(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベータ巻上機・制御システムであって、
駆動シャフトと、
前記駆動シャフトに動作可能に連結されるとともに、前記駆動シャフトを回転させるモータと、
前記駆動シャフトに動作可能に連結されるとともに、前記駆動シャフトの回転を停止させるブレーキと、
前記駆動シャフトに動作可能に連結されるとともに、前記駆動シャフトが回転することにより回転する牽引滑車と、
前記牽引滑車に巻き付けられたロープと、
前記駆動シャフト内に組み込まれた少なくとも１つのトルクセンサと、
前記モータを制御するとともに、前記の少なくとも１つのトルクセンサからフィードバック信号を受信するコントローラと、
を備え、
前記少なくとも１つのトルクセンサが、第１センサおよび第２センサからなり、前記第１センサは、前記ブレーキと前記牽引滑車との間で前記駆動シャフトに配設されており、前記第２センサは、前記牽引滑車と前記モータとの間で前記駆動シャフトに配設されることを特徴とするエレベータ巻上機・制御システム。
【請求項２】
前記ロープが、エレベータかごおよびつりあいおもりに連結されており、
前記ブレーキにより前記エレベータかごが拘束されて停止しているときに、前記少なくとも１つのトルクセンサによって、前記エレベータかご内の荷重が測定されることを特徴とする請求項１記載のエレベータ巻上機・制御システム。
【請求項３】
オフセット、スケーリング、およびしきい値との比較のいずれか１つを実行するように前記フィードバック信号を処理する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のエレベータ巻上機・制御システム。
【請求項４】
エレベータ巻上機・制御システムであって、
駆動シャフトと、
前記駆動シャフトに動作可能に連結されるとともに、前記駆動シャフトを回転させるモータと、
前記駆動シャフトに動作可能に連結されるとともに、前記駆動シャフトの回転を停止させるブレーキと、
前記駆動シャフトに動作可能に連結されるとともに、前記駆動シャフトが回転することにより回転する牽引滑車と、
前記牽引滑車に巻き付けられているとともに、エレベータかごおよびつりあいおもりに連結されているロープと、
前記ブレーキと前記牽引滑車との間で前記駆動シャフト内に組み込まれたトルクセンサと、
前記モータを制御するとともに、前記トルクセンサからフィードバック信号を受信するコントローラと、
を備え、
前記ブレーキが係合している際に、前記モータに流される概算的な電流値を命令して、ロールバックを防止するのに要する概算的な力を発生させることによって、初期トルクを見積もることを特徴とするエレベータ巻上機・制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレベータおよびエスカレータの制御の分野に関し、特に、荷重測定およびトルク制御のための一体型駆動シャフトセンサの利用に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エレベータシステムにおいて、荷重測定（loadweighing）が行われている１つの理由は、エレベータかごが停止している階でこれを拘束しているブレーキが解放される前に、エレベータのモータ／装置によって、ある程度のトルクを与えることができるようにするためである。荷重（つまりエレベータかご内部の乗員数）に基づいた適切な大きさのトルクが加えられている場合は、ブレーキが解放された後もエレベータかごがその階に停止した状態で維持される。適切な大きさのトルクが加えられていない場合は、ブレーキが解放された後でかつ移動制御システムによる動作制御が開始される前の間に、エレベータかごが僅かに上昇もしくは下降する。このような上昇および下降は、ロールバックとして周知であり、乗員はこれを不快に感じる。荷重測定から得られた情報の他の利用法としては、エレベータかごの移動制御、および運転状態（無害な状態、過負荷状態など）の検出が挙げられる。
【０００３】
荷重測定は、一般的に、エレベータかごの床下方のセンサによって行われるが、このようなセンサは、設置、調整および保守維持が困難であり、その上、エレベータかごから制御システムなどに信号を送るためのワイヤをセンサに接続する際に、当然、労力を要する。階の移動の際の摩擦もしくは荷重の分散が不完全なことによる誤差に起因して、プラットフォームシステムが損傷する。
【０００４】
