(57)【要約】エレベータ制御装置においては、かご内の積載重量に応じて、かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度が変化される。エレベータ制御装置には、制約条件設定部が設けられている。制約条件設定部は、エレベータの構成機器が過負荷となるのを防止するように、かごの速度及び加減速度の少なくともいずれか一方に制限を与える。【特許請求の範囲】
【請求項１】
かご内の積載重量に応じて、上記かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度を変化させるエレベータ制御装置であって、
エレベータの構成機器が過負荷となるのを防止するように、上記かごの速度及び加減速度の少なくともいずれか一方に制限を与える制約条件設定部
を備えているエレベータ制御装置。
【請求項２】
上記かご内の積載重量に応じて上記かごの速度パターンを生成するパターン生成部本体をさらに備え、上記制約条件設定部は、上記かご内の積載重量に応じて、上記かごの速度及び加減速度の制限に関する情報を上記パターン生成部本体に対して送る請求項１記載のエレベータ制御装置。
【請求項３】
上記制約条件設定部は、上記かご内の積載重量に応じて、予め決められた複数の構成機器について上記かごの速度及び加減速度の少なくともいずれか一方の許容値を求め、最も低い許容値を制限に関する情報とする請求項２記載のエレベータ制御装置。
【請求項４】
上記構成機器は、上記かごを吊り下げる主ロープと、上記主ロープを介して上記かごを昇降させる駆動装置とであり、上記制約条件設定部は、上記主ロープと上記駆動装置との間のトラクション能力を超えるのを防止するように、上記かごの加減速度に制限を与える請求項１記載のエレベータ制御装置。
【請求項５】
上記構成機器は電源設備であり、上記制約条件設定部は、上記電源設備の電力供給能力を超えるのを防止するように、上記かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度に制限を与える請求項１記載のエレベータ制御装置。
【請求項６】
上記電源設備は蓄電池である請求項５記載のエレベータ制御装置。
【請求項７】
上記構成機器は、回生運転時に回生される電力を処理する回生機器であり、上記制約条件設定部は、上記回生機器の回生処理能力を超えるのを防止するように、上記かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度に制限を与える請求項１記載のエレベータ制御装置。
【請求項８】
上記かごを昇降させる駆動装置のモータ部を制御するモータ制御部をさらに備え、上記モータ制御部には、界磁磁束方向に負の電量を流す弱め界磁制御を行う弱め界磁制御部を含む請求項１記載のエレベータ制御装置。
【請求項９】
上記かご内の積載重量の検出値の誤差を補正する検出値補正部をさらに備えている請求項１記載のエレベータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度を可変としたエレベータ制御装置に関するものである。
【背景技術】  例えば、特開２００３−２３８０３７号公報に示された従来のエレベータ制御装置では、かご内の積載重量による負荷（以下「かご負荷」と称す）に応じて、モータ及びそれを駆動する電気機器の駆動範囲内で、かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度が変化される。これにより、モータの余力が活用され、かごの運行効率が向上される。
しかし、従来のエレベータ制御装置では、モータ及びそれを駆動する電気機器の駆動限界のみを制約条件としており、それら以外の構成要素の駆動限界は考慮されていなかったので、制約条件としては必ずしも十分とは言えず、更なる運行効率の向上が求められている。
【発明の開示】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、あらゆる構成機器を許容負荷内で使用しつつ、更なる運行効率の向上を図ることができるエレベータ制御装置を得ることを目的とする。
この発明によるエレベータ制御装置は、かご内の積載重量に応じて、かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度を変化させるものであって、エレベータの構成機器が過負荷となるのを防止するように、かごの速度及び加減速度の少なくともいずれか一方に制限を与える制約条件設定部を備えている。
【図面の簡単な説明】  図１はこの発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図、
図２は図１の速度パターン生成部の具体的な構成例を示すブロック図、
図３は複数個の構成機器についてのかご負荷と加速度上限値との関係を示すグラフ、
