JP2018140868A - エレベータのロープ振れ検出システム - Google Patents
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Abstract
【課題】実際にロープが振れている状態を正確に検出して適切に対応する。【解決手段】一実施形態に係るエレベータのロープ振れ検出システムは、乗りかご16の昇降動作と共にシーブ13,14を介して移動するメインロープ15と、このメインロープ15の長手方向に沿って一定間隔毎に埋め込まれた複数の加速度センサ22a,22b,22c…と、これらの22a,22b,22c…から出力される水平方向の加速度信号に基づいてメインロープ15の振れ量を検出するロープ振れ検出装置21とを備える。【選択図】 図1
Description
本発明の実施形態は、エレベータのロープ振れ検出システムに関する。
建物が高層化されると、建物の固有振動数が低下するため、地震発生時や強風時に共振現象が起こりやすくなる。ここで、建物の固有振動数と昇降路内に設けられたエレベータのロープ(メインロープ、コンペンロープ等)の固有振動数が一致すると、ロープが共振により大きく振れてしまい、昇降路内の機器類に接触し、いわゆる「閉じ込め事故」が発生する危険がある。
このような事故を防止するため、建物が揺れた場合に、その建物の揺れ量とかご位置との関係からロープの振れ量を所定の数式を用いて予測し、その予測結果として得られたロープの振れ量が閾値を越えていた場合に管制運転に切り替える方法がある。また、光電センサやカメラを用いてロープの振れ量を検出する方法もある。
しかしながら、上述した方法はロープの振れを直接検出しているわけではない。このため、実際にロープが振れている状態を把握できず、ロープが昇降路内の機器類に接触した場合などに対応に遅れが生じる可能性がある。
本発明が解決しようとする課題は、実際にロープが振れている状態を正確に検出して適切に対応できるエレベータのロープ振れ検出システムを提供することである。
一実施形態に係るエレベータのロープ振れ検出システムは、乗りかごの昇降動作と共にシーブを介して移動するロープと、このロープの長手方向に沿って一定間隔毎に埋め込まれた複数の加速度センサと、これらの加速度センサから出力される水平方向の加速度信号に基づいて上記ロープの振れ量を検出する検出手段とを具備する。
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
図1は一実施形態に係るエレベータの全体構成を示す図である。今、ある建物10の中に1台のエレベータ11が設置されている場合を想定する。
建物10の最上部の機械室10aに、エレベータ11の駆動源である巻上機12が設置されている。なお、マシンルームレスタイプのエレベータでは、昇降路10b内の上部に巻上機12が設置される。この巻上機12の回転軸に取り付けられたメインシーブ13とそらせシーブ14にメインロープ15が架設されている。なお、メインロープ15は、実際には複数本存在するが、ここでは便宜的に1本のみを示す。メインロープ15の一端側には乗りかご16、他端側にはカウンタウェイト17に取り付けられている。
また、昇降路10bの最下部にはコンペンシーブ18が設置されており、このコンペンシーブ18を介してコンペンロープ19の端部がそれぞれ乗りかご16とカウンタウェイト17の底部に取り付けられている。このコンペンロープ19は、乗りかご16とカウンタウェイト17の動きを安定化させるためにある。
巻上機12の駆動によりメインシーブ13が回転し、メインロープ15がメインシーブ13とそらせシーブ14を介して移動する。これにより、乗りかご16とカウンタウェイト17がつるべ式に昇降動作する。また、このときに乗りかご16とカウンタウェイト17の底部に取り付けられたコンペンロープ19がコンペンシーブ18を介して移動する。
なお、図1の例では、1:1ローピング形式で乗りかご16とカウンタウェイト17を昇降動作させる構成を示したが、本発明は特に1:1ローピング形式に限定されるものではなく、例えば2:1ローピング形式などであっても良い。
一方、建物10の機械室10aあるいはマシンルームレスタイプでは昇降路10b内にエレベータ制御装置20とロープ振れ検出装置21が設置されている。
エレベータ制御装置20は、「制御盤」とも呼ばれ、CPU、ROM、RAM等を搭載したコンピュータからなり、巻上機12の駆動制御などを含むエレベータ全体の制御を行う。本実施形態において、このエレベータ制御装置20は、ロープ振れ検出装置21によって検出されたロープ振れ量に基づいて乗りかご16の運転を制御する機能を備える。ロープ振れ検出装置21は、エレベータ制御装置20に接続され、後述する加速度センサ22a,22b,22c…,23a,23b,23c…の各信号を無線通信により受信する機能と、これらの信号に基づいてロープ振れ量を検出する機能とを備える。
