エレベータ
【課題】演算装置における故障診断を低コストかつ高信頼性で実施することにより、より安全なエレベータを提供する。
【解決手段】演算装置３２，３７の比較部４６では、エンコーダ２１からのエンコーダ信号２８を用いて演算したかご速度Ｖ１と、エンコーダ２１とは異なり乗りかご１に設けた加速度センサ２４からの加速度センサ信号３１を用いて演算したかご速度Ｖ２とを比較し、両かご速度Ｖ１，Ｖ２の差が所定の範囲内であるかどうかによってエンコーダ２１の故障を検出する。
【解決手段】演算装置３２，３７の比較部４６では、エンコーダ２１からのエンコーダ信号２８を用いて演算したかご速度Ｖ１と、エンコーダ２１とは異なり乗りかご１に設けた加速度センサ２４からの加速度センサ信号３１を用いて演算したかご速度Ｖ２とを比較し、両かご速度Ｖ１，Ｖ２の差が所定の範囲内であるかどうかによってエンコーダ２１の故障を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、危険事象からの保護機能を電子的に実現する安全装置を備えたエレベータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エレベータにおける基本的な安全装置として、例えば、昇降路の上下端部に備えられたファイナルリミットスイッチにより乗りかごが通常の運行範囲を超過したことを検出し、乗りかごの主ロープを駆動するモータ等に備え付けられたブレーキの作動や、巻上機等の駆動モータヘの通電を遮断するなどして乗りかごを停止させる構成が知られている。また別の安全装置の一つとして、乗りかご側に取り付けられた非常止め装置があり、この非常止め装置は、乗りかごの速度超過を検出したとき作動してレールを把持して乗りかごを急停止させるように構成されている。
【０００３】
乗りかごの停止手段を作動させる仕組みとしては、対象がブレーキ作動や通電遮断であればスイッチ、リレー、コンタクタなど、また非常止め装置であればガバナとガバナロープといった機械部品の組み合わせが当初から用いられていたが、近年では、このような仕組みは電子化される傾向にある。電子化された安全装置では、スイッチやエンコーダ等のセンサの入力情報を用いて演算装置で演算を行い、危険事象を検出した際には乗りかごの停止手段を作動させる信号を出力するようにしている。このような安全装置の電子化に伴って、終端階強制減速機能などの高度な安全機能の実現が可能となった。
【０００４】
この終端階強制減速機能は、乗りかごの昇降路内の位置に応じて、停止手段を作動させる乗りかごの速度上限を可変に設定できる機能であり、第１速度上限と、第１速度上限より大きい第２速度上限とを設定し、乗りかごが第１速度上限を超過した場合にはブレーキと通電遮断を、また第２速度上限を超過した場合には非常止め装置を作動させることが示されている（例えば、特許文献１参照）。また、安全装置の信頼性を向上するために、停止手段の作動判断を行う演算装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を二重化しており、二つのＣＰＵ間で演算結果を比較照合し、不一致を検出した場合には乗りかごを停止させたり、乗りかご位置や速度を検出するためにガバナに設けられたエンコーダも二重化し、演算装置で二つのエンコーダ値を比較照合し、不一致を検出した場合には乗りかごを停止させたりした構成が示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２００４／０７６３２６号公報
【特許文献２】国際公開番号ＷＯ２００５／０４９４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のエレベータにおいては、乗りかご位置や速度を検出するためにガバナに設けられたエンコーダを二重化しているため、高コストになると共に、同種センサの二重化によって共通原因故障により両方のセンサが同時に故障する可能性がある。例えば、二重化した同種センサが同時にゼロ出力となるような故障が発生した場合、演算装置はこれらセンサの故障を検出することはできない。また、この故障が潜在している状態で別の故障が発生した場合、かごを安全に停止させることができなくなる可能性がある。
【０００７】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は演算装置における故障診断を低コストかつ高信頼性で実施することにより、より安全なエレベータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、乗りかごの動作状態を検出する複数のセンサからの信号を入力して異常を判定する演算装置を有し、前記演算装置からの異常判定信号によって乗りかごを制御するエレベータにおいて、前記乗りかごに加速度センサを設け、前記演算装置に、前記加速度センサおよび前記加速度センサとは異種の他の速度検出手段とからの信号を用いてそれぞれかご速度を演算する演算部と、この演算部で演算した二つのかご速度を比較した結果に基づいて前記異常判定信号を出力する比較部とを設けたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、比較部では、乗りかごに設けた加速度センサ信号から演算した乗りかご速度Ｖ２と、他の速度検出手段から演算した乗りかご速度Ｖ１とを比較することができ、従来のように同種センサからの検出信号をそれぞれ演算装置に入力した場合に懸念される共通原因故障の可能性を排除して、加速度センサまたは他の速度検出手段が正常に機能しているか、いずれかが故障したかを判断することができる。また加速度センサの使用によって低コストかつ高信頼性で故障診断を実施することができ、より安全なエレベータを提供することが可能となる。
【００１０】
また本発明は、上述の構成に加えて、前記演算装置は、前記比較部における二つのかご速度の比較の結果、両かご速度の差が所定の値より大きくなったときに前記乗りかごを停止させることになる前記異常判定信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、速度演算時などの誤差によって誤動作することを防止しながら、両かご速度の差が所定の値より大きくなったときに乗りかごを停止させることができ、より安全なエレベータを得ることができる。
【００１２】
さらに本発明は、上述の構成に加えて、前記演算装置に、前記乗りかごの停止毎に、前記加速度センサの値に基づいて演算したかご速度をゼロにリセットする補正部を設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、乗りかごが停止するときに、加速度センサから取り込んだ加速度センサ信号を用いてかご速度演算部で求めたかご速度Ｖ２をゼロにリセットすることになり、他の速度検出手段および加速度センサがともに正常であっても、速度算出時の長時間の積分演算による誤差が蓄積されるのを防止することができ、加速度センサから求めたかご速度Ｖ２が他の速度検出手段から求めたかご速度Ｖ１と乖離するのを防ぐことができる。
【００１４】
さらに本発明は、上述の構成に加えて、前記乗りかごの停止毎に前記加速度センサのオフセットを計測するオフセット測定部を設け、前記演算部に、このオフセット測定部によるオフセットを用いて前記加速度センサによるかご速度を演算するかご速度演算部を設けたことを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、加速度センサを使用しても誤差分の発生を補正しながらかご速度Ｖ２を精度良く算出することができ、他の速度検出手段から求めたかご速度Ｖ１と比較するときに、より精度良く行うことができる。
【００１６】
さらに本発明は、上述の構成に加えて、前記他の上記速度検出手段は、エンコーダであることを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、通常のエレベータに備えられているエンコーダを利用することができ、また、このエンコーダよりも構成が簡単な加速度センサとの組み合わせによって、全体構成を複雑にすることなく、信頼性の高い演算装置を得ることができる。
【００１８】
さらに本発明は、上述の構成に加えて、前記二つのかご速度を演算したものとは異なる第三の速度検出手段を設け、前記演算部に、前記乗りかごの動作中に前記加速度センサによる信号に基づいて演算したかご速度を、前記第三の速度検出手段による信号に基づいて演算したかご速度を用いて補正するかご速度演算部を設けたことを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、乗りかごの運転時においても加速度センサから求めたかご速度Ｖ２が他の速度検出手段から求めたかご速度Ｖ１と乖離するのを防ぐことができるだけでなく、第三の速度検出手段、例えば主ロープ側のエンコーダですべりが発生したときには比較を無効にすることができるので、より精度の良い故障診断を実施しながらより安全なエレベータを提供することができる。
【００２０】