荷重測定を行うための他の方法としては、ヒッチ、すなわち鋼製ケーブルがエレベータかごに取り付けられる部分にセンサを配置するものがある。ヒッチセルを用いるためには、設置および保守維持のためにかごの頂部にアクセスする必要があり、さらに、エレベータかごの全重量の僅かな変化を測定するので精度が悪い。機械台センサシステムにも同様な問題が生じる。このようなシステムにおいては、つりあいおもりの重量も加わるため、僅かな重量変化を検出することによる精度悪化の問題がさらに悪くなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
設置が容易でかつ高精度なトルクセンサおよびトルク制御システムを提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
簡単に述べると、エレベータ巻上機・制御システムは、モータおよびブレーキを備えた駆動シャフトを備えている。ロープ（通常は、鋼製のケーブルもしくはベルト）の一端がエレベータかごに取り付けられ、その他端がつりあいおもりに取り付けられている。このロープは、駆動シャフトに連結された牽引滑車の周りに巻き付けられている。少なくとも１つのトルクセンサが、ブレーキと牽引滑車との間で装置の駆動シャフトと一体に配置されている。コントローラによって、トルクセンサからのフィードバック信号に一部基づいて、モータが運転される。モータおよび牽引滑車に対するブレーキの位置に依存して、１つもしくは２つのセンサによって、エレベータかご内部の荷重を示すフィードバック信号を発生させる必要がある。
【０００７】
本発明の一実施例によると、エレベータ巻上機・制御システムが、駆動シャフトと、この駆動シャフトに動作可能に連結されてこれを回転させるモータと、前記駆動シャフトに動作可能に連結されて前記駆動シャフトの回転を停止させるブレーキと、前記駆動シャフトに動作可能に連結されてこれが回転したときに回転する牽引滑車と、前記牽引滑車に巻き付けられたロープと、前記駆動シャフトに一体に設けられたトルクセンサと、前記の少なくとも１つのトルクセンサからフィードバック信号を受信して前記モータを制御するコントローラと、を備えている。
【０００８】
本発明の一実施例によると、エレベータ巻上機・制御システムが、駆動シャフトと、この駆動シャフトに動作可能に連結されてこれを回転させるモータと、前記駆動シャフトに動作可能に連結されて前記駆動シャフトの回転を停止させるブレーキと、前記駆動シャフトに動作可能に連結されてこれが回転したときに回転する牽引滑車と、前記牽引滑車に巻き付けられているとともにエレベータかごおよびつりあいおもりに連結されたロープと、前記ブレーキと前記牽引滑車との間で前記駆動シャフトに一体に設けられたトルクセンサと、前記の少なくとも１つのトルクセンサからフィードバック信号を受信して、前記モータを制御するコントローラと、を備えている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に示されているように、モータ１０、牽引滑車１２、ブレーキ１４、およびモータ１０とブレーキ１４とを連結している駆動シャフト１６によって、エレベータ装置（巻上機）が構成されている。停止中は、モータ１０がオフ状態である一方で、ブレーキ１４によって、駆動シャフト１６が回転しないように拘束され、これによって、エレベータかご１８が固定される。エレベータかご１８を動かすためには、モータ１０により初期トルクを発生させ、ブレーキ１４を解放し、モータ１０により駆動シャフト１６を回転させることによって、エレベータかご１８を上昇もしくは下降させる。つりあいおもり２０が、エレベータかごの荷重のかなりの部分と均衡しているため、エレベータかごを移動させることが容易となっている。オーチスエレベータ社の最新型モデルにおいてそうであるように、エレベータかご１８とつりあいおもり２０との間の「ロープ」として、鋼製ケーブル２２を用いることができる。
【００１０】
図２にさらに示されているように、モータ１０から得られる力（実際には、回転システムのトルク）は、エレベータかご１８の加速および減速が厳密に行われるように、移動制御システム２４により制御される。エレベータかご１８に乗員が一人だけ乗っている場合にもエレベータかご１８が満員の場合にも、常に同じ経路を移動することが望ましい。例えば、ニューヨーク市では、多くの場合、移動停止・開始動作が迅速かつ積極的に行われるように移動プロファイルが設定されているが、日本では、これらの動作が低速、スムーズかつほぼ知覚不可能となるように移動プロファイルが設定されている。移動制御を行うためには、所望の移動プロファイルを、制御システム２４に予め設定するか、もしくはこれに命令する。
