JP5355597B2

JP5355597B2 - エレベータ装置

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Publication number: JP5355597B2
Application number: JP2010547341A
Authority: JP
Inventors: 章博地田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2029-01-21
Also published as: CN102196987A; WO2010084581A1; JPWO2010084581A1; EP2380841A1; KR20110066180A; CN102196987B

Description

この発明は、昇降路内におけるかごの位置を検出するためのかご位置検出装置を有するエレベータ装置に関するものである。

従来のエレベータ装置では、巻上機モータに取り付けられたエンコーダからの信号と、各階床に設置されたプレートを検出するためにかご上に取り付けられたプレートセンサからの信号とに基づいて、かご位置が検出される（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−４３１５９号公報

上記のような従来のかご位置検出方法では、昇降路１内に多数のプレートを設置する必要があり、据付性が悪く、コストも高くなる。また、電子安全コントローラを用いて安全監視を行うエレベータ装置では、電子安全コントローラで使用する機器を、かごの運転制御系で使用する機器とは独立して設けることが要求されることが多く、その場合、従来のかご位置検出方法では、プレートの個数が２倍になってしまい、コストがさらに高くなる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、かご位置を検出するための機器のコストを低減するとともに、据付省力化を図ることができるエレベータ装置を得ることを目的とする。

この発明によるエレベータ装置は、昇降路内を昇降されるかご、かごの走行に応じた信号を発生するエンコーダ、上下方向に互いに間隔をおいて昇降路内に設置され、かごがその位置に達したことを検出する複数の位置センサ、及び予め測定された位置センサの間隔と、エンコーダからの信号から求められるかごの停止状態からの走行距離と、位置センサからの信号とに基づいて、位置センサにより区切られた昇降路内の複数のゾーンのうちのどのゾーンにかごがいるかを判定するかご位置検出装置を備えている。

この発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図である。図１の調速機及び電子過速度検出装置において設定された過速度レベルのパターンを示すグラフである。図１の位置センサ群の昇降路内における配置状態を示す構成図である。図３のかごの停止状態からの走行方向、走行距離及び位置センサの状態と、かご位置との関係を示す説明図である。

以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図である。図において、昇降路１内には、一対のかごガイドレール２及び一対の釣合おもりガイドレール（図示せず）が設置されている。かご３は、かごガイドレール２に案内されて昇降路１内を昇降される。釣合おもり４は、釣合おもりガイドレールに案内されて昇降路１内を昇降される。

かご３の下部には、かごガイドレール２に係合してかご３を非常停止させる非常止め装置５が搭載されている。非常止め装置５は、機械的な操作により動作してかごガイドレール２に押し付けられる一対の制動片（楔部材）６を有している。

昇降路１内の上部には、懸架手段（ロープ又はベルト）を介してかご３及び釣合おもり４を昇降させる駆動装置（巻上機）７が設置されている。駆動装置７は、駆動シーブ７ａ、駆動シーブ７ａを回転させるモータ部（図示せず）、及び駆動シーブ７ａの回転を制動するブレーキ部７ｂを有している。駆動装置７の回転軸には、駆動シーブ７ａの回転に応じた検出信号を発生するモータエンコーダ１０が設けられている。

ブレーキ部７ｂとしては、例えば電磁ブレーキ装置が用いられている。電磁ブレーキ装置は、駆動シーブ７ａと同軸に結合されたブレーキドラムと、ブレーキドラムに接離されるブレーキシューと、ブレーキシューをブレーキドラムに押し付けて制動力を印加するブレーキばねと、ブレーキばねに抗してブレーキシューをブレーキドラムから引き離し制動力を解除する電磁マグネットとを有している。

主制御部１１は、例えば昇降路１内の下部等に設置された制御盤内に配置されている。主制御部１１には、駆動装置７の運転を制御する運転制御部１２と、異常検出時にかご３を急停止させるための安全回路部（リレー回路部）１３とが設けられている。