「ロープ振れ」とは、ロープの水平方向の振れのことである。また、ここで言う「ロープ」とは、乗りかご16の昇降動作に関連したロープのことであり、図1の例ではメインロープ15の他にコンペンロープ19も含む。
ここで、メインロープ15には、複数個の加速度センサ22a,22b,22c…が長手方向に沿って一定間隔で埋め込まれている。同様に、コンペンロープ19に対しても、複数個の加速度センサ23a,23b,23c…が長手方向に沿って一定間隔で埋め込まれている。これらはx,y,z軸の3方向の加速度を測定可能な3軸加速度センサからなる。なお、乗りかご16のかごドア16を正面として見た場合に、そのかごドア16aの左右方向をx軸、前後方向をy軸、上下方向をz軸とする。
これらの加速度センサ22a,22b,22c…,23a,23b,23c…は、無線通信機能とバッテリを備える。上記無線通信機能は、所定の通信範囲内でロープ振れ検出装置21との間で無線通信を行う。上記バッテリは、少なくともロープ交換までの間、センサ動作に必要な電力を供給可能な容量を有する。なお、これらの加速度センサ22a,22b,22c…,23a,23b,23c…に、例えば振動によって発電する発電装置を設けておくことでも良い。
次に、ロープと加速度センサとの関係について説明する。なお、以下ではメインロープ15を例にして説明するが、コンペンロープ19でも同様である。また、メインロープ15に用いられる複数個の加速度センサ22a,22b,22c…のうちの任意の1つを加速度センサ22と表記して説明する。
図2はエレベータ11に用いられるメインロープ15の断面図であり、ここでは8ストランド型のロープの例が示されている。
メインロープ15の外周はストランド31で囲まれており、その中に樹脂32を介して軸芯33がある。ストランド31は、複数本の素線を単層また多層に撚り合わせてできている。このストランド31を複数本(この例ては8本)用いて、軸芯33の周りに所定のピッチで撚り合わせられている。軸芯33は樹脂ソリッドからなり、その中に3軸の加速度センサ22が水平方向をx軸,y軸、垂直方向をz軸にして埋め込まれている。
加速度センサ22は、メインロープ15がメインシーブ13やそらせシーブ14を通過するときでも位置ずれしないようにロープ内で樹脂32によって覆われている。なお、樹脂32には加速度センサ22の無線通信に影響しない素材が使われている。また、ロープ外周を囲むストランド31についても加速度センサ22の無線通信に影響しない素材が使われている。
図3および図4に示すように、加速度センサ22の初期位置(x軸,y軸,z軸の信号値)を設定しておき、x軸方向の変位量とy軸方向の変位量からメインロープ15の水平方向の振れ量を求める。また、図5に示すように、加速度センサ22のz軸方向の変位量から乗りかご16の位置(メインロープ15の垂直方向の動き)と関連付けて水平方向の振れ量を求める。
次に、同実施形態におけるロープ振れ検出システムの動作を説明する。
図6は本システムの動作を示すフローチャートである。
まず、乗りかご16の運転を開始する前に、メインロープ15の中に埋め込まれた加速度センサ22a,22b,22c…のそれぞれの初期位置(x軸,y軸,z軸の信号値)を設定しておき、ロープ振れ検出装置21に記憶しておく(ステップS11)。乗りかご16の運転が開始されると(ステップS12)、その運転中に加速度センサ22a,22b,22c…によって検出された3軸方向の加速度信号が無線通信によりロープ振れ検出装置21に逐次送信される(ステップS13)。ロープ振れ検出装置21は、これらの加速度信号に基づいてメインロープ15の各箇所の振れ量を乗りかご16の位置に関連付けて検出する(ステップS14)。
まず、乗りかご16の運転を開始する前に、メインロープ15の中に埋め込まれた加速度センサ22a,22b,22c…のそれぞれの初期位置(x軸,y軸,z軸の信号値)を設定しておき、ロープ振れ検出装置21に記憶しておく(ステップS11)。乗りかご16の運転が開始されると(ステップS12)、その運転中に加速度センサ22a,22b,22c…によって検出された3軸方向の加速度信号が無線通信によりロープ振れ検出装置21に逐次送信される(ステップS13)。ロープ振れ検出装置21は、これらの加速度信号に基づいてメインロープ15の各箇所の振れ量を乗りかご16の位置に関連付けて検出する(ステップS14)。
詳しくは、図7に示すように、メインロープ15の中に埋め込んだ加速度センサ22a,22b,22c…に識別番号D1,D2,D3…を付しておく。そして、これらの識別番号D1,D2,D3…と加速度センサ22a,22b,22c…のx軸,y軸,z軸の変位量とを対応付けて順次記憶していくことで、乗りかご16の位置によってメインロープ15のどの箇所がどのくらい振れているのかを求める。