さらに本発明は、上述の構成に加えて、前記乗りかごに設けた前記加速度センサの出力信号をデジタル値に変換し、変換後のデジタル信号を前記演算装置に送信する通信線を設けたことを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、加速度センサの信号をアナログ値のまま伝送すると電圧降下やノイズの影響を受けて十分な信号精度を得られないが、通信線を用いると乗りかごと演算装置間の距離が長くても、電圧降下やノイズの影響を少なくした精度良い制御を行うことができるため、乗りかごに加速度センサを配置しながらも所望の位置に演算装置を配置することができるようになる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によるエレベータによれば、乗りかごに設けた加速度センサと、この加速度センサとは異なる異種センサとから取り込んでそれぞれかご速度を演算し、両かご速度の差に基づいて乗りかごを制御するようにしたため、同種センサを二重化した場合に懸念される共通原因故障の可能性を排除でき、エンコーダ故障診断の信頼性を向上させ、より高安全なエレベータを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態によるエレベータの全体構成図である。
【図２】図１に示したエレベータの信号結線図である。
【図３】図２に示した演算装置の機能ブロック図である。
【図４】図３に示した演算装置での処理を説明するブロック図である。
【図５】本発明の他の実施の形態によるエレベータの信号結線図である。
【図６】図５に示した演算装置の機能ブロック図である。
【図７】図６に示した演算装置での処理を説明するブロック図である。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態によるエレベータによる演算装置の処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明のさらに他の実施の形態によるエレベータによるかご速度補正処理を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施の形態によるエレベータの全体構成図であり、主ロープ１０の一端に乗りかご１を連結し、かつ他端近傍にカウンターウェイト１１を垂下し、モータ２によって主ロープ１０を駆動することにより乗りかご１を昇降路内で昇降移動するように構成している。モータ２は、通電遮断回路６を介して交流電源７に接続されたインバータ５により駆動され、通電遮断回路６が作動すると、インバータ５への電力供給が遮断される。またモータ２の駆動を抑制して乗りかご１に対する制動力を発生するブレーキ装置３が設けられており、このブレーキ装置３は、定常状態で制動状態に付勢され、通電されると制動状態が解除される構成である。
【００２６】
乗りかご１の昇降移動に伴って牽引されるガバナロープ１２は、ガバナ１３を回転させ、このガバナ１３は把持装置１４とエンコーダ２１を備えており、把持装置１４が作動するとガバナロープ１２を把持し、そのとき乗りかご１が移動中であれば非常止め装置１５がレール１６を挟むことにより乗りかご１を停止させる。エンコーダ２１はガバナ１３と共に回転してパルス信号を発生しており、そのパルス信号の変化量を積算すれば乗りかご１の位置を求めることができ、変化量の時間平均を計算すれば乗りかご１の速度を求めることができる。また乗りかご１には加速度センサ２４が設けられており、この加速度センサ信号を積分することで乗りかご１の速度を求めることができる。加速度センサ２４としては、半導体製造技術を適用して製造されるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）センサが安価かつ高精度であり好適である。
【００２７】
昇降路の下端にはバッファ１７が設置されており、乗りかご１をブレーキ３や非常止め装置１５の制動力で完全に停止できない場合でも、乗りかご１を受け止めてその衝撃を吸収する。また昇降路の下端付近と上端付近には、ファイナルリミットスイッチ２２，２３が配置されており、これらファイナルリミットスイッチ２２，２３は、常時オン状態であるが、乗りかご１がこれらのファイナルリミットスイッチ２２，２３を通過してそれぞれ下方または上方に侵入するとオフ状態となり、乗りかご１の行き過ぎを検出する。昇降路付近の制御盤内には、制御コントローラ２５と安全コントローラ２６が備えられており、制御コントローラ２５はインバータ５を制御して乗りかご１を運行しており、安全コントローラ２６はエンコーダ２１、ファイナルリミットスイッチ２２，２３、加速度センサ２４を入力として危険事象を検出し、ブレーキ３、通電遮断回路６、把持装置１４を介した非常止め装置１５を作動することにより乗りかご１を制動して危険事象を回避するようにしている。尚、エレベータには、ファイナルリミットスイッチ２２，２３以外にも保守時に保守員保護のために使用するスイッチなど多数の図示していない安全スイッチが備えられている。
【００２８】
図２は、図１に示したエレベータの信号結線図を示している。制御コントローラ２５は、インバータ制御信号２７を出力し、インバータ５を制御している。安全コントローラ２６は、演算装置３２と演算装置３７を備えており、これらの演算装置３２，３７は、ハードウェアで構成しても、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、デジタル入出力やエンコーダ入力、アナログ入力などの周辺回路を備え、それぞれがＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と内部バスで接続されたマイクロコンピュータで構成しても良い。
【００２９】
演算装置３２，３７の入力としては、エンコーダ２１からのエンコーダ信号２８、ファイナルリミットスイッチ２２，２３からのスイッチ信号２９，３０、加速度センサ２４からの加速度センサ信号３１である。
【００３０】
加速度センサ２４からの加速度センサ信号３１を安全コントローラ２６へ取り込む場合、乗りかご１の天井に設けた加速度センサ２４側の通信インタフェース６７と、適当な位置に設置した安全コントローラ２６側の通信インタフェース６８との間を、通信線６９で接続して、デジタル値に変換した加速度センサ信号３１を通信線６９により安全コントローラ２６の演算装置３２，３７に送信している。その他の方法で加速度センサ信号３１を安全コントローラ２６へ取り込むことができるが、このように通信線６９を用いてデジタル信号値として演算装置３２，３７に送信しているため、乗りかご１に加速度センサ２４を搭載し、所望の位置に安全コントローラ２６を配置し、これら両者間の距離が長くなっても、加速度センサ２４の信号を電圧降下やノイズの影響を受けることなく送信することができる。
【００３１】
一方、演算装置３７の出力としては、ＡＮＤ回路４２への停止要求信号３３と、通電遮断回路６のコンタクタへの切替信号３４と、ブレーキ３へ通電するブレーキ駆動回路４への切替信号３５と、把持装置１４への非常止め作動信号３６である。また演算装置３７からの出力としては同様に、ＡＮＤ回路４２への停止要求信号３８と、通電遮断回路６のコンタクタへの切替信号３９と、ブレーキ駆動回路４への切替信号４０と、が把持装置１４への非常止め作動信号４１である。これら演算装置３２，３７からの８つの出力信号は、乗りかご１の停止手段を作動させるための停止出力である。
【００３２】
停止要求信号３３，３８は、乗りかご１を制御コントローラ２５により制御停止させるための信号であり、信号レベルＨｉｇｈが要求なし、信号レベルＬｏｗが要求ありを意味する。これらの信号はＡＮＤ回路４２を介して制御コントローラ２５に出力されており、停止要求信号３３，３８どちらか一方の信号がＬｏｗになれば、制御コントローラ２５はインバータ制御信号２７によってインバータ５を制御して乗りかご１を停止させる。
【００３３】
切替信号３４，３９は、通電遮断回路６内にて直列接続された２つのコンタクタにそれぞれ与えられ、切替信号３４，３９がオンのときにはコンタクタが接続状態に、オフのときには切断状態へと切り替えられる。２つのコンタクタは直列接続されているため、切替信号３４，３９のどちらかがオフになれば通電遮断回路６は交流電源７とインバータ５の間の通電を遮断することになる。
【００３４】
ブレーキ駆動回路４への切替信号３５，４０は、ブレーキ駆動回路４内において直列接続された２つのコンタクタにそれぞれ与えられ、切替信号３５，４０がオンのときにはコンタクタが接続状態に、オフのときにはコンタクタは切断状態へと切り替えられる。２つのコンタクタは直列接続されているため、どちらかの信号がオフになればブレーキ駆動回路４はブレーキ３への通電を遮断し、ブレーキ３を制動状態とする。
【００３５】
非常止め作動信号３６，４１は、把持装置１４を作動させることになるソレノイドに与えられ、両方の非常止め作動信号３６，４１がオンのときには把持装置１４を非作動状態にし、どちらか一方がオフのときには把持装置１４を作動させて、非常止め装置１５がレール１６を挟むことにより移動中の乗りかご１を停止させる。
【００３６】
演算装置３２，３７は同一構成であり、ここでは演算装置３２について図３に示すブロック図を用いて説明する。演算装置３２は、演算部４３、入力部４４、出力部４５、比較部４６とを備えている。これらの機能は、ハードウェアで構成しても良いし、マイクロコンピュータ内部または外部のＲＯＭに格納され、マイクロコンピュータのＣＰＵで実行されるプログラムにより実現しても良い。
【００３７】