図４は複数個の構成機器についてのかご負荷と減速度上限値との関係を示すグラフ、
図５は複数個の構成機器についてのかご負荷と一定速走行時のかご速度との関係を示すグラフ、
図６はかご負荷とトラクション能力を超えない加減速度の上限値との関係を示すグラフ、
図７はかご負荷と電源設備容量を超えないかご速度及び加減速度との関係を示すグラフ、
図８はモータ部の出力可能なトルクと速度の領域との関係を示すグラフ、
図９はこの発明の実施の形態６によるエレベータ装置を示す構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図である。図において、昇降路の上部には、駆動装置（巻上機）１が設置されている。巻上機１は、モータ部２と、モータ部２により回転される駆動シーブ３とを有している。モータ部２には、駆動シーブ３の回転を制動するブレーキ部（図示せず）が設けられている。
また、昇降路の上部には、回転自在のそらせ車４が設けられている。駆動シーブ３及びそらせ車４には、複数本（図では１本のみ示す）の主ロープ５が巻き掛けられている。主ロープ５の一端部には、かご６が吊り下げられている。主ロープ５の他端部には、釣合おもり７が設置されている。
釣合おもり７の重量は、かご６の積載重量が最大積載重量（ｆｕｌｌ  ｌｏａｄ）の約半分（ｈａｌｆ  ｌｏａｄ）であるときに釣り合うように設定されている。
モータ部２の運転を制御するエレベータ制御装置は、かご負荷検出部８、速度パターン生成部９及びモータ制御部１０を有している。
かご負荷検出部８は、かご６内の積載重量（かご負荷）を検出し、検出結果を速度パターン生成部９に送る。また、かご負荷検出部８としては、既知の秤装置を用いることができる。さらに、かご負荷検出部８は、モータ部２の電流値等を換算してかご負荷を求める装置であってもよい。
モータ制御部１０は、速度パターン生成部９により生成された速度パターンに従ってモータ部２の駆動を制御する。また、モータ制御部１０は、インバータ等の制御部本体及びその制御プログラムを実行する手段を有している。
速度パターン生成部９は、かご６（又はモータ部２）の速度パターンを演算するパターン生成部本体１１と、かご６の速度及び加減速度の制限に関する情報をパターン生成部本体１１に対して送る制約条件設定部１２とを有している。かご負荷検出部８からの信号は、パターン生成部本体１１及び制約条件設定部１２にそれぞれ入力される。
パターン生成部本体１１は、かご６内の積載重量に応じて、最短時間で目的階に到達するような速度パターンを生成する。速度パターンの計算方法は、例えば特開２００３−２３８０３７公報に示されている方法を用いることができる。また、速度パターンの生成に用いられるかご６の速度及び加減速度は、制約条件設定部１２で求められた速度及び加減速度の上限値としてもよい。
制約条件設定部１２は、エレベータの構成機器が過負荷となるのを防止するように、かご６の速度及び加減速度に制限を与える。構成機器には、例えばモータ部２、モータ制御部１０、主ロープ５、電源トランスやブレーカ等の電源機器、回生機器、ブレーキ装置、安全装置及び蓄電池等が含まれる。制約条件設定部１２は、かご６内の積載重量に応じて、かご６の速度及び加減速度の制限に関する情報をパターン生成部本体１１に対して送る。
図２は図１の速度パターン生成部９の具体的な構成例を示すブロック図である。速度パターン生成部９には、入出力部１３、ＣＰＵ（処理部）１４及び記憶部１５が設けられており、これらがパターン生成部本体１１及び制約条件設定部１２を兼ねている。
かご負荷検出部８からの検出信号は、入出力部１３を通してＣＰＵ１４に入力される。また、モータ制御部１０への指令信号は、入出力部１３から出力される。記憶部１５は、速度パターンを生成するためのプログラム及び制約条件を設定するためのプログラムを記憶したＲＯＭや、ＣＰＵ１４での演算に使用するデータを一時的に記憶するＲＡＭ等を有している。ＣＰＵ１４は、記憶部１５に格納されたプログラムに基づいて演算処理を実行する。
ここで、この実施の形態では、かご負荷に応じてかごの一定速走行時の速度と加減速走行時の加減速度とが可変である。即ち、モータ部２やモータ制御部１０のインバータの余力を活用し、かご負荷によって速度パターンを可変としている。そして、この実施の形態では、かご６の速度及び加減速度の影響を受ける種々の構成機器の駆動限界を考慮し、速度パターンに制限を加えている。
構成機器の駆動限界とは、該当の機器を連続的又は所定時間中使用しても過負荷状態にならない許容最大負荷を意味する。許容最大負荷以下の負荷であれば、該当の機器は、故障したり破損したりせずに正常に動作することが保障される。この実施の形態では、制約条件設定部１２により、かご６の一定速走行時の速度と加減速走行時の加減速度とについての上限値がかご負荷に応じて設定される。