ここで、エレベータ制御装置20は、メインロープ15が昇降路10b内の接触対象物に接触するまでの水平方向の距離を閾値として定めておき、ロープ振れ検出装置21によって検出されたメインロープ15の各箇所の振れ量が上記閾値以内であるか否かを判断する(ステップS15)。
昇降路10b内の接触対象物とは、例えば図8に示すようにガイドレール24a,24bのことである。ガイドレール24a,24bは、昇降路10b内に立設されており、乗りかご16の両側を支持している。実際にはメインロープ15は複数本のロープから構成されているので、これらのロープの中で昇降路10b内の接触対象物に最も接触しやすいロープを振れ検出の対象ロープとし、その対象ロープの振れ量に対する閾値を定める。図8の例では、図中の左端のロープ15aを振れ検出の対象ロープとしており、そのロープ15aの長手方向のいずれかの箇所がガイドレール24aに接触するまでの距離Laを閾値として定めている。
なお、左端のロープ15aと右端のロープ15bの両方に加速度センサ22a,22b,22c…を埋め込んでおくことでも良いし、メインロープ15を構成する各ロープのすべてに加速度センサ22a,22b,22c…を埋め込んで、各ロープの振れ量を個別に求める構成としても良い。
また、昇降路10b内の接触対象物は、ガイドレール24a,24bの他に、例えばカウンタウェイト17や図示せぬ各階のホールシェルなど含まれる。したがって、ロープがこれらの接触対象物のいずれかに接触することも考慮して、その中で最も近い接触対象物までの距離を閾値として定めることが好ましい。
ここで、メインロープ15の各箇所の振れ量が上記閾値以内であった場合(ステップS15のYes)、エレベータ制御装置20は、正常な状態であると判断し、そのまま通常運転を継続する(ステップS16)。通常運転とは、乗りかご16を呼び(乗場呼び/かご呼び)に応答させて定常速度で移動させる運転のことである。
一方、メインロープ15の各箇所のいずれかの振れ量が上記閾値を超えていた場合(ステップS15のNo)、エレベータ制御装置20は、メインロープ15が昇降路10b内の接触対象物に接触したか否かを判断する(ステップS17)。
この場合、図8の例のように、ロープ15aがガイドレール24aに接触するまでの距離Laを閾値として定めていれば、ロープ15aの各箇所のいずれかがLaを超えて振れていれば、ガイドレール24aに接触しているものと判断できる。つまり、ロープ15aとガイドレール24aとの相対位置はどの箇所でも同じであるため、ロープ15aの一部がLaを超えて振れていれば、ガイドレール24aに接触していると判断できる。すなわち、ロープ15aがガイドレール24aに接触しているか否かの判断に際しては、上記ステップS15とS17が同時でもよく、ロープ15aの一部がLaを超えて振れていれば、ガイドレール24aに接触していると判断して、後述する管制運転に進むことでも良い。
また、例えばロープ15aとカウンタウェイト17までの距離(Lcとする)を閾値として定めた場合には、ロープ15aの中でLcを超えて振れている箇所とカウンタウェイト17とのZ軸方向の位置を確認する必要がある。つまり、ロープ15aの中でLcを超えて振れている箇所とカウンタウェイト17のZ軸方向の位置とが一致していれば、カウンタウェイト17に接触していると判断できる。
なお、ロープ15aが何らかの接触対象物に接触した場合、そのときの衝撃で加速度センサ22a,22b,22c…の信号に急激な変化が表れるので、その信号変化から接触の有無を判断することでも良い。
図6のフローチャートに戻って、エレベータ制御装置20は、メインロープ15が昇降路10b内の接触対象物に接触していないと判断した場合には(ステップS17のNo)、管制運転に切り替えて乗りかご16を最寄階で停止させる(ステップS18)。乗りかご16の位置によってはメインロープ15の振れが共振作用により増長される可能性がある。したがって、メインロープ15の振れが収まるまでの間、乗りかご16を最寄階で停止させておく。なお、最寄階で乗客を一旦降ろして良いし、かご内に乗客を待機させておき、メインロープ15の振れが収まり次第、運転を再開させても良い。
エレベータ制御装置20は、メインロープ15が昇降路10b内の接触対象物に接触したと判断した場合には(ステップS17のYes)、直ちに乗りかご16の運転を停止させる(ステップS19)。これは、メインロープ15が接触対象物に絡まっていることもあるため、運転を続けてしまうと危険だからである。乗りかご16の運転を停止させた場合には、その旨が図示せぬエレベータの監視センタあるいは建物内の図示せぬ監視室に発報されて、保守員等が救助に向かうことになる。
このように、メインロープ15の中に加速度センサ22a,22b,22c…を一定間隔で埋め込んでおくことにより、ロープ移動に影響を与えずに、加速度センサ22a,22b,22c…の信号変化からメインロープ15が振れている状態を正確に検出することができる。