入力部４４は各センサからの信号を取り込む機能であり、エンコーダ信号２８、ファイナルリミットスイッチ信号２９，３０、加速度センサ信号３１、および図示していない他の安全スイッチ信号を取得し処理する。エンコーダ信号２８は乗りかご１の速度と位置を示す値に換算され、ファイナルリミットスイッチ信号２９，３０はオンがＨｉｇｈ、オフがＬｏｗに置き換えられる。出力部４５は演算部４３の演算結果としてＬｏｗで停止となるかご停止信号を出力する。比較部４６は、演算部４３がエンコーダ信号２８から演算した乗りかご速度Ｖ１と、加速度センサ信号３１から演算した乗りかご速度Ｖ２とを比較し、両者の差が所定の範囲内であるかどうかを判定する。
【００３８】
この判定の結果、所定の範囲に入っていない場合、比較部４６はエンコーダ２１あるいは加速度センサ２４のいずれかが故障したと判断し、異常判定信号、例えば乗りかご１を停止させることになるインバータ５への停止要求信号３３，３８と、通電遮断回路６への切替信号３４，３９と、ブレーキ駆動回路４への切替信号３５，４０とをかご停止側になるように出力部４５に与える。また比較部４６は、図示していないが、上述したように受信した演算装置３７の演算結果を演算装置３２のそれと比較し、両系が正常に動作しているかを判定する。両者の不一致を検出した際には同様に異常判定信号、例えば乗りかご１を停止させることになるように出力部４５を制御する。
【００３９】
図４は、演算部４３で実施する異常判定処理を説明するブロック図であり、簡素化のために入力部の図示は省略している。ここでは安全チェーン異常判定処理部４７と終端階過速異常判定処理部４８が実装されており、安全チェーン異常判定処理部４７は、ファイナルリミットスイッチ２２，２３をはじめ安全スイッチのいずれか一つがオフ、すなわちスイッチ信号２９，３０のいずれか一つがＬｏｗの場合、Ｌｏｗを出力し、出力部４５からの切替信号３４，３５をＬｏｗにし、ブレーキ３と通電遮断回路６の作動を要求する。
【００４０】
終端階過速異常判定処理部４８は、乗りかご１の昇降路内における位置を横軸、速度を縦軸として描いた第１速度上限カーブ４９と第２速度上限カーブ５０をテーブルデータとして保持している。この終端階過速異常判定処理部４８は、乗りかご１の位置に応じた第１速度上限を第１速度上限カーブ４９から求め、乗りかご１の速度が第１速度上限を超過している場合、Ｌｏｗを出力し、出力部４５からの切替信号３４，３５をＬｏｗにし、ブレーキ３と通電遮断回路６の作動を要求する。一方、乗りかご１の位置に応じた第２速度上限を第２速度上限カーブ５０から求め、乗りかご１の速度が第２速度上限を超過している場合、Ｌｏｗを出力し、出力部４５から非常止め作動信号３６をＬｏｗにして把持装置１４を介して非常止め装置１５の作動を要求する。
【００４１】
さらに演算部４３は、かご位置速度演算処理部５１でエンコーダ２１のエンコーダ信号２８から求めたかご位置と速度を用いて演算したかご速度Ｖ１と、かご速度演算部５２で加速度センサ２４の加速度センサ信号３１から求めたかご速度Ｖ２とを比較部４６に入力し、両者を比較する。かご速度Ｖ１とかご速度Ｖ２とを用いた比較部４６における処理は、前述したように両者の差が所定の範囲内であるかどうかを判定し、この判定の結果、所定の範囲に入っていない場合、比較部４６はエンコーダ２１あるいは加速度センサ２４のいずれかが故障したと判断し、異常判定信号、例えば乗りかご１を停止させることになるインバータ５への停止要求信号３３，３８と、通電遮断回路６への切替信号３４，３９と、ブレーキ駆動回路４への切替信号３５，４０とをかご停止側になるように出力部４５を制御したり、演算装置３２，３７の異常発生を通知したりする。一方、両者の差が所定の範囲内であれば両者の演算装置３２，３７が正常と判定する。
【００４２】
上述した実施の形態によるエレベータによれば、演算装置３２，３７の比較部４６では、エンコーダ２１からのエンコーダ信号２８を用いて演算したかご速度Ｖ１と、エンコーダ２１とは異なり乗りかご１に設けた加速度センサ２４からの加速度センサ信号３１を用いて演算したかご速度Ｖ２とを比較し、両かご速度Ｖ１，Ｖ２の差が所定の範囲内であるかどうかによって演算装置３２，３７が正常に動作しているかを判定している。このため、従来のように同種センサからの検出信号をそれぞれ演算装置に入力した場合に懸念される共通原因故障の可能性を排除することができ、また加速度センサの使用によって低コストかつ高信頼性で故障診断を実施することができ、より安全なエレベータを提供することが可能となる。
【００４３】
また、一方のかご速度Ｖ１を算出するために通常のエレベータに備えられているエンコーダを利用することができ、また、他方のかご速度Ｖ２を算出するためにエンコーダよりも構成が簡単な加速度センサを使用することによって、全体構成を複雑にすることなく、信頼性の高い演算装置を得ることができる。しかも、比較部４６で比較するためのかご速度Ｖ２は、乗りかご１に追加して設けた加速度センサ２４を用いているため、この加速度センサ２４としては、エンコーダ２１に比べて安価な半導体型ＭＥＭＳセンサを使用することができ、エンコーダ２１を二重化した場合に比べて安価なシステムを実現することができる。
【００４４】
さらに、乗りかご１に設けた加速度センサ２４の出力信号をデジタル値に変換し、変換後のデジタル信号を通信線６９により演算装置３２，３７に送信しているため、加速度センサ２４の信号をアナログ値のまま伝送すると電圧降下やノイズの影響を受けて十分な信号精度を得られないが、通信線６９を用いると、乗りかご１に加速度センサ２４を配置しながらも所望の位置に演算装置３２，３７を配置することによって乗りかご１と演算装置３２，３７間の距離が長くても、電圧降下やノイズの影響を少なくした精度良い制御を行うことができるようになる。
【００４５】
ところで、加速度センサ２４の加速度センサ信号３１からかご速度Ｖ１，Ｖ２を求めるには積分演算を行うが、長時間の積分演算は誤差が蓄積され、たとえエンコーダ２１および加速度センサ２４がともに正常であっても、加速度センサ信号３１から求めたかご速度Ｖ２がエンコーダ信号２８から求めたかご速度Ｖ１と乖離してしまい、エレベータを停止させてしまう可能性がある。
【００４６】
図５は、この課題を解決するための本発明の他の実施の形態に基づくエレベータの信号結線図を示している。図２に示した構成との同等物には同一符号を付けて詳細な説明を省略し、同図との相違部分について説明する。通電遮断回路６の現在の状態を示す状態信号５３，５５と、ブレーキ駆動回路４の現在の状態を示す状態信号５４，５６とをそれぞれ演算装置３２，３７に入力している。また、通電遮断回路６のコンタクタは、切替信号３４，３９だけでなく、制御コントローラ２５からの切替信号５７によって制御できるようにし、同様にブレーキ駆動回路４のコンタクタも、切替信号３５，４０だけでなく、制御コントローラ２５からの切替信号５８によっても制御できるようにしている。
【００４７】
従って、ブレーキ駆動回路４および通電遮断回路６は、安全コントローラ２６からだけでなく、制御コントローラ２５からの切替信号５７，５８によってコンタクタを制御してインバータ５への通電、およびブレーキ３への通電を遮断することができる。そこで正常時には、指定された階床に到着するたびに制御コントローラ２５から切替信号５７，５８によってブレーキ駆動回路４および通電遮断回路６を制御し、インバータ５およびブレーキ３への通電を遮断し、乗りかご１を停止させるようにしている。また、安全コントローラ２６の演算装置３２，３７は、通電遮断回路６およびブレーキ駆動回路４の状態を示す状態信号５３〜５６を取り込んで、これにより乗りかご１の停止を検知するようにしている。
【００４８】
先の実施の形態の場合と同様に演算装置３２，３７は同一構成であり、ここでは演算装置３２について説明する。演算装置３２は、図３で説明したように演算部４３、入力部４４、出力部４５、比較部４６を有した構成に加えて、図６に示すように補正部６０を備えている。この補正部６０には、通電遮断回路６およびブレーキ駆動回路４の状態を示す状態信号５３および状態信号５４が入力され、また加速度センサ２４からの加速度センサ信号３１が入力され、処理後の補正信号６１が演算部４３に与えられている。この補正部６０での具体的な処理については、図７を用いて説明する。
【００４９】
図７では上述した図４との相違部分について説明すると、補正部６０はかご停止判定部６２と、オフセット測定部６３とを有している。前者のかご停止判定部６２は、通電遮断回路６およびブレーキ駆動回路４の現在の状態を示す状態信号５３，５４を取り込んで乗りかご１が停止しているかどうかを判定する。かご停止判定部６２によって乗りかご１が停止していると判定された場合、かご速度演算部５２に図６に示した補正信号６１としてのリセット信号６４を与え、かご速度演算部５２で求めていたかご速度Ｖ２をゼロにリセットする。
【００５０】
また、後者のオフセット測定部６３は、かご停止判定部６２によって乗りかご１が停止していると判定された場合、加速度センサ２４の加速度センサ信号３１を用いてオフセット値α０、すなわち１Ｇ（重力加速度）からの差分を測定し、図６に示した補正信号６１としてのオフセット信号６５をかご速度演算部５２に与える。ここで、かご停止判定部６２は、通電遮断回路６およびブレーキ駆動回路４の状態を示す状態信号５３，５４から乗りかご１が停止しているかを判定しているが、制御コントローラ２５から直接乗りかご１が停止していることを示す信号を受信するように構成しても同様である。
