JP5341204B2 - 振動ダンパを用いたエレベータかごの位置決め - Google Patents

Description

この発明は、振動ダンパを用いたエレベータかごの位置決めに関する。

エレベータシステムはエレベータかごを備え、このエレベータかごが、例えばビル内の異なる階へのエレベータサービスを提供するように種々の乗り場の間を移動する。モータおよびブレーキを含むマシンが、エレベータかごを所望の位置へと選択的に動かし、かつこの位置にかごを保持する。マシンコントローラは、エレベータサービスに対する乗客の要求に応答してマシンの動作を制御し、かつ既知の方法でもって、選択された乗り場にエレベータかごを保持する。

エレベータシステムにおける一つの困難なことは、エレベータかごと該エレベータかごが停車しているロビーとの間での通行を容易にするように、かごを乗り場に対して適切な高さに保持することである。乗客がロビーとエレベータかごとの間で容易に移動でき、かつつまずく可能性が最小となるように、かごの床は、理想的には、乗り場の床の高さに保たれる。現行のエレベータの規定では、乗り場の床とエレベータかごの床との間の差として許容される最大値を確定する変位閾値が定められている。上記の距離が上記の規約上の閾値を上回っている場合は、エレベータシステムは、エレベータかごの位置のリレベルつまり修正を行わなければならない。

【０００４】
従来のエレベータのリレベルの手法は、かごと床との間の変位の大きさを検出することを含んでいる。これは、典型的には、主位置トランスデューサあるいはエレベータかごに付随する他の回転部材におけるエンコーダを用いて実現される。変位が設定した閾値を越えた場合に、リレベルのプロセスが開始される。マシンコントローラは、マシンのブレーキを解放する前に、かごの重量およびかごを持ち上げるためのモータの予トルクを決定する。そして、位置誤差に基づく固定ゲインのフィードバック補償器を用いて、モータ電流が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献１】欧州特許出願公開第６４１７３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】

この従来のエレベータかごのリレベルの手法は、殆どの状況において、良好に機能する。しかし、ある種の高層ビル、例えば１２０ｍよりも高い高層ビルにおいては、この従来の手法では満足な結果が得られない可能性がある。これは、一つには、エレベータのローピング部材の有効な剛性が、その長さに比例して減少していくことによって生じる。従って、より長いエレベータのローピング構成では、例えば乗客の乗り降りに起因して生じるエレベータかごの荷重変化に対して、静的な偏差がより大きな量となる。さらに、モータの動作、かごの反応、および位置トランスデューサの応答、の間で、時間的な遅れが存在する。このような遅れは、従来の手法に付随した位置フィードバックロジックにおける安定性の問題を潜在的に招来する。さらに他の問題は、ローピング構成の剛性低下に伴い、かご荷重の変化に起因したエレベータかごのバウンスにおける共振周波数が低下することである。この低い周波数の共振は、伝統的な制御ロジックにおけるゲインに制限を加え、帯域幅ひいては性能を制限する。

例示のエレベータかご位置の制御方法は、エレベータかごがリレベルを要求していることを判定すること、および、振動ダンパが起動しているかを判定すること、を含む。上記振動ダンパが起動している場合には、リレベルのためにエレベータかごを動かすモータの動作を制御するためのゲインが調節される。

例示のエレベータシステムは、対応したエレベータかごの垂直方向の動きに抵抗するように構成された振動ダンパを含む。コントローラデバイスは、対応したエレベータかごを動かすように構成されたモータを制御する。上記コントローラデバイスは、基本の設定値のゲインを備えた速度サーボを含む。上記コントローラデバイスは、対応したエレベータかごのリレベルの間に、振動ダンパが起動していれば、上記速度サーボのゲインを基本設定値から選択的に調節するように構成されている。

本発明の種々の特徴および利点は、当業者には以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

一例のエレベータシステムの要部を示す概略図。 振動ダンパの配置構成の一例を示す概略図。 振動ダンパの他の例を示す概略図。 振動ダンパの他の例を示す概略図。 エレベータ制御の構成の一例を示す概略図。

