JP2005289627A - エレベータ - Google Patents

Abstract

【課題】 高階床建造物のエレベータにおいて、下降運転時のロープ伸縮が少なからず発生するため、実際の乗りかごの位置が予測位置からずれてしまい、着床精度や乗り心地に悪影響を及ぼす。
【解決手段】 乗りかご１とカウンターウエイト２はロープ３により連結されている。このロープは巻上機シーブ４の外周部に巻き掛けられている。巻上機シーブを回転駆動する巻上機モータ５の回転角度はパルスジェネレータ６により検出され、これによって乗りかご１の位置が検出される。乗りかご内の積載荷重は荷重検出センサ１１により検出される。かご位置補正手段１２は、乗りかごが下降する際のロープの伸縮量をロープのバネ定数と乗りかごの積載荷重とから予測して下降中の乗りかごの位置を推定補正する。制御手段７は、かご位置補正手段で算出された位置補正信号に基づいて巻上機モータを制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、つるべ式のエレベータに関し、特に乗りかご下降時のロープの伸縮による位置ずれを補正して着床精度及び乗り心地の向上を図ったエレベータに関する。

一般に、高階床の建造物では、つるべ式のエレベータが採用されるが、高階床になるほど着床精度が低下しがちである。これは、乗りかご走行中のロープの伸縮（ロープクリープともいう）が顕著になることによるものであり、仮に巻上機シーブ上のロープスリップが零だとしても、このような現象が生じる。

つるべ式のエレベータでは、乗りかごがある階で停止中に乗客が乗り降りすると、乗りかご内の積載荷重の変化によりロープの伸縮が生じ、乗りかご床面とホール床面とがずれるが、この場合、乗りかごのリレベル運転をその都度行って物理的な補正をしている。

一方、乗りかご内の積載荷重が変化しない乗りかご走行中（定常走行時）においてもロープの伸縮が発生するが、この場合は乗りかごの位置補正を行っておらず、着床時に理論上の乗りかごの位置と実際の乗りかごの位置とが一致せず、着床精度が悪くなり、結果として乗り心地が悪化する。

このような問題は、走行中の乗りかごの位置を物理的に検出する装置を設け、その検出値に基づいて乗りかごの位置を制御するようにすれば殆ど解消することができるが、この場合、コストアップしてしまうという難点がある。

乗りかご走行中のロープの伸縮は、加減速時を除くと（ロープはバネと同様なので、慣性が作用する間は伸縮する）、上昇運転時では殆ど生じないが、下降運転時では少なからず生じる。

すなわち、巻上機シーブを境にして乗りかご側とカウンターウエイト側とでロープに作用する荷重が同じであれば、巻上機シーブが回転しても、巻上機シーブの両側でロープの伸縮は殆ど発生しないが、乗りかご側では乗客の乗降によって荷重が変化するため、下降運転時にロープの伸縮が発生する。

例えば、乗りかごがフルロード状態で下降運転される場合、カウンターウエイト側のロープは徐々に乗りかご側に移動してゆくが、巻上機シーブを越える位置に達すると、乗りかごがカウンターウエイトよりも重いため、さらに伸びる現象が発生する。上昇運転時は、カウンターウエイト側のロープの伸縮が発生するが、それは、着床精度や乗り心地には殆ど影響を与えない。

このような事情に鑑み、従来は、着床時の速度パターンを下降運転時と上昇運転時とで変えるようにしているが、乗りかご内の積載荷重の変化等により、常に精度の良い着床を行えることができなかった。

このように、下降運転時と上昇運転時とではロープの伸縮が異なるため、特に高階床建造物における高精度の着床制御が困難であった。

解決しようとする問題点は、特に高階床建造物のエレベータにおいて、下降運転時のロープ伸縮が少なからず発生するため、実際の乗りかごの位置が予測位置からずれてしまい、着床精度や乗り心地に悪影響を及ぼす点である。