【００１１】
物理式Ｆ＝ｍａを制御するためには、時間に関する所定の加速プロファイルを得ることを目的とする場合に、荷重（ｍ）に依存した力プロファイルを得る必要がある。続いて、モータ１０に所定の電力を加え、モータ１０により実際に発生した力（つまりトルク）を測定し、この力が所望のプロファイルに追従するようにモータ１０の電力を増減させて調整する。これは、移動制御における「力ループ」もしくは「トルクループ」の部分である。
【００１２】
エレベータかご１８の停止中は、ブレーキ１４がかかっており、全ての部材が停止している。ブレーキ１４がかかっているため、エレベータかご１８とつりあいおもり２０との不均衡により生じかつブレーキ１４により拘束されているトルクがセンサ１により測定される。ここでは、エレベータかご１８内部の荷重が測定される。このような状態では、センサ２が配置されている駆動シャフト１６の端部は「自由」であるため、センサ２は、モータ１０からトルクを受けず、従って、トルクを検知しない。エレベータかご１８の運転および移動が可能な状態にするためには、モータ１０により初期トルクを発生させることによって、ブレーキ１４が解放された後にエレベータかご１８のロールバックが起こらないようにする必要がある。このような状態で初期トルクの閉ループを構成するためには、センサ２によって、発生しているトルクを測定する。エレベータかご１８が運転されている状態でも、センサ２が必要となる。エレベータかご１８が運転されている状態では、センサ１が配置されている駆動シャフト１６端部が「自由」であることにより、センサ１によりトルクを検出することができないためである。
【００１３】
図３に示されているように、荷重に関する制御信号をトルク値から得るための信号処理機能は、ハードウェア回路もしくは制御ソフトウェアにより行うことが好ましい。このような荷重に関する制御信号は、トルク値および荷重値を厳密に求めるためのオフセット（offset）、スケーリング（scaling）、およびしきい値との比較（threshold comparison）を含むものである。厳密なトルク値もしくは荷重値は、エレベータかごの質量の決定、無害な制御、過負荷状態の検出、およびエレベータかご１８の非停止ルーチンを行うのに適している。
【００１４】
図４に示されているように、駆動シャフト１６に対するブレーキ１４および牽引滑車１２の配置を変えた場合、ブレーキ１４と滑車１２との間のセンサ２６によって、上述したような静的不均衡が測定される。ブレーキ１４が解放されてエレベータかご１８が移動している状態では、センサ２６によってトルク値がトルクループにフィードバックされる。ブレーキ１４が解放される前は、センサ２６により初期トルクをフィードバックすることができないが、モータ１０に流される概算的な電流値を命令して、ロールバックを防止するのに要する概算的な力を発生させることによって、初期トルクを見積もることができる。ブレーキ１４が解放されるとすぐに、このような状態から、閉ループ制御により状態の制御および命令が行われる状態に切り替わる。
【００１５】
好適なセンサの例として、ミシガン州トロイのイートン社(Eaton Corporation)レボウプロダクト部門(Lebow Products Division)により製造されている磁気弾性トルクセンサが挙げられる。考えられる他の好適なセンサとしては、クーパインスツルメント（Cooper Instrument）社製のＬＸＴ９６０トルクセンサシステムおよびＭＤＩ社製の「マグナ−ラスティック（Magne-lastic)」トルクセンサが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例の２つのトルクセンサを備えたエレベータ「装置」を示す図。
【図２】本発明の一実施例のエレベータ装置のための制御システムのトルクループの部分を示すブロック図。
【図３】トルクセンサからのトルク信号を用いて、様々な、荷重に関する制御信号を得る方法を示す図。
【図４】本発明の一実施例の１つのトルクセンサのみを備えたエレベータ装置を示す図。
【符号の説明】
１０…モータ
１２…牽引滑車
１４…ブレーキ
１８…エレベータかご
２０…つりあいおもり
２２…ロープ
２６…トルクセンサ
【図１】
0003936578.tif 000002
【図２】
0003936578.tif 000003
【図３】
0003936578.tif 000004
【図４】
0003936578.tif 000005