JP5941013B2 - エレベーターの異常診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、エレベーターのロープが巻き掛けられるシーブやプーリへ異物固着に起因する異常を検出するエレベーターの異常診断装置に関する。

一般に、ロープ式エレベーターのロープには、潤滑または防錆用として油が塗布されている。この油の塗布方法としては、給油装置を設けて塗布するものや、ロープ自身の線心に麻心を使用して油を浸み込ませておくもの等が知られている。しかしながら、油がロープを巻き掛けたシーブやプーリの溝に付着すると、周囲を浮遊する塵挨が油に混入したり、油の成分によっては冬場で気温が低下した場合に、油が固くなってシーブやプーリの溝に固着してしまうという現象が発生する。そして、このようにシーブやプーリの溝に油が固着してしまうと、シーブやプーリの回転に伴ってロープが固着物を乗り上げる度に、カタンカタンと定期的な振動や異常音が発生するため、乗りかご内の乗客に不安感や不快感を与える結果となる。その場合、保守員が現地に向かって対策を行うことになるが、いざ保守員が現地で調査に取り掛かっても、近年の機械室レスタイプのロープ式エレベーターなどにおいては、数多くのプーリが使用されているため、異常音や振動の発生源であるシーブやプーリを特定するのに多くの時間を要することになる。

このような状況を回避するため、従来より、乗りかごの適宜箇所に音センサや振動センサ等を取り付け、これらセンサから出力される検知情報、運転制御盤からの乗りかご昇降中の位置、向き、速度等の状態情報および予め記憶してあるセンサの情報等に基づいて、昇降路内機器の異常判定や異常が発生した機器の特定を行うようにしたエレベーターの異常診断装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このものは、乗りかごを昇降路内にて昇降運転させたとき、音センサにより捉えられた音のピーク値が連続的に徐々に大きくなり、または小さくなるのを検出した場合、昇降路内機器の何れかに異常があると判定し、昇降路内の異常発生源に近づくと音のピーク値が連続的に大きくなり遠ざかると音のピーク値が連続的に徐々に小さくなる特性に基づいて異常を起こした位置を判定するようにしている。また、振動センサや音センサにより捉えられた振動や音のピーク値はピットに近づくと連続的に大きくなり、または遠ざかると連続的に小さくなるのを検出した場合、昇降路の下部のピット内機器の何れかに異常があると判定し、各ピット内の機器が異常を起こしたときの周波数特性の基準に基づいて、異常を起こしたのが何れのピット内機器であるかを判定するようにしている。

特開平０９−２０８１４９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された前述の従来技術では、機器が異常を起こしたときの周波数特性の基準に基づいて、異常が発生した機器を特定するようになっているため、シーブやプーリ等の回転物の異常を判定することが困難であった。すなわち、同じシーブやプーリを使用したエレベーターであっても、定格速度の異なるエレベーターではシーブやプーリの回転速度が異なり、定格速度が同じであっても、加速中と減速中とではシーブやプーリの回転速度が異なるため、異常を起こした時の周波数特性には変化要因が多く含まれることになる。そのため、シーブやプーリのような回転駆動系の機器に対しては、回転速度に応じて周波数特性の基準値をいくつも用意しておく必要があり、それに伴って演算処理や判定処理が煩雑となり、異常の発生している機器を簡易的かつ正確に判定することが困難となる。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、回転駆動系の機器であるシーブやプーリの溝に異物が固着したことを、簡易的かつ正確に判定することができるエレベーターの異常診断装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係るエレベーターの異常診断装置は、昇降路内を昇降する乗りかごと、モータを駆動源として回転するシーブと、このシーブとプーリに巻き掛けられたロープと、このロープを介して前記乗りかごに連結された釣り合い錘とを備え、前記乗りかごに設けられたセンサの検知信号に基づいて前記シーブや前記プーリの異常を診断するエレベーターの異常診断装置において、前記モータの回転情報を検出するロータリーエンコーダと、このロータリーエンコーダの出力信号に基づいて前記乗りかごの速度と位置を計測する速度・位置計測手段と、前記センサの検知信号を基に異常状態であることを検出するセンサ異常判定手段と、前記速度・位置計測手段の測定結果と前記センサ異常判定手段とに基づいて異常が発生している間隔を距離として算出する異常発生サイクル距離算出手段と、前記シーブと前記プーリの外周長さを予め記憶しておく外周長記憶手段と、前記異常発生サイクル距離算出手段によって算出された距離と前記外周長記憶手段に記憶されている外周長さとを比較して、異常の発生している前記シーブまたは前記プーリを特定する異常部位特定手段とを備えたことを特徴としている。