運転制御部１２には、モータエンコーダ１０からの検出信号が入力される。運転制御部１２は、モータエンコーダ１０及びプレートセンサ（図示せず）からの検出信号に基づいて、かご３の位置及び速度を求め、駆動装置７を制御する。また、運転制御部１２にはマイクロコンピュータが設けられており、運転制御部１２の機能はこのマイクロコンピュータにより実現される。

安全回路部１３のリレー回路が開路状態にされると、駆動装置７のモータ部への通電が遮断されるとともに、ブレーキ部７ｂの電磁マグネットへの通電が遮断され、駆動シーブ７ａが制動される。

昇降路１内の上部終端階付近には、第１ないし第３の上部位置センサ（位置検出スイッチ）８Ａ〜８Ｃが設けられている。昇降路１内の下部終端階付近には、第１ないし第３の下部位置センサ（位置検出スイッチ）９Ａ〜９Ｃが設けられている。位置センサ８Ａ〜８Ｃ，９Ａ〜９Ｃは、昇降路１内に上下方向に互いに間隔をおいて設置されている。

昇降路１の上部には、調速機１４が設置されている。調速機１４には、調速機シーブ１５、過速度検出スイッチ１６、ロープキャッチ１７、及び調速機エンコーダ１８が設けられている。調速機シーブ１５には、調速機ロープ１９が巻き掛けられている。調速機ロープ１９の両端部は、非常止め装置５の操作機構に接続されている。調速機ロープ１９の下端部は、昇降路１の下部に配置された張り車２０に巻き掛けられている。

かご３が昇降されると、調速機ロープ１９が循環され、かご３の走行速度に応じた回転速度で調速機シーブ１５が回転される。調速機１４では、かご３の走行速度が過速度に達したことが機械的に検出される。検出する過速度としては、定格速度よりも高い第１の過速度（ＯＳ速度）と、第１の過速度よりも高い第２の過速度（Ｔｒｉｐ速度）とが設定されている。

かご３の走行速度が第１の過速度に達すると、過速度検出スイッチ１６が操作される。過速度検出スイッチ１６が操作されると、安全回路部１３のリレー回路が開路状態となる。かご３の走行速度が第２の過速度に達すると、ロープキャッチ１７により調速機ロープ１９が把持され、調速機ロープ１９の循環が停止される。調速機ロープ１９の循環が停止されると、非常止め装置５が制動動作する。

調速機エンコーダ１８は、調速機シーブ１５の回転に応じた検出信号を発生する。また、調速機エンコーダ１８としては、２系統の検出信号、即ち第１及び第２の検出信号を同時に出力するデュアルセンスタイプのエンコーダが用いられている。

調速機エンコーダ１８、上部位置センサ８Ａ〜８Ｃ及び下部位置センサ９Ａ〜９Ｃからの検出信号は、電子安全コントローラ２１に入力される。電子安全コントローラ２１は、かご位置検出装置である電子過速度検出装置（ＥＴＳ装置）２２を有している。

電子過速度検出装置２２は、入力された検出信号に基づいて、運転制御部１２とは独立して、かご３の走行速度及び位置を求め、かご速度が所定の過速度レベルに達するかどうかを監視する。過速度レベルは、かご３の位置に応じて変化する過速度監視パターンとして設定されている。また、電子過速度検出装置２２は、かご３の走行速度が過速度レベルに達したと判断されると、安全回路部１３のリレー回路を開路状態とする。

また、電子過速度検出装置２２は、電子過速度検出装置２２自体の異常、及び調速機エンコーダ１８の異常を検出可能である。電子過速度検出装置２２自体又は調速機エンコーダ１８の異常が検出された場合、エレベータを安全な状態に移行させるための指令信号としての最寄り階停止指令信号が電子過速度検出装置２２から運転制御部１２に対して出力される。

電子過速度検出装置２２と運転制御部１２との間は、双方向に通信可能となっている。電子過速度検出装置２２の機能は、運転制御部１２とは別のマイクロコンピュータにより実現される。

