JP5380407B2 - 安全エレベータ - Google Patents

Description

本発明は、乗りかごが昇降路内において昇降動作するエレベータに関し、特に、乗りかごの位置（着床検出）、ドアゾーンを検出する位置センサを備えたものに好適である。

従来のエレベータは、乗りかごの上に、例えば光電式の位置検出装置を設置し、階床に対応して設置された被検出板を検出することにより、乗りかごの昇降路内の位置を検出する。そして、乗りかごの床面と乗り場の床面の位置合わせ（着床検出）、戸開走行を防止するためドアゾーン（乗り場の扉に対する乗りかごの扉の戸開閉許可領域）を検出するために利用されている。

光電式の着床検出スイッチ（位置検出装置）の誤動作を防止するため、乗場ドア敷居に着床検出板（被検出板）を取り付け、着床検出スイッチの光以外の光が入光するのを阻止する誤動作防止カバーを設けることが知られ、特許文献１に記載されている。

また、検出センサ部と検出回路部を接続する導線が断線されたことを検出するため、かごの昇降方向に作動位置ごとに互いに異なる配置パターンとされた作動プレートを取り付け、かごに４個の検出センサを設け作動プレートを検出し、正常動作ではあり得ない信号によるコードが配置パターンと一致しない場合、異常と判断すること、が知られ、例えば、特許文献２に記載されている。

特開２００４−２２４５２９号公報 特開２００４−１４２８８２号公報（図２）

上記従来技術において、特許文献１に記載のものでは、単に、外光による誤動作を防止するだけなので、位置検出センサの故障自体を検出することはできないばかりでなく、ドアゾーンの検出、微小な段差を修正する再床合わせのためのセンサとして多機能化することが困難であり、そのためには、センサ数を増加せざるを得なかった。

また、特許文献２に記載のものでは、検出センサ自体の故障を検出することは考慮されてなく、検出センサがＯＮ又はＯＦＦ故障して、正常動作でもあり得るパターンとなった場合は異常の判断ができないものであった。そこで、より安全性，信頼性を高めるためには、例えば検出センサを二重化しなければならず、システム構成が複雑になるものであった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、特に、位置検出センサは各階床を識別可能な機能及び特定位置（各種リミットスイッチ等）を検出可能として位置検出センサのみで多機能化を図ると共に、検出センサ自体の故障検出、エレベータシステムとしての故障検出を可能としより安全性，信頼性を向上することにある。

また、他の目的は、多機能化，安全性，信頼性を向上したとしてもエレベータシステムとしての構成をシンプル化し、誤検出等を含めたシステム全体の冗長性を高めることにある。

なお、本発明は、上記目的の少なくともいずれかを達成することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、昇降路内を昇降動作する乗りかごの位置が検出され、検出された位置に基づいて運転制御される安全エレベータにおいて、前記乗りかごの昇降位置に応じて複数の出力による出力パターンを出力する位置検出センサと、昇降方向における特定位置に対応した特定出力パターンを記憶した位置データベースと、前記乗りかごが前記特定位置に到達し、前記出力パターンが前記特定出力パターンと一致する場合、現在のかご位置情報を更新して記憶するかご位置データ部と、を備え、前記特定出力パターンは、前記複数の出力のうちＯＮとなるものが偶数個とし、前記特定位置及びその間において、前記出力パターンのうちＯＮとなるものが奇数個のとき、前記位置検出センサが故障と判断するものである。

本発明によれば、位置検出センサによって出力された出力パターンのうちＯＮとなる個数が奇数個のとき位置検出センサの故障と判断するので、各階床を識別可能な機能及び特定位置を検出する数を多くしてエレベータシステムとして多機能化できると共に、検出板のある特定位置だけでなく、その間においても故障検出ができ、位置検出センサが出力された時点で直ちに故障判別を可能とし、より安全性，信頼性を向上できる。

本発明による一実施の形態の全体構成を示すブロック図。 本発明による一実施の形態の乗り場敷居部の詳細を示す斜視図。 一実施の形態の論理演算器を示すブロック図。 一実施の形態において特定位置を階床とした場合の位置検出センサ，作動片，特定出力パターンの関係を示す一覧図。 一実施の形態の論理演算器の詳細を示すブロック図。 一実施の形態における位置検出センサの出力遷移を示す状態遷移図。 一実施の形態における特定出力パターンと遷移予測データの関係を示す図。 一実施の形態における故障検出を示すフローチャート。 他の実施の形態において特定位置を階床とした場合の位置検出センサ，作動片，特定出力パターンの関係を示す一覧図。 他の実施の形態の論理演算器の詳細を示すブロック図。 他の実施の形態における故障検出を示すフローチャート。

