(57)【要約】エレベータシステム４０は、過速度状態または過加速度状態を検出したときに、マシンルームのブレーキおよび安全トリガをトリガすることができる過加速度および過速度保護システムを備えている。このシステムは、速度検出器４２および加速度検出器４４を備えている。検出速度および検出加速度に基づいて、コントローラ４８は、エレベータ質量部、例えば、エレベータかご１６またはカウンタウエイトのフィルタリングされた速度を計算し、加速度状態に達したかを判断するために、このフィルタリングされた速度を閾速度と比較する。コントローラ４８は、過速度状態が存在するときに、マシンルームのブレーキを作用し、マシンルームのブレーキの作用後にエレベータ質量部が依然として過速度状態にあるときに、エレベータの安全装置７０Ａ，７０Ｂを係合させる。
2012520811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過加速度状態および過速度状態を検出して処理するためのシステムであって、
エレベータシステム質量部の速度を監視するように構成された速度検出器と、
前記エレベータシステム質量部の加速度を監視するように構成された加速度検出器と、
前記速度検出器および前記加速度検出器に電気的に接続されたコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記速度検出器から前記エレベータシステム質量部の検出した速度を受け、
前記加速度検出器から前記エレベータシステム質量部の検出した加速度を受け、
前記検出した速度および前記検出した加速度の関数として前記エレベータシステム質量部のフィルタリングされた速度を計算し、
前記エレベータシステム質量部が過速度状態に到達したかを判断するために、前記フィルタリングされた速度を閾速度と比較するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記コントローラは、前記エレベータシステム質量部が前記過速度状態に到達したと判断したときに、駆動シーブブレーキを作用するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラは、前記駆動シーブブレーキを作用した後に前記エレベータシステム質量部が前記過速度状態に留まっていると判断したときに、電気機械的安全トリガを解放してエレベータ安全装置を係合するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記コントローラは、
速度エラーにゲインをかけて比例速度エラーを決定し、
前記速度エラーを積分し、この積分した速度エラーに前記ゲインをかけて積分した比例速度エラーを決定し、
前記比例速度エラー、前記積分した比例速度エラーおよび計測した加速度を合計し、フィルタリングされた加速度を決定し、
前記フィルタリングされた加速度を積分して前記フィルタリングされた速度を決定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記速度エラーは、第１の時間で検出した速度から、該第１の時間よりも前の第２の時間で前記コントローラにより計算したフィルタリングされた速度を引いたものに等しいことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記コントローラは、前記検出した加速度および前記フィルタリングされた加速度の関数として加速度エラーを計算するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記加速度エラーは、前記検出した加速度から、前記コントローラにより計算した前記フィルタリングされた加速度を引いたものに等しいことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラは、
前記フィルタリングされた加速度を閾加速度と比較し、
前記エレベータシステム質量部が前記過速度状態に留まっている期間を計測するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項９】
前記コントローラは、前記フィルタリングされた加速度が前記閾加速度を超過し、前記エレベータシステム質量部が、自由降下期間よりも長い期間の間、前記過速度状態にあると判断したときに、駆動シーブブレーキを作用し、同時にエレベータ安全装置を係合するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記エレベータシステム質量部が過速度期間の間、前記過速度状態にあると判断するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記エレベータシステム質量部が過速度期間よりも長い期間の間、前記過速度状態にあると判断したときに駆動シーブブレーキを作用するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記過速度期間は、前記フィルタリングされた速度が前記閾速度を超過した量の関数であることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記過速度期間は、前記フィルタリングされた速度が前記閾速度を超過した量に反比例することを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記過速度期間と、前記フィルタリングされた速度が前記閾速度を超過した量との間の反比例関係は、指数関数的な関係であることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記コントローラは、前記駆動シーブブレーキを作用した後に前記エレベータシステム質量部が前記閾速度よりも大きい制御不能速度に到達したと判断したときに、電気機械安全トリガを解放しエレベータ安全装置を係合するように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記コントローラは、１つまたは複数の周波数で、前記検出した加速度をフィルタリングするように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記コントローラは、昇降路の共振範囲において１つまたは複数の低域フィルタおよび帯域消去フィルタを通して前記検出した加速度をフィルタリングするように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
