JP5043566B2 - エレベータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、巻上機のモータの回転軸に取り付けたロータリエンコーダと、このロータリエンコーダの検出出力からモータを駆動制御するマイクロプロセッサである制御用ＣＰＵを内蔵した電子制御装置（ＥＣＵ）と、を備えたエレベータ装置に関するものである。

例えばエレベータ装置を電子制御する電子制御システムは、乗りかごを昇降駆動する駆動用モータの回転軸にロータリエンコーダを取り付けると共にそのロータリエンコーダからの検出信号を電子制御装置に入力する。電子制御装置はロータリエンコーダからの検出信号により駆動用モータを駆動制御して乗りかごを昇降制御するようになっている（例えば特許文献１参照）。この電子制御システムでは、主に、電子制御装置に内蔵する制御用ＣＰＵの制御動作により電子制御システムの安全性を図る。制御用ＣＰＵは、制御プログラムや各種制御定数や各種入力センサの動作状態に応答して各種の負荷を制御するようになっている。

以上の構成において、制御用ＣＰＵそれ自体に故障がある場合、電子制御システムの安全性を図ることができないので、電子制御装置内部をダブルＣＰＵ、すなわちＣＰＵを２つ設け、一方を制御用ＣＰＵとし、他方を監視用ＣＰＵとし、一方の制御用ＣＰＵが故障すると、他方の監視用ＣＰＵを制御用ＣＰＵに切り替えることが考えられる。

しかしながら、電子制御装置側にダブルＣＰＵとすることは、電子制御装置にＣＰＵを追加することになるので、コストが増大する。

一方、上記ダブルＣＰＵの構成としても、電子制御装置側の制御用ＣＰＵがロータリエンコーダからの検出信号により駆動用モータを駆動制御して乗りかごを昇降制御する限り、その安全性の基礎であるロータリエンコーダ側に異常等が存在していれば電子制御システムの安全性を図ることができなくなる。
特開平０９−０７７４１２号公報

そこで、本発明により解決すべき課題は、ロータリエンコーダの自己診断用ＣＰＵを利用することにより、電子制御装置側をダブルＣＰＵ構成としてＣＰＵ数の増大をもたらさずして電子制御装置側に多大な形状変更や機能追加等の負担を強いる必要を回避し、同時にロータリエンコーダの自己診断を確保可能とすることである。

本発明によるエレベータ装置は、巻上機のモータの回転軸に取り付けたロータリエンコーダと、このロータリエンコーダの検出出力から上記モータを駆動制御する制御用ＣＰＵを内蔵した電子制御装置と、を含み、ロータリエンコーダに、当該ロータリエンコーダ自体の自己診断を実施する自己診断用ＣＰＵを内蔵するとともに、この自己診断用ＣＰＵに、上記制御用ＣＰＵを監視する監視用ＣＰＵの機能を持たせ、上記自己診断用ＣＰＵは、制御用ＣＰＵの動作状態が異常であると判定した時に、電子制御装置とモータとの間に設けられたスイッチを開く側に駆動してモータへの電源供給を停止させるフェイルセーフ信号を出力可能としたことを特徴とするものである。

本発明はアブソリュート型、インクリメンタル型のロータリエンコーダのいずれにも適用することができる。

また、本発明のロータリエンコーダでは投光素子と受光素子との光路上に回転スリット板と固定スリット板とが配置されたタイプだけではなく、この光路上に回転スリット板だけが配置されたタイプも含む。

上記自己診断には、電源電圧監視、投光素子駆動電流監視、検出信号のデューティ、パルス数、受光素子動作判定、等の各種があり、本発明はそれらに限定されるものではない。この自己診断の内容をいずれにするかは、電子制御システムに応じて適宜に決定することができるからである。また、自己診断機能では、例えば電源電圧監視では電源電圧を比較回路で基準電圧と比較し、電源電圧が基準電圧超あるいは未満になれば電源電圧異常であると自己診断することができる。また、投光素子駆動電流監視では、駆動電流を比較回路で基準電流と比較し、駆動電流が基準電流超あるいは未満になれば駆動電流異常であると自己診断することができる。その他の自己診断機能も適宜に実施するとよい。

本発明では、ロータリエンコーダ内蔵の自己診断用ＣＰＵにより、ロータリエンコーダ自体がロータリエンコーダの状態が正常であるか、異常であるか、警告状態であるかなどの自己診断をすると共にその自己診断結果をフェイルセーフ信号として出力することができるようにしたので、例えば、そのフェイルセーフ信号の内容がロータリエンコーダの異常状態を示すものであれば、モータへの電源供給の停止あるいは電子制御装置への電源供給の停止あるいは電子制御装置にロータリエンコーダ側からフェイルセーフ信号を入力することにより電子制御装置自体がフェイルセーフ動作を実行するようにすれば、電子制御システムとしての安全性が向上する。