次に、制約条件設定部１２による上限値の設定方法について説明する。図３は複数個（複数種類）の構成機器についてのかご負荷と加速度上限値との関係を示すグラフ、図４は複数個の構成機器についてのかご負荷と減速度上限値との関係を示すグラフ、図５は複数個の構成機器についてのかご負荷と一定速走行時のかご速度との関係を示すグラフである。
図３〜図５において、かご負荷がＬ１であったとすると、加速度の上限値の最小値はαｍである。従って、上限値の確認対象となる全ての構成機器の駆動限界内での加速度の上限値はαｍとなる。このように、全ての構成機器の中で最も上限値の小さいものを選択することにより、全ての構成機器の駆動限界を超えない上限値を導出することができる。
同様に、減速度、一定速走行時のかご速度については、それぞれβｎ、ｖｊが上限値となる。
このように、制約条件設定部１２は、かご６内の積載重量に応じて、予め決められた複数の構成機器についてかご６の速度及び加減速度の許容値（上限値）を求め、最も低い許容値を制限に関する情報としてパターン生成部本体１１に送る。
なお、図３〜図５で示したような上限値の情報は、制約条件設定部１１の中にテーブル値として予め記憶させておいてもよいし、演算式によりその都度求めてもよい。
上記のようなエレベータ制御装置では、種々の構成機器の駆動限界を考慮して、かご６の一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度の上限値を設定し、その範囲内で最大限のかご速度及び加減速度、又は最短時間で目的階に到達するようなかご速度及び加減速度を用いて速度パターン生成するので、構成機器に過負荷をかけることがない範囲で更なる運行効率の向上を図ることができる。
なお、かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速速度の他に、ジャーク（加減速度の変化率）を制約するための上限値を設定するようにしてもよい。
また、上記の例では、かごの一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度の両方に制限を与えたが、いずれか一方のみに制限を与えてもよい。
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、エレベータの構成機器である駆動シーブ３と主ロープ５との間のトラクション能力によって制約される条件により、かご６の加減速度の上限値が設定される。ここで言うトラクション能力とは、主ロープ５が駆動シーブ３上を滑ることなく（駆動シーブ３が空転しない）、かご６を昇降させることができる能力を指している。また、トラクション能力は、例えば駆動シーブ３と主ロープ５との間の摩擦係数や、駆動シーブ３に対する主ロープ５の巻き付け角度等によって決まる。
主ロープ６に滑りが生じるのは、主ロープ５の駆動シーブ３とかご６との間の部分に作用する張力と、主ロープ５の駆動シーブ３と釣合おもり７との間に作用する張力との比が、トラクション能力によって定まる値を超えたときである。上記の張力を発生させる要因としては、かご６側の重量、釣合おもり７の重量、及びモータ部２の発生トルクがある。
また、かご６側の重量及び釣合おもり７の重量が決定すれば、モータ部２の発生トルクによりかご６の加減速度が決定するので、逆にかご６側の重量、釣合おもり７の重量、及びかご６の加減速度が決定すれば、それに対応するモータ部２の発生トルクが求められる。
従って、かご６側の重量、釣合おもり７の重量及びかご６の加減速度が決定すれば、上記の張力比を求めることができ、これによりトラクション能力を超えない加減速度の上限値を求めることできる。
図６はかご負荷とトラクション能力を超えない加減速度の上限値との関係を示すグラフであり、かご６の上昇時のかご負荷とそのときの加減速度上限値の一例を示している。かご６の下降時の図は省略するが、上昇時と同様の考え方が適用できる。即ち、以下ではかご６が上昇する場合について説明するが、かご６が下降する場合も同じである。
実施の形態２では、かご負荷検出部８によって検出されたかご負荷に基づいて、制約条件設定部１２により加減速度の上限値が設定される。このとき、例えばかご負荷がＬ１と検出された場合には、図６から加速度の上限値α１と減速度の上限値α２が選ばれる。その後、パターン生成部本体１１によって、上限値を超えない中で、実施の形態１で述べたのと同様の方法で速度パターンが生成され、かご６が走行される。
このように、実施の形態２では、トラクション能力の範囲内で、かご負荷に応じてかご６の加減速度の上限値が設定されるので、駆動シーブ３に対する主ロープ５の滑りが発生しない中で加減速度を調整し、運行効率の向上を図ることができる。
なお、図６で示したような上限値の情報は、制約条件設定部１１の中にテーブル値として予め記憶させておいてもよいし、演算式によりその都度求めてもよい。