エレベータシステム質量部の過加速度状態および過速度状態を検出して処理するための方法であって、
前記エレベータシステム質量部の速度を検出するステップと、
前記エレベータシステム質量部の加速度を検出するステップと、
検出した速度および検出した加速度の関数として前記エレベータシステム質量部のフィルタリングされた速度を計算するステップと、
前記エレベータシステム質量部が過速度状態に到達したかを判断するために、前記フィルタリングされた速度を閾速度と比較するステップと、
を含む方法。
【請求項１９】
前記エレベータシステム質量部が前記過速度状態に到達したと判断したときに、駆動シーブブレーキを作用するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記駆動シーブブレーキを作用した後に前記エレベータシステム質量部が前記過速度状態に留まっていると判断したときに、電気機械的安全トリガを解放してエレベータ安全装置を係合するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記エレベータシステム質量部のフィルタリングされた速度を計算するステップは、
速度エラーにゲインをかけて比例速度エラーを決定し、
前記速度エラーを積分し、この積分した速度エラーに前記ゲインをかけて積分した比例速度エラーを決定し、
前記比例速度エラー、前記積分した比例速度エラーおよび計測した加速度を合計し、フィルタリングされた加速度を決定し、
前記フィルタリングされた加速度を積分して前記フィルタリングされた速度を決定することを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記速度エラーは、第１の時間で検出した速度から、該第１の時間よりも前の第２の時間で計算したフィルタリングされた速度を引いたものに等しいことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記検出した加速度および前記フィルタリングされた加速度の関数として加速度エラーを計算するステップをさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記加速度エラーは、前記検出した加速度から前記フィルタリングされた加速度を引いたものに等しいことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記フィルタリングされた加速度を閾加速度と比較し、
前記エレベータシステム質量部が前記過速度状態に留まっている期間を決定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記フィルタリングされた加速度が前記閾加速度を超過し、前記エレベータシステム質量部が、自由降下期間よりも長い期間の間、前記過速度状態にあると判断したときに、駆動シーブブレーキを作用し、同時にエレベータ安全装置を係合するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記エレベータシステム質量部が過速度期間の間、前記過速度状態にあると判断するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２８】
前記エレベータシステム質量部が過速度期間よりも長い期間の間、前記過速度状態にあると判断したときに駆動シーブブレーキを作用するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記過速度期間は、前記フィルタリングされた速度が前記閾速度を超過した量の関数であることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記過速度期間は、前記フィルタリングされた速度が前記閾速度を超過した量と逆の関係を有することを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記過速度期間と、前記フィルタリングされた速度が前記閾速度を超過した量との間の逆の関係は、指数関数的な関係であることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記駆動シーブブレーキを作用した後に前記エレベータシステム質量部が前記閾速度よりも大きい制御不能速度に到達したと判断したときに、電気機械安全トリガを解放しエレベータ安全装置を係合するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
１つまたは複数の周波数で、前記計測した加速度をフィルタリングするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項３４】