昇降路１の底部には、かご緩衝器２７及び釣合おもり緩衝器２８が設置されている。これらの緩衝器２７，２８としては、例えば油入式又はばね式バッファが用いられている。

図２は図１の調速機１４及び電子過速度検出装置２２において設定された過速度レベルのパターンを示すグラフである。図において、かご３が下部終端階から上部終端階まで通常速度（定格速度）で走行する場合、かご３の速度パターンは、通常速度パターンＶ₀となる。調速機１４には、機械的な位置調整により第１及び第２の過速度パターンＶ₁，Ｖ₂が設定されている。電子過速度検出装置２２には、ＥＴＳ過速度監視パターンＶ_Eが設定されている。

ＥＴＳ過速度監視パターンＶ_Eは、通常速度パターンＶ₀よりも高く設定されている。また、ＥＴＳ過速度監視パターンＶ_Eは、通常速度パターンＶ₀に対して全昇降行程でほぼ等間隔をおくように設定されている。即ち、ＥＴＳ過速度監視パターンＶ_Eは、かご位置に応じて変化している。さらに具体的には、ＥＴＳ過速度監視パターンＶ_Eは、中間階付近で一定となるように設定されているが、終端階付近では昇降路１の終端（上端及び下端）へ近づくに従って連続的かつ滑らかに低くなるように設定されている。

このように、電子過速度検出装置２２は、終端階付近だけでなく、中間階付近（通常速度パターンＶ₀における一定速走行区間）でもかご３の走行速度を監視しているが、中間階付近については必ずしも監視しなくてもよい。

第１の過速度パターンＶ₁は、ＥＴＳ過速度監視パターンＶ_Eよりも高く設定されている。また、第２の過速度パターンＶ₂は、第１の過速度パターンＶ₁よりもさらに高く設定されている。また、第１及び第２過速度パターンＶ₁，Ｖ₂は、昇降路１内の全ての高さで一定である。

図３は図１の位置センサ群の昇降路１内における配置状態を示す構成図である。第１の上部位置センサ８Ａと第２の上部位置センサ８Ｂとの間の距離Ｌ８ＡＢは、第２の上部位置センサ８Ｂと第３の上部位置センサ８Ｃとの間の距離Ｌ８ＢＣよりも小さい（Ｌ８ＡＢ＜Ｌ８ＢＣ）。また、第１の下部位置センサ９Ａと第２の下部位置センサ９Ｂとの間の距離Ｌ９ＡＢは、第２の下部位置センサ９Ｂと第３の下部位置センサ９Ｃとの間の距離Ｌ９ＢＣよりも小さい（Ｌ９ＡＢ＜Ｌ９ＢＣ）。

かご３には、位置センサ８Ａ〜８Ｃ，９Ａ〜９Ｃを操作するカム２３が設けられている。位置センサ８Ａ〜８Ｃ，９Ａ〜９Ｃは、かご３が通過する度に、カム２３によりオン・オフされ、その信号は電子過速度検出装置２２に送信される。

次に、電子過速度検出装置２２によるかご位置の検出方法について説明する。電子過速度検出装置２２は、昇降路１の終端階付近のみに配置された離散系の位置センサ８Ａ〜８Ｃ，９Ａ〜９Ｃの状態と、かご３の停止状態からの走行距離とに基づいて、位置センサ８Ａ〜８Ｃ，９Ａ〜９Ｃにより区切られた昇降路１内の５つのゾーンのうちのどのゾーンにかご３がいるのかを判定する。また、電子過速度検出装置２２は、調速機エンコーダ１８からのパルス信号を連続的な位置情報として利用する。従って、各ゾーン内におけるかご位置は、調速機エンコーダ１８からの信号により求められる。

