(57)【要約】【課題】振動防止用の特別な機器類を必要とせずに、かご床の振動を防止して乗り心地を改善する。【解決手段】乗りかご１４に設置された荷重検出センサ１９などを用いて、乗りかご１４の走行時にかご床１６の変位を検出する。制御装置１１では、このかご床１６の変位を振動分とみなし、乗りかご１４が一定速度で走行している間、上記振動分を打ち消すように電動機１２を駆動制御する。これにより、振動防止用の特別な機器類を必要とせずに、かご床１６の振動を防止して乗り心地を改善することができる。【選択図】      図１
2009012932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗りかごを駆動する電動機と、
上記乗りかごの走行時にかご床の変位を検出する変位検出手段と、
この変位検出手段によって検出されたかご床の変位を振動分とみなし、上記乗りかごが一定速度で走行している間、上記振動分を打ち消すように上記電動機を駆動制御する制御手段と
を具備したことを特徴とするエレベータの制御装置。
【請求項２】
上記変位検出手段によって検出されたかご床の変位を速度に変換する速度変換手段を備え、
上記制御手段は、上記乗りかごが一定速度で走行している間、上記速度変換手段によって変換されたかご床の速度を加味して上記電動機の速度を制御することを特徴とする請求項１記載のエレベータの制御装置。
【請求項３】
上記変位検出手段によって検出されたかご床の変位を示す信号をゲイン調整するゲイン調整手段を備え、
上記制御手段は、上記乗りかごが一定速度で走行している間、上記ゲイン調整手段によってゲイン調整されたかご床の変位信号と逆位相の信号を上記電動機に対するトルク指令に加えて制御することを特徴とする請求項１記載のエレベータの制御装置。
【請求項４】
上記乗りかごの位置を検出するかご位置検出手段と、
このかご位置検出手段によって検出された上記乗りかごの位置に応じて、上記変位検出手段によって検出されたかご床の変位を示す信号をゲイン調整するゲイン調整手段とを備え、
上記制御手段は、上記乗りかごが一定速度で走行している間、上記ゲイン調整手段によってゲイン調整されたかご床の変位信号と逆位相の信号を上記電動機に対するトルク指令に加えて制御することを特徴とする請求項１記載のエレベータの制御装置。
【請求項５】
上記変位検出手段は、上記乗りかごに設置された荷重検出センサの信号を用いてかご床の変位を検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のエレベータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータの電動機（巻上機）を駆動制御するエレベータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の建物の高層化に伴い、エレベータの昇降路も長くなり、その昇降路の中で乗りかごを支えているロープも長くなっている。ロープが長くなると、ロープのばね定数が低下するため、小さな加振力でも、かご室内のかご床が上下に振動して、乗り心地に影響を与える問題がある。
【０００３】
一方、乗りかごを駆動する電動機の制御方式としては、電動機自体の速度を検出し、これを目標速度と比較してフィードバック制御することが一般的であり、乗りかご内に人が乗っているときのかご床の変位などは考慮されていない。
【０００４】
また、従来、かご床の振動問題に対し、例えばロープ本数を増やしてばね定数を上げたり、カウンタウェイトにダンパを設置などして、機械的に抑振する方法がある。また、特許文献１に開示されているように、かご床に振動防止用の装置を設けて電気的に抑振する方法もある。
【特許文献１】特開平１０−２４５１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ロープ本数を増やす方法やダンパを設ける方法は、コスト面や設置スペースなどの問題がある。また、上記特許文献１のように電気的に抑振する方法では、かご床に振動防止用の装置を別途設置する必要があり、そのためのコストがかかるだけでなく、装置の調整作業が必要となる。
【０００６】
本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、振動防止用の特別な機器類を必要とせずに、かご床の振動を防止して乗り心地を改善することのできるエレベータの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のエレベータの制御装置は、乗りかごを駆動する電動機と、上記乗りかごの走行時にかご床の変位を検出する変位検出手段と、この変位検出手段によって検出されたかご床の変位を振動分とみなし、上記乗りかごが一定速度で走行している間、上記振動分を打ち消すように上記電動機を駆動制御する制御手段とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、かご床の振動分を考慮して電動機を制御することにより、振動防止用の特別な機器類を必要とせずに、かご床の振動を防止して乗り心地を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るエレベータの制御装置の全体構成を示す図である。図中の１１は制御装置であり、建物の機械室などに設置されている。