前記１つまたは複数の周波数で、前記検出した加速度をフィルタリングするステップは、昇降路の共振範囲において１つまたは複数の低域フィルタおよび帯域消去フィルタを通して前記検出した加速度をフィルタリングすることを含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、エレベータの過加速度および過速度電子式保護システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータが、エレベータ構成要素のブレーキによって、超過した速度で移動するエレベータの移動を停止するか、もしくは作動不可能なエレベータを停止する安全システムを備えている。従来では、エレベータの安全システムは、一般にガバナおよび安全装置と呼ばれる機械的速度検出装置、またはエレベータのガイドレールを選択的に掴むようにエレベータのかごフレームに取り付けられたクランプ機構を備えている。エレベータの巻上ロープが切れるか、もしくは他のエレベータ作動構成要素が故障し、エレベータかごが超過した速度で移動する場合には、ガバナが安全装置をトリガし、これにより、かごが減速または停止する。
【０００３】
安全装置は、ガバナロープと共に移動するように取り付けられたブレーキパッドと、エレベータかごと共に移動するように取り付けられたブレーキハウジングとを備えている。ブレーキハウジングは、ブレーキパッドがブレーキハウジングと反対の方向に移動するときに、ブレーキパッドがガイドレールと摩擦係合するように楔形状に形成されている。最終的には、ブレーキパッドは、エレベータかごとガイドレールとが相対的に移動しないように、ガイドレールとブレーキハウジングとの間で楔となる。安全システムをリセットするためには、ブレーキハウジング（つまり、エレベータかご）を上方に移動し、同時に、ガバナロープを解放する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の安全システムの１つの欠点は、ガバナシーブ、テンションシーブおよびガバナロープを有したガバナの取付に非常に時間がかかることである。他の欠点は、システムを効率的に動作するのに多数の構成要素が必要となることである。ガバナシーブアッセンブリ、ガバナロープおよびテンションシーブアッセンブリは、費用がかかり、昇降路、ピットおよびマシンルームに用いる空間を大きなものとする。また、ガバナロープおよびシーブアッセンブリの作動は、大きな騒音を生じさせ、これは望ましくない。さらに、構成要素および移動パットの数が多いことにより、維持費が増加する。さらに、不便であることに加えて、ガバナおよび安全装置を手動でリセットすることは、時間の浪費となるとともに費用を増加させ得る。上記の欠点は、現代の高速エレベータにおいて非常に影響を及ぼすものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
エレベータの安全システムは、エレベータシステムの質量部の速度を監視する速度検出器と、エレベータシステム質量部の加速度を監視するように構成された加速度検出器と、を備えている。コントローラは、速度検出器からエレベータシステム質量部の検出した速度を受け、加速度検出器からエレベータシステム質量部の検出した加速度を受ける。コントローラは、検出した速度および加速度の関数としてエレベータシステム質量部のフィルタリングされた速度を計算し、コントローラが機能を実行する必要がある過速度状態にエレベータシステム質量部が到達したかを判断するために、フィルタリングされた速度を閾速度と比較する。コントローラが実行する機能は、例えば、エレベータシステム質量部が過速度状態に到達したとコントローラが判断したときに駆動シーブブレーキを作用し、駆動シーブブレーキを作用した後にエレベータシステム質量部が過速度状態に留まっているとコントローラが判断したときにエレベータの安全装置を係合することを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】機械的ガバナを用いた従来技術のエレベータシステムの図である。
【図２】過加速度および過速度電子式保護システムを有した本発明のエレベータシステムの概略図である。
【図３Ａ】図２に示した過加速度および過速度電子式保護システムに適した回転速度計の図である。
【図３Ｂ】図２に示した過加速度および過速度電子式保護システムに適した回転速度計の図である。
【図３Ｃ】図２に示した過加速度および過速度電子式保護システムに適した回転速度計の図である。
【図４Ａ】エレベータシステムで用いられる電磁石安全トリガの概略図である。
【図４Ｂ】エレベータシステムで用いられる電磁石安全トリガの概略図である。
【図５】エレベータかごに取り付けられた電磁石安全トリガの１つの実施例を示した破断線で示された平面図である。
【図６】エレベータシステム質量部の過加速度状態および過速度状態を検出・処理するための本発明の方法を示したフローチャートである。
【図７】最初に、過速度状態を信号により通信する、エレベータ質量部のフィルタリングされた速度と閾速度との間の差の関数として描かれた過速度期間を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１には、従来技術のエレベータシステム１０が示されており、該エレベータシステム１０は、ケーブル１２、かごフレーム１４、かご１６、ローラガイド１８、ガイドレール２０、ガバナ２２、安全装置２４、リンケージ２６、レバー２８およびリフトロッド３０を備えている。ガバナ２２は、ガバナシーブ３２、ループ状ロープ３４およびテンションシーブ３６を備えている。ケーブル１２は、昇降路内において、かごフレーム１４および（図１には示されていない）カウンタウエイトに接続されている。かごフレーム１４に取り付けられたかご１６は、昇降路頂部のマシンルーム内に一般に位置するエレベータ駆動装置（図示せず）によってケーブル１２を介してかごフレーム１４に伝達される力を用いて、昇降路内を上昇および下降する。ローラガイド１８は、かごフレーム１４に取り付けられており、ガイドレール２０に沿って昇降路内を上方および下方に移動するようにかご１６を案内する。ガバナシーブ３２は、昇降路の上端部に取り付けられている。ループ状ロープ３４は、ガバナシーブ３２の周囲に部分的に巻き付けられるとともに、（本実施例においては昇降路の底部に位置した）テンションシーブ３６の周囲に部分的に巻き付けられている。ループ状ロープ３４は、レバー２８においてエレベータかご１６に接続されており、これにより、ガバナシーブ３２の角速度が、エレベータかご１６の速度と確実に直接に対応する。