上記のようなかご位置検出を行うための準備として、エレベータ装置の据付後にかご３の学習運転が実施される。学習運転では、最下階から最上階までの間をかご３が低速で１往復される。このとき、電子過速度検出装置２２は、かご３が最下階にある状態でのエンコーダカウント値を０とするとともに、各位置センサ８Ａ〜８Ｃ，９Ａ〜９Ｃへの進入時の信号をトリガ信号として、位置センサ８Ａ〜８Ｃ，９Ａ〜９Ｃの最下階からの距離をエンコーダカウント値から算出し、内部のメモリに記憶させる。そして、距離（間隔）Ｌ８ＡＢ、Ｌ８ＢＣ、Ｌ９ＡＢ、Ｌ９ＢＣを求め、メモリに記憶させる。

トリガ信号としては、中間ゾーンから終端階に向かう場合の位置センサ８Ａ〜８Ｃ，９Ａ〜９Ｃへの進入時の信号を用いる。従って、上部位置センサ８Ａ〜８Ｃに関しては、かご３の上昇時の進入が有効となる。また、下部位置センサ９Ａ〜９Ｃに関しては、かご３の下降時の進入が有効となる。

かご３が停止状態から走行する場合、電子過速度検出装置２２は、調速機エンコーダ１８のパルス波からかご３の走行方向を検出し、カウント値から走行距離を常時演算し、かご３が昇降路１内のどのゾーンにいるかを判断する。

例えば、かご３が上方向へ動き出してからの移動距離がＬ８ＡＢの距離になるまでの間に、第３の上部位置センサ８Ｃからトリガ信号が入れば、かご３は直前まで位置センサ８Ｃ−９Ｃ間のゾーンにいて８Ｂ−８Ｃ間のゾーンに入ってきたことになる。

また、かご３が上方向へ動き出してからＬ８ＡＢ分の距離を走行してもトリガ信号が入らず、Ｌ８ＢＣ分の距離を走行するまでの間にトリガ信号が入った場合も、同様に、かご３は８Ｃ−９Ｃ間のゾーンから８Ｂ−８Ｃ間のゾーンに入ってきたことになる。

さらに、Ｌ８ＢＣ分の距離を走行しても、何のトリガ信号も入力されないのであれば、かご３の現在位置は８Ｃ−９Ｃ間のゾーンであると判断できる。

ここで、図４は図３のかご３の停止状態からの走行方向、走行距離、及び位置センサ８Ａ〜８Ｃ，９Ａ〜９Ｃの状態と、かご位置との関係を示す説明図である。

このように、電子過速度検出装置２２は、かご３の停止状態からの走行方向、走行距離、及び離散系の位置センサ８Ａ〜８Ｃ，９Ａ〜９Ｃの動作信号に基づいて、かご３が昇降路１内のどのゾーンにいるかを判断し、そのゾーンに応じた過速度レベルを設定する。これにより、かご３の暴走等による過速時でも安全かつ速やかにかご３を停止させることができる。

また、かご３の絶対位置を連続的に検出するために多数のプレートを、運転制御部１２用のプレートとは別に、昇降路１内に設置する必要がなく、かご位置を検出するための機器のコストを低減するとともに、据付省力化を図ることができる。

さらに、運転制御部１２のための位置検出装置と電子安全コントローラ２１のための位置検出装置とを、低コストで昇降路１内に併設することができ、据付性も向上させることができるので、電子安全コントローラ２１の運転制御部１２からの独立という観点からも有効である。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２によるエレベータ装置のかご位置検出方法について説明する。なお、エレベータ装置の構成は、実施の形態１と同様である。

昇降行程が長いエレベータ装置では、終端階を除く中間ゾーンのみの往復運転（８Ｃ−９Ｃ間のゾーン内での往復運転）が続くことがよくあるが、このような中間ゾーン内での繰り返しの往復運転では、調速機シーブ１５と調速機ロープ１９とのずれによる累積誤差が発生する。このため、中間ゾーンでの往復運転の後に位置センサ８Ｃ，９Ｃを初めて通過したときのエンコーダカウント値は、学習運転で記憶したエンコーダカウント値から大幅にずれていることがある。

