JP5264145B2 - エレベータ制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、エレベータの運転を制御するエレベータ制御装置に関し、特に終端階往復運転を主用途とするシャトルエレベータの運転を制御するエレベータ制御装置に関するものである。

エレベータ昇降路の上部に設置されている滑車と、この滑車につるべ式に掛け渡したロープと、このロープの両端にそれぞれ取付けられた乗りかご及び釣り合いおもりと、この釣り合いおもりに設置したリニアモータとを備え、このリニアモータの駆動力によりエ
レベーターを走行駆動する方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
近年、ビルの高層化が進み、最下階から最上階までを往復運転して、一度に多くの乗客を目的階まで運ぶことを特長としたシャトルエレベータの需要が増加している。このシャトルエレベータではできるだけ走行速度を上げて短時間に最下階と最上階との間を往復できるようにしている。

特許第２６２２３９８号明細書

しかし、このようなシャトルエレベータに特許文献１に係るリニアモータ方式を採用すると、昇降路の全揚程分の電機子または二次導体が必要となり材料費が嵩んだり、精度の高い据付技術が必要となり工事費が嵩んだりするという問題がある。
また、高揚程のシャトルエレベータの場合は、かごを吊り下げるロープの長さが長くなるとともに、かご枠や非常止めなどの機器も大型化し、機械慣性量が極めて大きくなる。リニアモータを使用しない、巻上機とインバータの組合せによる一般的なエレベータの場合には、その慣性量が極めて大きいために、エレベータの加減速時に電動機が発生しなければならないトルクが増大し、巻上機やインバータの容量が大きくなり、機器の大型化を招くという問題がある。

この発明の目的は、エレベータの機器の大きさを大きくすることなく最下階と最上階との間を短時間で往復するようエレベータを駆動するエレベータ制御装置を提供することである。

この発明に係るエレベータ制御装置は、両端にかごと釣合錘とがぶら下がるワイヤロープがかけられる綱車を駆動する電動機を含むエレベータ制御装置において、昇降路の上下終端部に配置され、且つ上記釣合錘の移動を加減速する加減速装置を備え、上記加減速装置は、最下階と最上階との間を往復するシャトルエレベータの加減速中にのみトルクを発生させる。

この発明に係るエレベータ制御装置の効果は、両端にかごと釣合錘とがぶら下がるワイヤロープを綱車と電動機とからなる巻上機で移動するとともに昇降路の上下終端部に配置された加減速装置で釣合錘の移動を加減速するので、かごや釣合錘などを移動するための所要トルクを巻上機と加減速装置とで分担することにより電動機や電動機を駆動するインバータなどを小型化でき、これらを設置する機械室のスペースが狭くても済むことである。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置を配備したエレベータの概略図である。図２は、この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置により１行程かごが走行するときのエレベータ速度、所要トルク、電動機発生トルク、電動機への入力電力、リニアモータ発生トルク、リニアモータへの入力電力を示すグラフである。
この発明の実施の形態１に係るエレベータは、最上階乗場１２ａと最下階乗場１２ｂが設けられた昇降路１内を最下階と最上階との間を往復するシャトルエレベータである。そして、この発明の実施の形態１に係るエレベータは、乗客が乗り昇降路１内を往復するかご２、一端にかご２を吊り下げるメインロープ３、メインロープ３の他端に吊り下げられる釣合錘４、かご２側の緩衝器７、釣合錘４側の緩衝器８、かご２をガイドするガイド装置９、ガイド装置９をガイドするガイドレール１１を備える。

この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置は、メインロープ３を動かす綱車５、綱車５を回転する電動機６、エレベータ用電源１０、エレベータ用電源１０からの電力を変換して電動機６を駆動する電動機駆動装置１３、かご２とともに周回するガバナロープ１６、ガバナロープ１６の直線運動を回転運動に変換するガバナ１５、ガバナ１５に取り付けられた位置および速度検出用のエンコーダ１７を備える。

また、この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置は、昇降路上部に配置されたリニアモータ用上部電機子２３、昇降路下部に配置されたリニアモータ用下部電機子２４、リニアモータ用電源２０、リニアモータ用電源２０からの電力を変換してリニアモータ用上部電機子２３またはリニアモータ用下部電機子２４を駆動するリニアモータ駆動装置２１、釣合錘４のリニアモータ用上部電機子２３およびリニアモータ用下部電機子２４に対面する面に取り付けられたリニアモータ用永久磁石２２、およびエンコーダ１７からの情報に基づき電動機駆動装置１３およびリニアモータ駆動装置２１を制御するエレベータコントローラ１４を備える。
リニアモータ用上部電機子２３、リニアモータ用下部電機子２４およびリニアモータ用永久磁石２２により加減速装置としてのリニアモータが構成される。