そして、本発明では、この自己診断用ＣＰＵに、制御用ＣＰＵの動作状態の判定と、制御用ＣＰＵへの上記判定結果の伝達と、制御用ＣＰＵの動作状態の異常判定時に上記フェイルセーフ信号の出力を行うことにより、当該制御用ＣＰＵを監視する監視用ＣＰＵの機能を持たせたので、電子制御装置側では制御用ＣＰＵと監視用ＣＰＵとのダブルＣＰＵ構成とする必要がなくなり、結果、電子制御装置側に形状変更や機能追加等の負担を要求することなく現状通りのままで電子制御システムとしてのさらなる安全性向上を期することができるようになる。

本発明の電子制御システムでは、ロータリエンコーダ側で自己診断機能を備え、その自己診断結果をフェイルセーフ動作に利用可能としたから、電子制御システムとしてのさらなる安全性向上を図ることができると共に、電子制御装置内蔵の制御用ＣＰＵを監視するために当該電子制御装置側に監視用ＣＰＵを内蔵させるのではなく、エンコーダ側の自己診断用ＣＰＵをその監視用ＣＰＵに代用することができ、電子制御装置側に形状変更や機能追加等の負担を要求することなく現状通りのままで電子制御システムとしてのさらなる安全性向上を期することができるようになる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るエレベータ装置を制御する電子制御システムを詳細に説明する。

図１を参照して、エレベータ装置１は、巻上機３を駆動用モータ５により駆動してロープ７を介して乗りかご９を昇降させる一方、駆動用モータ５の回転軸に取り付けたロータリエンコーダ１１からの検出信号を電子制御装置１３に入力する。電子制御装置１３では、図１では制御用ＣＰＵ１５を内蔵しており、インクリメンタル型またはアブソリュート型等のロータリエンコーダ１１からの検出信号により駆動用モータ５を駆動制御するようになっている。電子制御装置１３によるエレベータの制御内容はその他種々あるが、その説明は略する。

なお、以下の説明では説明の都合でインクリメンタル型のロータリエンコーダに適用して説明するが、本発明はインクリメンタル型に限定されず、アブソリュート型等のロータリエンコーダに同様に適用することができる。

図２を参照して、インクリメンタル型のロータリエンコーダ１１は、投光素子１７と、受光素子１９，２１との間の光路上に、駆動用モータ５の回転軸に固定され投光素子１７からの光を透過することができる複数の回転スリットを有する回転スリット板２３と、この回転スリット板２３の一方側に上記回転スリットと同様に投光素子１７からの光を透過することができる固定スリットを有する固定スリット板２５とを対向配置している。固定スリット板２５の固定スリットは、投光素子１７からの光を電気角で順次９０度ずつずれさせて回転スリット板２３の回転スリットを通過させてＡ相とＢ相の光信号を形成すると共に、受光素子１９，２１では電気角で９０度ずつずれた上記Ａ相とＢ相の光信号を受光しこれらＡ相とＢ相の光信号を図３（ａ）（ｂ）で示すような電気的な信号に変換するようになっている。

図４を参照して、実施の形態の電子制御システムは、制御対象がエレベータ装置１であり、ロータリエンコーダ１１と、電子制御装置１３と、駆動用モータ５と、常閉のリレースイッチ３５と、を備える。電子制御装置１３は制御用ＣＰＵ１５を内蔵する。

ロータリエンコーダ１１は、Ａ、Ｂ相信号出力部２７と、自己診断データ処理部２９と、自己診断用ＣＰＵ３１と、フェイルセーフ信号出力部３３と、を備える。Ａ、Ｂ相信号出力部２７は、図３（ａ）（ｂ）で示すＡ、Ｂ相両信号を電子制御装置１３に出力する。電子制御装置１３はそれらＡ、Ｂ相両信号から駆動用モータ５の回転速度や回転方向を検出し、駆動用モータ５を制御することにより、乗りかご９の昇降位置や昇降速度等を制御する。

自己診断データ処理部２９は、電源電圧、投光素子１７の駆動電流、受光素子１９，２１の出力信号、Ａ、Ｂ相信号の周期、デューティ、パルス数等の自己診断用データを処理する。もちろん、自己診断データ処理部２９はフェイルセーフ信号出力部３３も含め機能的には自己診断用ＣＰＵ３１に含むことができるが、理解しやすくするために各ブロックにて示している。

自己診断用ＣＰＵ３１は、自己診断データ処理部２９からの自己診断用データに基づいてロータリエンコーダ１１を自己診断する。そして、自己診断の結果、ロータリエンコーダ１１が異常であると判定すると、フェイルセーフ信号出力部３３からフェイルセーフ信号を出力する。フェイルセーフ信号は、電子制御装置１３と駆動用モータ５とを接続する電源供給線に配置されたリレースイッチ３５を開く側に駆動する結果、駆動用モータ５には電源が供給されなくなり、駆動用モータ５は回転動作を停止するようになっている。これにより、電子制御システムが停止することによりその安全性が確保される。

一方、自己診断用ＣＰＵ３１は、自己診断機能以外に、制御用ＣＰＵ１５に接続されていて、制御用ＣＰＵ１５との間で互いを監視する監視用ＣＰＵとしての機能も果たすことができるようになっている。