また、メインロープ15が昇降路10b内の接触対象物に接触した場合に、どの箇所が接触したのかをメインロープ15の中の加速度センサ22a,22b,22c…の設置位置から判断できるので、後に保守員が接触箇所を点検する際にロープ全体をチェックするといった手間を省くことができる。
さらに、管制運転により乗りかご16を最寄階で止めた場合に、加速度センサ22a,22b,22c…の各信号からメインロープ15が垂直に垂れている状態を自動的に確認して、乗りかご16の運転を速やかに再開することができる。
なお、上記実施形態では、メインロープ15を例にして説明したが、乗りかご16の運転中にコンペンシーブ18を介して移動するコンペンロープ19についても同様である。すなわち、コンペンロープ19の中に一定間隔で埋め込まれた加速度センサ23a,23b,23c…信号の変化からコンペンロープ19の振れ量をリアルタイムで検出でき、そのときの振れ量と昇降路10b内の接触対象物との関係から乗りかご16の運転を制御することができる。
また、図1の例では、エレベータ制御装置20とロープ振れ検出装置21を独立して設けたが、エレベータ制御装置20にロープ振れ検出装置21の機能を設けて一体化する構成としても良い。
以上述べた少なくとも1つの実施形態によれば、実際にロープが振れている状態を正確に検出して適切に対応できるエレベータのロープ振れ検出システムを提供することができる。
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10…建物、10a…機械室、10b…昇降路、11…エレベータ、12…巻上機、13…メインシーブ、14…そらせシーブ、15…メインロープ、16…乗りかご、16a…かごドア、17…カウンタウェイト、18…コンペンシーブ、19…コンペンロープ、20…エレベータ制御装置、21…ロープ振れ検出装置、22,22a,22b,22c…加速度センサ、23,23a,23b,23c…加速度センサ、31…ストランド、32…樹脂、33…軸芯。
一実施形態に係るエレベータのロープ振れ検出システムは、乗りかごの昇降動作と共にシーブを介して移動するロープと、このロープの長手方向に沿って一定間隔毎に埋め込まれた複数の加速度センサと、これらの加速度センサから出力される水平方向の加速度信号に基づいて上記ロープの振れ量を検出する検出手段とを具備する。
上記検出手段は、上記乗りかごの運転中に上記各加速度センサから出力される水平方向および垂直方向の加速度信号に基づいて上記ロープの各箇所の振れ量を上記乗りかごの位置と関連付けて検出することを特徴する。
上記検出手段は、上記乗りかごの運転中に上記各加速度センサから出力される水平方向および垂直方向の加速度信号に基づいて上記ロープの各箇所の振れ量を上記乗りかごの位置と関連付けて検出することを特徴する。
Claims (7)
- 乗りかごの昇降動作と共にシーブを介して移動するロープと、
このロープの長手方向に沿って一定間隔毎に埋め込まれた複数の加速度センサと、
これらの加速度センサから出力される水平方向の加速度信号に基づいて上記ロープの振れ量を検出する検出手段と
を具備したことを特徴するエレベータのロープ振れ検出システム。 - 上記検出手段は、
上記乗りかごの運転中に上記各加速度センサから出力される水平方向および垂直方向の加速度信号に基づいて上記ロープの各箇所の振れ量を上記乗りかごの位置と関連付けて検出することを特徴する請求項1記載のエレベータのロープ振れ検出システム。 - 上記検出手段によって検出された上記ロープの振れ量に基づいて上記乗りかごの運転を制御する運転制御手段をさらに具備したことを特徴とする請求項1記載のエレベータのロープ振れ検出システム。
- 上記運転制御手段は、
上記ロープの振れ量が予め設定された閾値以内であれば通常運転を継続し、上記ロープの振れ量が上記閾値を超える場合には管制運転に切り替えて上記乗りかごを最寄階で停止させることを特徴とする請求項3記載のエレベータのロープ振れ検出システム。 - 上記運転制御手段は、
上記ロープの振れ量が上記閾値を超える場合に、上記ロープが昇降路内の接触対象物に接触したか否かを判断し、上記昇降路内の接触対象物に接触したと判断した場合に上記乗りかごの運転を停止することを特徴とする請求項4記載のエレベータのロープ振れ検出システム。 - 上記運転制御手段は、
上記ロープが昇降路内の接触対象物に接触するまでの水平方向の距離を閾値として定めることを特徴とする請求項4記載のエレベータのロープ振れ検出システム。 - 上記昇降路内の接触対象物には、上記乗りかごを支持するためのガイドレールが含まれることを特徴とする請求項6記載のエレベータのロープ振れ検出システム。
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