【００１１】
制御装置１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えたコンピュータからなり、エレベータ全体の運転制御を行う。電動機１２には、ロープ１３を介して乗りかご１４とカウンタウェイト１５が吊り下げられている。電動機１２が回転すると、乗りかご１４とカウンタウェイト１５がロープ１３を介して昇降路内をつるべ式に昇降動作する。
【００１２】
乗りかご１４内には、かご床１６と床受枠１７が敷設されており、その間に弾性体１８が設けられている。床受枠１７は、この弾性体１８を介してかご床１６を支えている。また、このかご床１６と床受枠１７との間には荷重検出センサ１９が設けられている。この荷重検出センサ１９は、床受枠１７に固定されており、かご床１６の上下方向の変位量から乗りかご１４の積載荷重を検出し、そのかご荷重信号Ｓ１を制御装置１１に出力するように構成されている。
【００１３】
一方、電動機１２の回転軸などに、回転検出器であるパルスジェネレータ２０が取り付けられている。制御装置１１は、このパルスジェネレータ２０から電動機１２の回転に同期して順次出力されるパルス信号Ｓ２に基づいて、電動機１２の回転速度と乗りかご１４の位置を検出する機能を備えている。
【００１４】
図２は同実施形態におけるエレベータの制御装置の機能構成を模式的に示したブロック図である。
【００１５】
制御装置１１は、かご速度指令部２１、電動機速度検出部２２、速度制御部２３を備える。これらは、一般的な速度制御系の構成要素である。
【００１６】
かご速度指令部２１は、乗りかご１４が目標階まで移動するのに必要な目標速度Ｖ０を設定する。図３にかご速度指令部２１によって設定される目標速度Ｖ０の波形を示す。
【００１７】
電動機速度検出部２２は、電動機１２の回転に同期してパルスジェネレータ２０から順次出力されるパルス信号Ｓ２の単位時間当たりの個数から電動機１２の速度（実速度）を検出する。図４に電動機速度検出部２２によって検出される電動機速度Ｖ１の波形を示す。
【００１８】
速度制御部２３は、かご速度指令部２１によって設定された目標速度Ｖ０と電動機速度検出部２２によって検出された電動機速度Ｖ１との偏差に基づいて、電動機１２を目標速度Ｖ０に合わせて駆動制御する。この速度制御部２３の出力信号にかご荷重信号Ｓ１を加味した信号がトルク指令Ｔ０として用いられる。
【００１９】
ここで、本実施形態における制御装置１１では、さらに、かご振動を防止するための構成要素として、かご床速度演算部２４、スイッチ２５を備える。
【００２０】
かご床速度演算部２４は、乗りかご１４に設けられた荷重検出センサ１９から出力されるかご荷重信号Ｓ１を微分して速度に変換する。スイッチ２５は、乗りかご１４が一定速度で走行している間だけ閉じて、かご床速度演算部２４によって得られたかご床速度Ｖ２の出力を有効とする。
【００２１】
このような構成において、エレベータの運転時に電動機１２が回転し、乗りかご１４が上下に移動すると、電動機１２から乗りかご１４までのロープ１３の長さが変動し、そのロープ張力も変動する。その際、乗りかご１４に何らかの加振力が加わると、ロープ１３と共に上下に振動することになる。
【００２２】
ここで、走行中のかご床１６の振動は、床受枠１７に対するかご床１６の変位量として検出することができる。そこで、荷重検出センサ１９から出力されるかご荷重信号Ｓ１をかご床１６の変位信号として用い、これをかご床速度演算部２４にて微分演算して速度に変換する。図５に荷重検出センサ１９から出力されるかご荷重信号Ｓ１の波形、図６にかご床速度演算部２４から出力されるかご床速度Ｖ２の波形を示す。
【００２３】
かご床速度演算部２４によって得られたかご床速度Ｖ２は、スイッチ２５を介して出力される。このかご床速度Ｖ２を電動機速度検出部２２によって検出された電動機速度Ｖ１に加えて速度制御部２３にフィードバックすることにより、速度制御によって振動分を打ち消すことができる。図７に振動分を加えた電動機速度Ｖ１の波形を示す。
【００２４】
