JP5526092B2 - 電子化エレベータ - Google Patents

Description

本発明は、昇降路内等に設置された安全装置を電子式の安全スイッチとしてより高機能化した電子化エレベータに関し、特に、点検中の保守作業員の安全性を高めながら、エレベータのサービス性を損なわない電子化エレベータに好適である。

従来のエレベータは、安全システムとして機械式の安全スイッチとリレー回路で構成され、安全スイッチの出力をリレー回路（安全回路）で受けて、リレー回路を遮断することで電源の遮断やブレーキの作動を実行している。機械式の安全スイッチは、乗りかごの戸の開閉を検出するスイッチ、乗り場の戸の開閉を検出するスイッチ、乗りかごの行き過ぎを検出するリミットスイッチ、保守空間確保用の頂部隙間確保スイッチ、ピットに保守員が入ったことを確認するピットスイッチ、点検用の出入り口戸の開閉を確認する点検口スイッチなどがある。

安全スイッチ及びリレー回路に対して、保守作業員によって定期的な点検を行うことでエレベータの安全性を確保している。そして、定期的な点検は、保守作業員の安全性を確保するために、一般的にはエレベータを停止させてから行う。

また、昇降路内で作業する保守員を安全に保護するため、昇降路内の所定の場所で保守員の存在を検出し、検出された場合、検出された人がいる場所に関連する所定階へかごを移動させないため、所定の呼びに応答を禁止することが知られ、例えば、特許文献１に記載されている。

さらに、昇降路の危険区域（シャフト基部、シャフトヘッド）に人が居るかまたはその中に入ろうとしている場合、エレベータかごの移動行路を短くして速度目標曲線を定めてシャフト基部、シャフトヘッドに保護ゾーンを形成することが知られ、例えば、特許文献２に記載されている。

特開２００６−４４８４４号公報 特表２００４−５３４７０７号公報（図５、図６）

上記従来技術においては、保守作業時、エレベータのサービスを停止させるために、輸送効率が０となってサービスが低下する。

また、特許文献１に記載のものでは、所定の呼びに対する応答を禁止するため、サービス性を損なうには変わりなく、特に、高層ビルのようなエレベータの行程が長く、保守作業の時間が長時間化する場合、エレベータの運行効率の低下が著しくなる。

さらに、特許文献２に記載のものでは、単に、シャフト基部、シャフトヘッドに対してエレベータかごの移動行路を短くしているだけなので、シャフトの上端あるいは下端で保守する場合は良いが、途中階での保守には対応できず、高層ビルの途中階でそれぞれ保守を行うような場合はエレベータの運行効率の低下が著しくなる。

さらに、高層ビルなど、昇降路長が長いエレベータにおいて、特定階床間のみ利用者が増大あるいは増大することが推定される場合、利用者の多い領域だけをサービスするようにすれば、より効率的なエレベータの運行が可能となるが、運転されない領域での安全を確保することが困難となる。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、エレベータの行程が長い高層ビルであっても、より効率的で安全なエレベータの運行を行い、特に、保守作業員による点検時等に安全性を確保すると共に、そのときでもエレベータのサービスを低下させないことにある。

上記課題を解決するため、本発明は、乗りかごが複数の階床をサービスし、昇降路内に設置された安全スイッチの入力によって電源遮断あるいはブレーキの作動を指令する安全コントローラを備えた電子化エレベータにおいて、乗りかごの位置と速度を検出する位置速度検出装置と、前記階床間の距離が記憶された階床間距離データベースと、を備え、途中階である特定階床を除き連続する階床をサービス可能とする縮退運転領域を複数となるように設定し、前記縮退運転領域に対して前記階床間距離データベースに基づいて前記乗りかごの位置に対する制限速度を定めた速度監視カーブを前記縮退運転領域において決定し、（前記乗りかごが前記制限速度を超えた場合、前記安全コントローラによって電源遮断あるいはブレーキの作動を行う）ものである。

本発明によれば、途中階である特定階床を除き連続する階床をサービス可能とする縮退運転領域を複数となるように設定するので、昇降路長が長いエレベータにおいて、特定階床間のみ利用者が増大あるいは増大することが推定される場合、利用者の多い領域だけをサービスすることで効率的な運行が可能となり、かつ安全性を確保することができる。