【０００８】
図１に示したエレベータシステム１０では、エレベータかご１６が昇降路１６内を移動するときにエレベータかご１６が設定速度を超過した場合に、ガバナ２２と、マシンルーム内に位置した電気機械的ブレーキ（図示せず）と、安全装置２４とが、エレベータかご１６を停止するように作用する。かご１６が過速度状態に達すると、ガバナ２２が最初にトリガされてスイッチと係合し、エレベータ駆動装置への電力が遮断され、そして、ブレーキが下ろされる。これにより、駆動シーブの移動が拘束され、かごの移動が停止する。しかし、ケーブル１２が切れるか、もしくはブレーキが作用しない自由降下状態にかご１６がある場合には、ガバナ２２は、安全装置２４をトリガするように作用してかご１６の移動を停止させ得る。また、スイッチと係合してブレーキを下ろすことに加えて、ガバナ２２は、ガバナロープ３４を掴むクラッチ装置を解放する。ガバナロープ３４は、機械的リンケージ２６、レバー２８およびリフトロッド３０を介して安全装置２４に接続されている。かご１６が、ブレーキが作用しない上記降下状態に留まっているときには、動作したガバナによって移動が阻止されたガバナロープ３４が、作動しているレバー２８を引っ張る。作動しているレバー２８は、リフトロッド３０に接続されたリンケージ２６を移動させることによって安全装置２４を「セット」し、リフトロッド３０によって、安全装置２４がガイドレール２０と係合し、かご１６が停止する。
【０００９】
上述したように、機械的ガバナを有した従来のエレベータ安全システムには、多くの不利な点が存在する。したがって、本発明の実施例は、かごの特定の過速度状態および／または過加速度状態を検出したときに、低ヒステリシスかつ最小の電力要求でマシンルーム内のブレーキをトリガし、また、電磁石安全トリガを解放することもできる、電子システムを備えている。電磁石安全トリガを、自動的にリセットすることができ、また、リセット手順中に安全装置と係合するように解放することもできる。過速度および過加速度検出・処理システムは、応答時間を減少し、乗客の安全と関連しない状態、例えば、乗客がエレベータかご内で飛び跳ねた状態により生じた誤ったトリガの発生を減少するように構成されている。
【００１０】
エレベータの過加速度および過速度保護システム
図２には、本発明のエレベータシステム４０の概略図が示されており、該エレベータシステム４０は、かご１６、速度検出器４２、加速度検出器４４、電磁石安全トリガ４６およびコントローラ４８を備えている。速度検出器４２は、電磁石装置であり、該電磁石装置は、エレベータシステム４０の動作中にかご１６が昇降路内を移動するときにかご１６の速度を計測し、かつコントローラ４８に電気的に接続するように構成されている。例えば、速度検出器４２は、回転速度計とすることができ、該回転速度計は、発電機と呼ばれることもある。一般に、回転速度計は、例えば、１分間ごとの回転数（ＲＰＭ）として、回転する構成要素の速度を計測する装置である。本発明の実施例では、機械的な回転を電子的に測定するか、もしくは機械的な測定値を、コントローラ４８が判読するための電子信号に変換することになる。
【００１１】
加速度検出器４４は、かご１６の加速度を計測するように構成された電子装置とすることができる。加速度検出器４４は、例えば、加速度計とすることができる。使用され得る１つの形式の回転速度計は、（振動質量としても知られている）試験質量を有した片持ちビームから一般に構成される小型マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）である。加速度の影響を受けるときには、試験質量は、その中立位置から撓む。試験質量の撓みは、アナログ方法またはデジタル方法によって計測され得る。例えば、一組の固定ビームと、試験質量に取り付けられた一組のビームとの間のキャパシタンスの変化を測定することができる。
【００１２】
コントローラ４８は、例えば、マイクロプロセッサ４８Ａ、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース４８Ｂ、（例えば、発光ダイオードとすることができる）表示器４８Ｃおよび安全チェーンスイッチ４８Ｄを有した回路基板とすることができる。コントローラ４８は、予備バッテリ５２を有した電源５０によって電力を供給される。
【００１３】
図２に示したように、速度検出器４２、加速度検出器４４、電磁石安全トリガ４６およびコントローラ４８の全ては、かご１６に接続されている。図２では、速度検出器４２は、かご１６の頂部に取り付けられており、加速度検出器４４は、コントローラ４８の回路基板に取り付けられ得る。代替的な実施例では、速度検出器４２および加速度検出器４４を、速度／加速度の計測に適した種々の場所においてかご１６に取り付けることができる。コントローラ４８は、速度検出器４２および加速度検出器４４から信号を受け、これらの信号を判読し、電磁石安全トリガ４６を制御するように構成されている。
【００１４】