このようなエンコーダカウント値の大幅なずれに対して、かご位置検出異常としてエレベータ装置の運転を休止させると、利用者に対するサービスが低下してしまう。

これに対して、実施の形態２では、実施の形態１と同様の学習運転を実施した上で、通常運転中に位置センサ８Ｃ，９Ｃにかご３が進入すると、エンコーダカウント値を最初の学習値に強制的に置き換える。即ち、電子過速度検出装置２２は、位置センサ８Ｃ，９Ｃによりかご３が検出されると、調速機エンコーダ１８から得たかご位置情報よりも位置センサ８Ｃ，９Ｃから得たかご位置情報を優先させる。

これにより、通常運転中にかご３が中間ゾーンを往復して累積誤差が発生したとしても、かご３が次に位置センサ８Ｃ，９Ｃに進入した際に累積誤差がキャンセルされ、異常の誤検出によるサービスの低下を防止することができる。

なお、終端階ゾーンでのずれは、中間ゾーンの往復により生じるずれに比べると、距離が短いため無視できるほど小さく、通常は問題とならないことが多い。しかし、例えば、調速機シーブ１５や調速機ロープ１９に油が付着したり、調速機ロープ１９の張力が低下したりして、調速機シーブ１５と調速機ロープ１９との間に大きなずれが生じていることも考えられる。

そこで、このような異常を検出するため、通常運転時に、位置センサ８Ｃ，９Ｃからそれに近接する位置センサ８Ｂ，９Ｂまでの距離を調速機エンコーダ１８からの信号に基づいて測定する。そして、測定値と予め記憶された値との差が公差内であるかどうかを電子過速度検出装置２２により判定する。この場合、測定値が公差内でなければ、異常が発生したと判断して、かご３を最寄り階等に停止させ、エレベータ装置の運転を休止させるなどの処理をする。

このようなかご位置検出方法によれば、累積誤差によるサービスの低下を防止でき、またかご位置検出の異常も検出することができ、信頼性を向上させることができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３によるエレベータ装置のかご位置検出方法について説明する。なお、エレベータ装置の構成は、実施の形態１と同様であり、通常運転時のかご位置検出方法も実施の形態１又は実施の形態２と同様である。

実施の形態３では、停電復帰時に、運転制御部１２が、第１及び第２の上部位置センサ８Ａ，８Ｂ間の距離Ｌ８ＡＢ、又は第１及び第２の下部位置センサ９Ａ，９Ｂ間の距離Ｌ９ＡＢと同じ距離だけかご３を低速で走行させる。このとき、電子過速度検出装置２２は、位置センサ８Ａ〜８Ｃ，９Ａ〜９Ｃからの信号の入力を検出し、かご３がどのゾーンにいるのかを判定し、そのゾーンに応じた過速度レベルを設定する。この後、運転制御部１２は、速度を上げてかご３を最寄り階へ移動させる。

ここで、従来のエレベータ装置では、停電復帰直後に、制御装置が正確なかご位置を認識できないため、かごを最寄り階まで低速で移動させることが多い。また、かご位置データのバックアップを不揮発性メモリ等に保存しておく方法もあるが、停電中にかごがずれた場合、バックアップされたかご位置データと実際のかご位置との間にずれが生じ、正しいかご位置を認識できなくなる。

これに対して、実施の形態３のエレベータ装置では、停電復帰直後の最初の走行であっても、僅かな距離の低速走行後、すぐに高速走行へと切り替えて最寄り階まで到着することが可能である。つまり、実施の形態１に示したように、例えばかご３を上方向へＬ８ＡＢ分の距離だけ走行させ、上部位置センサ８Ａ〜８Ｃが動作しなければ、かご３は８Ｃ−９Ｃ間のゾーン又は８Ｂ−８Ｃ間のゾーンにいることになり、上部位置センサ８Ｂが動作した場合は、８Ｂ−８Ｃ間のゾーンから８Ａ-８Ｂ間のゾーンに入ったことになる。また、かご３を上方向へＬ８ＡＢ分の距離だけ走行させても上部位置センサ８Ａ〜８Ｃが動作せず、さらにＬ８ＢＣ分の距離を走行しても位置センサ８Ａ〜８Ｃが動作しない場合は、８Ｃ−９Ｃ間のゾーンにかご３がいると認識できる。