本発明のエレベータは、乗りかごと、カウンターウエイトと、一端が乗りかごに連結されると共に他端がカウンターウエイトに連結されたロープと、このロープが外周部に巻き掛けられた巻上機シーブと、この巻上機シーブを回転駆動する巻上機モータと、この巻上機モータの回転角度により乗りかごの位置を検出するかご位置検出手段と、乗りかご内の積載荷重を検出する荷重検出手段と、乗りかごが下降する際のロープの伸縮量をロープのバネ定数と乗りかご内の積載荷重とから予測して下降中の乗りかごの位置を推定補正するかご位置補正手段と、このかご位置補正手段で算出された位置補正信号に基づいて巻上機モータを制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。

本発明のエレベータは、乗りかご内の乗客が変化したり、またロープの経年変化や交換によりバネ定数が変化した場合においても、下降運転時のロープ伸縮量を予測して乗りかごの位置を補正し、これに基づいて巻上機モータを制御するので、着床精度及び乗り心地を向上することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施形態であるエレベータの概略構成図である。

このエレベータはつるべ式（ロープ式）のものであって、乗りかご１と、カウンターウエイト２と、一端が乗りかご１に連結されると共に他端がカウンターウエイト２に連結されたロープ３と、このロープ３が外周部に巻き掛けられた巻上機シーブ４と、この巻上機シーブ４を回転駆動する巻上機モータ５とを備えている。

なお、本図ではメインシーブしか図示されていないが、そらせシーブ等が付加された場合も本発明の技術的範囲に属するものとする。

巻上機モータ５の回転軸には位置検出手段としてのパルスジェネレータ６が取り付けられており、これによって巻上機モータ５の回転軸の回転角度を検出する。巻上機モータ５の回転角度からは、ロープの伸縮の影響を考慮しない場合の乗りかご１の位置を検出でき、その位置検出信号が制御手段７に入力される。

制御手段７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むマイクロコンピュータにより構成され、速度パターン演算部８、速度演算部９、及び速度制御部１０を備えている。

乗りかご１には、積載荷重を検出する荷重検出手段としての荷重検出センサ１１が設けられており、その荷重信号によって乗りかご１内部の積載荷重量を知ることができる。

図２は、乗りかご１内部の積載荷重と荷重信号を示す特性図である。一例として、荷重信号は、乗りかご１内部の積載荷重がカウンターウエイト２の重量と釣り合うバランスロード（以下、ＢＬと記す）の時に０、積載荷重が０のノーロード（以下、ＮＬと記す）側の時に負（−）、積載荷重が最大のフルロード（以下、ＦＬと記す）側の時に正（＋）となるような特性となっている。

パルスジェネレータ６の位置検出信号は、上述したようにロープ３の伸縮の影響を考慮していないため、かご位置補正手段１２で補正を行う。

すなわち、パルスジェネレータ６の位置検出信号と、荷重検出センサ１１の荷重信号と、ロープ３のバネ定数に対して所定の係数を乗じて予め設定したバネ定数Ｋとを乗算器１３で乗算して位置補正値とする。

この位置補正は、セレクタ１４を通じて、下降運転時のみ行われるようになっており、加算器１５で位置検出信号に加算される。この補正値は、図２の特性図に示す如く、積載荷重により符号が変化する。すなわち、ＢＬよりＦＬ側の荷重であれば正の値が加算され、ＢＬよりＮＬ側の荷重であれば負の値が加算される。

このようにして得られた位置補正信号は、速度パターン演算部８及び速度演算部９に入力されて、それぞれの出力値から速度制御部１０により乗りかご１の速度制御が行われる。

図３は、速度パターン演算部８で演算される速度パターンの説明図である。

乗りかご１始動から、加速、定常走行を経て、およそ減速開始までは移動距離（又は目的階までの残距離）に依存せず、時間依存により速度パターンを演算している（時間ベースパターン）。