【００５１】
かご速度演算部５２では、リセット信号６４を受けたとき、このリセット信号６４を優先してかご速度演算部５２で求めていたかご速度Ｖ２をゼロにリセットすると共に、加速度センサ信号３１からオフセット値α０を引いて補正したかご速度Ｖ２を演算して求める。その後、先の実施の形態の場合と同様に比較部４６において、かご位置速度演算部５１で求めたかご速度Ｖ１と、かご速度演算部５２で求めたかご速度Ｖ２とを比較し、両者の差が所定の範囲内であるかどうかを判定する。この判定の結果、両者の差が所定の範囲内であればエンコーダ２１および加速度センサ２４が正常に機能していると判断するが、両者の差が所定の範囲に入っていない場合は、エンコーダ２１あるいは加速度センサ２４のいずれかが故障したと判断して異常判定信号、例えば乗りかご１を停止させる信号、または異常発生を通知する信号を出力する。
【００５２】
この実施の形態によるエレベータによれば、エンコーダ２１から求めたかご速度Ｖ１と、加速度センサ２４から求めたかご速度Ｖ２とを用いることによって、同種センサを単に二重化した場合に懸念される共通原因故障の可能性を排除することができ、エンコーダ故障診断の信頼性を一層向上させることができる。しかも、乗りかご１が停止するときに、加速度センサ２４から取り込んだ加速度センサ信号３１を用いてかご速度演算部５２で求めたかご速度Ｖ２をゼロにリセットするため、エンコーダ２１および加速度センサ２４がともに正常であっても長時間の積分演算による誤差が蓄積されるのを防止することができ、加速度センサ信号３１から求めたかご速度Ｖ２がエンコーダ信号２８から求めたかご速度Ｖ１と乖離するのを防ぐことができる。
【００５３】
また、かご停止判定部６２によって乗りかご１が停止していると判定した場合、加速度センサ２４の加速度センサ信号３１を用いてオフセット値α０を測定し、かご速度演算部５２では、加速度センサ信号３１からオフセット値α０を引いて補正したかご速度Ｖ２を演算して求めているため、加速度センサ２４を使用しても誤差差分発生を補正しながらエンコーダ２１から求めたかご速度Ｖ１と、加速度センサ２４から求めたかご速度Ｖ２とをより精度良く比較することができる。
【００５４】
図８は、制御装置３２，３７に実装したプログラムで二重系のエンコーダ２１が故障しているどうかを診断する故障診断処理を実施する場合のフローチャートを示している。本プログラムは制御装置３２，３７のタイマを利用して周期的に実行するものである。
【００５５】
まず、ステップＳ１で乗りかご１が停止しているか否かを判定する。停止している場合は、ステップＳ２においてかご速度Ｖ２をゼロにリセットし、ステップＳ３で加速度センサ２４のオフセット値α０を測定する。ステップＳ４ではエンコーダ信号２８からかご速度Ｖ１を演算し、ステップＳ５で加速度センサ信号３１からオフセット値α０を減算し、積分演算によりかご速度Ｖ２を求める。ステップＳ６でかご速度Ｖ１，Ｖ２の差が所定値以上か否かを判定し、所定値以上の場合はエンコーダ２１が故障したと判断し、ステップＳ７でかご停止信号を出力する。しかし、ステップＳ１の判定で、乗りかご１が停止していないと判定した場合、補正処理は行わずオフセット値α０＝０としてステップＳ４に進む。
【００５６】
また本発明の他の実施の形態では、図９に示すように上述した乗りかご１の停止時ｔ１における補正処理に加えて、乗りかご１の動作時にも補正処理を行うことができる。このような乗りかご１の動作時の補正処理は、加速度センサ２４、エンコーダ２１などの他の速度検出手段に加えて、主ロープ１０側、例えばモータ２側に設けた第三の速度検出手段である他のエンコーダを設け、時刻ｔ２，ｔ４にも第三の速度検出手段からの信号を取り込み、補正部６０で第三の速度検出手段から求めたかご速度Ｖ３を用いて、加速度センサ２４から求めたかご速度Ｖ２をかご速度Ｖ３に近似するように補正することもできる。
【００５７】
ただし、第三の速度検出手段として主ロープ１０側に他のエンコーダを設けると、一般に主ロープ１０にはすべり６６が発生することがあり、これを補正すべき差発生として検出してしまう危険がある。そこで、第三の速度検出手段としての主ロープ側エンコーダ値から求めたかご速度Ｖ３の急激な速度変化を監視し、時点ｔ３でこの急激な速度変化を検出した場合、これをすべり発生６６と判定し、このすべり発生期間中は補正を行わないなどの対策をとることができる。
【００５８】
このようなエレベータによれば、二重系の一方を構成するエンコーダ２１の故障診断を二重系の他方を構成する別種の加速度センサ２４を用いて実施することで、同種センサによって二重化した場合に懸念される共通原因故障の可能性を排除でき、エンコーダ故障診断の信頼性を向上させ、より高安全なエレベータを提供することが可能となる。また、加速度センサ２４を使用する場合、かご速度演算時に積分誤差が蓄積し、エンコーダ２１からの検出値から求めたかご速度Ｖ１との乖離が大きくなる可能性があるが、エレベータは長時間動作し続けることはないという特徴を活かし、エレベータ停止ごとに演算したかご速度Ｖ２をゼロにリセットすることや、動作中にも主ロープ１０側に設けた他のエンコーダの値を用いて補正を行うことにより、積分誤差の蓄積を防止して、エンコーダ故障診断を正しく実施することができるようになる。
【００５９】
尚、上述した各実施の形態では、ガバナ１３に設けたエンコーダ２１の故障診断処理、またはエンコーダ２１と加速度センサ２４とを用いて演算したかご速度Ｖ１，Ｖ２の比較によるいずれか一方の故障診断処理について述べたが、ガバナ１３に設けたエンコーダ２１に代えてそれ以外のかご速度検出手段、例えば、乗りかご１に設けたローラ式かご速度センサなどを用いることができる。また、上述した各実施の形態では、二重化した演算装置３２，３７を有するエレベータについて説明したが、一つの演算装置で制御する構成や、二重化した演算装置３２，３７のいずれか一方に本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１ 乗りかご
２ モータ
３ ブレーキ
４ ブレーキ駆動回路
５ インバータ
６ 通電遮断回路
７ 交流電源
１０ 主ロープ
１１ カウンターウェイト
１２ ガバナロープ
１３ ガバナ
１４ 把持装置
１５ 非常止め装置
１６ レール
１７ バッファ
２１ エンコーダ
２２ ファイナルリミットスイッチ
２３ ファイナルリミットスイッチ
２４ 加速度センサ
２５ 制御コントローラ
２６ 安全コントローラ
２７ インバータ制御信号
２８ エンコーダ信号
２９ スイッチ信号
３０ スイッチ信号
３１ 加速度センサ信号
３２ 演算装置
３３ 停止要求信号
３４ 切替信号
３５ 切替信号
３６ 非常止め作動信号
３７ 演算装置
３８ 停止要求信号
３９ 切替信号
４０ 切替信号
４１ 非常止め作動信号
４２ ＡＮＤ回路
４３ 演算部
４４ 入力部
４５ 出力部
４６ 比較部
４７ 安全チェーン異常判定部
４８ 終端階過速異常判定部
４９ 第１速度制限
５０ 第２速度制限
５１ かご位置速度演算部
５２ かご速度演算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、危険事象からの保護機能を電子的に実現する安全装置を備えたエレベータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エレベータにおける基本的な安全装置として、例えば、昇降路の上下端部に備えられたファイナルリミットスイッチにより乗りかごが通常の運行範囲を超過したことを検出し、乗りかごの主ロープを駆動するモータ等に備え付けられたブレーキの作動や、巻上機等の駆動モータヘの通電を遮断するなどして乗りかごを停止させる構成が知られている。また別の安全装置の一つとして、乗りかご側に取り付けられた非常止め装置があり、この非常止め装置は、乗りかごの速度超過を検出したとき作動してレールを把持して乗りかごを急停止させるように構成されている。
【０００３】
乗りかごの停止手段を作動させる仕組みとしては、対象がブレーキ作動や通電遮断であればスイッチ、リレー、コンタクタなど、また非常止め装置であればガバナとガバナロープといった機械部品の組み合わせが当初から用いられていたが、近年では、このような仕組みは電子化される傾向にある。電子化された安全装置では、スイッチやエンコーダ等のセンサの入力情報を用いて演算装置で演算を行い、危険事象を検出した際には乗りかごの停止手段を作動させる信号を出力するようにしている。このような安全装置の電子化に伴って、終端階強制減速機能などの高度な安全機能の実現が可能となった。
【０００４】
この終端階強制減速機能は、乗りかごの昇降路内の位置に応じて、停止手段を作動させる乗りかごの速度上限を可変に設定できる機能であり、第１速度上限と、第１速度上限より大きい第２速度上限とを設定し、乗りかごが第１速度上限を超過した場合にはブレーキと通電遮断を、また第２速度上限を超過した場合には非常止め装置を作動させることが示されている（例えば、特許文献１参照）。また、安全装置の信頼性を向上するために、停止手段の作動判断を行う演算装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を二重化しており、二つのＣＰＵ間で演算結果を比較照合し、不一致を検出した場合には乗りかごを停止させたり、乗りかご位置や速度を検出するためにガバナに設けられたエンコーダも二重化し、演算装置で二つのエンコーダ値を比較照合し、不一致を検出した場合には乗りかごを停止させたりした構成が示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２００４／０７６３２６号公報