本発明による一実施の形態を示す全体構成図。 一実施の形態による処理を示すブロック図。 一実施の形態による速度監視カーブ（特定階床：１階）を示すグラフ。 一実施の形態による速度監視カーブ（特定階床：６階）を示すグラフ。 他の実施の形態による処理を示すブロック図。 他の実施の形態を示す全体構成図。 一実施の形態による階床間距離データベースを示す図。 一実施の形態による速度監視カーブと作業領域との関係を示すグラフ。 一実施の形態による速度監視カーブと作業領域との関係を示すグラフ。

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、エレベータの乗りかご１０５の移動は、エレベータコントローラ１００によって制御される。乗りかご１０５は、建屋に形成された昇降路内を複数の階床間に渡って移動してサービスし、ロープを介してカウンターウエイトと呼ばれる乗りかご１０５とバランスを取るためのおもりに接続されている。

乗りかご１０５には、乗り場側扉を係合して開閉する乗りかご側扉が設けられている。乗りかご１０５の移動は、電動機１０３によって綱車１０４が駆動されることにより行われる。電動機１０３には、電力変換器１０１によって駆動用の電力の供給が行われる。電力変換器１０１は、エレベータコントローラ１００の乗りかご位置制御指令に従って電動機を制御するための電力を出力する。エンコーダなどのパルス発生器は電動機１０３に取り付けられており、エレベータコントローラ１００は電動機１０３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１０３の速度、乗りかご１０５の昇降路移動方向、位置、移動距離などを計算する。

乗りかご１０５を制動させる場合、エレベータコントローラ１００はブレーキ電源２及び動力電源３に停止指令を出力する。停止指令により、ブレーキ電源２はブレーキ１０２の作動を、動力電源３は電力変換器１０１への電源供給の遮断を行い、乗りかご１０５を制動させる。ブレーキ電源２及び動力電源３は、コンタクタと呼ばれる電磁接触器で構成される回路である。

安全コントローラ１は、安全システムを構成するコントローラであり、安全装置スイッチとして保守空間確保用の頂部隙間確保スイッチ８、乗りかごの行き過ぎを検出するファイナルリミットスイッチ９などの出力により、エレベータコントローラ１００とは独立してブレーキ電源２及び動力電源３を遮断することで乗りかご１０５を制動させる。安全コントローラ１は、処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としたマイクロプロセッサアセンブリであり、他にＣＰＵの異常を検出するためのウォッチドッグタイマや、電源異常を監視する回路を有する。またＣＰＵの処理異常を検出するために、ＣＰＵを２重化することによる相互比較を行う。

安全コントローラ１は、縮退運転許可手段４、縮退運転領域設定手段５、運転モード設定手段６、乗りかごの位置速度検出装置７、などが入力される。

運転モード設定手段６は、平常運転、保守運転、救出運転、試験運転などの運転モードを設定する。

位置速度検出装置７は、乗りかご１０５の高さ位置に応じてパルスを出力するパルス発生器であり、乗りかご１０５と連動するガバナプーリにエンコーダを取り付けたものを図示している。他にガイドレールに直接的にローラーを押し付けて乗りかごの移動を検出するタイプや、レールを磁化して検出するタイプなど、乗りかごの絶対的または相対的な位置を検出できるものが望ましい。

また、安全コントローラ１は、ブレーキ電源遮断出力と動力電源遮断出力、縮退運転許可出力、縮退運転領域出力、その他乗りかごに設けられた非常止めを出力する。

図２は、主に安全コントローラ１のブロック図を示す。縮退運転検出処理２０は、安全コントローラ１に入力される縮退運転許可手段４が作動したことを検出する。運転モード検出処理２１は、エレベータの運転モード設定手段６により運転モードを設定するための出力が入力されたことを検出する。縮退運転領域検出処理２２は、縮退運転領域設定手段５により入力される縮退運転領域を検出する。縮退運転領域設定手段５は、昇降路内での縮退運転領域を設定する。

安全装置検出処理２３は、安全スイッチの作動状態を検出する。パルス入力処理２４は、位置速度検出装置７のパルスを、安全コントローラ１のＣＰＵのクロックをベースにパルス数の計数処理を行う。かご位置検出処理２５は、パルス入力処理２４により検出されたパルスをカウントし、１パルスあたりの乗りかご１０５の移動量とカウントされたパルス数より、乗りかご１０５の現在位置を計算する。かご速度検出処理２６は、単位時間あたりに検出されたパルス数より、乗りかご１０５の速度を検出する。

