电梯装置制造方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种电梯装置，该电梯装置具有对根据轿厢位置而确定的驱动力损耗和与承载重量成比例的驱动力损耗进行辨识的功能。电梯装置具有：轿厢（1），其通过绳索（3）与对重（2）连接；曳引机（5），其卷起所述绳索；控制装置（12），其控制所述曳引机的驱动；以及估计装置（13），其将取决于承载重量的第1驱动力损耗或者取决于轿厢位置的第2驱动力损耗作为数值模型进行辨识，根据所述数值模型估计驱动力损耗。
【专利说明】电梯装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电梯装置，尤其涉及高精度地估计在轿厢行进时产生的驱动力损耗的技术。
【背景技术】
[0002]在电梯装置中搭载有称量装置，以便检测轿厢的承载重量。关于采用校正称量装置的技术的文献公知有专利文献I。在该专利文献I中，确定在使轿厢行进时产生的驱动力损耗，根据去除该驱动力损耗后的驱动力估计轿厢内的承载重量。
[0003]在电梯装置产生的驱动力损耗(行进损耗)取决于导轨与引导器的接触状态和/或承载重量，并且根据每个建筑而呈现不同的大小。因此，在不考虑轿厢位置和/或承载重量带来的影响而估计驱动力损耗的情况下、或者预先将驱动力损耗设定为固定值的情况下，在估计出的驱动力损耗与实际的驱动力损耗之间产生误差。由于该误差的存在，在将估计出的承载重量用于判定行进异常时，有时尽管是正常状态，但电梯装置却判定为行进异常。并且，在将估计出的承载重量用于电梯的控制时，由于把估计偏差导致的误差计算在内，因而产生运行性能的下降。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开6-321440号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的问题
[0008]本发明正是为了解决上述的问题而提出的，其目的在于提供一种电梯装置，该电梯装置具有对根据轿厢位置而确定的驱动力损耗和与承载重量成比例的驱动力损耗进行辨识的功能。
[0009]用于解决问题的手段
[0010]本申请的电梯装置具有:轿厢，其通过绳索与对重连接；曳引机，其卷起绳索；控制装置，其控制曳引机的驱动；以及估计装置，其将取决于承载重量的第I驱动力损耗作为数值模型辨识，根据数值模型估计驱动力损耗。
[0011]发明效果
[0012]本申请的电梯装置能够高精度地辨识驱动力损耗，高精度地估计承载重量。并且，由于在运行中高精度地估计承载重量，因而能够通过判断轿厢行进所需的惯性质量和/或驱动力来确定控制参数，而实现控制性能的提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是表示本发明的电梯装置的结构的图。
[0014]图2是表示驱动力损耗的倾向的图。[0015]图3是用于说明实施方式I的数值模型的图。
[0016]图4是表示对驱动力损耗进行学习的步骤的流程图。
[0017]图5是用于说明实施方式2的数值模型的图。
[0018]图6是用于说明实施方式3的数值模型的图。
【具体实施方式】
[0019]实施方式I
[0020]图1表示本发明的电梯装置的结构。电梯装置与普通的电梯装置的机械系统一样，具有轿厢1、对重2、绳索3、绳轮4、曳引机5、偏导器轮6、引导器7、导轨8、引导器9、导轨10和称量装置14等。轿厢I和对重2通过绳索3而连接。绳索3被卷绕在绳轮4上。通过由曳引机5驱动绳轮4旋转，轿厢I沿上下方向运行。使用称量装置14检测轿厢I的承载重量(L)。当在轿厢I中承载了额定重量的一半重量的情况下，对重2和轿厢I保持平衡。在曳引机5设有检测驱动轴的转矩的转矩传感器。
