様にして、比較することにより、エレベー
ターの振動などによる誤動作を防止して、安定し
た異常検出を行なうことができる。

また、上記実施例では、速度を検出するために
PG出力パルスの間隔時間をクロツク信号を用い
て側定することにより、高精度の検出を可能とし
ている。しかしながらこれに限らず、第８図に示
すように、割込み信号７１の間に生じるPG出力
パルス５８のパルス数を計数することによつて
も、実速度を簡単に検出することができる。

以上述べたように、本発明によれば、エレベー
ターの異常を早く検出することができる。したが
つて、エレベーターの安全性向上に大きく寄与す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動作原理説明図、第２図は本
発明を適用するエレベーター制御装置の一ブロツ
ク図、第３図は速度指令の発生方法説明図、第４
図はコンピユータとその周辺回路図、第５図は本
発明による異常検出装置の実速度検出部の一例
図、第６図は第５図の動作説明図、第７図は本発
明による異常検出装置の異常判定部の一例図、第
８図は他の速度検出方法説明図である。 １……乗かご、１４……コンピユータとその周
辺回路、１５……移相器、３３……異常検出回
路、５１……クロツク信号、５８……走行パル
ス、５５，６１，６２……カウンタ、５６，５７
……ラツチ、８１……減算器、８２……乗算器、
８３，８５，８６……倍数器、８４……比較器、
SW１〜SW３……エレベーター運転状態スイツ
チ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多階床間を走行するエレベーターの異常を検
   出するエレベーターの異常検出装置において、複
   数の時点間における上記エレベーターの実速度の
   速度差から速度変化率を求める手段と、少なくと
   も加速時、定走行時及び減速時における上記速度
   変化率の許容値を設定する手段と、上記エレベー
   ターの運転状態に応じて上記許容値を変化させ、
   上記速度変化率が夫々の設定値を越えたとき異常
   を検出する手段とを備えたことを特徴とするエレ
   ベーターの異常検出装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、上記許容値
   として上記速度変化率の上限値および下限値を設
   定したことを特徴とするエレベーターの異常検出
   装置。