JP5875505B2 - エレベータのロープストランド破断検出装置及びロープストランド破断検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、エレベータのロープストランド破断検出装置及びロープストランド破断検出方法に関するものである。

エレベータの昇降路内には、かご及び釣り合いおもりが昇降可能に設けられている。これらかご及び釣り合いおもりはロープによって接続されており、ロープは、かご及び釣り合いおもりの間の部分が、巻上機に巻き掛けられている。そして、巻上機によってロープが駆動されることで、かご及び釣り合いおもりが相互に反対方向に昇降する。

例えば、特許文献１には、地震等によるロープの揺れやロープの引っ掛りを検出する装置が開示されている。この装置では、巻上機の綱車の位置において、ロープと対向するように設けられたロープ外れ止めに、振動センサが設けられている。そして、ロープ外れ止めに生じる振動を介して、ロープの揺れやロープの引っ掛りの発生を検出する。

特開２０１０−２１５４１０号公報

ここでエレベータのロープは、心材の周りに複数のストランドをより合わせて構成されており、さらに、ストランドは、複数本の素線をより合わせて構成されている。素線の切れが生じた状態で運転を続けていると、やがてストランド破断に至ることがある。従来は、破断したストランドが隣接するロープに乗り上げてロープがロープ外れ止めに引っ掛り、その結果、エレベータが故障停止することで、ストランド破断が認識されることもあった。また、上記特許文献１においては、ロープ外れ止めの振動そのものを検出する態様なので、振動センサを用いてもストランド破断自体を認識することはできなかった。また、ストランド破断を検出する専用の構成を新たに用意することとなると、コストの増大や、設置に関する検討・再設計等、新たに大きな負担が伴う問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、より負担の少ない態様で精度よくストランド破断を検出することができる、エレベータのロープストランド破断検出装置等を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明のエレベータのロープストランド破断検出装置は、検出対象であるロープの近傍に配置されたロープ振動検出部と、前記ロープを駆動する巻上機のモータ回転速度を検出する巻上機速度検出部と、前記巻上機速度検出部からの検出結果に基づき、前記ロープの移動速度を算出するロープ速度算出部と、前記ロープ速度算出部の算出結果を微分し、前記ロープに生じている基本振動を算出するロープ基本振動算出部と、前記ロープ振動検出部の検出結果と、前記ロープ基本振動算出部の算出結果とを比較し、前記ロープのストランド破断の有無を検出するストランド破断検出部と、を備える。
また、同目的を達成するための本発明のエレベータのロープストランド破断検出方法は、検出対象であるロープの近傍に配置されたロープ振動検出部と、前記ロープを駆動する巻上機のモータ回転速度を検出する巻上機速度検出部とを用意し、前記巻上機速度検出部からの検出結果に基づき、前記ロープの移動速度を算出し、算出した前記ロープの前記移動速度を微分し、前記ロープに生じている基本振動を算出し、前記ロープ振動検出部の検出結果と、算出した前記ロープに生じている前記基本振動とを比較し、前記ロープのストランド破断の有無を検出する。

本発明によれば、より負担の少ない態様で精度よくストランド破断を検出することができる。

本発明の実施の形態１に係るエレベータのロープストランド破断検出装置を示す図である。 ストランド破断が生じていない正常な状態における、ロープ振動検出部の検出結果と、ロープ基本振動算出部の算出結果とを示す図である。 ストランド破断が生じている状態における、ロープ振動検出部の検出結果と、ロープ基本振動算出部の算出結果とを示す図である。

以下、本発明に係るエレベータのロープストランド破断検出装置及びロープストランド破断検出方法の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るエレベータのロープストランド破断検出装置を示す図である。ロープストランド破断検出装置が設けられるエレベータの前提構成として、エレベータの昇降路内には、かご１及び釣り合いおもり３が昇降可能に設けられている。これらかご１及び釣り合いおもり３はロープ５によって接続されており、ロープ５は、かご１及び釣り合いおもり３の間の部分が、巻上機７に巻き掛けられている。そして、巻上機７によってロープ５が駆動されることで、かご１及び釣り合いおもり３が相互に反対方向に昇降する。

巻上機７に対しては、巻上機速度検出部９が設けられている。巻上機速度検出部９は、エレベータの運転において巻上機７を制御するにあたり、巻上機７のモータの回転速度を検出するためのものである。周知の一例を示すと、巻上機速度検出部９としてローターエンコーダを用いることができる。

ロープ５における、巻上機７の綱車７ａに巻き掛けられている部分の近傍には、巻上機７の綱車７ａからロープ５が外れるのを防止する周知のロープ外れ止め１１が設けられている。

次に、エレベータのロープストランド破断検出装置の詳細について説明する。エレベータのロープストランド破断検出装置２１は、ロープ振動検出部２３と、巻上機速度検出部９と、ロープ速度算出部２５と、ロープ基本振動算出部２７と、ストランド破断検出部２９とを備えている。

