JP5287316B2 - エレベータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、地震や強風によって生じる建築物の振動、特に長周期振動により引き起こされるエレベータのロープの横揺れ量を検出し、それに応じて適切な管制運転を行うことのできるエレベータ装置に関するものである。

地震や強風によって建築物が揺れると、その建築物内に設置されたエレベータでは、その揺れによって、例えば、かごやカウンターウェイトが脱レールを起こしたり、ロープやケーブル類が遥動し昇降路内の機器類に引っ掛かるといった不具合が発生することがある。このため、エレベータでは、こうした不具合による乗客の閉じ込めや各種機器類の損傷を防止するため、地震や強風による建築物の揺れを感知して、地震時管制運転や強風時管制運転に移行する等の制御が従来から実施されているが、近年では、建築物の高層化に伴い、特に長周期振動によるエレベータのロープやケーブル類の揺れが大きな問題となっている。この長周期振動は、遠隔地で比較的大きな地震が発生した場合や強風によって引き起こされるもので、その振動周波数は低く、長時間に亘って振動が継続することも多い。

一方、高層の建築物に設置されたエレベータでは、使用されるロープも必然的に長くなりその振動周波数も低くなるため、長周期振動による建物の揺れが発生すると、ロープ系がその揺れに共振し、その結果建物の揺れが小さくてもエレベータのロープや、調速機ロープ，或いはトラベリングケーブルなどの振幅が次第に大きくなり、昇降路内の機器に衝突したり、引っ掛かったりする被害が発生する。

このため、長周期振動による建物の揺れをエレベータの機械室等に設置した振動計（加速度センサ）等で検出し、その検出信号からロープの横方向変位量を算出し、その結果に応じた管制運転を行うようにしたものが種々提案されている（例えば特許文献１，２参照）。

特開２００８−１１４９４４号公報 特開２００８−０４４７０１号公報

長周期振動による揺れは、通常の地震による揺れと比べて周波数が低く、加速度も小さいため、これを加速度センサ等で検知するためには、高感度の高価な加速度計が必要となる。また、建物の揺れとロープ系の揺れとは必ずしも１対１に対応しておらず、建物の揺れからロープ系の揺れを精度よく算出するのは困難なだけでなく、非常に複雑な計算となるといった問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、ロープの横揺れ量とかごの上下方向の変位量との間には密接な関係があり、しかもかごの振動周波数はロープの２倍となるため、感度の低いセンサでも検知が容易となることに着目し、安価な変位センサや加速度センサを用いて長周期振動によるロープの横揺れ量を簡単に算出することのできるエレベータ装置を提供することを目的としたものである。

本発明は、昇降路内に設置されたロープの揺れを検知して管制運転を行うエレベータ装置において、かご又はカウンターウェイトの位置を検出する位置検出手段と、かご又はカウンターウェイトの上下方向の変位量を検出する変位量検出手段と、上記変位量から所定の計算式に基づいて前記ロープの横揺れ量を算出する横揺れ量算出手段とを備えたことを特徴とするものである。

また本発明は、前記所定の計算式を、前記ロープの振幅の半分（ロープの静止位置から横揺れ時の変位位置までの距離）をｄ、前記ロープの長さをｌ、前記変位量をｈとして、次式（数２）に示す

としたことを特徴とするものである。

本発明によれば、安価なセンサを用いてかごの上下方向の振動を感知しその変位量に基づいて長周期振動によるロープの横揺れ量を検出することができ、長周期地震動時のエレベータの安全を確保することができる。また、特にロープの振動が一次モードである場合は、ロープの横揺れ量とかごの上下方向の変位量とは密接な関係があるため、かごの上下方向の変位量を検出することにより精度良くロープの横揺れ量を算出することが出来る。

本発明の実施例１におけるエレベータ装置の全体構成を示す図である。 かごの上下方向の変位量とロープの横揺れ量との関係を説明するための図である。 図１のエレベータ装置において、ロープの横揺れ量を算出する手順を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明では、エレベータのかご又はカウンターウェイトに上下方向の変位量を検出できる変位検出手段（センサ）を取付け、その変位量とそのときのかご位置又はカウンターウェイト位置とからロープの横揺れ量を算出し、その横揺れ量に応じて適切な対応をとるようにする。

図１は、本発明の実施例１におけるエレベータ装置の全体構成を示す図である。
図１において、１はエレベータの昇降路、２はかご、３はカウンターウェイト、４はかご２とカウンターウェイト３をつるべ式に吊り下げるロープ、５はロープを巻き掛けたシーブ、６はシーブ５を駆動する巻上機、７は巻上機６の回転に応じたパルス信号を出力するエンコーダ、８はかご２の上下方向の変位を検出する変位センサ（或いは加速度センサ）、１０はエレベータの運行を制御する運行制御装置、１１は変位センサ８の出力信号からかご２の上下方向の変位量を検出する変位量検出部、１２はエンコーダ７の出力信号に基づいてかご2の位置を検出するかご位置検出部、１３はかごの変位量とかごの位置とからロープ４の横揺れ量を算出する横揺れ量算出部、１４はその算出結果に基づいて適切な対応を指令する管制運転指令部である。