[0021]控制装置12控制逆变器11来驱动曳引机5，由此电梯装置进行运转。控制装置12与估计装置13连接。估计装置13确定轿厢I行进中的驱动力损耗(行进损耗)并保存其特性，根据所保存的特性估计驱动力损耗。下面，将确定驱动力损耗并保存其特性的处理称为“辨识”，将根据所保存的特性估计驱动力损耗的处理称为“估计”。
[0022]估计装置13具有接收信号的输入部21、处理所接收的信号的处理部22、向控制装置12输出数据信号的输出部23、和存储数据的存储部24。从逆变器11向输入部21输入用于计算驱动力(Fiq)的信号，从控制装置12向输入部21输入轿厢I的位置信号、加减速度模式信号、与当前的承载状态相当的信号以及针对估计装置13的指令信号等。接收这些信号的处理部22按照来自控制装置12的指令信号进行动作。在其动作中用于辨识驱动力损耗的处理中，由于需要临时存储与所输入的信号相关的信息并读出所存储的信息，因而处理部22和存储部24构成为能够相互进行信息的发送和接收。
[0023]在处理部22中经辨识后的驱动力损耗和估计出的驱动力损耗，被传递给输出部23并输入控制装置12。在本实施方式的结构中，通过访问控制装置12，能够确认所辨识的驱动力损耗和/或当前的估计驱动力损耗。另外，如果前述的信号被输入到估计装置13，则也能够利用来自逆变器11或控制装置12以外的输入进行驱动力损耗的辨识。关于用于计算曳引机5的驱动力的信号，能够利用曳引机的转矩电流值信号、转矩传感器的输出信号、逆变器11的转矩指令信号和转矩电流指令信号等。
[0024]下面，说明用于根据输入估计装置13的信号来学习(估计)驱动力损耗的数值模型。驱动力损耗包括引导器7与导轨8的接触导致的摩擦损耗、引导器9与导轨10的接触导致的摩擦损耗、曳引机5的旋转损耗、如偏导器轮6那样的滑轮类的轴承的旋转损耗的全部。其中，引导器(7和9)与导轨(8和10)的接触状态根据轿厢I的位置而不同，因而起因于这种接触的摩擦损耗具有取决于轿厢位置X的倾向。另一方面，旋转损耗与施加给旋转轴的轴力成比例，因而具有与轿厢I的承载重量L成比例的倾向。因此，关于数值模型可以考虑与承载重量L成比例的数值模型、取决于轿厢位置X的数值模型、或者将这两种数值模型相结合得到的模型等。
[0025]由于驱动力损耗具有取决于轿厢位置X的倾向和与承载重量L成比例的倾向，因而承载重量不同时的驱动力损耗显示出如下趋势:维持取决于轿厢位置X的同一轮廓形状的同时，对整体增减取决于承载重量L的损耗量。图2示例了每个轿厢位置处的驱动力损耗。驱动力损耗Fa表示轿厢没有承载的情况，驱动力损耗Fb表示轿厢有承载的情况。
[0026]估计装置13准确地捕捉取决于轿厢位置X的趋势和与承载重量L成比例的趋势这双方，并根据图3所示的式I辨识并估计驱动力损耗。其中，驱动力损耗Fltjss (x，L)表示轿厢位置X与轿厢的承载重量L的函数。承载重量L以对重2与轿厢I平衡的状态为基准。
[0027]在式I中，右边的第I项表示取决于承载重量的驱动力损耗(第I驱动力损耗)，右边的第2项表示取决于轿厢位置的驱动力损耗(第2驱动力损耗)。如果对式I中的针对承载重量L的比例常数kl1()SS和取决于轿厢位置X的驱动力损耗成分k21()SS进行辨识，则能够将轿厢位置X和承载重量L作为自变量来估计预定状态下的驱动力损耗Fltjss (x，L)。