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３では、走行中のエレベータの消費電力が、エレベータの構成機器である電源設備の容量を超えない制約条件のもとで、一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度の上限値が制約条件設定部１２により設定される。これにより、エレベータの消費電力が電源設備容量を超えない範囲内で、短時間で目的階に到達するような速度パターンが生成される。
制約条件設定部１２は、かご負荷に応じて、制約条件を満足するような一定速走行時の速度上限値と加減速走行時の加減速度上限値とを設定する。パターン生成部本体１１は、制約条件設定部１２により設定された上限値とかご負荷とに基づいて、速度パターンを生成する。
図７はかご負荷と電源設備容量を超えないかご速度及び加減速度との関係を示すグラフである。図７の関係は、以下のような式を用いて計算される。
電源設備容量≦エレベータの消費電力×ｋ
ｋはある定数を表し、例えばエレベータの消費電力を電源設備が供給する電力に変換する係数である。また、エレベータの消費電力は、例えばモータ部２が発生しているトルクとそのときの回転速度との積によって求めることができる。
今、かご負荷がＬ１であるとすると、制約条件設定部１２は、一定速走行時の速度、加速度及び減速度の上限値をそれぞれｖｍ、α２、α１と設定する。これにより、電源設備容量を超えた運転により、電源系統が過負荷状態に陥ったり電源系統が遮断されたりするのが防止される。
ここで、電源設備容量とは、例えばインバータに供給される電源の容量や、その電源ブレーカの容量などとすることができる。また、電源設備容量は、かご６の積載量が定格積載量で、ある一定速度で走行しているときの消費電力とすることもできる。さらに、電源設備容量は、かご６の積載量が定格積載量で、ある加減速度で走行しているときの最大消費電力としてもよい。
また、蓄電池によりエレベータに電力を供給している場合には、電源設備容量を蓄電池の電池容量としてもよい。実施の形態３では、停電時など電源の供給源が蓄電池に切り替わる場合には、蓄電池の電源容量を超えない中で、より短時間で目的階に到着できるように、一定速走行時の速度と加減速走行時の加減速度とが設定される。
一般に、蓄電池の電力供給能力は通常の電源よりも小さいため、高速でかごを走行させたり、大きな加減速度でかごを加減速させたりすることができないが、蓄電池の電力供給能力の範囲内で、より短時間で目的階に到着できるようにかご６が走行され、サービスの低下を最小限に抑えることができる。
なお、図７で示したような上限値の情報は、制約条件設定部１１の中にテーブル値として予め記憶させておいてもよいし、演算式によりその都度求めてもよい。
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４について説明する。実施の形態４では、回生運転時に電源側に回生される電力の処理能力を超えないように、一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度の上限値が設定される。回生処理能力とは、エレベータの構成機器である回生機器により回生可能な電力を意味する。具体的には、回生機器である回生抵抗で消費できる電力や、回生機器である回生コンバータの回生容量である。
回生電力は、エレベータの消費電力と同様に、かご６側の重量と釣合おもり７の重量との差が大きいほど、またかご６の走行速度や加減速度が大きいほど大きくなる。また、回生電力は、モータ部２が発生しているトルクとそのときの回転速度との積によって計算できるので、実施の形態３と同様の方法を適用することができる。従って、図７と同様の図（省略）を用い、かご負荷に応じて、回生処理能力を超えない条件の下で、制約条件設定部１２により、一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度の上限値をそれぞれ設定することができる。そして、パターン生成部本体１１は、制約条件設定部１２により設定された上限値とかご負荷とに基づいて、速度パターンを生成する。
従って、実施の形態４では、回生処理能力を超えた運転により、回生機器が過負荷状態に陥ることを防ぐことができる。また、これにより、回生機器の発熱を抑えることができる。さらに、過負荷状態によるエレベータの休止等を回避することができ、サービス低下の発生を防止することができる。さらにまた、回生処理能力内で速度パターンを変更して、運転効率を向上させることができる。
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５について説明する。実施の形態５では、モータ制御部１０に弱め界磁制御部（図示せず）が含まれている。弱め界磁制御は、永久磁石モータに適用されるモータの制御方法であり、界磁磁束方向（ｄ軸方向）に負の電流を流すことにより減磁効果を得るものである。これにより、モータの端子電圧を抑え、より高回転の駆動が可能となる。