速度検出器４２が回転速度計である実施例においては、回転速度計を、かご１６の頂部のアイドラシーブに取り付けることができる。アイドラシーブは、かご１６の速度に関連した速度で回転することになる。したがって、回転速度計は、アイドラシーブの回転速度を計測することによってかごの速度を間接的に計測するように構成され得る。例えば、かご上にアイドラシーブを有していない１対１のローピング構成とされたエレベータシステムで回転速度計を用いる代替的な実施例においては、昇降路内にかご１６に隣接して静止したロープを吊り下げることができ、このロープに回転速度計を接続することができる。例えば、図３Ａ〜図３Ｃには、取付ブラケット５６、発電機５８、駆動シーブ６０およびテンションシーブ６２を有した回転速度計５４が示されている。図３Ａは、回転速度計５４の平面図である。図３Ｂおよび図３Ｃは、それぞれ回転速度計５４の正面図および側面図である。回転速度計５４は、取付ブラケット５６によってかご１６に接続され得る。発電機５８、駆動シーブ６０およびテンションシーブ６２の全ては、取付ブラケット５６に接続される。駆動シーブ６０は、発電機５８に回転可能に接続されている。昇降路内に吊り下げられた静止したロープは、昇降路の底部から上方に上がり、テンションシーブ６２の頂部に部分的に巻きついて駆動シーブ６０の下方に入り、昇降路の頂部へと向かう。かご１６が昇降路内を上方および下方に移動するときに、回転速度計５４上の静止したロープの作用により駆動シーブ６０が回転し、発電機５８が駆動する。発電機の出力は、発電機の駆動速度の関数であり、かご１６の速度を示すように計測され得る。他の実施例では、固定したガイドレールを係合することにより回転速度計を駆動することができ、かご１６は、このガイドレールに沿って昇降路内を上方および下方に案内される。
【００１５】
コントローラ４８は、速度検出器４２および加速度検出器４４から信号を受け、電磁石安全トリガ４６に出力を供給する。コントローラ４８は、エレベータシステム４０の安全チェーン６４の一部を形成する安全チェーンスイッチ４８Ｄも備えている。安全チェーン６４は、昇降路内に配置された一連の電気機械装置であり、マシンルーム内のエレベータ駆動装置およびブレーキに接続されている。
【００１６】
電磁石安全トリガ４６は、簡潔のために図２に示していないが配置可能とされたかごの安全装置に接続するようにかご１６に配置され、図１で説明した安全装置２４と同様に機能することができる。図１には、かご１６の底部に向かって配置された安全装置２４が示されており、電磁石安全トリガ４６もかご１６の底部に取り付けられ得る。代替的な実施例は、かごの頂部に向かって配置された安全装置および電磁石安全トリガ４６を有してなるエレベータシステムを備えることができる。
【００１７】
エレベータシステム４０の動作中には、速度検出器４２および加速度検出器４４は、昇降路内を移動するかご１６の速度および加速度を検出する。コントローラ４８は、速度検出器４２および加速度検出器４４から信号を受け、情報を判読し、危険な過速度および／または過加速度状態が生じたかを判断する。かご１６が危険な過速度および／または過加速度状態にある場合には、コントローラ４８は、最初に、エレベータシステム４０の安全チェーン６４への安全チェーンスイッチ４８Ｄを開く。スイッチ４８Ｄを開くことにより、安全チェーン６４が切れて（一般に、昇降路の上端部のマシンルーム内に配置された）エレベータ駆動装置６６への電力が遮断され、エレベータ駆動装置６６の駆動シーブ上のブレーキ６８が作動し、もしくは下りる。（例えば、かご１６に接続されたケーブル１２が作用しなくなる場合である）マシンルーム内のブレーキ６８を下ろしてもかご１６の移動に影響がないような場合には、過速度または過加速度状態が検出され続け、コントローラ４８は、電磁石安全トリガ４６を解放する。電磁石安全トリガ４６を解放することにより、例えば、図１に示した安全装置２４を有したエレベータ安全装置が係合され、かご１６は減速または停止する。本発明の電磁石安全トリガと、過速度および過加速度検出・処理システムは、これから非常に詳細に示されるとともに説明される。
【００１８】
エレベータの電磁石安全トリガ
図４Ａおよび図４Ｂには、安全装置７０Ａ，７０Ｂを有したエレベータシステムで用いられる本発明の電磁石安全トリガ４６が概略的に示されている。電磁石安全トリガ４６は、リンク７２、リニアアクチュエータ７４、電磁石７６およびばね７８を備えている。図４には、解放されて安全装置７０Ａ，７０Ｂと係合するために待機する準備状態とされたトリガ４６が示されている。図４Ｂには、解放されて安全装置７０Ａ，７０Ｂと係合したトリガ４６が示されている。簡潔にするために、図４Ａおよび図４Ｂには、エレベータシステムの構成要素全ては示されていない。しかし、上述したように、トリガ４６および安全装置７０Ａ，７０Ｂの構成要素は、一般に、エレベータシステムの質量部、例えば、かごやカウンタウエイトに取り付けられており、この質量部に対して危険な状態から保護している。安全装置７０Ａ，７０Ｂの配置および構成を、図１に示した安全装置２４と似たものとすることができ、もしくは安全装置７０Ａ，７０Ｂを、危険な過速度および／または過加速度状態において、トリガ４６と機械的に係合し、エレベータシステムの質量部を減速または停止させることができる他の安全装置とすることもできる。
【００１９】
図４Ａおよび図４Ｂでは、リンク７２は、ピボット点８０Ａ，８０Ｂおよび安全リフトロッド８２Ａ，８２Ｂの各々によって安全装置７０Ａ，７０Ｂに運動学的に接続されている。代替的な実施例では、リンク７２が移動したときに安全装置７０Ａ，７０Ｂと係合する任意の構成において、より簡潔な運動学的機構またはより複雑な運動学的機構を用いて、リンク７２を安全装置７０Ａ，７０Ｂに接続することができる。さらに、エレベータシステムにおいて２つ以上の電磁石安全トリガ４６を用いることもできる。例えば、図４Ａおよび図４Ｂに示したように安全装置７０Ａ，７０Ｂの双方と係合する１つのトリガ４６の代わりに、他の実施例においては、各安全装置７０に対して１つのトリガ４６を用いることができる。リニアアクチュエータ７４が、エレベータかご１６の一方の側に接続されている。電磁石７６が、リニアアクチュエータ７４に接続されるとともに、リンク７２に磁気的に接続されている。ばね７８が、リンク７２とかご１６とを接続している。