[0028]曳引机5的驱动力Fiq (x,L)是轿厢位置X和承载重量L的函数,满足式2所示的平衡关系。根据式2，能够根据起因于影响轿厢等的绳索/线缆类的重量的力Fcab U)、对重和轿厢处于平衡状态时的包括轿厢和对重之外的绳索/线缆类在内的驱动系统整体的惯性质量M (X)、重力加速度g、与轿厢位置X对应的轿厢的加速度a (x)，估计出驱动力Fiq (x，L)。在此，关于各项的正负符号是将轿厢上行方向表示为正。驱动力损耗Fltjss在行进方向上反向作用，因而用正负符号表示。关于驱动力Fiq，用式3表示轿厢的上行运行时的平衡关系，用式4表示轿厢的下行运行时的平衡关系。
[0029]在设承载重量L相同的情况下，根据式3与式4之差得到式5。式5用于根据牵引轿厢I的驱动力Fiq等估计驱动力损耗。为了进行估计，控制装置12对于两种承载重量(L1、L2)，使轿厢I以在相同轿厢位置X处具有相同加速度的速度变化进行上下运转。存储在各轿厢位置处的驱动力，将其差值除以2，得到驱动力损耗Fltjss (x，L)。
[0030]根据与这样得到的两种承载重量(L1、L2)相关的驱动力损耗，用式6计算出式I的比例常数kl1()SS。同样，按照式7a所示计算出式I的驱动力损耗成分k21()SS。
[0031]在式5中，虽然当不是在相同轿厢位置处具有相同加速度的速度变化的情况下，也能够计算包括加速度的最终项而得到驱动力损耗，但是如果设加速度相同，则右边的最终项为零，因而能够减小辨识的误差。并且，虽然提取不包含加减速区域的恒速运转下的驱动力，最终项也为零，因而也能够减小误差，但如果是在相同轿厢位置处具有相同加速度的速度变化，则即使在一定需要加减速度的上下末端楼层附近，也能够没有误差地辨识驱动力损耗。
[0032]下面，根据图4说明在本实施方式中用于估计驱动力损耗的具体步骤。在驱动力损耗的学习时，首先将承载状态设为0%(步骤I)。然后，访问控制装置12，沿上下方向进行往复行进(步骤2)。将通过往复行进得到的驱动力存储在存储部24中(步骤3)。然后，将承载状态设为100%(步骤4)，同样沿上下方向往复行进(步骤5)，将所得到的驱动力存储在存储部24中(步骤6)。最后，根据式6、式7a，根据所存储的驱动力来辨识用于估计驱动力损耗所需要的信息(步骤7)。
[0033]在不要求辨识精度的情况下，也可以采用仅在一种承载状态下运转的方法。在这种情况下，如果仅在不需要对重的装载作业的无承载状态下进行学习，则在式I中设L=0。通过与承载状态无关地使驱动力损耗成分k2与驱动力损耗Fltjss (x，0)相等，能够省去变更轿厢的承载重量L的工时，并且能够省略学习步骤4?6。在这种情况下，能够与比例常数klloss独立地求出式7b的驱动力损耗成分k21()SS。
[0034]根据以上所述，能够高精度地辨识驱动力损耗，如果在辨识结果中检测出预料之外的异常大小的驱动力损耗，则能够判定轿厢在井道内被钩挂或存在与导轨的接触异常。
[0035]本实施方式的电梯装置通过高精度地确定因每个建筑物而有偏差的、取决于轿厢位置的驱动力损耗和与承载重量成比例的驱动力损耗，能够确认有无过剩的驱动力损耗，能够判定电梯装置能否正常运转。另外，通过在井道末端楼层附近也高精度地确定因每个建筑物而存在不同的驱动力损耗，能够确认有无过剩的驱动力损耗，能够与井道位置无关地判定电梯装置能否正常运转。
[0036]实施方式2
[0037]本发明的实施方式2的电梯装置将使用所辨识的驱动力损耗而估计出的驱动力和直接检测出的驱动力进行比较，由此检测异常。在此，直接检测包括根据设于曳引机驱动轴的转矩传感器的输出检测驱动力的情况、和根据曳引机5 (逆变器11)的转矩电流估计驱动力的情况。
[0038]能够根据式2的右边估计出行进所需要的驱动力Fiq。其中，控制装置12具有与承载重量L和加速度a (X)相关的信息，因而从控制装置12向估计装置13传递信息。并且，能够按照在实施方式I中公开的那样辨识驱动力损耗。其它必要信息是指起因于惯性质量M (X)和线缆类的重量的力Frab (X)，这些力能够根据通过沿上下方向运转而存储在存储部24中的驱动力进行辨识。