【特許文献２】国際公開番号ＷＯ２００５／０４９４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のエレベータにおいては、乗りかご位置や速度を検出するためにガバナに設けられたエンコーダを二重化しているため、高コストになると共に、同種センサの二重化によって共通原因故障により両方のセンサが同時に故障する可能性がある。例えば、二重化した同種センサが同時にゼロ出力となるような故障が発生した場合、演算装置はこれらセンサの故障を検出することはできない。また、この故障が潜在している状態で別の故障が発生した場合、かごを安全に停止させることができなくなる可能性がある。
【０００７】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は演算装置における故障診断を低コストかつ高信頼性で実施することにより、より安全なエレベータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、乗りかごの動作状態を検出する複数のセンサからの信号を入力して異常を判定する演算装置を有し、前記演算装置からの異常判定信号によって乗りかごを制御するエレベータにおいて、前記乗りかごに加速度センサを設け、前記演算装置に、前記加速度センサおよび前記加速度センサとは異種の他の速度検出手段とからの信号を用いてそれぞれかご速度を演算する演算部と、この演算部で演算した二つのかご速度を比較した結果に基づいて前記異常判定信号を出力する比較部とを設けたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、比較部では、乗りかごに設けた加速度センサ信号から演算した乗りかご速度Ｖ２と、他の速度検出手段から演算した乗りかご速度Ｖ１とを比較することができ、従来のように同種センサからの検出信号をそれぞれ演算装置に入力した場合に懸念される共通原因故障の可能性を排除して、加速度センサまたは他の速度検出手段が正常に機能しているか、いずれかが故障したかを判断することができる。また加速度センサの使用によって低コストかつ高信頼性で故障診断を実施することができ、より安全なエレベータを提供することが可能となる。
【００１０】
また本発明は、上述の構成に加えて、前記演算装置は、前記比較部における二つのかご速度の比較の結果、両かご速度の差が所定の値より大きくなったときに前記乗りかごを停止させることになる前記異常判定信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、速度演算時などの誤差によって誤動作することを防止しながら、両かご速度の差が所定の値より大きくなったときに乗りかごを停止させることができ、より安全なエレベータを得ることができる。
【００１２】
さらに本発明は、上述の構成に加えて、前記演算装置に、前記乗りかごの停止毎に、前記加速度センサの値に基づいて演算したかご速度をゼロにリセットする補正部を設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、乗りかごが停止するときに、加速度センサから取り込んだ加速度センサ信号を用いてかご速度演算部で求めたかご速度Ｖ２をゼロにリセットすることになり、他の速度検出手段および加速度センサがともに正常であっても、速度算出時の長時間の積分演算による誤差が蓄積されるのを防止することができ、加速度センサから求めたかご速度Ｖ２が他の速度検出手段から求めたかご速度Ｖ１と乖離するのを防ぐことができる。
【００１４】
さらに本発明は、上述の構成に加えて、前記乗りかごの停止毎に前記加速度センサのオフセットを計測するオフセット測定部を設け、前記演算部に、このオフセット測定部によるオフセットを用いて前記加速度センサによるかご速度を演算するかご速度演算部を設けたことを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、加速度センサを使用しても誤差分の発生を補正しながらかご速度Ｖ２を精度良く算出することができ、他の速度検出手段から求めたかご速度Ｖ１と比較するときに、より精度良く行うことができる。
【００１６】
さらに本発明は、上述の構成に加えて、前記他の上記速度検出手段は、エンコーダであることを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、通常のエレベータに備えられているエンコーダを利用することができ、また、このエンコーダよりも構成が簡単な加速度センサとの組み合わせによって、全体構成を複雑にすることなく、信頼性の高い演算装置を得ることができる。
【００１８】
さらに本発明は、上述の構成に加えて、前記二つのかご速度を演算したものとは異なる第三の速度検出手段を設け、前記演算部に、前記乗りかごの動作中に前記加速度センサによる信号に基づいて演算したかご速度を、前記第三の速度検出手段による信号に基づいて演算したかご速度を用いて補正するかご速度演算部を設けたことを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、乗りかごの運転時においても加速度センサから求めたかご速度Ｖ２が他の速度検出手段から求めたかご速度Ｖ１と乖離するのを防ぐことができるだけでなく、第三の速度検出手段、例えば主ロープ側のエンコーダですべりが発生したときには比較を無効にすることができるので、より精度の良い故障診断を実施しながらより安全なエレベータを提供することができる。
【００２０】
さらに本発明は、上述の構成に加えて、前記乗りかごに設けた前記加速度センサの出力信号をデジタル値に変換し、変換後のデジタル信号を前記演算装置に送信する通信線を設けたことを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、加速度センサの信号をアナログ値のまま伝送すると電圧降下やノイズの影響を受けて十分な信号精度を得られないが、通信線を用いると乗りかごと演算装置間の距離が長くても、電圧降下やノイズの影響を少なくした精度良い制御を行うことができるため、乗りかごに加速度センサを配置しながらも所望の位置に演算装置を配置することができるようになる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によるエレベータによれば、乗りかごに設けた加速度センサと、この加速度センサとは異なる異種センサとから取り込んでそれぞれかご速度を演算し、両かご速度の差に基づいて乗りかごを制御するようにしたため、同種センサを二重化した場合に懸念される共通原因故障の可能性を排除でき、エンコーダ故障診断の信頼性を向上させ、より高安全なエレベータを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態によるエレベータの全体構成図である。
【図２】図１に示したエレベータの信号結線図である。
【図３】図２に示した演算装置の機能ブロック図である。
【図４】図３に示した演算装置での処理を説明するブロック図である。
【図５】本発明の他の実施の形態によるエレベータの信号結線図である。
【図６】図５に示した演算装置の機能ブロック図である。
【図７】図６に示した演算装置での処理を説明するブロック図である。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態によるエレベータによる演算装置の処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明のさらに他の実施の形態によるエレベータによるかご速度補正処理を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施の形態によるエレベータの全体構成図であり、主ロープ１０の一端に乗りかご１を連結し、かつ他端近傍にカウンターウェイト１１を垂下し、モータ２によって主ロープ１０を駆動することにより乗りかご１を昇降路内で昇降移動するように構成している。モータ２は、通電遮断回路６を介して交流電源７に接続されたインバータ５により駆動され、通電遮断回路６が作動すると、インバータ５への電力供給が遮断される。またモータ２の駆動を抑制して乗りかご１に対する制動力を発生するブレーキ装置３が設けられており、このブレーキ装置３は、定常状態で制動状態に付勢され、通電されると制動状態が解除される構成である。
【００２６】
乗りかご１の昇降移動に伴って牽引されるガバナロープ１２は、ガバナ１３を回転させ、このガバナ１３は把持装置１４とエンコーダ２１を備えており、把持装置１４が作動するとガバナロープ１２を把持し、そのとき乗りかご１が移動中であれば非常止め装置１５がレール１６を挟むことにより乗りかご１を停止させる。エンコーダ２１はガバナ１３と共に回転してパルス信号を発生しており、そのパルス信号の変化量を積算すれば乗りかご１の位置を求めることができ、変化量の時間平均を計算すれば乗りかご１の速度を求めることができる。また乗りかご１には加速度センサ２４が設けられており、この加速度センサ信号を積分することで乗りかご１の速度を求めることができる。加速度センサ２４としては、半導体製造技術を適用して製造されるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）センサが安価かつ高精度であり好適である。