以下、図面を参照して、一実施の形態について詳細を説明する。
図１は、エレベータシステムを示す全体構成図であり、１０２は乗り場敷居、１１５は床面を示す。乗りかご１００は、建屋に形成された昇降路内を複数の階床間に跨って移動し、ロープ１０１を介しておもり１１１に接続されている。乗りかご１００には、乗り場側扉１０９を係合して開閉する乗りかご側扉１１０が設けられている。乗りかご１００の移動は、電動機１０５によって綱車１０３が駆動されることにより行われる。電動機１０５には、電力変換器１０７によって駆動用の電力の供給が行われる。

また、エンコーダなどのパルス発生器１０６は電動機１０５に取り付けられており、システム制御器１０８は電動機１０５の回転によって生じるパルスを計数することにより、電動機１０５の速度，乗りかご１００の昇降路移動方向，位置，移動距離などを計算する。

位置検出センサ４（位置検出装置）は複数のセンサ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄで構成され、乗りかご１００側に所定距離を離して設けられており、複数のセンサのそれぞれの出力１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは論理演算器５を介してシステム制御器１０８に接続されている。位置検出センサ４に対向して乗り場側となる乗り場敷居１０２に被検出板１０が設置され、位置検出センサ４が被検出板１０を検出することにより、乗りかご１００の昇降路内の位置を検出する。そして、検出された結果に基づいて、乗りかご１００の床面と乗り場の床面１１５の位置合わせ（着床位置）、ドアゾーン（乗り場側扉１０９に対する乗りかご側扉１１０の戸開閉許可領域）の検出及び運転制御が行われる。

位置検出を行うセンサは、光電式，磁気式（磁石利用，高周波磁界利用など），静電容量式などの非接触型検出センサを使用することが良いが、赤外光等を被検出板１０に投射してその反射光を検出する反射型の光電式検出センサは、地震時などにロープ類がセンサ自体あるいは被検出板１に引っ掛かる恐れがなく、かつ指向性が強く被検出板を高精度に検出することが可能である点で望ましい。しかし、赤外光等を利用するため、太陽光を中心とする外乱光や埃，水滴などで誤検出の恐れがある。

特に、ドアゾーンを検出する位置検出センサ４が誤検出あるいは故障した場合、乗りかご側扉１１０が開閉不可である位置にも係らず、開閉可能であると誤認識し、開いてしまうことや、戸開閉可能位置であるのにも関わらず開閉不可と認識し、乗客を閉じ込めてしまう恐れがある。

図２は、乗り場敷居１０２部の詳細を示し、乗り場敷居１０２には、つま先の保護、人が昇降路内へ転落するのを防ぐトーガード１１３、光を反射し、鉄などの金属体，プラスチックなどである作動片１０ａ，１０ｂ（図２では無い状態），１０ｃ，１０ｄより構成される被検出板１０が取り付けられている。作動片１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに対向してセンサ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄより構成される位置検出センサ４が乗りかご１００に取り付けられている。各センサの出力１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、論理ＩＣやマイクロコンピュータの演算により構成された論理演算回路である論理演算器５へ入力される。

図２は、センサが４個の場合を示し、被検出板１０は、３つの作動片１０ａ，１０ｃ，１０ｄのみ設けられた状態であり、４個のセンサのうち３つが検出可能な状態（例えば、作動片１０ａとセンサ１１ａが対向した位置で検出有りを示す出力１）、１０ｂは図２では無いので、センサ１１ｂと対向する作動片１０ｂが無く、「検出無し」を示す出力０）、となっている。

図３は位置検出センサ４と論理演算器５を示し、論理演算器５は２つのマイクロコンピュータで構成されており、それぞれに位置検出センサ４の出力が入力される。また、２つのマイクロコンピュータ間は相互比較をすることで、ソフトエラー及びハードエラーを検出する。