図１は、一例のエレベータシステム２０の要部を示す概略図である。エレベータマシン２６の動作に応じてガイドレール２４に沿って動くようにエレベータかご２２が支持されている。この例では、エレベータかご２２およびカウンタウェイト２９の重量を支持するローピング構成２８の動きが、エレベータマシン２６によって制御される。ローピング構成２８としては、公知のローピング比のいずれであってもよく、例えば、一般的な１：１あるいは２：１のローピング系からなる。マシン２６のモータおよびブレーキは、エレベータかご２２の所望の動作ならびに位置決めを実現するように、エレベータマシンコントローラ３０に応答して動作する。

上記コントローラ３０は、マシン２６の動作に関する情報およびエレベータかご２２の位置に関する情報を用い、エレベータシステムの所望の運転を達成するためにマシン２６をどのように制御するかを決定する。図１の例では、エレベータかご２２の位置に関する情報をコントローラ３０へ供給する主位置トランスデューサ３２を備えている。例えば、主位置トランスデューサ３２は、エンコーダホイールと、エレベータかご２２とともに動くロープないしテープと、を備えており、エンコーダホイールが、エレベータかごの現在位置を示す情報をコントローラ３０へ供給する。エレベータかご２２の位置に関する情報は、いかなる公知の方法で得るようにしてもよい。

上記コントローラ３０は、マシン２６のモータの動作を制御するために用いられる速度サーボを含んでいる。この速度サーボは、リレベルゲイン（Ｋrl）と、比例ゲイン（Ｋp）および積分ゲイン（Ｋi）と、を備えており、マシン２６のモータに与えられるモータトルク信号がこれらのゲインによって制御される。これらの速度サーボのゲインは、殆どの状況においてエレベータシステムの所望の性能が得られるように、公知の方法で設定される。

いくつかの状況の下では、エレベータかご２２が乗り場に停止したときに、エレベータかご２２のリレベルが必要となり得る。高層ビルにおいてエレベータかご２２が比較的低い階の乗り場にいる場合、ローピング構成２８の長い長さによって、上述したように制御上の付加的な問題が生じる。一例のコントローラ３０は、従来のリレベル技術を単独で用いたのでは所望の結果が得られないような乗り場にエレベータかご２２がいるときに、所望のリレベル性能を達成するために、調整された速度サーボゲインを用いる。

図示例では、エレベータかご２２とともに動くように支持された少なくとも１つの振動ダンパ４０を備えている。この例では、振動ダンパ４０は、エレベータかご２２の両側に設けられている。この振動ダンパ４０は、エレベータかご２２が乗り場に停止したときに、上記のような条件下でのエレベータかご２２の垂直方向の動きを減衰させるように、静止面に係合する。この実施例では、振動ダンパ４０は、リレベル操作の間に使用される。このような目的のために、振動ダンパ４０は、エレベータかごのレベリングの間の振動を減衰するので、レベリング用振動ダンパとみなされる。

図２は、振動ダンパの配置構成の一例を示す概略図である。この実施例の振動ダンパ４０は、エレベータかごドア４２の閉位置（仮想線で示す）から開位置への移動に応答して起動する。エレベータかごドア４２が開位置へ移動したときに、スイッチあるいは検出器のようなトリガ機構４４が、指示を与える。エレベータかごドアが開いたときを判定する技術は公知であり、いくつかの実施例においては、この公知の技術が用いられる。エレベータかごドアの開は、エレベータかご２２が乗り場にいることを示す１つの指示として解釈され、この乗り場に少なくとも一時的にエレベータかご２２を保持することが望ましい。いくつかの例では、高層用エレベータシステムにおいて低層階でのみ振動減衰制御システムロジックが作用するように、振動減衰制御システムロジックに含めるべきものとして、さらに階層検出信号を要求することが有利となり得る。このような低層階では、昇降路の頂部付近のマシンとかごとの間のロープ長が長くなり、一般的なリレベル制御システムの性能は妥協したものとなる。一つの例では、ドア検出デバイス４４および階層検出デバイスの双方が起動しなければ、振動ダンパの係合は可能とならない。