エンコーダ１７は、ガバナ１５の回転を解析してかご２の位置および速度を検出して位置情報および速度情報としてエレベータコントローラ１４に送る。
エレベータコントローラ１４は、エンコーダ１７からのかご２の位置情報および速度情報に基づいて速度指令値およびトルク指令値を算出し、速度指令値を出力し且つ算出したトルク指令値が予め定められた所定のトルク値の範囲内のとき速度指令値とともに算出したトルク指令値を電動機駆動装置１３にトルク指令値として指令する。また、エレベータコントローラ１４は、速度指令値を出力し且つ算出したトルク指令値が所定のトルク値の範囲外のとき速度指令値とともに所定のトルク値の上下限値をトルク指令値として電動機駆動装置１３に指令し、且つ速度指令値とともに算出したトルク指令値と所定のトルク値の範囲との差分をトルク指令値としてリニアモータ駆動装置２１に指令する。

電動機駆動装置１３は、入力される速度指令値およびトルク指令値に基づいてエレベータ用電源１０からの電力を変換してトルク指令値に比例する電動機電流を電動機６に流す。
リニアモータ駆動装置２１は、入力される速度指令値およびトルク指令値に基づいてリニアモータ用電源２０からの電力を変換してトルク指令値に比例する電機子電流をリニアモータ用上部電機子２３またはリニアモータ用下部電機子２４に流す。

エレベータが定格積載の状態にあるとき、エレベータを図２（ａ）に示す速度パターンで最下階から最上階への上昇運転するとき図２（ｂ）に示す所要トルクが必要となる。そこで、速度指令値が零のＡの範囲では電動機６だけに図２（ｃ）に示すように所要トルクを発生させる。次に、速度指令値が零でない値のときのＢの範囲では、所定のトルク値の範囲を用いて電動機６とリニアモータに発生させるトルクを分ける。すると、電動機６では、図２（ｃ）に示すようなトルクが発生し、そのとき図２（ｄ）に示すような電力が電動機６に入力される。一方、リニアモータでは、図２（ｅ）に示すようなトルクが発生し、そのとき図２（ｆ）に示すような電力がリニアモータに入力される。
このように速度指令値が零でないとき所要トルクを電動機６とリニアモータとで分担している。

図３は、比較のためにこの発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置からリニアモータを除いたエレベータ制御装置を配備したエレベータの概略図である。図４は、この比較のためのエレベータ制御装置により１行程かごが走行するときのエレベータ速度、所要トルク、電動機発生トルク、電動機への入力電力を示すグラフである。
次に、昇降路下部および昇降路上部に加減速装置としてのリニアモータを配備したことの効果を説明するためにリニアモータを除いた場合について説明する。

比較のためのエレベータ制御装置を配備したエレベータは、この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置を配備したエレベータと同様であり、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
比較のためのエレベータ制御装置は、図３に示すように、この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置から加減速装置としてのリニアモータを除いたことが異なり、それに関係してエレベータコントローラ２８も異なっているが、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。

エレベータコントローラ２８は、エンコーダ１７からのかご２の位置情報および速度情報に基づいて速度指令値およびトルク指令値を算出し、算出した速度指令値およびトルク指令値を電動機駆動装置１３に指令する。
エレベータが定格積載の状態にあるとき、エレベータを図４（ａ）に示す速度パターンで最下階から最上階への上昇運転するとき図４（ｂ）に示す所要トルクが必要となる。そこで、速度指令値とトルク指令値とを電動機駆動装置１３に指令すると、電動機６に図４（ｃ）に示すようなトルクが発生する。そのとき図４（ｄ）に示すような電力が電動機６に入力される。
このように電動機６はエレベータの加速中に慣性量に応じた大きなトルクを発生する必要があり、電動機６を大型化しなければならないし、電動機６に電力を供給する電動機駆動装置１３も大型化しなければならなくなる。そのため、これら大型化した機器を収容するために大きな機械室が必要になる。また、エレベータ用電源１０の大容量化を招くことになる。

一方、この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置では、エレベータの加速に必要なトルクをリニアモータにより分担させるので、電動機６が発生するトルクは定速走行分を賄えば良いので、慣性量が増大しても電動機６を大型化しなくて済む。そのため電動機駆動装置１３とエレベータ用電源１０とを大容量化しなくても良く、機械室も大きくする必要がない。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係るエレベータ制御装置を配備したエレベータの概略図である。
この発明の実施の形態２に係るエレベータ制御装置は、この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置に蓄電装置３０を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
蓄電装置３０は、リニアモータが釣合錘４を減速するとき発生する回生電力を充電し、リニアモータが釣合錘４を加速するときリニアモータが必要とする電力を放電する。
リニアモータが釣合錘４を加速するときに発生する慣性分のトルクとリニアモータが釣合錘４を減速するときに発生する慣性分のトルクとはほぼ同等であるので、力行電力と回生電力はほぼ等しく、外部から電力を殆ど供給しなくても加減速を行うことができる。