【００２０】
エレベータの動作中に、かご１６の危険な過速度または過加速度状態を検出した場合には、電磁石安全トリガ４６は、安全装置７０Ａ，７０Ｂと係合するように作動可能である。図４Ｂに示したように、トリガ４６は、過速度または過加速度状態が生じたときに電磁石７６を作動することにより電磁石７６とリンク７２との間の磁気的接続を遮断するように構成されている。電磁石７６が作動したときに、リンク７２が電磁石７６から離間することができるようになり、これにより、圧縮したばね７８に蓄積されたエネルギが解放され、ばね７８が伸びる。ばね７８が伸び、リンク７２が移動することにより、リフトロッド８２Ａ，８２Ｂが上方へ移動し、これにより、安全装置７０Ａ，７０Ｂを係合し、かご１６が減速または停止する。
【００２１】
かご１６の安全な状態が決定された後に、トリガ４６は、自動でリセットされ得る。リニアアクチュエータ７４は、リンク７２が移動して安全装置７０Ａ，７０Ｂと係合した後に、拡張して電磁石７６を位置決めしてリンク７２を掴む、即ち磁気的接続を再び形成するように構成されている。リニアアクチュエータ７４は、電磁石７６を後退させ、電磁石７６は、リンク７２と磁気的に接続され、これにより、ばね７８が圧縮され、安全装置７０Ａ，７０Ｂと係合しなくなる。最後に、リニアアクチュエータ７４が収縮しているときに電磁石７６がリンク７２を解放することにより、トリガ４６は、リセット動作中に安全装置７０Ａ，７０Ｂと係合することができる。
【００２２】
図５の破断線で示された平面図には、エレベータかご１６の底部に向かって安全リフトロッド９０に隣接して取り付けられた本発明の電磁石安全トリガ８６の１つの実施例が示されている。トリガ８６は、リンク９２、リニアアクチュエータ９４、電磁石９６およびコイルばね９８を備えている。図５では、リンク９２の一方の端部が、リフトロッド９０に接続されている。リンク９２の他方の端部は、コイルばね９８に接続されるとともに、電磁石９６に磁気的に接続されている。これらの２つの端部の間で、リンク９２は、ピボット点１００においてかご８８に回転可能に取り付けられている。リニアアクチュエータ９４は、電磁石９６に接続されている。コイルばね９８は、かご８８に接続されている。トリガ８６は、コイルばね９８が完全に圧縮され、かつ電磁石９６がリンク９２に磁気的に接続されてなる準備状態として示されている。
【００２３】
電磁石９６は、非通電状態では励磁され、通電状態で非励磁にされるように構成されている。したがって、かご８８の通常の安全な動作中には、電磁石９６は、継続的に電気を供給することを必要とせずに、リンク９２および圧縮したコイルばね９８を保持する。危険な過速度または過加速度状態を検出した場合には、電磁石９６に電気パルスを供給し、リンク９２との磁気的接続を遮断し、これにより、圧縮したばね９８内に蓄積されたエネルギを解放してばね９８を伸ばすことにより、トリガ８６は解放され、リフトロッド９０に接続された安全装置と係合することができる。ばね９８が伸び、リンク９２が移動して、リフトロッド９０が移動することにより、安全装置を係合して、かご８８が減速または停止する。
【００２４】
リニアアクチュエータ９４は、電気アクチュエータであり、該電気アクチュエータは、ドライブシャフト９４ｂに機能的に接続された電気モータ９４ａを備えている。モータ９４ａの回転運動をシャフト９４ｂの直線運動に変換するために、モータ９４ａは、例えば、ボールねじまたはウォームねじ駆動システムを用いることができる。いずれの場合でも、モータ９４ａは、トリガ８６をよりエネルギ効率の良いものとし、かつ複雑でないものとするように、非バックドライブ型とすることができる。非バックドライブ型アクチュエータは、特定の位置、例えば、シャフト９４ｂの拡張位置または収縮位置に設定され、アクチュエータに継続的に電気を供給することなく、上記特定の位置に保持され得る。駆動シャフト９４ｂは、リセット動作中に移動するのみであり、最初に、電磁石９６と接続し、そして、安全機構を移動させ、駆動シャフト９４ｂのリセット位置へと戻る。
【００２５】
図５のトリガ８６は、コイルばね９８を用いているが、代替的な実施例は、他の機械的ばねまたは他の弾性部材を備えることができる。例えば、トリガ８６は、ピボット点１００においてリンク９２に接続されたトーションばねを用いることができる。トーションばねは、アクチュエータ９４が収縮され、電磁石９６がリンク９２に磁気的に接続されているときに圧縮状態で保持されるように設定され得る。
【００２６】
過加速度および過速度検出・処理システム
一般に、エレベータシステムは、制御不能状態や自由降下状態を検出し、これらの条件の下で、エレベータの安全装置を係合するように設計されている。制御不能状態は、最大閾加速度を生じさせる方向にかごが移動しているときにエレベータのマシンルームのブレーキがかごを保持しない場合に生じるものである。自由降下状態は、エレベータが１ｇで降下している状態である。一般に、安全装置を作用させるということは、駆動装置を解放状態とし、マシンルームのブレーキを下ろしても、危険な速度および／または加速度でのエレベータかごの移動が停止しない、または停止しないことが予想されることを意味する。
【００２７】
エレベータ規則には、エレベータに停止力を作用させるために安全装置が必要となる最大速度が規定されている。また、ある規則には、１つの速度設定が規定されており、一方の速度設定は、ブレーキを下ろして駆動装置を解放状態にするためのものであり、他方の速度設定は、安全装置を適用するためのものである。
【００２８】