また、減速開始から着床までは、着床レベル精度を良くするため、距離依存により速度パターンを演算している（距離ベースパターン）。距離ベースパターンの期間において、一定減速度の期間はＶ＝√（２βＳ）により演算される。βは減速度、Ｓは残距離である。

目的階付近になると、基本的には残距離に定数を乗じて徐々に減速度をゆるめてゆく速度パターンを演算する。この減速度を徐々にゆるめてゆく期間の速度パターンを着床パターンと呼ぶ。

本発明では、かご位置補正手段１２が、巻上機モータ５の回転角度から得られる位置検出信号と、乗りかご１内部の積載荷重量に応じた荷重信号と、あらかじめ設定されたバネ定数Ｋとからロープ３の伸縮量を演算し、ロープ伸縮の影響が大きい下降運転時に位置検出信号を補正することにより、位置検出信号が実際の乗りかご１の位置に近くなり、目的階への着床精度を向上することができる。

また、乗りかご１の位置検出信号が補正されることにより、位置検出信号の影響を受ける速度パターンの距離ベースパターン演算や、乗りかご１の速度演算の精度も向上するため、着床精度だけでなく、下降運転時の走行領域全体にわたって乗り心地を向上することができる。

次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図４は本発明の第２の実施形態のエレベータの概略構成図である。なお、以下の各実施形態において、第１の実施形態と同一又は類似の部分には同一の符号を用いており、重複する説明は省略してある。

本実施形態では、第１の実施形態に対し、かご位置偏差検出手段１６と、バネ定数演算手段１７とを設けた構成となっている。

かご位置偏差検出手段１６は、乗りかご１を積載荷重が０の状態（ＮＬ）と最大の状態（ＦＬ）とで走行させた時に、それぞれの状態における乗りかご１の実際の位置と理論上の位置との偏差を検出するもので、荷重検出センサ１１の荷重信号と、パルスジェネレータ６の位置検出信号と、着床検出スイッチ１ａの着床検出信号とが入力される。

かご位置偏差検出手段１６により乗りかご１の位置の偏差を算出する手順を図５に示す。

まず、乗りかご１がＮＬの状態であるか否かを確認し（ステップＳ１０）、ＮＬの場合には、乗りかご１を最上階から最下階まで下降運転する（ステップＳ２０）。

次いで、実際のかご位置検出データと理論上のかご位置のデータとの偏差を算出し、ＮＬ時最下階かご位置データとして保存する（ステップＳ３０）。

次いで、乗りかご１がＦＬの状態であるか否かを確認し（ステップＳ４０）、ＦＬの場合には、乗りかご１を最上階から最下階まで下降運転する（ステップＳ５０）。

次いで、実際のかご位置検出データと理論上のかご位置のデータとの偏差を算出し、ＦＬ時最下階かご位置データとして保存する（ステップＳ６０）。

バネ定数演算手段１７は、このかご位置偏差検出手段１６により検出される二つのかご位置偏差量からロープ３のバネ定数Ｋを演算するものである。

バネ定数演算手段１７によりバネ定数Ｋを算出する手順を図６に示す。

かご位置偏差検出手段１６で得られたＮＬ時最下階かご位置データとＦＬ時最下階かご位置データとの差を算出し、その絶対値をかご積載荷重で割り算し、これに調整ゲインを乗じることで、積載荷重に対するかご位置のずれの度合い、すなわちバネ定数Ｋを得る。

本実施形態では、ＮＬとＦＬで最上階から最下階まで一度運転を行えば、バネ定数Ｋが自動的に設定されるので、バネ定数設定の手間を低減することができると共に、より精度の高い定数設定を行うことができる。

次に、本発明の第３の実施形態を説明する。

本実施形態では、第２の実施形態のバネ定数演算手段１７に対して、乗りかご１の通常の下降運転毎にバネ定数Ｋを補正するバネ定数補正手段を付加している。図７は、このバネ定数補正手段によるバネ定数Ｋの補正方法の説明図である。