本発明は、エレベーターの走行時に、乗りかごに取り付けたセンサによって定期的に異常が発生していることを検出し、さらに、乗りかごの位置信号を基に異常が発生している間隔を距離として算出し、これを予め記憶されているシーブやプーリの外周長さと比較して、異常の発生しているシーブやプーリを特定するようにしたので、回転駆動系の機器であるシーブやプーリの溝に異物が固着したことを、簡易的かつ正確に判定することができる。

本発明の実施形態に係るエレベーターの異常診断装置を示す構成図である。 エレベーター走行時の各信号波形を示す説明図である。 外周長記憶手段に記憶される外周長さを示す説明図である。 図１に示す異常診断装置の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係るエレベーターの異常診断装置を図面に基づいて説明する。

図１は本実施形態に係るエレベーターの異常診断装置を示す構成図であり、図１において、１はエレベーターの乗りかご、２は釣り合い錘、３はロープであり、ロープ３は、乗りかご１と釣り合い錘２の自重を支え、その両端を建屋側に設置してある。４はモータ、５はモータ４の回転情報（回転量と回転方向）を検出するロータリーエンコーダであり、ロータリーエンコーダ５はモータ４の回転に比例したパルス信号を出力する。６は乗りかご１の速度異常を検出してエレベーターを安全に停止させるための安全装置であるガバナ、７はガバナロープ、８は乗りかご１とガバナロープ７を連結する連結具、９は乗りかご１の所定位置に取り付けられたセンサであり、本実施形態では、センサ９として加速度センサ（振動センサ）９ａと荷重センサ９ｂおよび集音センサ９ｃが用いられている。Ｐｌはモータ４に直結されて回転するシーブ、Ｐ２はカウンターウェートプーリ、Ｐ３ａは第１頂部プーリ、Ｐ３ｂは第２頂部プーリ、Ｐ４ａは第１かご下プーリ、Ｐ４ｂは第２かご下プーリであり、これらシーブＰｌと各プーリＰ２，Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ，Ｐ４ａ，Ｐ４ｂにロープ３が巻き掛けられている。また、Ｐ５ａは第１ガバナプーリ、Ｐ５ｂは第２ガバナプーリであり、これらプーリＰ５ａ，Ｐ５ｂにガバナロープ７が巻き掛けられている。

１０は本実施形態に係る異常診断装置による一連の処理を実行する制御装置（ＣＰＵ）であり、制御装置１０は、速度・位置検出手段１１や異常閾値記憶手段１２、センサ異常判定手段１３、異常検出かご位置記録手段１４、異常発生サイクル距離算出手段１５、外周長記憶手段１６、異常部位特定手段１７等を備えている。速度・位置検出手段１１は、ロータリーエンコーダ５から出力されるパルス信号を基に乗りかご１の速度と位置を検出し、異常閾値記憶手段１２は、センサ９の計測値が異常かどうかを判定するために予め異常閾値を記憶している。センサ異常判定手段１３は、異常閾値記憶手段１２に記憶された異常閾値とセンサ９の計測値とを比較して異常状態を検出し、異常検出かご位置記録手段１４は、センサ異常判定手段１３によって異常が検出された場合に乗りかご１のかご位置を速度・位置検出手段１１からのかご位置信号を基に記録する。異常発生サイクル距離算出手段１５は、異常検出かご位置記録手段１４に記録された複数のかご位置の間隔を距離として算出し、外周長記憶手段１６は、シーブＰｌや各プーリ（Ｐ２，Ｐ３ａ等）の外周長さ（円周）を予め記憶している。異常部位特定手段１７は、異常発生サイクル距離算出手段１５によって算出された距離と外周長記憶手段１６に記憶された外周長さとを比較して異常の発生しているシーブやプーリを特定する。また、１８は電話回線、１９は監視センターである。