エレベータかごドア４２が開いているとの指示（もし階層検出器が用いられている場合には、さらに階層検出器の許可）に応答して、アクチュエータ４６は、摩擦部材４８を動かし、ガイドレール２４の表面に係合させる。一つの実施例では、摩擦部材４８とガイドレール２４との間の摩擦係合によって、乗り場に駐車している間のエレベータかご２２の垂直方向の動きに対し抵抗が与えられる。この例の垂直方向への抵抗は、このような動きの完全な停止とは異なるものである。この振動ダンパ４０は、エレベータかご２２の荷重変化、例えば乗客の乗り降り、に伴う振動を軽減する。この実施例の振動の軽減は、乗客の乗り降りの間に乗り場ないしレール２４にエレベータかご２２を固定しておくような作用はない。

図３は、振動ダンパ４０の一例を示す概略図である。この例では、振動ダンパ４０をエレベータかご２２の選択した位置に固定するために、取付ブラケット５０，５２を備えている。アクチュエータ４６がアーム５４の動きを制御し、摩擦部材４８を、対応する一方のガイドレール２４などにおける静止表面に対し、係合および非係合に選択的に移動させる。図示例では、摩擦部材４８はアーム５４に対し揺動軸５６を中心に揺動しうるように揺動可能に支持されている。このような摩擦部材４８の揺動運動によって、摩擦部材４８の係合面と該摩擦部材４８が係合するガイドレール２４の表面の向きとの間の不整合が補償される。

この例では、ガイドレール面に対し摩擦部材４８によって加えられる加圧力の大きさを制御するために、さらに機械的スプリング５８を備えている。アクチュエータ４６の例としては、ソレノイドおよび電気モータを含む。スプリング５８のサイズおよびアクチュエータ４６により与えられる力によって、摩擦部材４８と静止表面との間で十分な摩擦係合が与えられ、エレベータかご２２の垂直方向の動きに抵抗する垂直方向の減衰力が十分に与えられる。一つの例のアクチュエータ４６は、ねじを形成したロッドを備えており、回転動作に応答して、このロッドが直線方向に移動する。

図４は、振動ダンパ４０の他の例を示す概略図である。この例では、アクチュエータ４６が第１アーム６０を動かす。ピボットリンク６２が第１アーム６０に接続されている。このピボットリンク６２は、揺動点６４を中心に揺動するが、上記揺動点６４は、この実施例では、取付ブラケット５０に対し静止している。揺動点６４は、ピボットリンク６２の一端部の近くに位置する。ピボットリンク６２の他方の端部６６はアーム５４（この実施例では第２アームと呼ぶ）に接続されている。

アクチュエータ４６が第１アーム６０を動かすと、ピボットリンク６２が揺動して、第２アーム５４および摩擦部材４８を動かし、ガイドレール２４表面などの静止面に対して係合あるいは非係合となる。この例は、摩擦部材４８の移動を案内するために取付プレート６８およびガイド面７０を備えている。摩擦部材４８は、この例では、揺動軸５６を中心に揺動するように支持されている。揺動軸５６は、プレート６８とともに移動（例えば図の左側から右側へ）し、従って、摩擦部材４８はプレート６８とともに移動するとともにプレート６８に対して動く。

ピボットリンク６２を用いることで、アクチュエータ４６のサイズやパワーを増大することなしに、アクチュエータ４６の動作によって得られる減衰用パッドの移動量を増大させることができる。図４の例は、リターンスプリング７２を有し、このリターンスプリング７２は、アクチュエータ４６がオフとなったときつまり第１アーム６０に力を与えていないときに、摩擦部材４８が対応する一つのガイドレール２４と非係合となるように移動する方向に、ピボットリンク６２の第２端部６６を付勢している。

例示の振動ダンパ４０は、リレベル操作の間、エレベータかご２２の垂直方向の動きつまり振動に抵抗するのに有用である。この振動ダンパ４０によって、リレベル性能の改善を実現するようにモータ制御を改善することが可能となる。例えば、リレベル処理の間のモータ２６の運転制御におけるモータトルク指令について高いゲインを用いることが可能となる。これにより、動的位置制御システムの帯域の改善が可能となる。振動ダンパ４０がないと、モータ制御に高いゲインを用いた場合に、例えば、エレベータローピング構成２８の共振周波数での望ましくない共振が誘起されることがある。振動ダンパ４０が起動（つまり摩擦部材４８がガイドレール２４と係合する位置へと移動）すると、例示のコントローラ３０は、リレベルの間のモータ制御に用いられるゲインを調節する。