ここでは、バランスロード（ＢＬ）ではバネ定数が０である例を示しているが、これに限るものではなく、オフセット値がある場合でも構わない。基本的には、ＢＬではロープ３の伸縮がほとんど発生しないという考え方に基づいている。

乗りかご１の下降運転毎に、乗りかご１の位置の理論値と実際の測定値とからロープ３の伸縮量を演算し、これを乗りかご１が全行程走行した時の伸縮量に換算する。この値とＢＬ時の値とから、特性線の傾きであるバネ定数を演算してＫを補正する。

図８は、バネ定数補正手段１８によりバネ定数Ｋを補正する手順を示す図である。

初期設定時のバネ定数Ｋの値から求められるＢＬ時の最下階かご位置偏差データと今回走行時の最下階かご位置換算データとの差の絶対値を、ＢＬ時の積載荷重量と今回積載量との差の絶対値で割り算し、これに調整ゲインを乗じることで、新たに補正されたバネ定数Ｋを得る。

本実施形態では、バネ定数演算手段１７に対して、バネ定数補正手段１８を付加したことにより、ロープ交換や経年等により変化するバネ定数Ｋの値を適宜補正することができ、常に精度の高い着床制御を行うことができる。

なお、バネ定数Ｋの演算精度をさらに向上するために、ＢＬの近傍の積載時や、走行距離の短い場合には補正演算をしないような機能を付加してもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各実施形態に種々の改変を施すことができる。

本発明の第１の実施形態であるエレベータの概略構成図。 乗りかご内部の積載荷重と荷重信号の関係を示す特性図。 速度パターン演算部で演算される速度パターンの説明図。 本発明の第２の実施形態のエレベータの概略構成図。 かご位置偏差検出手段により乗りかごの位置の偏差を算出する手順を示す図。 バネ定数演算手段によりバネ定数Ｋを算出する手順を示す図。 バネ定数補正手段によるバネ定数の補正方法の説明図。 バネ定数補正手段によりバネ定数Ｋを補正する手順を示す図。

符号の説明

１ 乗りかご
２ カウンターウエイト
３ ロープ
４ 巻上機シーブ
５ 巻上機モータ
６ パルスジェネレータ（かご位置検出手段）
７ 制御手段
１１ 荷重検出センサ（荷重検出手段）
１２ かご位置補正手段
１７ バネ定数演算手段
１８ バネ定数補正手段

Claims (3)

1. 乗りかごと、カウンターウエイトと、一端が前記乗りかごに連結されると共に他端が前記カウンターウエイトに連結されたロープと、このロープが外周部に巻き掛けられた巻上機シーブと、この巻上機シーブを回転駆動する巻上機モータと、この巻上機モータの回転角度により前記乗りかごの位置を検出するかご位置検出手段と、前記乗りかご内の積載荷重を検出する荷重検出手段と、前記乗りかごが下降する際の前記ロープの伸縮量を前記ロープのバネ定数と前記積載荷重とから予測して下降中の前記乗りかごの位置を推定補正するかご位置補正手段と、このかご位置補正手段で算出された位置補正信号に基づいて前記巻上機モータを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするエレベータ。
2. 前記乗りかごを、積載荷重が略０の状態と最大の状態とで走行させた時に、それぞれの状態における前記乗りかごの実際の位置と理論上の位置との偏差を検出するかご位置偏差検出手段と、このかご位置偏差検出手段により検出される二つのかご位置偏差量から前記ロープのバネ定数を演算するバネ定数演算手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のエレベータ。
3. 前記乗りかごの通常の下降運転時において、前記乗りかごの実際の位置と理論上の位置との偏差及び前記乗りかご内部の積載荷重から、前記バネ定数を補正演算するバネ定数補正手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のエレベータ。
   

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