【００２７】
昇降路の下端にはバッファ１７が設置されており、乗りかご１をブレーキ３や非常止め装置１５の制動力で完全に停止できない場合でも、乗りかご１を受け止めてその衝撃を吸収する。また昇降路の下端付近と上端付近には、ファイナルリミットスイッチ２２，２３が配置されており、これらファイナルリミットスイッチ２２，２３は、常時オン状態であるが、乗りかご１がこれらのファイナルリミットスイッチ２２，２３を通過してそれぞれ下方または上方に侵入するとオフ状態となり、乗りかご１の行き過ぎを検出する。昇降路付近の制御盤内には、制御コントローラ２５と安全コントローラ２６が備えられており、制御コントローラ２５はインバータ５を制御して乗りかご１を運行しており、安全コントローラ２６はエンコーダ２１、ファイナルリミットスイッチ２２，２３、加速度センサ２４を入力として危険事象を検出し、ブレーキ３、通電遮断回路６、把持装置１４を介した非常止め装置１５を作動することにより乗りかご１を制動して危険事象を回避するようにしている。尚、エレベータには、ファイナルリミットスイッチ２２，２３以外にも保守時に保守員保護のために使用するスイッチなど多数の図示していない安全スイッチが備えられている。
【００２８】
図２は、図１に示したエレベータの信号結線図を示している。制御コントローラ２５は、インバータ制御信号２７を出力し、インバータ５を制御している。安全コントローラ２６は、演算装置３２と演算装置３７を備えており、これらの演算装置３２，３７は、ハードウェアで構成しても、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、デジタル入出力やエンコーダ入力、アナログ入力などの周辺回路を備え、それぞれがＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と内部バスで接続されたマイクロコンピュータで構成しても良い。
【００２９】
演算装置３２，３７の入力としては、エンコーダ２１からのエンコーダ信号２８、ファイナルリミットスイッチ２２，２３からのスイッチ信号２９，３０、加速度センサ２４からの加速度センサ信号３１である。
【００３０】
加速度センサ２４からの加速度センサ信号３１を安全コントローラ２６へ取り込む場合、乗りかご１の天井に設けた加速度センサ２４側の通信インタフェース６７と、適当な位置に設置した安全コントローラ２６側の通信インタフェース６８との間を、通信線６９で接続して、デジタル値に変換した加速度センサ信号３１を通信線６９により安全コントローラ２６の演算装置３２，３７に送信している。その他の方法で加速度センサ信号３１を安全コントローラ２６へ取り込むことができるが、このように通信線６９を用いてデジタル信号値として演算装置３２，３７に送信しているため、乗りかご１に加速度センサ２４を搭載し、所望の位置に安全コントローラ２６を配置し、これら両者間の距離が長くなっても、加速度センサ２４の信号を電圧降下やノイズの影響を受けることなく送信することができる。
【００３１】
一方、演算装置３７の出力としては、ＡＮＤ回路４２への停止要求信号３３と、通電遮断回路６のコンタクタへの切替信号３４と、ブレーキ３へ通電するブレーキ駆動回路４への切替信号３５と、把持装置１４への非常止め作動信号３６である。また演算装置３７からの出力としては同様に、ＡＮＤ回路４２への停止要求信号３８と、通電遮断回路６のコンタクタへの切替信号３９と、ブレーキ駆動回路４への切替信号４０と、が把持装置１４への非常止め作動信号４１である。これら演算装置３２，３７からの８つの出力信号は、乗りかご１の停止手段を作動させるための停止出力である。
【００３２】
停止要求信号３３，３８は、乗りかご１を制御コントローラ２５により制御停止させるための信号であり、信号レベルＨｉｇｈが要求なし、信号レベルＬｏｗが要求ありを意味する。これらの信号はＡＮＤ回路４２を介して制御コントローラ２５に出力されており、停止要求信号３３，３８どちらか一方の信号がＬｏｗになれば、制御コントローラ２５はインバータ制御信号２７によってインバータ５を制御して乗りかご１を停止させる。
【００３３】
切替信号３４，３９は、通電遮断回路６内にて直列接続された２つのコンタクタにそれぞれ与えられ、切替信号３４，３９がオンのときにはコンタクタが接続状態に、オフのときには切断状態へと切り替えられる。２つのコンタクタは直列接続されているため、切替信号３４，３９のどちらかがオフになれば通電遮断回路６は交流電源７とインバータ５の間の通電を遮断することになる。
【００３４】
ブレーキ駆動回路４への切替信号３５，４０は、ブレーキ駆動回路４内において直列接続された２つのコンタクタにそれぞれ与えられ、切替信号３５，４０がオンのときにはコンタクタが接続状態に、オフのときにはコンタクタは切断状態へと切り替えられる。２つのコンタクタは直列接続されているため、どちらかの信号がオフになればブレーキ駆動回路４はブレーキ３への通電を遮断し、ブレーキ３を制動状態とする。
【００３５】
非常止め作動信号３６，４１は、把持装置１４を作動させることになるソレノイドに与えられ、両方の非常止め作動信号３６，４１がオンのときには把持装置１４を非作動状態にし、どちらか一方がオフのときには把持装置１４を作動させて、非常止め装置１５がレール１６を挟むことにより移動中の乗りかご１を停止させる。
【００３６】
演算装置３２，３７は同一構成であり、ここでは演算装置３２について図３に示すブロック図を用いて説明する。演算装置３２は、演算部４３、入力部４４、出力部４５、比較部４６とを備えている。これらの機能は、ハードウェアで構成しても良いし、マイクロコンピュータ内部または外部のＲＯＭに格納され、マイクロコンピュータのＣＰＵで実行されるプログラムにより実現しても良い。
【００３７】
入力部４４は各センサからの信号を取り込む機能であり、エンコーダ信号２８、ファイナルリミットスイッチ信号２９，３０、加速度センサ信号３１、および図示していない他の安全スイッチ信号を取得し処理する。エンコーダ信号２８は乗りかご１の速度と位置を示す値に換算され、ファイナルリミットスイッチ信号２９，３０はオンがＨｉｇｈ、オフがＬｏｗに置き換えられる。出力部４５は演算部４３の演算結果としてＬｏｗで停止となるかご停止信号を出力する。比較部４６は、演算部４３がエンコーダ信号２８から演算した乗りかご速度Ｖ１と、加速度センサ信号３１から演算した乗りかご速度Ｖ２とを比較し、両者の差が所定の範囲内であるかどうかを判定する。
【００３８】
この判定の結果、所定の範囲に入っていない場合、比較部４６はエンコーダ２１あるいは加速度センサ２４のいずれかが故障したと判断し、異常判定信号、例えば乗りかご１を停止させることになるインバータ５への停止要求信号３３，３８と、通電遮断回路６への切替信号３４，３９と、ブレーキ駆動回路４への切替信号３５，４０とをかご停止側になるように出力部４５に与える。また比較部４６は、図示していないが、上述したように受信した演算装置３７の演算結果を演算装置３２のそれと比較し、両系が正常に動作しているかを判定する。両者の不一致を検出した際には同様に異常判定信号、例えば乗りかご１を停止させることになるように出力部４５を制御する。
【００３９】
図４は、演算部４３で実施する異常判定処理を説明するブロック図であり、簡素化のために入力部の図示は省略している。ここでは安全チェーン異常判定処理部４７と終端階過速異常判定処理部４８が実装されており、安全チェーン異常判定処理部４７は、ファイナルリミットスイッチ２２，２３をはじめ安全スイッチのいずれか一つがオフ、すなわちスイッチ信号２９，３０のいずれか一つがＬｏｗの場合、Ｌｏｗを出力し、出力部４５からの切替信号３４，３５をＬｏｗにし、ブレーキ３と通電遮断回路６の作動を要求する。
【００４０】
終端階過速異常判定処理部４８は、乗りかご１の昇降路内における位置を横軸、速度を縦軸として描いた第１速度上限カーブ４９と第２速度上限カーブ５０をテーブルデータとして保持している。この終端階過速異常判定処理部４８は、乗りかご１の位置に応じた第１速度上限を第１速度上限カーブ４９から求め、乗りかご１の速度が第１速度上限を超過している場合、Ｌｏｗを出力し、出力部４５からの切替信号３４，３５をＬｏｗにし、ブレーキ３と通電遮断回路６の作動を要求する。一方、乗りかご１の位置に応じた第２速度上限を第２速度上限カーブ５０から求め、乗りかご１の速度が第２速度上限を超過している場合、Ｌｏｗを出力し、出力部４５から非常止め作動信号３６をＬｏｗにして把持装置１４を介して非常止め装置１５の作動を要求する。
【００４１】