図５は、エレベータ制御の構成の一例を示す概略図であって、コントローラ３０の一部を示している。この例では、エレベータシステムの大部分の運転条件下では、マシン２６のモータを動かす制御信号を提供するために、一般的なエレベータモータ制御技術が用いられる。リレベルが要求され、かつ振動ダンパ４０が起動したときには、所望のリレベル性能が得られるように、モータ制御におけるゲインが調節される。

図５において、目標のエレベータかご位置入力１５２が、実際のエレベータかご位置指示１５４と、コンパレータ１５６を用いて比較される。コンパレータ１５６の出力（つまりエレベータかごの実位置と目標位置との差）は、リレベルゲインモジュール１５８によって処理される。一例では、振動ダンパ４０が起動しているか否かに基づいてリレベルのゲインが調節される。リレベルゲインモジュール１５８の出力は、コンパレータ１６２において、主速度トランスデューサ入力１６０と比較される。

コンパレータ１６２の出力は、速度サーボ１６６へ供給される。この例の制御では、振動ダンパ４０が起動している場合には、モータトルク信号に用いられるリレベルゲインおよび速度サーボゲイン（ＫpおよびＫi）の少なくとも一つが調節される。一つの例では、少なくとも一つのゲインが、上記制御により、そのゲインの基本設定値よりも高い値へと増加される。例えば図示例では、全てのゲインが、リレベル性能向上のために増加される。

一例では、振動ダンパ４０が起動していないときにリレベル操作の間に第１のレベリングゲイン値が用いられ、振動ダンパ４０が起動している場合には、これとは異なる第２のレベリングゲインが用いられる。この例では、第２のゲインは第１のゲインよりも高い。

この例では、エレベータかご２２の垂直方向の動きを減衰すべく振動ダンパ４０が起動しているときに、ゲインが増加する。このように増加したゲインによって、エレベータかご２２のリレベルの間の性能が向上する。速度サーボ６６は、リレベル中にマシン２６のモータの制御に用いられるモータトルク信号出力６８を出力する。例えば、モータトルクに高いゲインを用いるほど、リレベルがより速くなる。他の例では、エレベータかご位置の垂直方向の補正量の大きさを低減することによって、リレベルが改善される。

もし、エレベータかご２２の垂直方向の動きに抵抗するように起動される振動ダンパ４０を備えずに、ゲインを高くしたとすると、例えば、エレベータのローピング構成２８の共振周波数が誘起され、エレベータかごの振動やバウンスが引き起こされ得る。リレベル操作の間に振動ダンパ４０を用いることで、昇降路構成要素の励振を防止しつつリレベル性能を改善するように、リレベルゲインおよび速度サーボゲインを調節することが可能となる。この振動ダンパ４０によって提供される付加的なエレベータかご位置制御は、高い速度サーボゲインならびに改善されたリレベルを実現しつつ、エレベータの垂直振動モードの励振を効果的に最小化することができる。

以上の説明は例示であり、本発明を限定するものではない。当業者には、本発明の要旨から逸脱することなく本発明を変更ないし修正できることが明らかであろう。本発明の法的保護の範囲は、以下の請求項を検討することのみによって定まる。

Claims (19)