[0039]在辨识惯性质量M (X)和力FMb (X)时，将承载重量设为任意的相同条件，将加减速度模式设为在上下行运转中相同的a (X)，如此进行行进，即可得到直接检测的驱动力。基于该驱动力，根据式3和式4得到图5所示的式8。
[0040]式8的驱动力Fmtc是从运转所需要的驱动力Fiq中去除了驱动力损耗Fltjss的力。绳索/线缆类对力FMb产生的影响具有与轿厢位置X成比例地加减的倾向。将轿厢恒速行进的范围内的轿厢的不同位置设为轿厢位置xl、轿厢位置x2，根据式9能够得到该取决于位置的比例常数kleab。并且，能够按照式10所示得到在轿厢位置xO处绳索/线缆类对力Fcab产生的影响成分k2Mb。
[0041 ] 关于绳索/线缆类对力Feab产生的影响，通常设计成在轿厢位于中间位置时为零，轿厢位置xO表示距轿厢中间位置的距离。根据式11确定取决于轿厢位置的线缆类的重量导致的力Fcab (x)0可知能够根据式8?式12得到惯性质量M U)。
[0042]如上所述，式2的右边所示的各项能够根据控制装置12预先具有的信息、和通过基于上下运转的学习行进而得到驱动力进行估计。将该估计出的驱动力Fiq和直接检测出的驱动力Fiq进行比较，在直接检测出的驱动力Fiq比较大的情况下，判定为轿厢发生钩挂或与导轨的接触产生异常，由此能够始终进行异常的监视，并迅速地进行行进异常检测。另外，判定为直接检测出的驱动力大于估计出的驱动力的情况，也包括预先将检测或辨识导致的误差或偏差设为固定值(下面将设定的大小称为规定值)且直接检测出的驱动力相比估计出的驱动力大规定值以上的情况，以及虽然直接检测出的驱动力小于估计出的驱动力，但是在估计出的驱动力与直接检测出的驱动力之差小于规定值时判定为异常的情况。
[0043]实施方式3[0044]本发明的实施方式3的电梯装置通过根据行进时的驱动力高精度地辨识驱动力损耗来消除该驱动力损耗的影响，能够高精度地估计承载重量。通过将式I代入式2进行变形，能够得到如图6的式13所示的承载重量L的估计式。式13的右边不存在与承载重量相关的项。
[0045]其中，驱动力Fiq (x, L)表示在行进中直接检测出的力。通过使用右边的各系数进行运算，能够高精度地估计承载重量L。如果使用该结果，则能够在运行中高精度地估计承载重量，通过判定必要的惯性质量和驱动力来决定控制参数，能够实现性能提高。并且，通过将高精度地估计出的承载重量与在轿厢停止中称量装置14测量出的承载重量进行比较，能够高精度地校正称量装置14。
[0046]电梯装置采用如下这样的控制方式:根据承载重量估计运转负荷，并在曳引机5和逆变器11的能力所允许的限度内提高运转速度，从而提高运行效率。根据实施方式3，电梯装置能够高精度地估计承载重量值并减小估计误差，因而能够进一步提高运行效率。例如，利用式14和式15以在不超过曳引机5的额定电流的范围内利用曳引机5的能力的方式来决定速度。
[0047]动力行进时的最大速度时的速度Vp取决于驱动力损耗Fltjss (x，L)、曳引机的额定功率Ht、额定承载量Lrated、轿厢内的承载重量L、平衡率Y、轿厢承载重量的检测误差Er、电动机和逆变器在动力行进时的效率np。同样，再生行进时的最大速度时的速度Vr取决于驱动力损耗Fltjss (x，L)、曳引机的额定功率Ht、额定承载量Lrated、轿厢内的承载重量L、平衡率Y、轿厢承载重量的检测误差Er、电动机和逆变器在再生行进时的效率L。平衡率Y被设为在以额定搭载的50%与对重保持平衡时为0.5。