さらに演算部４３は、かご位置速度演算処理部５１でエンコーダ２１のエンコーダ信号２８から求めたかご位置と速度を用いて演算したかご速度Ｖ１と、かご速度演算部５２で加速度センサ２４の加速度センサ信号３１から求めたかご速度Ｖ２とを比較部４６に入力し、両者を比較する。かご速度Ｖ１とかご速度Ｖ２とを用いた比較部４６における処理は、前述したように両者の差が所定の範囲内であるかどうかを判定し、この判定の結果、所定の範囲に入っていない場合、比較部４６はエンコーダ２１あるいは加速度センサ２４のいずれかが故障したと判断し、異常判定信号、例えば乗りかご１を停止させることになるインバータ５への停止要求信号３３，３８と、通電遮断回路６への切替信号３４，３９と、ブレーキ駆動回路４への切替信号３５，４０とをかご停止側になるように出力部４５を制御したり、演算装置３２，３７の異常発生を通知したりする。一方、両者の差が所定の範囲内であれば両者の演算装置３２，３７が正常と判定する。
【００４２】
上述した実施の形態によるエレベータによれば、演算装置３２，３７の比較部４６では、エンコーダ２１からのエンコーダ信号２８を用いて演算したかご速度Ｖ１と、エンコーダ２１とは異なり乗りかご１に設けた加速度センサ２４からの加速度センサ信号３１を用いて演算したかご速度Ｖ２とを比較し、両かご速度Ｖ１，Ｖ２の差が所定の範囲内であるかどうかによって演算装置３２，３７が正常に動作しているかを判定している。このため、従来のように同種センサからの検出信号をそれぞれ演算装置に入力した場合に懸念される共通原因故障の可能性を排除することができ、また加速度センサの使用によって低コストかつ高信頼性で故障診断を実施することができ、より安全なエレベータを提供することが可能となる。
【００４３】
また、一方のかご速度Ｖ１を算出するために通常のエレベータに備えられているエンコーダを利用することができ、また、他方のかご速度Ｖ２を算出するためにエンコーダよりも構成が簡単な加速度センサを使用することによって、全体構成を複雑にすることなく、信頼性の高い演算装置を得ることができる。しかも、比較部４６で比較するためのかご速度Ｖ２は、乗りかご１に追加して設けた加速度センサ２４を用いているため、この加速度センサ２４としては、エンコーダ２１に比べて安価な半導体型ＭＥＭＳセンサを使用することができ、エンコーダ２１を二重化した場合に比べて安価なシステムを実現することができる。
【００４４】
さらに、乗りかご１に設けた加速度センサ２４の出力信号をデジタル値に変換し、変換後のデジタル信号を通信線６９により演算装置３２，３７に送信しているため、加速度センサ２４の信号をアナログ値のまま伝送すると電圧降下やノイズの影響を受けて十分な信号精度を得られないが、通信線６９を用いると、乗りかご１に加速度センサ２４を配置しながらも所望の位置に演算装置３２，３７を配置することによって乗りかご１と演算装置３２，３７間の距離が長くても、電圧降下やノイズの影響を少なくした精度良い制御を行うことができるようになる。
【００４５】
ところで、加速度センサ２４の加速度センサ信号３１からかご速度Ｖ１，Ｖ２を求めるには積分演算を行うが、長時間の積分演算は誤差が蓄積され、たとえエンコーダ２１および加速度センサ２４がともに正常であっても、加速度センサ信号３１から求めたかご速度Ｖ２がエンコーダ信号２８から求めたかご速度Ｖ１と乖離してしまい、エレベータを停止させてしまう可能性がある。
【００４６】
図５は、この課題を解決するための本発明の他の実施の形態に基づくエレベータの信号結線図を示している。図２に示した構成との同等物には同一符号を付けて詳細な説明を省略し、同図との相違部分について説明する。通電遮断回路６の現在の状態を示す状態信号５３，５５と、ブレーキ駆動回路４の現在の状態を示す状態信号５４，５６とをそれぞれ演算装置３２，３７に入力している。また、通電遮断回路６のコンタクタは、切替信号３４，３９だけでなく、制御コントローラ２５からの切替信号５７によって制御できるようにし、同様にブレーキ駆動回路４のコンタクタも、切替信号３５，４０だけでなく、制御コントローラ２５からの切替信号５８によっても制御できるようにしている。
【００４７】
従って、ブレーキ駆動回路４および通電遮断回路６は、安全コントローラ２６からだけでなく、制御コントローラ２５からの切替信号５７，５８によってコンタクタを制御してインバータ５への通電、およびブレーキ３への通電を遮断することができる。そこで正常時には、指定された階床に到着するたびに制御コントローラ２５から切替信号５７，５８によってブレーキ駆動回路４および通電遮断回路６を制御し、インバータ５およびブレーキ３への通電を遮断し、乗りかご１を停止させるようにしている。また、安全コントローラ２６の演算装置３２，３７は、通電遮断回路６およびブレーキ駆動回路４の状態を示す状態信号５３〜５６を取り込んで、これにより乗りかご１の停止を検知するようにしている。
【００４８】
先の実施の形態の場合と同様に演算装置３２，３７は同一構成であり、ここでは演算装置３２について説明する。演算装置３２は、図３で説明したように演算部４３、入力部４４、出力部４５、比較部４６を有した構成に加えて、図６に示すように補正部６０を備えている。この補正部６０には、通電遮断回路６およびブレーキ駆動回路４の状態を示す状態信号５３および状態信号５４が入力され、また加速度センサ２４からの加速度センサ信号３１が入力され、処理後の補正信号６１が演算部４３に与えられている。この補正部６０での具体的な処理については、図７を用いて説明する。
【００４９】
図７では上述した図４との相違部分について説明すると、補正部６０はかご停止判定部６２と、オフセット測定部６３とを有している。前者のかご停止判定部６２は、通電遮断回路６およびブレーキ駆動回路４の現在の状態を示す状態信号５３，５４を取り込んで乗りかご１が停止しているかどうかを判定する。かご停止判定部６２によって乗りかご１が停止していると判定された場合、かご速度演算部５２に図６に示した補正信号６１としてのリセット信号６４を与え、かご速度演算部５２で求めていたかご速度Ｖ２をゼロにリセットする。
【００５０】
また、後者のオフセット測定部６３は、かご停止判定部６２によって乗りかご１が停止していると判定された場合、加速度センサ２４の加速度センサ信号３１を用いてオフセット値α０、すなわち１Ｇ（重力加速度）からの差分を測定し、図６に示した補正信号６１としてのオフセット信号６５をかご速度演算部５２に与える。ここで、かご停止判定部６２は、通電遮断回路６およびブレーキ駆動回路４の状態を示す状態信号５３，５４から乗りかご１が停止しているかを判定しているが、制御コントローラ２５から直接乗りかご１が停止していることを示す信号を受信するように構成しても同様である。
【００５１】
かご速度演算部５２では、リセット信号６４を受けたとき、このリセット信号６４を優先してかご速度演算部５２で求めていたかご速度Ｖ２をゼロにリセットすると共に、加速度センサ信号３１からオフセット値α０を引いて補正したかご速度Ｖ２を演算して求める。その後、先の実施の形態の場合と同様に比較部４６において、かご位置速度演算部５１で求めたかご速度Ｖ１と、かご速度演算部５２で求めたかご速度Ｖ２とを比較し、両者の差が所定の範囲内であるかどうかを判定する。この判定の結果、両者の差が所定の範囲内であればエンコーダ２１および加速度センサ２４が正常に機能していると判断するが、両者の差が所定の範囲に入っていない場合は、エンコーダ２１あるいは加速度センサ２４のいずれかが故障したと判断して異常判定信号、例えば乗りかご１を停止させる信号、または異常発生を通知する信号を出力する。
【００５２】
この実施の形態によるエレベータによれば、エンコーダ２１から求めたかご速度Ｖ１と、加速度センサ２４から求めたかご速度Ｖ２とを用いることによって、同種センサを単に二重化した場合に懸念される共通原因故障の可能性を排除することができ、エンコーダ故障診断の信頼性を一層向上させることができる。しかも、乗りかご１が停止するときに、加速度センサ２４から取り込んだ加速度センサ信号３１を用いてかご速度演算部５２で求めたかご速度Ｖ２をゼロにリセットするため、エンコーダ２１および加速度センサ２４がともに正常であっても長時間の積分演算による誤差が蓄積されるのを防止することができ、加速度センサ信号３１から求めたかご速度Ｖ２がエンコーダ信号２８から求めたかご速度Ｖ１と乖離するのを防ぐことができる。
【００５３】
また、かご停止判定部６２によって乗りかご１が停止していると判定した場合、加速度センサ２４の加速度センサ信号３１を用いてオフセット値α０を測定し、かご速度演算部５２では、加速度センサ信号３１からオフセット値α０を引いて補正したかご速度Ｖ２を演算して求めているため、加速度センサ２４を使用しても誤差差分発生を補正しながらエンコーダ２１から求めたかご速度Ｖ１と、加速度センサ２４から求めたかご速度Ｖ２とをより精度良く比較することができる。
【００５４】
図８は、制御装置３２，３７に実装したプログラムで二重系のエンコーダ２１が故障しているどうかを診断する故障診断処理を実施する場合のフローチャートを示している。本プログラムは制御装置３２，３７のタイマを利用して周期的に実行するものである。
【００５５】
まず、ステップＳ１で乗りかご１が停止しているか否かを判定する。停止している場合は、ステップＳ２においてかご速度Ｖ２をゼロにリセットし、ステップＳ３で加速度センサ２４のオフセット値α０を測定する。ステップＳ４ではエンコーダ信号２８からかご速度Ｖ１を演算し、ステップＳ５で加速度センサ信号３１からオフセット値α０を減算し、積分演算によりかご速度Ｖ２を求める。ステップＳ６でかご速度Ｖ１，Ｖ２の差が所定値以上か否かを判定し、所定値以上の場合はエンコーダ２１が故障したと判断し、ステップＳ７でかご停止信号を出力する。しかし、ステップＳ１の判定で、乗りかご１が停止していないと判定した場合、補正処理は行わずオフセット値α０＝０としてステップＳ４に進む。