ただし、このかご床速度Ｖ２（振動分）の加算処理は、スイッチ２５により乗りかご１４が一定の速度で走行している間でのみ行うものとする。これは、乗りかご１４が加速あるいは減速しているときに、そのときの振動分に相当するかご床速度Ｖ２を加算すると、乗りかご１４の本来の速度までも抑制してしまうためである。
【００２５】
以後は、このかご床速度Ｖ２を加えた電動機速度Ｖ１と目標速度Ｖ０との偏差を速度制御部２３に与えて電動機１２を駆動制御する。これにより、走行時にロープ１３の揺れを起因としたかご床振動を抑えて、乗りかご１４を目標速度Ｖ０で走行させることができる。
【００２６】
このように、かご床１６の変位を速度に変換してフィードバック制御を行うことにより、振動防止用の特別な機器類を必要とせずに、走行時に生じるかご床１６の振動を防止して、乗り心地を改善することができる。
【００２７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００２８】
図８は本発明の第２の実施形態に係るエレベータの制御装置の機能構成を模式的に示したブロック図である。なお、上記第１の実施形態における図２の構成と同じ部分には同一符号を付して、その説明は省略するものとする。
【００２９】
上記第１の実施形態では、かご床１６の変位を速度に変換して電動機速度Ｖ１に加えるものとしたが、第２の実施形態では、かご床１６の変位自体を振動分と等価とみなし、その変位と逆位相の信号を速度制御部２３の出力結果であるトルク指令Ｔ０に直接加えることで振動を防止することを特徴としている。
【００３０】
かご床１６の振動は、床受枠１７に対するかご床１６の変位量として検出することができる。そこで、荷重検出センサ１９から出力されるかご荷重信号Ｓ１をかご床１６の変位信号として用いる。この場合、かご荷重信号Ｓ１には、乗りかご１４内の乗客の重量が含まれているため、ドアが閉まった時点のかご荷重信号Ｓ１′を減算して振動分だけを抽出する。図９（ａ）にかご荷重信号Ｓ１の波形、同図（ｂ）にそのかご荷重信号Ｓ１から振動信号を抽出した波形を示す。
【００３１】
抽出された振動信号（Ｓ１−Ｓ１′）は、ゲイン調整部２６にて所定のレベルにゲイン調整された後、スイッチ２７を介して速度制御部２３の出力結果であるトルク指令Ｔ０に与えられる。この場合、上記振動信号の位相を１８０度逆転させてトルク指令Ｔ０に加えることにより、振動分を打ち消すように電動機１２を制御することができる。
【００３２】
また、上述したように、乗りかご１４の加速期間あるいは減速期間で振動分を加味した処理を行うと、乗りかご１４の本来の速度までも抑制してしまうため、乗りかご１４が一定速度で走行している間でのみ、スイッチ２７を閉じて、かご床１６の変位と逆位相の信号をトルク指令Ｔ０に加えるものとする。図１０にゲイン調整部２６から出力されるゲイン調整後のかご荷重信号Ｓ１の波形、図１１に速度制御部２３から出力されるトルク指令Ｔ０の波形を示す。
【００３３】
このように、かご床１６の変位と逆位相の信号をトルク指令Ｔ０に加えることでも、上記第１の実施形態と同様に、振動防止用の特別な機器類を必要とせずに、走行時に生じるかご床１６の振動を防止して、乗り心地を改善することができる。
【００３４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００３５】
図１２は本発明の第３の実施形態に係るエレベータの制御装置の機能構成を模式的に示したブロック図である。なお、上記第２の実施形態における図８の構成と同じ部分には同一符号を付して、その説明は省略するものとする。
【００３６】
かご床１６の変位に対して逆位相の信号をトルク指令Ｔ０に加えるといった構成は上記第２の実施形態と同じである。第３の実施形態では、かご位置検出部２８を備え、かご床１６の変位に対してかご位置を加味したゲイン調整を行う構成としている。
【００３７】
かご位置検出部２８は、パルスジェネレータ２０から電動機１２の回転に同期して順次出力されるパルス信号Ｓ２をカウントすることで、現在の乗りかご１４の位置を検出する。ゲイン調整部２６は、このかご位置検出部２８によって検出されたかご位置に応じて、振動信号（Ｓ１−Ｓ１′）のゲインを所定レベルに調整する。
【００３８】
ここで、図１３（ａ）に示すように、乗りかご１４が電動機１２に近いほど、ゲインを小さくすることができる。これは、乗りかご１４が電動機１２に近い場合には、電動機１２のトルクがロープ１３を介して乗りかご１４に伝わり易く、トルク制御による振動抑制効果が高いからである。なお、カウンタウェイト１５が電動機１２に近い場合も同様であり、ゲイン小で対応することができる。これは、乗りかご１４とカウンタウェイト１５の一方の振動を抑えることができれば、他方の振動も収まるからである。
【００３９】