図８はモータ部２の出力可能なトルクと速度の領域との関係を示すグラフである。図において、（ａ）は弱め界磁制御を行わないときの出力可能な領域を、
（ｂ）は弱め界磁制御を行った時の出力可能な領域をそれぞれ示している。図に示すように、弱め界磁制御を行うことにより、モータ部２の駆動領域を高速側まで広げることが可能となる。また、このときインバータ等の電気機器の容量を変更する必要はない。
従って、弱め界磁制御を用いることにより、電気機器を変更することなく、一定速走行時の速度の上限値をより高速側に設定することができる。これは特に、かご６側の重量と釣合おもり７の重量との差が小さいほど効果を発揮する。この理由は、重量の差が小さいときには、必要なモータトルクが小さくなるため、エレベータの消費電力や回生電力も小さくなり、その結果電源設備容量の制約や回生容量の制約条件等の影響も受けにくくなること、及び弱め界磁制御の性質から発生トルクが小さいほどモータの回転速度を高回転とできることによる。
以上のように、実施の形態５では、モータ制御部１０に弱め界磁制御部を設けたことにより、インバータや電源設備等の容量を大きくすることなく、一定速走行時のかご速度の上限値を上げることができ、運行効率の向上を図ることができる。
実施の形態６．
次に、図９はこの発明の実施の形態６によるエレベータ装置を示す構成図である。図において、速度パターン生成部９には、検出値補正部１６が設けられている。検出値補正部１６には、かご負荷検出部８により検出されたかご６内の積載重量の情報が入力される。検出値補正部１６は、積載重量に予め設定された補正値を加えてパターン生成部本体１１及び制約条件設定部１２に出力する。
検出値補正部１６で用いられる補正値は、かご負荷検出部８によって検出されたかご６内の積載重量が誤差を含む場合に、その誤差を補正するものである。例えば、かご６側全体の重量と釣合おもりの重量との差が大きくなるように補正値を加える（従って負の補正値を加える場合もある）と、加えられた補正値分に相当する誤差量（かご６内の積載重量とその検出値の誤差量）に対して、構成機器の駆動限界を超えないように、一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度の上限値が設定される。
例えば、かごの重量をａ、かご内の積載重量の真値をｂ、かご負荷検出部８によって検出されたかご６内の積載重量の検出値をｂ１、釣合おもりの重量をｃ、補正値をｄ（ｄ＞０）とし、かご６側全体の重量と釣合おもりの重量との差をΔｍとしたとき、Δｍ＝ａ＋ｂ−ｃとなる。しかし、速度パターンを生成するために用いられるかご６内の積載重量の値は、ｂ１であるので、ｂ＞ｂ１のときには｜Δｍ｜が実際の値よりもｂ−ｂ１小さくなる場合がある。従って、｜Δｍ｜よりも上記の誤差分だけ小さい値に対して速度パターンが生成される。
通常、｜Δｍ｜が小さいほど、モータ部２などの機器の余裕が大きくなるため、より大きな速度や加速度を持つ速度パターンが生成される。従って、ある
｜Δｍ｜に対して設定された速度パターン（一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度の上限値）は、｜Δｍ｜よりも大きな重量差に対して、一般的に構成機器の駆動限界内に収まらないことになる。
実施の形態６では、このような場合においても構成機器の駆動限界を超えないように速度パターンを生成する。即ち、検出値補正部１６は、かご負荷検出値ｂ１に補正量ｄ＞｜ｂ１−ｂ｜を加え、補正されたかご負荷検出値ｂ１＋ｄをパターン生成部本体１１及び制約条件設定部１２に出力する。｜Δｍ｜と比べて補正後の値を用いた方が上記の重量差は大きくなるので、制約条件設定部１２により設定される一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度の上限値と、パターン生成部本体１１により演算された速度パターンとは構成機器の駆動限界を超えないことになる。
このように、かご負荷検出部８の出力値に誤差が含まれている場合にも、検出値補正部１６により出力値を補正することができ、これによりエレベータの構成機器の駆動限界を超えない範囲で、一定速走行時の速度及び加減速走行時の加減速度を最大限に設定することができる。これにより、エレベータの運行効率の向上を図ることができる。
なお、補正量ｄは、例えばかご負荷検出部８の検出精度に相当する値に設定すればよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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