従って、昇降行程が長い高速エレベータや、階間が長い展望用エレベータ及びシャトルエレベータにおいて、停電復帰時の最寄り階走行サービス時間を短縮することが可能となり、乗客の不安感やストレスの軽減を図ることができる。

なお、上記の例では、この発明のかご位置検出装置を電子過速度検出装置２２に適用したが、他の安全装置や制御装置に適用してもよい。また、電子過速度検出装置２２により
かご速度が第２の過速度に達するかどうかを監視し、第２の過速度に達した場合には非常止め装置５を動作させる指令信号を出力するようにしてもよい。
また、上記の例では、位置センサとしてカム２３により機械的に操作されるスイッチを用いたが、位置センサはこれに限定されるものではなく、例えば近接センサや光センサ等であってもよい。
さらに、上記の例では、上下の終端階付近に３個ずつ位置センサ８Ａ〜８Ｃ，９Ａ〜９Ｃを設置したが、位置センサの個数はこれに限定されるものではない。
さらにまた、上記の例では、エンコーダとして調速機エンコーダ１８を用いたが、かご３の走行に応じた信号を発生するエンコーダであれば、巻上機エンコーダや他の綱車に設けたエンコーダであってもよい。

Claims

昇降路内を昇降されるかご、
前記かごの走行に応じた信号を発生するエンコーダ、
上下方向に互いに間隔をおいて前記昇降路内に設置され、前記かごがその位置に達したことを検出する複数の位置センサ、及び
予め測定された前記位置センサの間隔と、前記エンコーダからの信号から求められる前記かごの停止状態からの走行距離と、前記位置センサからの信号とに基づいて、前記位置センサにより区切られた前記昇降路内の複数のゾーンのうちのどのゾーンに前記かごがいるかを判定するかご位置検出装置
を備え、
前記位置センサは、前記昇降路内の上部終端階付近に上下方向に互いに間隔をおいて設置された第１ないし第３の上部位置センサと、前記昇降路内の下部終端階付近に上下方向に互いに間隔をおいて設置された第１ないし第３の下部位置センサとを含み、
前記第１ないし第３の上部位置センサは、前記第１の上部位置センサ、前記第２の上部位置センサ、前記第３の上部位置センサの順に並んでおり、
前記第１の上部位置センサと前記第２の上部位置センサとの間の距離は、前記第２の上部位置センサと前記第３の上部位置センサとの間の距離と異なっており、
前記第１ないし第３の下部位置センサは、前記第１の下部位置センサ、前記第２の下部位置センサ、前記第３の下部位置センサの順に並んでおり、
前記第１の下部位置センサと前記第２の下部位置センサとの間の距離は、前記第２の下部位置センサと前記第３の下部位置センサとの間の距離と異なっているエレベータ装置。
前記かご位置検出装置は、かご速度が所定の過速度レベルに達するかどうかを監視する電子過速度検出装置であり、
前記過速度レベルは、前記かごの位置に応じて変化する過速度監視パターンとして、前記電子過速度検出装置に設定されている請求項１記載のエレベータ装置。
前記かご位置検出装置は、前記位置センサにより前記かごが検出されると、前記エンコーダから得たかご位置情報よりも前記位置センサから得たかご位置情報を優先させる請求項１記載のエレベータ装置。
前記かご位置検出装置は、前記位置センサからそれに近接する前記位置センサまでの距離を前記エンコーダからの信号に基づいて測定し、測定値と予め測定された前記位置センサの間隔との差が公差内であるかどうかを判定する請求項３記載のエレベータ装置。
前記かご位置検出装置は、停電復帰時に、前記かごの低速走行により前記かごがどのゾーンにいるかを判定し、そのゾーンに応じた過速度レベルを設定する請求項２記載のエレベータ装置。