図２はエレベーター走行時の各信号波形を示す説明図であり、図２において、Ｖは速度・位置検出手段１１によって計測される速度波形、αは加速度センサ９ａによって計測される加速度センサ波形、α１は加速度センサ上限異常閾値、α２は加速度センサ下限異常閾値であり、これら加速度センサ上限異常閾値α１と加速度センサ下限異常閾値α２は異常閾値記憶手段１２に予め記憶されている。Ｗは荷重センサ９ｂによって計測される荷重センサ波形、Ｗｌは荷重センサ上限異常閾値、Ｗ２は荷重センサ下限異常閾値であり、これら荷重センサ上限異常閾値Ｗ１と荷重センサ下限異常閾値Ｗ２は異常閾値記憶手段１２に予め記憶されている。Ｄは集音センサ９ｃによって計測される音センサ波形、Ｄｌは音センサ上限異常閾値であり、音センサ上限異常閾値Ｄｌは異常閾値記憶手段１２に予め記憶されている。また、Ｌｃは速度・位置検出手段１１によって計測されるかご位置波形である。

図３は外周長記憶手段１６に記憶されるシーブや各プーリの外周長さ（円周）を表に示した説明図であり、図３において、ＬＰｌはシーブＰｌの外周長さ、ＬＰ２はカウンターウェートプーリＰ２の外周長さ、ＬＰ３ａは第１頂部プーリＰ３ａの外周長さ、ＬＰ３ｂは第２頂部プーリＰ３ｂの外周長さ、ＬＰ４ａは第１かご下プーリＰ４ａの外周長さ、ＬＰ４ｂは第２かご下プーリＰ４ｂの外周長さ、ＬＰ５ａは第１ガバナプーリＰ５ａの外周長さ、ＬＰ５ｂは第２ガバナプーリＰ５ｂの外周長さを示している。

次に、本実施形態に係る異常診断装置の処理手順を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、図４のステップＳｌにおいて、速度・位置検出手段１１によってエレベーターが走行を開始したことを検出したら、ステップＳ２において、異常判定手段１３によってセンサ９の計測値が異常閾値を超えたか否かを判定する。その際、センサ９として加速度センサ９ａを用い、シーブやプーリに異常が発生した場合に、ロープ３やガバナロープ７や連結具８を介して乗りかご１に伝わる振動を加速度センサ９ａで計測するようにすれば良い。また、センサ９として加速度センサ９ａの計測値と相関が強いことで知られている荷重センサ９ｂを用い、シーブやプーリに異常が発生した場合に、乗りかご１の床面のたわみ量を荷重センサ９ｂで計測するようにしても良い。あるいは、センサ９として集音センサ９ｃを用い、発生する異常音を集音センサ９ｃで計測するようにしても良い。また、それぞれのセンサ９ａ，９ｂ，９ｃを組み合わせて使用することにより、異常検出精度を高めることも可能である。

ここで、センサ９として加速度センサ９ａを用いた場合は、異常判定には、異常閾値記憶手段１２に予め記憶された加速度センサ上限異常閾値α１と加速度センサ下限異常閾値α２を用いる。また、センサ９として荷重センサ９ｂを用いた場合は、異常判定には、異常閾値記憶手段１２に予め記憶された荷重センサ上限異常閾値Ｗｌと荷重センサ下限異常閾値Ｗ２を用いる。また、センサ９として集音センサ９ｃを用いた場合は、異常判定には、異常閾値記憶手段１２に予め記憶された音センサ上限異常閾値Ｄ１を用いる。なお、センサ９として荷重センサ９ｂを用いた場合、乗りかご１内の乗客の人数や積載量によって荷重センサ９ｂの値は異なってくるため、荷重センサ上限異常閾値Ｗｌと荷重センサ下限異常閾値Ｗ２は、エレベーター走行直前の荷重センサ９ｂの計測値を基準に閾値を補正して、異常を正しく検出できるようにするのが好ましい。

ステップＳ２において、センサ異常判定手段１３によってセンサ９の計測値が異常閾値を超えたと判定されると、ステップＳ３へ進み、異常検出かご位置記録手段１４が速度・かご位置検出手段１１にて計測されたときのかご位置Ｌｃを異常検出時のかご位置Ｌｎとして記録する。ここで、異常検出時のかご位置Ｌｎとは、図２に示すように、検出順にＬ０，Ｌｌ，Ｌ２・・・として記録するものであり、初回はＬ０が記録される。