【００５６】
また本発明の他の実施の形態では、図９に示すように上述した乗りかご１の停止時ｔ１における補正処理に加えて、乗りかご１の動作時にも補正処理を行うことができる。このような乗りかご１の動作時の補正処理は、加速度センサ２４、エンコーダ２１などの他の速度検出手段に加えて、主ロープ１０側、例えばモータ２側に設けた第三の速度検出手段である他のエンコーダを設け、時刻ｔ２，ｔ４にも第三の速度検出手段からの信号を取り込み、補正部６０で第三の速度検出手段から求めたかご速度Ｖ３を用いて、加速度センサ２４から求めたかご速度Ｖ２をかご速度Ｖ３に近似するように補正することもできる。
【００５７】
ただし、第三の速度検出手段として主ロープ１０側に他のエンコーダを設けると、一般に主ロープ１０にはすべり６６が発生することがあり、これを補正すべき差発生として検出してしまう危険がある。そこで、第三の速度検出手段としての主ロープ側エンコーダ値から求めたかご速度Ｖ３の急激な速度変化を監視し、時点ｔ３でこの急激な速度変化を検出した場合、これをすべり発生６６と判定し、このすべり発生期間中は補正を行わないなどの対策をとることができる。
【００５８】
このようなエレベータによれば、二重系の一方を構成するエンコーダ２１の故障診断を二重系の他方を構成する別種の加速度センサ２４を用いて実施することで、同種センサによって二重化した場合に懸念される共通原因故障の可能性を排除でき、エンコーダ故障診断の信頼性を向上させ、より高安全なエレベータを提供することが可能となる。また、加速度センサ２４を使用する場合、かご速度演算時に積分誤差が蓄積し、エンコーダ２１からの検出値から求めたかご速度Ｖ１との乖離が大きくなる可能性があるが、エレベータは長時間動作し続けることはないという特徴を活かし、エレベータ停止ごとに演算したかご速度Ｖ２をゼロにリセットすることや、動作中にも主ロープ１０側に設けた他のエンコーダの値を用いて補正を行うことにより、積分誤差の蓄積を防止して、エンコーダ故障診断を正しく実施することができるようになる。
【００５９】
尚、上述した各実施の形態では、ガバナ１３に設けたエンコーダ２１の故障診断処理、またはエンコーダ２１と加速度センサ２４とを用いて演算したかご速度Ｖ１，Ｖ２の比較によるいずれか一方の故障診断処理について述べたが、ガバナ１３に設けたエンコーダ２１に代えてそれ以外のかご速度検出手段、例えば、乗りかご１に設けたローラ式かご速度センサなどを用いることができる。また、上述した各実施の形態では、二重化した演算装置３２，３７を有するエレベータについて説明したが、一つの演算装置で制御する構成や、二重化した演算装置３２，３７のいずれか一方に本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１ 乗りかご
２ モータ
３ ブレーキ
４ ブレーキ駆動回路
５ インバータ
６ 通電遮断回路
７ 交流電源
１０ 主ロープ
１１ カウンターウェイト
１２ ガバナロープ
１３ ガバナ
１４ 把持装置
１５ 非常止め装置
１６ レール
１７ バッファ
２１ エンコーダ
２２ ファイナルリミットスイッチ
２３ ファイナルリミットスイッチ
２４ 加速度センサ
２５ 制御コントローラ
２６ 安全コントローラ
２７ インバータ制御信号
２８ エンコーダ信号
２９ スイッチ信号
３０ スイッチ信号
３１ 加速度センサ信号
３２ 演算装置
３３ 停止要求信号
３４ 切替信号
３５ 切替信号
３６ 非常止め作動信号
３７ 演算装置
３８ 停止要求信号
３９ 切替信号
４０ 切替信号
４１ 非常止め作動信号
４２ ＡＮＤ回路
４３ 演算部
４４ 入力部
４５ 出力部
４６ 比較部
４７ 安全チェーン異常判定部
４８ 終端階過速異常判定部
４９ 第１速度制限
５０ 第２速度制限
５１ かご位置速度演算部
５２ かご速度演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗りかごの動作状態を検出する複数のセンサからの信号を入力して異常を判定する演算装置を有し、前記演算装置からの異常判定信号によって乗りかごを制御するエレベータにおいて、
前記乗りかごに加速度センサを設け、前記演算装置に、前記加速度センサおよび前記加速度センサとは異種の他の速度検出手段からの信号を入力してそれぞれかご速度を演算する演算部と、この演算部で演算した二つのかご速度を比較した結果に基づいて前記異常判定信号を出力する比較部とを設けたことを特徴とするエレベータ。
【請求項２】
前記演算装置は、前記比較部における二つのかご速度の比較の結果、両者の差が所定の値より大きくなったときに前記乗りかごを停止させることになる前記異常判定信号を出力することを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
【請求項３】
前記演算装置に、前記乗りかごの停止毎に、前記加速度センサの値に基づいて演算したかご速度をゼロにリセットする補正部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
【請求項４】
前記乗りかごの停止毎に前記加速度センサのオフセット値を計測するオフセット測定部を設け、前記演算部に、このオフセット測定部によるオフセット値を用いて前記加速度センサによるかご速度を演算するかご速度演算部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
【請求項５】
前記他の上記速度検出手段は、エンコーダであることを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
【請求項６】
前記二つのかご速度を演算したものとは異なる第三の速度検出手段を設け、前記演算部に、前記乗りかごの動作中に前記加速度センサによる信号に基づいて演算したかご速度を、前記第三の速度検出手段による信号に基づいて演算したかご速度を用いて補正するかご速度演算部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
【請求項７】
前記乗りかごに設けた前記加速度センサの出力信号をデジタル値に変換し、変換後のデジタル信号を前記演算装置に送信する通信線を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
【請求項１】
乗りかごの動作状態を検出する複数のセンサからの信号を入力して異常を判定する演算装置を有し、前記演算装置からの異常判定信号によって乗りかごを制御するエレベータにおいて、
前記乗りかごに加速度センサを設け、前記演算装置に、前記加速度センサおよび前記加速度センサとは異種の他の速度検出手段からの信号を入力してそれぞれかご速度を演算する演算部と、この演算部で演算した二つのかご速度を比較した結果に基づいて前記異常判定信号を出力する比較部とを設けたことを特徴とするエレベータ。
【請求項２】
前記演算装置は、前記比較部における二つのかご速度の比較の結果、両者の差が所定の値より大きくなったときに前記乗りかごを停止させることになる前記異常判定信号を出力することを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
【請求項３】
前記演算装置に、前記乗りかごの停止毎に、前記加速度センサの値に基づいて演算したかご速度をゼロにリセットする補正部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
【請求項４】
前記乗りかごの停止毎に前記加速度センサのオフセット値を計測するオフセット測定部を設け、前記演算部に、このオフセット測定部によるオフセット値を用いて前記加速度センサによるかご速度を演算するかご速度演算部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
【請求項５】
前記他の上記速度検出手段は、エンコーダであることを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
【請求項６】
前記二つのかご速度を演算したものとは異なる第三の速度検出手段を設け、前記演算部に、前記乗りかごの動作中に前記加速度センサによる信号に基づいて演算したかご速度を、前記第三の速度検出手段による信号に基づいて演算したかご速度を用いて補正するかご速度演算部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
【請求項７】
前記乗りかごに設けた前記加速度センサの出力信号をデジタル値に変換し、変換後のデジタル信号を前記演算装置に送信する通信線を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２４６０７３（Ｐ２０１２−２４６０７３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１７０９３（Ｐ２０１１−１１７０９３）
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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