[0048]这些参数中除驱动力损耗以外被存储在估计装置13的存储部24中，并在进行速度V的运算时从存储部24读出相应的参数。虽然轿厢负荷的检测误差Er和驱动力损耗Floss (x，L)具有偏差，但是如果代入假定的最大值求出速度，则能够在不超过额定电流的状态下进行运转。尤其是如果使用由本实施方式的估计装置13高精度地估计出的承载重量L，则能够减小检测误差Er。并且，如果通过实施方式I的驱动力损耗的辨识来高精度地估计驱动力损耗Fltjss,则能够较小地估计其偏差，能够提高速度、提高运行效率。
[0049]在本发明的承载重量的估计中，考虑了在进行加/减速的轿厢位置处的驱动力损耗和加速度的影响，因而即使是在达到最大速度之前的加/减速中也能够高精度地进行估计。并且，能够高精度地估计承载重量，能够替代称量装置。另外，能够高精度地确定承载重量，不需将必要程度以上的误差估计在内，能够以最大限度的高速度进行运转。
[0050]标号说明
[0051]I轿厢；5曳引机；11逆变器；12控制装置；13估计装置。
【权利要求】
1.一种电梯装置，其特征在于，该电梯装置具有: 轿厢，其通过绳索与对重连接； 曳引机，其卷起所述绳索； 控制装置，其控制所述曳引机的驱动；以及 估计装置，其根据数值模型来辨识取决于所述轿厢的承载重量的第I驱动力损耗，并根据所述数值模型来估计驱动力损耗。
2.根据权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，在所述数值模型中，所述第I驱动力损耗与所述承载重量成比例。
3.根据权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，所述估计装置根据所述数值模型对取决于轿厢位置的第2驱动力损耗进行辨识。
4.根据权利要求2所述的电梯装置，其特征在于，所述估计装置根据所述数值模型对取决于轿厢位置的第2驱动力损耗进行辨识。
5.根据权利要求3所述的电梯装置，其特征在于， 所述控制装置将预定的轿厢位置处的加速度设为相同，使所述轿厢沿上下方向运行， 所述估计装置根据在上行运行中直接检测出的第I驱动力和在下行运行中检测出的第2驱动力，辨识所述第I驱动力损耗和所述第2驱动力损耗。
6.根据权利要求4所述的电梯装置，其特征在于， 所述控制装置将预定的轿厢位置处的加速度设为相同，使所述轿厢沿上下方向运行， 所述估计装置根据在上行运行中直接检测出的第I驱动力和在下行运行中检测出的第2驱动力，辨识所述第I驱动力损耗和所述第2驱动力损耗。
7.根据权利要求1?6中任意一项所述的电梯装置，其特征在于，所述控制装置将根据所述数值模型估计出的驱动力和直接检测出的驱动力进行比较，在所述直接检测出的驱动力大于根据所述数值模型估计出的驱动力的情况下，判定为行进异常。
8.一种电梯装置，其特征在于，该电梯装置具有: 轿厢，其通过绳索与对重连接； 曳引机，其卷起所述绳索； 控制装置，其控制所述曳引机的驱动；以及 估计装置，其将取决于所述轿厢的承载重量的第I驱动力损耗和取决于轿厢位置的第2驱动力损耗作为数值模型进行辨识，根据所辨识的所述数值模型、直接检测出的驱动力、驱动系统的惯性质量、所述轿厢的加速度以及由于线缆重量而施加的力，来估计所述轿厢的承载重量。
9.根据权利要求8所述的电梯装置，其特征在于，根据估计出的所述承载重量和所述曳引机的额定功率，决定所述轿厢的最大运转速度。
【文档编号】B66B1/24GK103492301SQ201280019460
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年4月6日 优先权日:2011年5月20日
【发明者】近藤力雄, 酒井雅也 申请人:三菱电机株式会社