ロープ振動検出部２３は、検出対象であるロープの近傍に配置されている。より具体的には、ロープ振動検出部２３は、ロープ外れ止め１１と、そのロープ外れ止め１１に取り付けられた振動センサ３１とを含んでいる。振動センサ３１は、ロープ５の接触に起因したロープ外れ止め１１の微動を介して、ロープ５の振動を検出する。振動センサ３１は、ストランド破断検出部２９に接続されており、振動センサ３１の検出結果である実際に得られた振動のデータが、ストランド破断検出部２９に送られる。

ロープ速度算出部２５は、巻上機速度検出部９に接続されており、巻上機速度検出部９の検出結果に基づき、ロープ５の移動速度（ロープ外れ止め１１におけるロープ５の通過速度）を算出する。具体的には、巻上機速度検出部９により、巻上機７のモータの回転速度が検出されるので、それに基づき、綱車７ａの回転速度も分かるので、綱車７ａのロープ巻き掛け部の半径等に基づき、ロープ５の移動速度を算出して得ることができる。

ロープ基本振動算出部２７は、ロープ速度算出部２５に接続されており、ロープ速度算出部２５の算出結果から、ロープ５に生じているべき基本振動を算出する。具体的には、ロープ速度算出部２５で算出したロープ５の移動速度を微分することで加速度としての振動を算出する。また、ロープ基本振動算出部２７は、ストランド破断検出部２９に接続されており、ロープ基本振動算出部２７で算出したロープ５の基本振動である理論的なデータが、ストランド破断検出部２９に送られる。

ストランド破断検出部２９には、振動センサ３１の検出結果である実際に得られた振動のデータと、ロープ基本振動算出部２７で算出したロープ５の基本振動である理論的なデータとが送られている。ストランド破断検出部２９は、かかる振動センサ３１の検出結果と、ロープ基本振動算出部２７の算出結果とを比較し、ロープ５のストランド破断の有無を検出する。

具体的には、振動センサ３１の検出結果の振動成分（周波数）と、ロープ基本振動算出部２７の算出結果の振動成分（周波数）とが同等の場合には、ストランド破断検出部２９は、ロープ５におけるストランド破断は無いものと判断する。一方、ロープ基本振動算出部２７の算出結果の振動成分には無いものが、振動センサ３１の検出結果の振動成分に生じている場合には、ロープ５におけるストランド破断が生じているものと判断する。すなわち、エレベータの運転時には、巻上機７自体の振動が、綱車７ａ等を介してロープ５にも伝達されている。本実施の形態では、まず、ロープ基本振動算出部２７において実際に検出した巻上機７の回転速度からロープ５に生じているであろう理論的なデータとしての基本振動を得ておく。その一方で、ロープ外れ止め１１を介してロープ５の実際の振動そのもののデータも得る。そして、ストランド破断が生じていない場合には、両データはほぼ同等になるが、ストランド破断が生じている場合には、振動センサ３１から得られた実際のデータには、巻上機７自体の振動による振動成分に加え、破断したストラット部分がロープ外れ止め１１を叩き、それにより生じた振動成分も含まれることとなり、両データは大いに異なるものとなる。これにより、ストランド破断の有無を判断することが可能となる。

なお、本発明として特に限定するものではないが、ストランド破断検出部２９においてストランド破断があると判断された場合には、速やかに、エレベータのかごを最寄階に停止させ、周知既存の監視装置を介して保守会社の監視センターに異常通報を行うようにすると好適である。これにより、ストランド破断が生じている状態で長期間、エレベータの運転が続行され、例えば、破断したストランドが隣接するロープに乗り上げてロープがロープ外れ止めに引っ掛り、その結果、エレベータが故障停止し、利用者の閉じ込め状態が発生するといった事態にまで発展してしまうことを未然に防止することができる。

また、本発明として特に限定するものではないが、本実施の形態１においては、ロープ速度算出部２５、ロープ基本振動算出部２７及びストランド破断検出部２９は、エレベータの既にある制御盤に、機能追加する態様で設けられているものとする。

ここで、模式的な波形イメージを用いて、ストランド破断が生じていない場合と生じている場合との比較を示す。図２は、ストランド破断が生じていない正常な状態における、ロープ振動検出部の検出結果と、ロープ基本振動算出部の算出結果とを示す図であり、図３は、ストランド破断が生じている状態における、図２と対応する図である。