縮退運転要求処理２７は、縮退運転検出処理２０と運転モード検出処理２１の組合せから、縮退運転の要求が発生した場合に、縮退運転領域設定処理２８に縮退運転の要求を出力する。縮退運転の要求は、運転モードが保守運転であり、かつ縮退運転許可手段４より縮退運転が指令された場合である。

縮退運転領域設定処理２８は、縮退運転領域検出処理２２を入力とし、特定階床（保守を行っている階床）を除き、連続する階床をサービス可能とする縮退運転領域が設定された場合、階床間距離データベース２９に基づいて乗りかご１０５の位置に対する制限速度を定めた速度監視カーブを縮退運転領域において決定する。特定の階床は任意に設定することもできるので、速度監視カーブは縮退運転領域が変わった場合は、それに応じて再配置される。階床間距離データベース２９は、建物の構造によって個別に階床間の距離が異なるため各階間の距離データをテーブル形式にて記憶している。

速度監視カーブにおいて、乗りかご１０５の制限速度を零とする位置は、特定階床から所定の位置では制限速度を零とすれば良く、保守作業等であれば特定階床から少なくとも保守作業員の作業領域に必要とされる距離Ｌだけ手前となるようにする。距離Ｌは、特定階床で保守作業が行われる場合、乗場扉の高さを作業領域とすることで決定される。また、ピットや頂部で保守作業が行われる場合は、保守員が立っても衝突しない高さ（たとえば２ｍ）を作業領域として距離Ｌを決定する。作業領域の設定については、より安全を確保するためにマージンを積んで設定してもよい。

縮退運転領域の中央領域となる制限速度を一定に監視する領域は、エレベータシステムの定格速度値より決定する。例えば、定格速度値の１１０〜１３０％、１２０％が望ましい。

さらに、減速を開始する位置は、乗りかごの定格速度、異常検出からブレーキ１０２作動までの動作遅れ時間中の平均加速度、ブレーキ１０２の制動時の平均減速度、に基づく（主に、ブレーキ１０２の制動時の平均減速度に基づけば良い）傾きを求め、制限速度を零とする位置から制限速度を一定にする線との交点となる。

縮退運転判定処理３０は、事前チェックの処理として安全装置検出処理２３より得られた安全スイッチ（安全装置）が作動しているかどうかの情報と、設定された縮退運転領域の情報、現在のかご位置と速度の情報に基づいて、縮退運転が可能であるかどうかを判定する。つまり、安全装置のうちいずれかが動作状態にある場合には、縮退運転を許可しない、また、縮退運転領域が縮退運転のための設定として妥当なものかどうかを判定する。

安全装置が動作状態にある場合、通常エレベータは停止させる必要があり、停止させる動作に入っているときは、縮退運転を許可しない。これにより、安全装置が動作しており危険な状態で安全装置が無効化され、再度エレベータが動いてしまうことを防止する。また、縮退運転中においても縮退運転領域にある安全装置の作動を確認できるため、縮退運転を行った状態で保守作業を進めることができる。

縮退運転領域が縮退運転のための設定として妥当なものかどうかを判定する処理については、終端階における場合として図８に示す。線４０は速度監視カーブであり、かごが確実に停止できる制限速度を位置に対して示している。線４１はかごの運行パターンである。

距離Ｌは、ピット下から縮退運転領域の開始位置までの距離を示し、保守作業員の作業領域となる。距離Ｌは保守作業員がかごに挟まれ・衝突しないための距離を示したものであり、この距離は建築基準法やＥＮ８１規格で指示されている数値が通常適用される。また距離Ｍは、ピット下から設定した縮退運転領域の終端部分までの距離を示している。図８に示すように設定した縮退運転領域の終端部分までの距離Ｍが距離Ｌを満足できない場合（Ｌ＞Ｍ）については、縮退運転判定処理３０は縮退運転を許可しない。

図９は、途中階における縮退運転領域が縮退運転のための設定として妥当なものかどうかを判定する処理を示す。図９に示す領域Ｎは、途中階において保守作業員が保守作業を安全に行うための作業領域を示しており、たとえばドア構造物の高さを基準として作業領域Ｎの幅を設定する。より安全に停止させるためには、作業領域Ｎの設定値にマージンを積んで設定する。作業領域Ｎにかご速度監視カーブ４０Ａ及び４０Ｂの終端部が入っている場合には、縮退運転判定処理３０は縮退運転を許可しない。