1. 目標の垂直位置に対する現在の垂直位置からエレベータかごがリレベルを要求していることを判定し、
   エレベータかごに固定された振動ダンパがエレベータかごの垂直方向の移動量を制限するように昇降路内の静止面と係合しているか判定し、
   上記振動ダンパが上記静止面と係合している場合には、リレベルのためにエレベータかごを動かすモータの動作を制御するためのゲインを調節する、
   ことを特徴とするエレベータかご位置の制御方法。
2. 調節したゲインを用いて、リレベルを達成するようにエレベータかごを動かすモータの制御のために、モータトルク信号を生成すること、を含む請求項１に記載の方法。
3. リレベルの間にエレベータかごを動かす場合に上記の調節したゲインを用い、他のエレベータ運転条件では、異なる既定のゲインを用いる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 振動ダンパが上記静止面と係合していなければ第１のゲインを用い、振動ダンパが上記静止面と係合していれば、異なる第２のゲインを用いる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 第２のゲインは第１のゲインよりも高い値であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 上記の調節されるゲインは、リレベルゲイン、あるいは、モータに付随する速度サーボの比例積分ゲイン、の少なくとも一つである、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. エレベータかごドアの開に応答して振動ダンパを上記静止面と係合させること、を含む請求項１に記載の方法。
8. 上記振動ダンパは、アクチュエータと摩擦部材とを備え、上記摩擦部材がアクチュエータによって上記静止面に係合する位置へと移動し、リレベル中のエレベータかごの垂直方向の移動量を制限する、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 上記アクチュエータは上記摩擦部材を第１の方向へ動かし、上記摩擦部材は上記第１の方向に対し揺動するように支持されている、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 上記振動ダンパは、
    上記アクチュエータによって動かされる第１アームと、
    上記第１アームの動きに応答して、一端部近傍の揺動軸を中心として揺動するように上記第１アームに接続されたピボットリンクと、
    上記ピボットリンクの他端部近傍で該ピボットリンクに接続され、該ピボットリンクの動きに応答して移動する第２アームと、
    を備えてなり、上記摩擦部材は、上記第２アームとともに動くように支持されているとともに、該第２アームの移動方向に対して揺動運動するように支持されている、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
    
11. 対応したエレベータかごに固定され、昇降路内の静止面と係合して該エレベータかごの垂直方向の動きに抵抗するように構成された振動ダンパと、
    対応したエレベータかごを昇降路に沿って垂直に動かすように構成されたモータを制御するコントローラデバイスと、
    を備え、上記コントローラデバイスは、設定値のゲインを有し、上記コントローラデバイスは、対応したエレベータかごの現在の垂直位置から目標の垂直位置へのリレベルの間に、振動ダンパが上記静止面と係合していれば、上記ゲインを設定値から選択的に調節するように構成されている、ことを特徴とするエレベータ位置決めシステム。
12. 上記コントローラデバイスは、振動ダンパが上記静止面と係合している場合に、ゲインを上記設定値よりも高いリレベル用の第２の値に増加させる、ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
13. 上記コントローラデバイスは、調節したゲインを用いてモータトルク信号を生成する、ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
14. 上記コントローラデバイスは、振動ダンパが上記静止面と係合している場合はエレベータかごのリレベルのために調節したゲインを用いてモータトルク信号を生成し、それ以外ではゲインの設定値を用いる、ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
15. 上記ゲインは、リレベルゲインあるいは速度サーボの比例積分ゲインの少なくとも一つである、ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
16. 上記振動ダンパは、対応したエレベータかごのドアの開に応答して上記静止面と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。
17. 上記振動ダンパは、
    アクチュエータと、
    摩擦部材と、を備え、この摩擦部材は、上記アクチュエータによって上記静止面との係合位置へと第１の方向に沿って移動するように支持されているとともに、上記第１の方向に対し揺動するように支持されている、ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
18. 上記振動ダンパは、
    上記アクチュエータによって動かされる第１アームと、
    上記第１アームの動きに応答して、一端部近傍の揺動軸を中心として揺動するように上記第１アームに接続されたピボットリンクと、
    上記ピボットリンクの他端部近傍で該ピボットリンクに接続され、該ピボットリンクの動きに応答して移動する第２アームと、
    を備えてなり、上記摩擦部材は、上記第２アームとともに動くように支持されているとともに、該第２アームの移動方向に対して揺動運動するように支持されている、ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
19. 上記振動ダンパを有し、該振動ダンパを一部で支持してなるエレベータかごと、
    このエレベータかごに取り付けられたローピング構成と、
    上記コントローラデバイスに応答してエレベータかごを移動させるように上記ローピング構成を動かすモータと、
    を備えてなる請求項１１に記載のシステム。

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