図２はかごの上下方向の変位量とロープの横揺れ量との関係を説明するための図で、図１と同一のものは同一符号にて示している。
ロープの横揺れは長周期振動に対しては主に一次モードとなるので、図２では、ロープが一次モードで振動した場合の振幅とかごの上下方向の変位量との関係を示している。すなわち、かごの上下方向の変位量をｈ、ロープ長をｌ、ロープの横揺れ量（振幅の半分＝ロープの静止位置から横揺れ時の変位位置までの距離）をｄとし、近似的にロープが直線状であると仮定すると、直角三角形のピタゴラスの定理により、次式（数１）が成り立つ。

従って、ロープの横揺れ量ｄはかごの変位量とロープ長すなわちかご位置が分れば次式（数２）により精度良く求めることができる。

なお、振動時のロープの形状は実際には図２に示すような直線状ではなく弧状となるため、実際のロープの横揺れ量ｄは上式のｄの値より僅かに小さい値となり、従って上式（数２）を用いて求めたｄは安全側の数値となる。

次に図１の構成に係るエレベータ装置において、ロープの横揺れ量を算出する手順を図３のフローチャートに基づいて説明する。

まず、ステップＳ１で、かごが停止中であるか否かを判定し、停止中であればステップＳ２でかご位置を検出する。かご位置が分れば、かご位置とロープ長との関係は予め分っており、必然的にロープ長が求まることになるので、次にステップＳ３でかごの上下方向の変位量を検出し、ステップＳ４で前述の式（数２）に基づいてロープの横揺れ量ｄを算出する。ステップＳ５ではロープの横揺れ量ｄが事故につながるおそれのある所定値以上であるか否かを判定し、所定値以下であればステップＳ１へと戻り上記手順を繰り返す。

一方、ステップＳ５で横揺れ量が所定値以上であった場合、或いはステップS１〜ステップS５を繰り返す間にロープ振動が徐々に大きくなり、所定値以上となった場合は、ステップＳ６でエレベータの運転を一時休止する。ステップＳ７では更にかごの変位量からロープの横揺れ量を算出する手順を繰り返し、横揺れが収束したか否かを判定する。

ロープの横揺れが収束すると、その間の横揺れ量の最大値が設定値以下であったか否かをステップＳ８で判定し、設定値以下であった場合は平常運転に自動復帰させ、ステップＳ１に戻って再び上記手順を繰り返す。
一方、ステップＳ８で横揺れ量の最大値が設定値以上であった場合は、エレベータの運転を休止とし、保守点検員による点検を行った後に平常運転に復帰させるようにする。

このように、本発明によれば、安価なセンサによりかごの上下方向の変位量を検出するだけでロープの横揺れ量を精度良く、しかも安全側に算出することができ、特に長周期地震時のエレベータの安全を確保することができる。

その他の実施例
上記の実施例では、かごの変位量を検出してかご側のロープの横揺れ量を算出するようにしたが、勿論カウンターウェイトの変位量を検出してカウンターウェイト側のロープの横揺れ量を同様に算出することもできる。

また、上記の実施例では、簡単のためロープを２等分することにより、ロープの横揺れ量を算出するようにしたが、ロープを４等分或いは６等分するなどしてロープの実際の振動形状に一層近づけるようにすれば、更に精度良く算出することが可能となる。

また、上記の実施例では、ロープの横揺れ量が所定値以上となったき、エレベータの運転を一時休止するだけとしたが、これに加えて、周知である種々のロープ制振装置を作動させ、ロープの揺れを抑制するようにしてもよい。

また、上記の実施例では、かごの停止中にかごの上下方向の変位量を検出するようにしたが、例えば加速度センサを用いてその出力から速度制御の加速度指令成分を減算するようにすれば、かごの走行中であってもその残余の加速度成分からロープの横揺れによるかごの上下方向の変位量を検出することが可能である。そうすれば、かごの停止中と同様にしてかごの走行中にもかごの変位量からロープの横揺れ量を算出することができ、その値が所定値以上であれば、最寄階に停止させたり、或いはロープの共振が最も生じ難い特定の階に停止させたり、種々の管制運転を実施することができる。

その他、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の改変を施すことができる。

１ 昇降路
２ かご
３ カウンターウェイト
４ ロープ
５ シーブ
６ 巻上機
７ エンコーダ
８ 変位センサ
１０ 運行制御装置
１１ かご変位量検出部
１２ かご位置検出部
１３ ロープ横揺れ量算出部
１４ 管制運転指令部

Claims (4)

1. 昇降路内に設置されたロープの揺れを検知して管制運転を行うエレベータ装置において、かご又はカウンターウェイトの位置を検出する位置検出手段と、かご又はカウンターウェイトの上下方向の変位量を検出する変位量検出手段と、前記変位量から所定の計算式に基づいて前記ロープの横揺れ量を算出する横揺れ量算出手段とを備えたことを特徴とするエレベータ装置。
2. 前記所定の計算式とは、前記ロープの横揺れ量（振幅の半分＝ロープの静止位置から横揺れ時の変位位置までの距離）をｄ、前記ロープの長さをｌ、前記変位量をｈとして、次式（数２）に示す
   

   

   であることを特徴とする請求項１に記載のエレベータ装置。
3. 前記変位量検出手段は、変位センサからなることを特徴とする請求項１に記載のエレベータ装置。
4. 前記変位量検出手段は、加速度センサからなることを特徴とする請求項１に記載のエレベータ装置。

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