すなわち、自己診断用ＣＰＵ３１と制御用ＣＰＵ１５はそれぞれ相互に互いの状態を監視するタスクを実行する監視プログラムを搭載し、自己診断用ＣＰＵ３１は、制御用ＣＰＵ１５からエレベータ装置１の制御に関する情報を入力しその情報等から制御用ＣＰＵ１５の制御状態を判定する一方、制御用ＣＰＵ１５に対して自己のロータリエンコーダ１１としての検出状態に関する情報を与える。制御用ＣＰＵ１５はその情報からロータリエンコーダ１１の状態を判定し、所要の処理を行う。一方、自己診断用ＣＰＵ３１は、制御用ＣＰＵ１５の状態判定の結果から制御用ＣＰＵ１５の状態が異常であると判定した時にフェイルセーフ信号の出力を行なうことにより駆動用モータ５の回転動作を強制停止させ、これにより、電子制御システムを停止させてその安全性を確保可能としている。

以上の実施の形態では、電子制御装置１３に制御用ＣＰＵ１５を２台搭載し、一方の制御用ＣＰＵ１５が異常になると、他方の制御用ＣＰＵ１５が一方の制御用ＣＰＵ１５に代わって同じ制御をするという二重系ではなく、また、ロータリエンコーダ１１自体の自己診断用である自己診断用ＣＰＵ３１が、異常な制御用ＣＰＵ１５に代わって制御用ＣＰＵとして機能させるのでもなく、自己診断用ＣＰＵ３１を制御用ＣＰＵ１５が異常かどうかを監視する監視用ＣＰＵとして機能させるようにしたことにより、電子制御装置１３側で制御用ＣＰＵ１５を二重系とすることによるコストアップ化、制御複雑化を回避しつつ、電子制御システムとしての安全性を確保可能としたものである。

上記自己診断用ＣＰＵ３１による制御用ＣＰＵ１５の監視としては例えばプログラムの動作を監視し、プログラムの暴走や異常停止の監視等がある。これには制御用ＣＰＵ１５側で例えばプログラムが異常な処理に陥ったことを示すパルス信号を検出することにより行うことができる。このパルス信号は例えば自己診断用ＣＰＵ３１にウォッチドッグタイマ機能を内蔵させ、このウォッチドッグタイマを用いて得ることができる。ウォッチドッグタイマは、制御用ＣＰＵ１５でプログラムが正常に処理を行っている場合は、一定時間毎に制御用ＣＰＵ１５からの命令によってリセットされ、もし一定時間を経過してもリセットされない場合には、例えばタイムアップ信号をパルス信号として発生する。自己診断用ＣＰＵ３１は、制御用ＣＰＵ１５が異常になると例えば制御用ＣＰＵ１５をリセットしたり、あるいは、電子制御システム管理センター等に異常通知を出力してもよい。

また、制御用ＣＰＵ１５が駆動用モータ５の制御だけでなくエレベータ装置１全体の制御を行うために、制御用ＣＰＵ１５の負荷率が極端に大きくなった場合、自己診断用ＣＰＵ３１に負荷を分散し、その負荷率を下げて、電子制御システム全体の安定制御を可能としてもよい。

また、電子制御装置１３の制御用ＣＰＵ１５では、エレベータ装置１の乗りかご９の制御等に関して複数のセンサ等により異常状態を検知した際に、予め定められたデータを不揮発性メモリに保存し、この不揮発性メモリに保存されているデータに基づいてエレベータ装置１の自己診断を行うことができるが、この場合、この診断をロータリエンコーダ１１の自己診断用ＣＰＵ３１により行わせるようにして、制御用ＣＰＵ１５の負担を軽減可能としてもよい。

図１は本発明の実施の形態に係るエレベータ制御システム（電子制御システム）の概略構成を示す図である。 図２はインクリメンタル型ロータリエンコーダの機構的な概略構成を示す図である。 図３はインクリメンタル型ロータリエンコーダによるＡ相とＢ相の関係を示す図である。 図４はエレベータ制御システム（電子制御システム）の概略ブロック構成を示す図である。

符号の説明

１ エレベータ装置
５ 駆動用モータ
１１ ロータリエンコーダ
１３ 電子制御装置
１５ 制御用ＣＰＵ
２７ Ａ、Ｂ相信号出力部
２９ 自己診断データ処理部
３１ 自己診断用ＣＰＵ
３３ フェイルセーフ信号出力部

Claims (1)

1. 巻上機のモータの回転軸に取り付けたロータリエンコーダと、このロータリエンコーダの検出出力から上記モータを駆動制御する制御用ＣＰＵを内蔵した電子制御装置と、を含み、
   上記ロータリエンコーダに、当該ロータリエンコーダ自体の自己診断を実施する自己診断用ＣＰＵを内蔵するとともに、この自己診断用ＣＰＵに、上記制御用ＣＰＵを監視する監視用ＣＰＵの機能を持たせ、
   上記自己診断用ＣＰＵは、上記制御用ＣＰＵの動作状態が異常であると判定した時に、上記電子制御装置と上記モータとの間に設けられたスイッチを開く側に駆動して上記モータへの電源供給を停止させるフェイルセーフ信号を出力可能とした、ことを特徴とするエレベータ装置。

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