以上、縮退運転判定処理３０が設定される縮退運転領域の妥当性を事前にチェックすることにより、安全に縮退運転を実行することが可能となる。

次に縮退運転判定処理３０が縮退運転を許可した場合、縮退運転領域設定処理２８により設定されたかご速度監視カーブに基づき、かごの現在位置及び速度が制限速度以下であるかによって、縮退運転の安全状態を常時判定し、異常が認められない場合は、縮退運転許可出力と縮退領域出力をエレベータコントローラへ出力する。エレベータシステムは、縮退運転許可出力と縮退運転領域出力を受けて、縮退運転領域でのみ運行するよう乗りかごを制御する。運行中に異常が発生した場合（例えばかごの現在速度がかご速度監視カーブによって定められた制限速度を超えた場合）には、ブレーキ電源遮断出力と動力電源遮断出力を出力しエレベータを停止させる。

安全装置無効化処理３１は、安全装置検出処理２３から得られた安全装置の入力と、縮退運転領域設定処理２８から縮退運転領域が入力され、縮退運転領域に対応した安全装置を無効化し、無効化した安全装置の情報を出力する。たとえば、最下階が縮退運転領域に設定された場合には、保守運転時にエレベータを操作するコントロールステーションや、ファイナルリミットスイッチなどが無効化される。

安全装置作動報知処理３２は、どの安全装置が無効化されたかを示す情報と、機能上無効化されてはいるがハードウェア上は動作していると言う情報を出力する。これにより、縮退運転領域が最下階に設定され、ファイナルリミットスイッチが無効化された場合において、保守作業員がファイナルリミットスイッチを点検するために機械的な動作を確認することができる。

また、コントロールステーションを無効化することは、縮退運転により平常時のようにかごを利用している乗客に対し、保守作業員がコントロールステーションを操作して乗りかご１０５の急停止などによる衝撃を与えないために必要とされる。

安全装置作動処理３３は、安全装置無効化処理３１より無効化された安全装置の情報を受け取ると共に、無効化されていない安全装置が作動状態にある場合、ブレーキ電源遮断出力及び動力電源遮断出力を出力する。

図３は、縦軸速度、横軸位置とした、かごの速度監視カーブ４０、かごの運行パターン４１を示し、縮退運転領域設定処理２８について説明する。図３は４階床の建物を示し、１階床を除き、連続する２〜４階床をサービスする縮退運転領域が設定され、乗りかご１０５はかごの運行パターン４１のような速度変化で運行される。

縮退運転でない平常運転においては、かご速度監視カーブ４０は終端部であるピット床面と天井を基準としたかご速度監視カーブが設定されるが、縮退運転領域設定手段５により１階をサービスしない特定階床とされているので、１階で保守作業をした場合においても、乗りかご１０５が確実、安全に停止できるよう保守作業員に対する頂部隙間を確保できる位置（保守作業員がかごに挟まれ・衝突しないための距離Ｌに相当）から速度監視カーブ４０を平常運転での速度監視カーブ４０に対して再設定する。

これにより、乗りかご１０５が図３の速度監視カーブ４０の範囲内で運転されている限りは、１階で保守作業が行われていた場合においても、かごは１階で行われている保守作業に影響のない範囲で停止するので、１階のサービスは停止するものの、他階のサービスは継続できる。

図４は、８階床の建物を示し、６階床を除き連続する縮退運転領域が設定される例を示す。図の場合、特定階床が途中階であり、縮退運転領域が複数設定可能となるが、昇降路長が長い方を優先的に縮退運転する。そのため、縮退運転領域設定処理２８は縮退運転判定処理３０、エレベータコントローラ１００へ速度監視カーブ４４を出力することにより、昇降路長が長い縮退運転領域、１階から５階でのみ乗りかご１０５が運行されるようになる。

縮退運転領域の決定は、昇降路長が長いほうを優先するのでなく、交通流の多い方から行っても良い。つまり、図４で６階より下の領域１階から５階に比べ、上の領域７階から８階の方は交通流が多い場合、縮退運転領域を７階から８階として運行する。

図５は、交通流データベース３４を追加したブロック図を示し、交通流データベースは、各階の乗車人数と降車人数を時間帯毎にデータベース化したものであり、ＯＤ行列（Origin-Destination行列）が知られ、その他、交通流が分かる、もしくは推定できるものであれば良い。