論理演算器５はシステム制御器１０８に信号１４を出力する。信号１４はドアゾーンやセンサの故障診断情報，階床の識別情報などである。また、センサの故障や特定位置に到達したことによりエレベータを停止させる必要がある場合、論理演算器５からエレベータを停止させるための電源の遮断及びブレーキの動作を実行するための出力、システム制御器１０８へ遮断処理を実行したことを報知する出力、を送信する。なお、２つのマイクロコンピュータを使用した場合はより複雑な処理が可能となるが、マイクロコンピュータを２つ利用した形態に限らず、一方をマイクロコンピュータとし他方をロジックＩＣやＦＰＧＡ（現場（Ｆｉｅｌｄ）で、書き換え可能（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅプログラマブル＝プログラム可能な）、ＬＳＩ（論理ゲート（Ｇａｔｅ）が格子（Ａｒｒａｙ）状に並んでいるセミカスタムＬＳＩ））、としたり、単一のマイクロコンピュータ、としたり、して上記の処理を実行すればより簡単な構成で高速処理に有利となる。

図４は、各階床、１階から６階を識別するための、各階に設けられた被検出板１０（作動片１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）構成であり、各階という特定位置において図４に示すように昇降方向における複数の特定位置に対応した特定出力パターンが出力される。そして、被検出板１０の長さは戸開閉可能領域を示すドアゾーンに相当する長さとしている。

被検出板１０の長さは、特定出力パターンで実行する機能により、定めれば良く、例えば乗りかごの終端階での行過ぎを検出するファイナルリミットスイッチの機能を実行する場合、被検出板１０の長さはバッファから最下階までの長さとすれば良い。

特定位置は、ドアゾーン及びファイナルリミットスイッチ以外に、保守員が安全に作業を実施するための頂部隙間を確保するメンテナンスリミットスイッチや、乗りかごが終端階に到達したことを検出する方向リミットスイッチ、乗りかごが何らかの原因で過速状態になったときに定格速度以下でバッファに衝突させるための終端階強制減速スイッチなど、昇降路内に必要とされる定位置として決定する。

図５は、論理演算器５のブロック図を示し、位置検出センサ４の出力は位置判定部２１に入力される。位置判定部２１は位置検出センサ４の出力パターンと位置データベース２３に記憶され、各階床に対応し、乗りかご１００が特定位置に到達した場合、出力パターンに必要とされる特定出力パターンの情報を比較する。その結果、位置検出センサ４の出力パターンが位置データベース２３に記憶された特定出力パターンと一致する場合、かご位置データ部２２の現在のかご位置情報を更新して記憶し、かご位置データ部２２で定められた機能を実行するための情報を機能実行部２６に伝送する。

位置検出センサ４の出力パターンが位置データベース２３に無く、いずれの特定出力パターンとも一致しない場合、センサの故障と判定し、故障であることを示す信号を機能実行部２６に伝送する。

また、位置検出センサ４によって検出された出力パターンは変化する度にかご位置データ部２２に記憶されるので、遷移異常判定部２５は、現在の出力パターンと更新される前の出力パターンの変化、遷移が遷移データベース２４に記憶された遷移予測データと一致していない場合、遷移異常と判定し、そのことを機能実行部２６に伝送する。

機能実行部２６は特定出力パターンに応じた機能を実行するものであり、階床位置の場合は、戸開閉可能領域であるドアゾーンの機能を実行するため、送信部２７にドアゾーン信号を送信する。送信部２７は外部に信号を出力する処理であり、例えばエレベータの運行制御システムと接続される。

次に、位置検出センサ４の出力パターンの状態遷移を利用した故障検出，遷移異常判定部２５の処理を詳細に説明する。
図６は、特定位置を階床位置とした例であり、６階床の場合における位置検出センサ４の出力遷移を示す状態遷移図を示す。位置検出センサ４の状態遷移は、各センサが何も検出していない全てのセンサの出力が０となる状態と、特定階床を検出した状態（特定出力パターン）の遷移で繰り返される。したがって、出力パターンがいきなり１階から６階へジャンプすることや、２階を検出後、本来なら２階，３階，４階が次の出力パターンとなるはずであるので、位置検出センサ４の出力パターンとして５階を示す特定出力パターンが検出された場合は遷移異常と判定できる。