まず、図２の（ａ）は、ロープ振動検出部２３から得られる波形の一例である。図示のように、巻上機７（綱車７ａ）の回転速度の変化と同期してロープ５における振動も変化することから、振動センサ３１からの出力波形も同様に周波数が変化する波形となっている。一方、図２の（ｂ）は、巻上機速度検出部９から得られる波形の例である。図示のように、エレベータの運転速度（かごの移動速度）と巻上機７（綱車７ａ）の回転振動による速度変化分とが含まれた波形となっている。さらに、図２の（ｃ）は、かかる図２の（ｂ）の出力波形を微分した波形であり、加速度の態様及び巻上機７（綱車７ａ）の振動の影響が含まれた波形である。ここで、図２の（ｂ）の波形が得られている時の巻上機７の駆動状態（エレベータの運転状態つまり制御盤からの運転指令態様）は、理論的に分かっている情報であり、すなわち、巻上機７は、理論的には、図２の（ｄ）に示すような加速度で駆動している。よって、実際の出力結果である図２の（ｃ）の波形から、理論的な状態を示す図２の（ｄ）の基本的状態を排除すると、図２の（ｅ）に示すようなロープ５の速度変化に基づく基本振動状態が得られる。そして、図２の（ａ）のロープ振動検出部の検出結果と、図２の（ｅ）のロープ基本振動算出部の算出結果とがほぼ同様であることをもって、ストランド破断が生じていないことが確認できる。

これに対し、ストランド破断が生じている場合には、次のような差異が得られる。まず、ストランド破断が生じている場合でも、図２の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）及び（ｅ）の場合と同様にして同じ意味合いの図３の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）及び（ｅ）が得られる。しかしながら、図３の（ａ）と、図３の（ｅ）とは、振動成分が同一とはならない。すなわち、ストランドの破断した部分は、通常、ロープ５の径方向外側へとほつれて広がっているため、図３の（ａ）には、ロープ５が進行するなかで、ほつれた部分が振動センサ３１の検出部に衝突することに起因した振動成分Ｘが含まれる。なお、図示は説明を分かり易くする便宜上、振動成分Ｘを明瞭に示しているが、実際には振動センサの生データから破断に起因した振動成分を特定することは極めて困難である。一方、図３の（ｅ）の波形は、単に、ロープ５の速度変化に基づいて得られたものであるため、図２の（ｅ）と同様な波形に過ぎない。このため、図３の（ａ）のロープ振動検出部の検出結果と、図３の（ｅ）のロープ基本振動算出部の算出結果との差異を確認することで、ストランド破断が生じていることが検出できる。

以上のような本実施の形態１によれば、ロープの振動そのものを実際に検出すると共に、その検出結果だけではなく、巻上機の回転速度からの算出データとの比較を行うことで、その実際の検出結果が、巻上機自体の振動に起因した検出結果か、ストランド破断に起因した検出結果を含むものであるかを判別することができ、巻上機自体の振動に起因した検出結果をストランド破断の発生と誤判定することを回避し、精度よくストランド破断を検出することができる。また、巻上機自体の振動の影響を検知する手法としては、ロープ速度を微分することとし、しかも、そのロープ速度は、エレベータの運転制御にほぼ必須な要素として既に設置されている巻上機の速度検出部の機能から得ている。すなわち、エレベータの既存の運転制御要素をストランド破断の検出要素として兼用させているので、ストランド破断を検出する専用の構成を新たに用意することと比べ、より負担の少ない態様で精度よくストランド破断を検出することができる利点がある。また、ロープ振動検出部を、既存のロープ外れ止めに振動センサを追加する形態で構成すれば、既存構成に対して、振動センサと、ロープ速度算出部、ロープ基本振動算出部及びストランド破断検出部とを追加するだけで、精度よくストランド破断を検出することができ、より負担の少ない態様で実施が可能となる。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

５ ロープ、７ 巻上機、９ 巻上機速度検出部、１１ ロープ外れ止め、２１ エレベータのロープストランド破断検出装置、２３ ロープ振動検出部、２５ ロープ速度算出部、２７ ロープ基本振動算出部、２９ ストランド破断検出部、３１ 振動センサ。

Claims (3)

1. 検出対象であるロープの近傍に配置されたロープ振動検出部と、
   前記ロープを駆動する巻上機のモータ回転速度を検出する巻上機速度検出部と、
   前記巻上機速度検出部からの検出結果に基づき、前記ロープの移動速度を算出するロープ速度算出部と、
   前記ロープ速度算出部の算出結果を微分し、前記ロープに生じている基本振動を算出するロープ基本振動算出部と、
   前記ロープ振動検出部の検出結果と、前記ロープ基本振動算出部の算出結果とを比較し、前記ロープのストランド破断の有無を検出するストランド破断検出部と、
   を備えるエレベータのロープストランド破断検出装置。
2. 前記ロープ振動検出部は、前記巻上機の綱車から前記ロープが外れるのを防止するロープ外れ止めと、該ロープ外れ止めに取り付けられた振動センサとを含む、
   請求項１のエレベータのロープストランド破断検出装置。
3. 検出対象であるロープの近傍に配置されたロープ振動検出部と、前記ロープを駆動する巻上機のモータ回転速度を検出する巻上機速度検出部とを用意し、
   前記巻上機速度検出部からの検出結果に基づき、前記ロープの移動速度を算出し、算出した前記ロープの前記移動速度を微分し、前記ロープに生じている基本振動を算出し、
   前記ロープ振動検出部の検出結果と、算出した前記ロープに生じている前記基本振動とを比較し、前記ロープのストランド破断の有無を検出する、
   エレベータのロープストランド破断検出方法。

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