一方、図１３（ｂ）に示すように、乗りかご１４とカウンタウェイト１５の両方が電動機１２から離れている場合には、電動機１２のトルクがロープ１３で減衰して乗りかご１４あるいはカウンタウェイト１５に十分に伝わらないため、トルク制御による振動抑制効果が低い。よって、その分だけゲインを上げて対応する必要がある。
【００４０】
なお、図１２の構成では、ゲイン調整後の振動信号（Ｓ１−Ｓ１′）の位相をかご位置に応じて調整するために位相制御部２９が設けられている。これは、電動機１２からロープ１３を介して乗りかご１４にトルクが伝わるときに、かご床１６と同位相で共振してしまうことを防ぐためにある。
【００４１】
このように、かご床１６の変位と逆位相の信号をトルク指令Ｔ０に加える構成とした場合に、乗りかご１４の位置を考慮してゲイン調整を行うことにより、より確実にかご床１６の振動を防止して、乗り心地を改善することができる。
【００４２】
以上のように本発明によれば、乗りかごの走行時に生じるかご床の振動を制御的に防止することができる。したがって、振動防止用の特別な機器類は必要なく、既設の装置を用いて振動抑制効果を得ることができる。
【００４３】
また、現在のエレベータでは、電力効率を上げるために、ガイドレールと乗りかごとの間の摩擦抵抗を下げる工夫がなされている。ガイドレールと乗りかごとの間の摩擦抵抗が下がるということは、かご室内の振動を減衰させるものが小さくなることを意味する。本発明は、そうした方向にも効果を発揮するものである。
【００４４】
なお、上記各実施形態では、荷重検出センサを用いてかご床の変位を検出する構成としたが、例えば加速度センサなどを用いてかご床の変位を直接検出するような構成であっても良い。
【００４５】
要するに、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の形態を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係るエレベータの制御装置の全体構成を示す図である。
【図２】図２は同実施形態におけるエレベータの制御装置の機能構成を模式的に示したブロック図である。
【図３】図３は同実施形態における制御装置内のかご速度指令部によって設定される目標速度の波形を示す図である。
【図４】図４は同実施形態における制御装置内の電動機速度検出部によって検出される電動機速度の波形を示す図である。
【図５】図５は同実施形態における乗りかごに設置された荷重検出センサから出力されるかご荷重信号の波形を示す図である。
【図６】図６は同実施形態における制御装置内のかご床速度演算部から出力されるかご床速度の波形を示す図である。
【図７】図７は同実施形態における制御装置内の電動機速度検出部によって検出される電動機速度に振動分を加えた波形を示す図である。
【図８】図８は本発明の第２の実施形態に係るエレベータの制御装置の機能構成を模式的に示したブロック図である。
【図９】図９は同実施形態における乗りかごに設置された荷重検出センサから出力されるかご荷重信号の波形と、そのかご荷重信号から振動信号を抽出した波形を示す図である。
【図１０】図１０は同実施形態における制御装置内のゲイン調整部から出力されるゲイン調整後のかご荷重信号の波形を示す図である。
【図１１】図１１は同実施形態における制御装置内の速度制御部から出力されるトルク指令の波形を示す図である。
【図１２】図１２は本発明の第３の実施形態に係るエレベータの制御装置の機能構成を模式的に示したブロック図である。
【図１３】図１３は同実施形態におけるゲイン制御とかご位置との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４７】
１１…制御装置、１２…電動機、１３…ロープ、１４…乗りかご、１５…カウンタウェイト、１６…かご床、１７…床受枠、１８…弾性体、１９…荷重検出センサ、２０…パルスジェネレータ、２１…かご速度指令部、２２…電動機速度検出部、２３…速度制御部、２４…かご床速度演算部、２５…スイッチ、２６…ゲイン調整部、２７…スイッチ、２８…かご位置検出部、２９…位相制御部、Ｓ１…かご荷重信号、Ｓ２…パルス信号、Ｖ０…目標速度、Ｖ１…電動機速度、Ｖ２…かご床速度、Ｔ０…トルク指令。
【図１】
2009012932.tif 000003
【図２】
2009012932.tif 000004
【図３】
2009012932.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009012932.tif 000009
【図８】
2009012932.tif 000010
【図９】
2009012932.tif 000011
【図１０】
2009012932.tif 000012
【図１１】
2009012932.tif 000013
【図１２】
2009012932.tif 000014
【図１３】
2009012932.tif 000015