エレベータ内の乗客が短い期間にわたって外乱を生じさせることがあり、これにより、システムが過速度および／または過加速度の状態となる。エレベータの安全装置は、上記外乱には作用すべきでない。危険な状態を生じさせない乗客による外乱の例は、かご内でジャンプする、または飛び跳ねることによりかごが振動することを含む。乗客は、例えば、０．４ｍ／ｓ（１．３ｆｔ／ｓ）の振幅で２〜４ヘルツの振動を生じさせることができる。また、安全装置は、緊急時のブレーキや緩衝器との衝突の下で誤って係合されるべきではない。速度信号が、一般に、例えば、上述の回転速度計構成を有したある形式のトラクションエンコーダやトランスデューサによって得られる。これらの装置は、牽引力の損失のために、瞬時に誤った読みを示す。本発明の過加速度および過速度検出・処理システムの実施例では、乗客の安全に関連しない状態が生じさせる過加速度および過速度と、危険な状態が生じさせる過加速度および過速度とを識別することにより、エレベータシステムの制御不能状態および自由降下状態が検出される。実際の制御不能および／または自由降下状態の検出時には、システムは、マシンルームのブレーキを電子的に作用し、適切な場合には、安全装置をトリガする。
【００２９】
過加速度および過速度検出・処理システムは、電気機械的な速度検出器および加速度検出器を備えており、これらの検出器は、図２に示して説明したように、コントローラに信号を送信するように接続されるとともに構成されている。コントローラは、マイクロプロセッサおよび関連した回路を備えることができる。システムの速度および加速度検出・処理アルゴリズムは、埋め込み式ソフトウェアで実施されるか、もしくはマイクロプロセッサによる使用のためにメモリに格納され得る。回路基板上のメモリは、例えば、フラッシュメモリを備えることができる。
【００３０】
図６には、エレベータシステムの質量部（例えば、かごまたはカウンタウエイト）の過加速度状態および過速度状態を検出して処理するための本発明の方法１２０のフローチャートが示されている。上述したように、方法１２０は、コントローラによって実行される１つまたは複数のソフトウェアまたはハードウェアに基づいたアルゴリズムとして実施され得る。方法１２０は、速度検出器から質量部の検出した速度を受けるステップ（ステップ１２２）と、加速度検出器から質量部の検出した加速度を受けるステップ（ステップ１２４）とを含む。質量部のフィルタリングされた速度は、検出した速度および加速度の関数として計算される（ステップ１２６）。フィルタリングされた速度は、質量部が過速度状態に達したかを判断するために、閾速度と比較される（ステップ１２８）。
【００３１】
速度検出器によって検出された未処理の速度信号は、種々のエラーに晒され得るものであり、これらのエラーの最も一般的なものは、例えば、速度検出器として用いられる回転速度計のスリッピング（ｓｌｉｐｐｉｎｇ）である。システムに生じる上記のエラーの影響を減少させるために、より小さな全体のエラーを有する結合した（フィルタリングされた）速度を形成するようにして、検出した速度と加速度とを結合することができる。フィルタリングされた速度は、例えば、比例積分（ＰＩ）フィルタを用いて計算され（ステップ１２６）、計測された加速度は、例えば、速度検出器のスリッピングを含むエラー状態の調節のためにループに供給される。
【００３２】
最初に、速度エラーにゲインを掛けることにより、検出した速度および加速度の関数としてフィルタリングされた速度を計算することができ（ステップ１２６）、これにより、比例速度エラーが決定される。また、速度エラーを積分し、この積分された速度エラーにゲインを掛けることにより、積分された比例速度エラーが決定される。そして、比例速度エラー、積分された比例速度エラーおよび計測した加速度を合計することにより、フィルタリングされた加速度が決定される。このフィルタリングされた加速度を積分することにより、フィルタリングされた速度が決定される。フィルタリングされた速度の計算は、連続的なループ内で実施されるものであり、この連続的なループにおいては、速度エラーは、検出速度から、ループを介して先のサイクルでコントローラによって計算されたフィルタリングされた速度を引いたものと等しくされている。比例積分によるフィルタリングの効果は、加速度検出器が速度検出器よりも高い精度を示す場合には、加速度情報が高周波数で優位となり、速度検出器が加速度検出器よりも高い精度を示す場合には、速度情報が低周波数で優位となることである。
【００３３】
ある実施例では、速度検出器または加速度検出器の故障を検知するために、通常のエレベータ動作中に加速度エラーおよび速度エラーを監視することができる。加速度エラーおよび速度エラーを低域フィルタに通すことができ、加速度エラーまたは速度エラーが閾エラーレベルを超過している場合に検出器エラーを宣言することができる。
【００３４】
フィルタリングされた速度を計算するステップ（ステップ１２６）に加えて、方法１２０は、質量部が過速度状態に到達したかを判断するために、フィルタリングされた速度を閾速度と比較するステップ（ステップ１２８）を含む。通常は、エレベータ質量部の速度が、産業規則機関によって一般に規定されている閾過速度を超過したときに、初期の過速度検出点が生じる。ドライブ・ブレーキシステムは、閾過速度を超過したときに非通電とされる。しかし、付加的な状態なしで過速度状態を検出するときには、システムは、例えば、かご内で人がジャンプすることを含む種々の外乱に晒され易くなる。これらの外乱を緩和するために、種々の処理技術を用いることができ、該処理技術は、例えば、質量部の速度が連続した期間（「過速度期間」）の間、閾速度を超過するときにのみ過速度状態を信号により通信することを含む。
【００３５】