次にステップＳ４において、速度・位置検出手段１１によってエレベーターが走行中であるか否かを判定し、走行中であればステップＳ２に戻る。そして、ステップＳ２において前述と同様に異常を検出すれば、ステップＳ３において前述と同様に異常検出時のかご位置Ｌｎを記録する。この際、異常検出時のかご位置Ｌｎは、検出順にＬ０，Ｌｌ，Ｌ２・・・として記録するものであるから、２回目はＬｌが記録される。このように、エレベーター走行中は、ステップＳ２からステップＳ４までを繰り返し、異常検出時のかご位置Ｌｎ（Ｌ０，Ｌｌ，Ｌ２・・・）を記録していく。

エレベーターが停止すると、ステップＳ４からステップＳ５へと進み、異常発生サイクル距離算出手段１５が前述した異常検出時のかご位置Ｌｎ（Ｌ０，Ｌｌ，Ｌ２・・・）から異常検出位置間距離Ｌｓｎ（Ｌｓ１，Ｌｓ２・・・）を算出する（Ｌｓｎ＝Ｌｎ−（Ｌｎ−１）。すなわち、図２にように、Ｌｓ１＝Ｌ１−Ｌ０，Ｌｓ２＝Ｌ２−Ｌ１，Ｌｓ３＝Ｌ３−Ｌ２，・・・として、異常検出位置間距離Ｌｓｎ（Ｌｓ１，Ｌｓ２，・・・）を算出する。

次に、ステップＳ６へと進み、異常発生サイクル距離算出手段１５において、異常検出位置間距離Ｌｓｎ（Ｌｓ１，Ｌｓ２，・・・）の中から、周知の中央値処理を行い、異常検出位置間距離の中央値ＬｓＭを選出する。例えば、Ｌｓ１＝１００［ｍｍ］，Ｌｓ２＝５０１［ｍｍ］，Ｌｓ３＝４９５［ｍｍ］，Ｌｓ４＝５００［ｍｍ］，Ｌｓ５＝５０４［ｍｍ］であったとすれば、これらを小さい順（昇順）に並べ替えると、Ｌｓ１＝１００［ｍｍ］，Ｌｓ３＝４９５［ｍｍ］，Ｌｓ４＝５００［ｍｍ］，Ｌｓ２＝５０１［ｍｍ］，Ｌｓ５＝５０４［ｍｍ］となり、中央値はＬｓ４＝５００［ｍｍ］であるから、異常検出位置間距離の中央値ＬｓＭはＬｓ４（ＬｓＭ＝Ｌｓ４）となる。なお、異常検出位置間距離Ｌｓｎ（Ｌｓ１，Ｌｓ２，・・・）の個数が、上記のように奇数個ではなく偶数個の場合は、中央２つの値の平均値をとるのが一般的な中央値の算出ではあるが、処理の簡略化のために中央２つの値のどちらかを選択する方式としても良い。また、前述のように中央値をとるのではなく、平均値をとるようにしても良いが、平均値をとるようにした場合は、ノイズ等による異常値や外れ値の影響を受け易くなるため、好ましくは中央値をとる方が良い。

次に、ステップＳ７へと進み、異常発生サイクル距離算出手段１５において、異常検出位置間距離の中央値ＬｓＭの値に対して、異常検出位置間距離Ｌｓｎ（Ｌｓ１，Ｌｓ２，・・・）の中に所定の範囲内で近似した値が所定個数以上あるか否かを判定する。ここで、異常検出位置間距離の中央値ＬｓＭの値に対して、異常検出位置間距離Ｌｓｎ（Ｌｓ１，Ｌｓ２，・・・）の中に所定の範囲内で近似した値が所定個数以上あれば、シーブやプーリの回転に伴って定期的な振動や音などの異常が発生しているものと判断し、ステップＳ８へと進む。なお、ステップＳ７において前述した条件が成立しない場合は、一連の処理を終了する。