実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３に係るエレベータ制御装置を配備したエレベータの概略図である。
この発明の実施の形態３に係るエレベータ制御装置は、この発明の実施の形態２に係るエレベータ制御装置にリニアセンサ２５、２６を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
リニアセンサ２５は、昇降路上部に取り付けられ、リニアセンサ２６は昇降路下部に取り付けられている。そして、リニアセンサ２５、２６は、釣合錘４が近づいたとき、釣合錘４の位置と単位時間当たりの釣合錘４の位置の変化量から釣合錘４の速度を検出する。なお、釣合錘４の位置と速度とはかご２の位置と速度とを一義的に決める。
そして、リニアセンサ２５、２６からの位置および速度のデータがリニアモータ駆動装置２１に入力される。
リニアモータ駆動装置２１は、リニアセンサ２５、２６からの位置および速度のデータを用いて、速度が位置に対して予め定められた監視レベルを超えたとき、かごを減速する方向に大きな推力をリニアモータに発生させる。

具体的な例を示して昇降路終端部で充分な減速が行われなかった場合にリニアモータにより減速することを説明する。図７（ａ）において実線で示すエレベータ速度は正常に速度が減速されたときであり、図７（ａ）において太点線で示すエレベータ速度は異常に速度が減速したときである。
例えば、図７のＡの位置でかご２が増速を開始し、図７のＢの位置で速度が監視レベルを超えた場合、リニアモータ駆動装置２１はリニアモータに対してかご２を減速させる方向にさらに大きな推力を発生させ、かご２の速度が減少するようにする。すると、かご２の速度は減少するので、終端到着前にかご２が停止しなくても、緩衝器７の許容衝突速度以下に減少することができる。このように終端階強制減速装置として使用することができる。

この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置を配備したエレベータの概略図である。 この発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置により１行程かごが走行するときのエレベータ速度、所要トルク、電動機発生トルク、電動機への入力電力、リニアモータ発生トルク、リニアモータへの入力電力を示すグラフである。 比較のためにリニアモータを除いたエレベータ制御装置を配備したエレベータの概略図である。 比較のためのエレベータ制御装置により１行程かごが走行するときのエレベータ速度、所要トルク、電動機発生トルク、電動機への入力電力を示すグラフである。 この発明の実施の形態２に係るエレベータ制御装置を配備したエレベータの概略図である。 この発明の実施の形態３に係るエレベータ制御装置を配備したエレベータの概略図である。 速度の減速に異常が発生したときにより制動するための推力を発生する様子を説明するためのグラフである。

符号の説明

１ 昇降路、２ かご、３ メインロープ、４ 釣合錘、５ 綱車、６ 電動機、７、８ 緩衝器、９ ガイド装置、１０ エレベータ用電源、１１ ガイドレール、１２ａ 最上階乗場、１２ｂ 最下階乗場、１３ 電動機駆動装置、１４、２８ エレベータコントローラ、１５ ガバナ、１６ ガバナロープ、１７ エンコーダ、２０ リニアモータ用電源、２１ リニアモータ駆動装置、２２ リニアモータ用永久磁石、２３ リニアモータ用上部電機子、２４ リニアモータ用下部電機子、２５、２６ リニアセンサ。

Claims (3)

1. 両端にかごと釣合錘とがぶら下がるワイヤロープがかけられる綱車を駆動する電動機を含むエレベータ制御装置において、
   昇降路の上下終端部に配置され、且つ上記釣合錘の移動を加減速する加減速装置を備え、
   上記加減速装置は、最下階と最上階との間を往復するシャトルエレベータの加減速中にのみトルクを発生させることを特徴とするエレベータ制御装置。
2. 上記加減速装置は、リニアモータであり、
   上記釣合錘の移動を減速するとき上記加減速装置が発生する回生電力を充電するとともに上記釣合錘の移動を加速するとき放電して上記加減速装置に力行電力を供給する蓄電装置を備えることを特徴とする請求項１に記載のエレベータ制御装置。
3. 上記かごが上記上下終端部で所定の速度に減速されていないことを検出したとき、上記加減速装置で上記かごを制動する方向に推力を発生することを特徴とする請求項１に記載のエレベータ制御装置。

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