過速度期間を固定値、例えば、１秒とすることができる。代替的に、フィルタリングされた速度が閾速度を超過した量の関数として過速度期間を計算することができる。例えば、図７には、生じ得る過速度状態を最初に信号により通信する、エレベータ質量部のフィルタリングされた速度と閾速度との間の差の関数として過速度期間が示されている。図７の曲線１３０は、エレベータ質量部が過速度状態にあることを信号により通信する前に、過速度時間の付加的な状態を実施するための方法を示している。図７に示したように、過速度時間は、フィルタリングされた速度が閾速度を超過した量に対して指数関数的に反比例している。したがって、フィルタリングされた速度が閾速度を超過した量が大きいときには、過速度時間（つまり、過速度状態を信号により通信する前に、質量部が閾速度よりも高い速度で留まっていることを要する時間）が指数関数的に減少する。質量部のフィルタリングされた速度が、過速度時間の間、閾速度を超過しているかを判断することを含む、質量部が過速度状態に到達したかを判断するためにフィルタリングされた速度を閾速度と比較するステップ（ステップ１２８）の後に、方法１２０は、駆動シーブの機械的ブレーキを下ろすステップを含むことができる。
【００３６】
上述したように、ある場合には、駆動シーブのブレーキを下ろしてもエレベータ質量部を停止できずに、作動不能状態を信号により通信する。したがって、方法１２０は、駆動シーブの機械的ブレーキを下ろした後に質量部が過速度状態に留まっているときに、電気機械的安全トリガを解放してエレベータの安全装置を係合するステップを含むことができる。制御不能状態が信号により通信されるトリップ点は、速度ＶTの関数とすることができ、速度ＶTにおいては、設定速度Ａで加速する質量部が、安全装置に停止力を加えるために規定要求速度ＶCに到達するように設定された設定時間ＴSをとる。一例として、０．２６ｇの加速度で加速し、１メートル／秒で移動するエレベータが、１４５ミリ秒で、１．０５７メートル／秒の初期の閾過速度から１．４３メートル／秒の規定要求速度ＶCに到達する。安全装置を作用し係合するには２５ミリ秒が必要となる。したがって、１．３５メートル／秒のトリップ速度ＶTは、１．０５７メートル／秒の速度を基準とした、１２０（１４５−２５）ミリ秒での速度である。このトリップ速度によって、必要時間（２５ミリ秒）が、規定要求速度に到達する前に安全装置を作用させる。
【００３７】
制御不能状態に加えて、エレベータの安全システムにおいては、自由降下として知られている個別の危険な状態を考慮する必要がある。名称が意味するように、自由降下するエレベータシステムの質量部は、ブレーキや安全装置の作用によって妨害されずに降下している。数学的には、自由降下状態は、質量部が１ｇで降下しているときに生じる。自由降下している質量部はブレーキや安全装置によって妨害されないので、この質量部は、初期の閾過速度から、安全装置が制御不能状態のときよりも短期間で停止力を加える始める必要がある点に到達することになる。例えば、１メートル／秒で自由降下するエレベータは、４５ミリ秒で、１．０５７メートル／秒の閾過速度から規定要求トリップ点に到達することができる。エレベータの安全システムが質量部の速度のみを用いる場合には、安全装置を非常に低速で作用し始めなければならず、安全に関連しない外乱から生じる誤ったトリップがより多く発生し得る。したがって、外乱を取り除き、応答時間を早くするために速度によって制限されるフィルタリングされた加速度を用いることができる。
【００３８】
したがって、方法１２０は、フィルタリングされた加速度を閾加速度と比較するステップと、質量部が過速度状態にある期間を計測するステップとを含むこともできる。フィルタリングされた加速度は、質量部のフィルタリングされた速度を計算するステップ（ステップ１２６）の一部として計算され、比例速度エラー、積分された比例速度エラーおよび計測された加速度を合計したものと等しい。フィルタリングされた加速度および過速度時間が設定された閾値を超過した場合には、方法１２０は、駆動シーブのブレーキを下ろし、同時にエレベータの安全装置を係合するステップも含むことができる。例えば、フィルタリングされた加速度が０．５ｇを超過し、エレベータの質量部が１０ミリ秒の間、閾加速度よりも高い速度で連続的に下降している場合に、マシンルームのブレーキおよび安全装置を作用させることができる。閾速度を超過する比較的小さな連続した期間を要求することにより、例えば、人がジャンプしてプラットフォームに衝撃を与えるような衝撃状態においてトリップが防止される。速度情報で加速度を制限することにより、例えば、緊急停止や緩衝器への衝突を含む他の状況においてトリップが防止される。
【００３９】
外乱の影響を減少させるために、方法１２０は、１つまたは複数の周波数で未処理の加速度計測値をフィルタリングするステップを含むこともできる。計測した加速度をフィルタリングするステップは、昇降路の共振範囲で１つまたは複数の低域フィルタおよび帯域消去フィルタを通して計測した加速度をフィルタリングすることを含むことができる。例えば、最初に、測定した加速度を低域フィルタに通して高周波数の外乱を取り除くことができる。次に、この加速度を帯域消去フィルタに通して、安全に関連しない振動、例えば人がかご内でジャンプしたときの振動や緊急停止時のシステムの励振の影響を取り除くことができる。帯域消去フィルタの目的は、昇降路の共振の影響を減少させることであり、例えば、２．５〜６ヘルツで１０デシベルを減少させることができる。
【００４０】
特定の実施例について説明してきたが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、形態および詳細に種々の変更を加えることを理解するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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