交通流データベース３４により、高層ビルの昼食時や大人数での会議開催など、昇降路長が長いエレベータにおいて、特定階床間のみ利用者が増大あるいは増大することが推定される場合、利用者の多い縮退運転領域を設定すれば、運転されない領域での安全を確保し、より効率的なエレベータの運行が可能となる。

また、縮退運転領域設定手段５は、各階床を示すスイッチでもよいし、より細かに縮退運転領域を指示するのであれば、安全コントローラとパーソナルコンピュータなど外部端末と接続し、外部端末より詳細な縮退運転領域を指定してもよい。

図６は、安全コントローラ１に、各階の乗場に乗場報知手段１０と、保守員報知手段１１が接続されているエレベータシステムを示す全体構成図であり、縮退運転中は平常時と異なりサービスされる階が限定される。このため縮退運転が利用者に報知されない場合、利用者が長く待つこととなったり、また保守作業員が縮退運転に気づかず作業を誤ったり、する可能性が生じる。これを防止するために、乗場報知手段１０と、保守員報知手段１１、あるいは乗りかご内の表示装置にて、縮退運転を実施している旨、また縮退運転を行っている階床を報知する。これらの報知手段のデバイスとしては、たとえば液晶モニタやＬＥＤ、スピーカによるアナウンスが望ましい。これにより、利用者にエレベータのサービスが低下したことを通知した上で、利用を促すことができる。

１ 安全コントローラ
２ ブレーキ電源
４ 縮退運転許可手段
５ 縮退運転領域設定手段
６ 運転モード設定手段
７ 位置速度検出装置
８ 安全スイッチ（頂部隙間確保スイッチ）
９ 安全スイッチ（ファイナルリミットスイッチ）
２９ 階床間距離データベース
４０、４４、４６ 速度監視カーブ
１０５ 乗りかご

Claims (8)

1. 乗りかごが複数の階床をサービスし、昇降路内に設置された安全スイッチの入力によって電源遮断あるいはブレーキの作動を指令する安全コントローラを備えた電子化エレベータにおいて、
   乗りかごの位置と速度を検出する位置速度検出装置と、
   前記階床間の距離が記憶された階床間距離データベースと、
   を備え、途中階である特定階床を除き連続する階床をサービス可能とする縮退運転領域を複数となるように設定し、前記縮退運転領域に対して前記階床間距離データベースに基づいて前記乗りかごの位置に対する制限速度を定めた速度監視カーブを前記縮退運転領域において決定し、前記乗りかごが前記制限速度を超えた場合、前記安全コントローラによって電源遮断あるいはブレーキの作動を行うことを特徴とする電子化エレベータ。
2. 請求項１に記載の電子化エレベータにおいて、前記速度監視カーブは、前記特定階床から所定の位置では前記制限速度を零とすることを特徴とする電子化エレベータ。
3. 請求項１に記載の電子化エレベータにおいて、前記速度監視カーブは、前記縮退運転領域の中央領域では前記乗りかごの定格速度の１１０〜１３０％で一定とし、前記ブレーキ制動時の平均減速度に基づく前記特定階床から所定の位置で前記制限速度が零とされていることを特徴とする電子化エレベータ。
4. 請求項１ないし３に記載のいずれかの電子化エレベータにおいて、複数設定された前記縮退運転領域のうち昇降路長が長い領域を優先的に縮退運転することを特徴とする電子化エレベータ。
5. 請求項１ないし３に記載のいずれかの電子化エレベータにおいて、複数設定された前記縮退運転領域のうち交通流の多い領域を縮退運転することを特徴とする電子化エレベータ。
6. 請求項１ないし３に記載のいずれかの電子化エレベータにおいて、各階の乗車人数と降車人数をデータベース化した交通流データベースを備え、該交通流データベースに基づいて前記縮退運転領域を設定することを特徴とする電子化エレベータ。
7. 請求項１ないし３に記載のいずれかの電子化エレベータにおいて、前記安全スイッチが作動しているかどうかの情報と、前記縮退運転領域の情報、現在のかご位置と速度の情報に基づいて、縮退運転が可能であるかどうかを判定することを特徴とする電子化エレベータ。
8. 請求項１ないし３に記載のいずれかの電子化エレベータにおいて、前記縮退運転が行われている場合、縮退運転を実施している旨、また縮退運転を行っている階床を報知することを特徴とする電子化エレベータ。