図７は、２階を検出した後に期待される特定出力パターンを示し、この場合は１階，２階，３階の特定出力パターンが検出されることが遷移予測データとして期待されるので、これ以外の特定出力パターンが検出された場合は故障と判定する。遷移データベース２４は図７に示すような遷移予測データを各階分有し、図８は具体的な処理フローである。図８では、検出した現在及び前回の特定出力パターンをかご位置データ部２２より読込み、遷移予測データと比較し、センサが正常か故障かを判定してセンサ故障あるいは位置判定部２１の故障を検出する。

以上によれば、乗りかご側に設けられた複数の位置検出センサ４と、乗り場側に設けられ、複数の作動片を有する被検出板１０と、により、特定位置や階床を識別すると共に、センサの故障等を検出することが可能となる。

なお、反射型光電センサを使用することがスペースの有効利用の点で望ましいが、透過型光電センサや磁気センサを使用しても同様に可能である。

図９は、各階に設けられた被検出板１０（作動片１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）構成を変えた他の実施の形態を示す。図９に基づいて、位置検出センサ４の故障検出を詳細に説明する。
位置検出センサ４を構成する個々のセンサ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの故障としては、センサの素子不良によるＯＮ故障又は断線や素子不良によるＯＦＦ故障を生じる可能性が大である。具体的には、ＯＮ故障の場合、階床間では０出力のところが１出力に、ＯＦＦ故障の場合、特定階で１出力となるはずが０出力となる。

図９の構成では特定出力パターンは出力１（ＯＮ）となるのが偶数のみとするように作動片１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを設けているので、ＯＮとなるセンサが奇数個の場合、いずれかのセンサが故障していることが直ちに、つまり位置検出センサ４の出力パターンで分かることになる。また、同様に、特定出力パターンは出力１（ＯＮ）となるのが奇数のみとするように作動片１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを設けた場合、ＯＮとなるセンサが偶数個でいずれかのセンサが故障していることが分かる。

具体的には、以下となる。図９の構成では、位置検出センサ４が正常である場合、特定出力パターンにより出力１（ＯＮ）となるセンサ数は２個または４個となっている。階床間ではいずれの位置検出センサ４も出力０（ＯＦＦ）となる。位置検出センサ４のうち少なくとも一つがＯＮ故障又はＯＦＦ故障となった場合、特定出力パターンにより出力１となるセンサ数は１個または３個となる。また、階床間においても位置検出センサ４の一つがＯＮ故障した場合、出力１（ＯＮ）となるセンサ数は１個となる。したがって、位置検出センサ４のうち偶数個が出力１（ＯＮ）となる出力パターンを正常、奇数個が出力１（ＯＮ）となる出力パターンを故障とすることで、位置検出センサ４のいずれかが故障していることを検出することが可能となる。この故障検出方法は階床間でも機能するため、位置検出センサの故障は、位置検出センサ４が出力された時点で直ちに判別できる。

以上の故障検出は、正常と故障という二種類の出力パターン間で、ハミング距離を２以上取ることを意味する。ハミング距離とは、等しいデータ数をもつ２つの符号間で、対応する位置にある異なった文字数を表す。たとえば、１１００というデータＡと、１１０１というデータＢのハミング距離は、最下位の桁のデータのみが異なっているため、１となる。本実施例では、「位置検出センサ４は正常」という出力パターンと、「位置検出センサ４は故障」という出力パターンの間にハミング距離を２以上取ることで、位置検出センサ４のうち少なくとも１つが故障していることを検出する。本実施例では位置検出センサ４の単一故障を検出するための構成として、出力パターンを奇数と偶数に分けてハミング距離が２以上となる構成としたが、位置検出センサの同時故障を検出する場合であれば、ハミング距離を３以上取る構成にすればよい。

状態遷移を利用した故障検出では、例えば各階床で特定出力パターンが検出されたときしか故障検出を実施できなかったが、センサの出力パターンを偶数または奇数に限定して故障検出を行えば、常時故障検出を行うことができるため、早期に故障を検出することが可能となる。

図１０は、論理演算器５のブロック図を示し、図５に対して位置判定部２０を追加したものである。図１１は位置判定部２０の処理フローであり、位置検出センサ４の出力を取得し、位置検出センサの出力のうち１出力が奇数個であるかどうかと言う単純な論理でセンサの故障を検出できる。したがって、位置判定部２０をロジックＩＣやＦＰＧＡとすればより高速な故障検出が可能となる。

また、状態遷移を利用した故障検出と組み合わせれば検出センサ自体の故障検出，システム構成の二重チェックとなるので、より一層の安全性，信頼性の向上を図ることができる。

４ 位置検出センサ
５ 論理演算器
１０ 被検出板
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 作動片
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ センサ
２２ かご位置データ部
２３ 位置データベース
２４ 遷移データベース
２５ 遷移異常判定部
１００ 乗りかご

Claims (13)

1. 昇降路内を昇降動作する乗りかごの位置が検出され、検出された位置に基づいて運転制御される安全エレベータにおいて、
   前記乗りかごの昇降位置に応じて複数の出力による出力パターンを出力する位置検出センサと、
   昇降方向における特定位置に対応した特定出力パターンを記憶した位置データベースと、
   前記乗りかごが前記特定位置に到達し、前記出力パターンが前記特定出力パターンと一致する場合、現在のかご位置情報を更新して記憶するかご位置データ部と、
   を備え、
   前記特定出力パターンは、前記複数の出力のうちＯＮとなるものが偶数個とし、前記特定位置及びその間において、前記出力パターンのうちＯＮとなるものが奇数個のとき、前記位置検出センサが故障と判断することを特徴とする安全エレベータ。
2. 請求項１に記載の安全エレベータにおいて、前記特定位置を検出した後に期待される複数の前記特定出力パターンを遷移予測データとして各前記特定位置に対応して記憶した遷移データベースを備え、前記乗りかごが前記特定位置に到達した場合、検出した現在の前記出力パターンが前回の前記特定位置に対応した複数の前記遷移予測データのいずれとも一致しない場合、故障と判断して運転制御されることを特徴とする安全エレベータ。
3. 請求項１又は２に記載の安全エレベータにおいて、前記特定位置は前記乗りかごが着床する階床を示すことを特徴とする安全エレベータ。
4. 請求項１又は２に記載の安全エレベータにおいて、前記特定位置は前記乗りかごの終端階での行き過ぎを検出するファイナルリミットスイッチを示すことを特徴とする安全エレベータ。
5. 請求項１又は２に記載の安全エレベータにおいて、前記特定位置は頂部隙間を確保するためのメンテナンスリミットスイッチを示すことを特徴とする安全エレベータ。
6. 請求項１又は２に記載の安全エレベータにおいて、前記特定位置は前記乗りかごが終端階に到達したことを検出する方向リミットスイッチを示すことを特徴とする安全エレベータ。
7. 請求項１又は２に記載の安全エレベータにおいて、前記特定位置は終端階強制減速スイッチを示すことを特徴とする安全エレベータ。
8. 請求項１又は２に記載の安全エレベータにおいて、前記位置検出センサは前記乗りかごに設けられた複数のセンサであり、該センサに対向して乗り場側に設置された作動片を設けた被検出板を検出することにより前記出力パターンを出力することを特徴とする安全エレベータ。
9. 請求項１又は２に記載の安全エレベータにおいて、前記特定位置は前記乗りかごが着床する階床を示し、前記位置検出センサは前記乗りかごに設けられた複数のセンサであり、該センサに対向して乗り場側に設置された作動片を設けた被検出板を検出することにより前記出力パターンを出力し、前記作動片の昇降方向の長さはドアゾーンに相当する長さであることを特徴とする安全エレベータ。
10. 請求項１又は２に記載の安全エレベータにおいて、前記特定位置は、各階床及び、ファイナルリミットスイッチ，メンテナンスリミットスイッチ，方向リミットスイッチ，終端階強制減速スイッチの少なくともいずれかであることを特徴とする安全エレベータ。
11. 請求項１又は２に記載の安全エレベータにおいて、前記乗りかごが前記特定位置に到達した場合、前記出力パターンが前記位置データベースに記憶された前記特定出力パターンのいずれとも一致しない場合、前記位置検出センサの故障と判断することを特徴とする安全エレベータ。
12. 請求項１又は２に記載の安全エレベータにおいて、前記位置検出センサの出力は２つのマイクロコンピュータに入力されることを特徴とする安全エレベータ。
13. 請求項１又は２に記載の安全エレベータにおいて、前記位置検出センサの出力はマイクロコンピュータ及びＦＰＧＡに入力されることを特徴とする安全エレベータ。

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