ステップＳ８に進んだ場合は、異常部位特定手段１７において、外周長記憶手段１６に記憶されたシーブやプーリの外周長さの値（図３に示すＬｐ１，ｐＬ２，Ｌｐ３ａ，Ｌｐ３ｂ，Ｌｐ４ａ，Ｌｐ４ｂ，Ｌｐ５ａ，Ｌｐ５ｂ）と、前述した異常検出位置間距離の中央値ＬｓＭとを比較し、所定範囲内で一致しているものがあるか否かを判定する。ここで、異常検出位置間距離の中央値ＬｓＭと外周長さ（Ｌｐ１，Ｌｐ２，Ｌｐ３ａ，Ｌｐ３ｂ，Ｌｐ４ａ，Ｌｐ４ｂ，Ｌｐ５ａ，Ｌｐ５ｂ）の中に所定範囲内で一致するものがあれば、ステップＳ９に進み、外周長さが一致したシーブまたはプーリを異常発生部位として特定する。例えば、異常検出位置間距離の中央値ＬｓＭと外周長さＬｐ２とが所定範囲内で一致すれば、カウンターウェートプーリＰ２が異常部位として特定される。一方、ステップＳ８において前述した条件が成立しない場合は、一連の処理は終了する。

ステップＳ９において異常部位特定手段１７によって異常発生部位としてシーブまたはプーリが特定されたら、ステップＳ１０へと進み、電話回線１８を通じて監視センター１９に異常を通知する。これにより、ステップＳｌｌに示すように、監視センター１９では保守員を現地に出動させ、保守員は直ちに異常のあるシーブまたはプーリを把握して、点検および清掃を行うことが可能となる。なお、ステップＳ１０において、電話回線１８の替わりにインターネットを通じて監視センター１９に異常を通知するようにしても良い。

以上説明したように、本発明のエレベーターの異常診断装置によれば、エレベーター走行時に、乗りかご１に取り付けたセンサ９によって定期的に異常が発生していることを検出し、さらに、乗りかご１の位置信号を基に異常が発生している間隔を距離として算出し、これを予め記憶されているシーブやプーリの外周長さと比較して、異常の発生しているシーブやプーリを特定できるため、回転駆動系の機器であるシーブＰｌやプーリ（Ｐ２，Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ，Ｐ４ａ，Ｐ４ｂ，Ｐ５ａ，Ｐ５ｂ）の溝に異物が固着したことを、簡易的かつ正確に判定することができる。

１ 乗りかご
２ 釣り合い錘
３ ロープ
４ モータ
５ ロータリーエンコーダ
６ ガバナ
７ ガバナロープ
８ 連結具
９ センサ
９ａ 加速度センサ（振動センサ）
９ｂ 荷重センサ
９ｃ 集音センサ
１０ 制御装置（ＣＰＵ）
１１ 速度・位置検出手段
１２ 異常閾値記憶手段
１３ センサ異常判定手段
１４ 異常検出かご位置記録手段
１５ 異常発生サイクル距離算出手段
１６ 外周長記憶手段
１７ 異常部位特定手段
１８ 電話回線
１９ 監視センター
Ｐｌ シーブ
Ｐ２ カウンターウェートプーリ
Ｐ３ａ 第１頂部プーリ
Ｐ３ｂ 第２頂部プーリ
Ｐ４ａ 第１かご下プーリ
Ｐ４ｂ 第２かご下プーリ
Ｐ５ａ 第１ガバナプーリ
Ｐ５ｂ 第２ガバナプーリ
Ｖ 速度波形
α 加速度センサ波形
α１ 加速度センサ上限異常閾値
α２ 加速度センサ下限異常閾値
Ｗ 荷重センサ波形
Ｗｌ 荷重センサ上限異常閾値
Ｗ２ 荷重センサ下限異常閾値
Ｄ 音センサ波形
Ｄｌ 音センサ上限異常閾値
Ｌｃ かご位置波形

Claims (7)

1. 昇降路内を昇降する乗りかごと、モータを駆動源として回転するシーブと、このシーブとプーリに巻き掛けられたロープと、このロープを介して前記乗りかごに連結された釣り合い錘とを備え、前記乗りかごに設けられたセンサの検知信号に基づいて前記シーブや前記プーリの異常を診断するエレベーターの異常診断装置において、
   前記モータの回転情報を検出するロータリーエンコーダと、このロータリーエンコーダの出力信号に基づいて前記乗りかごの速度と位置を計測する速度・位置計測手段と、前記センサの検知信号を基に異常状態であることを検出するセンサ異常判定手段と、前記速度・位置計測手段の測定結果と前記センサ異常判定手段とに基づいて異常が発生している間隔を距離として算出する異常発生サイクル距離算出手段と、前記シーブと前記プーリの外周長さを予め記憶しておく外周長記憶手段と、前記異常発生サイクル距離算出手段によって算出された距離と前記外周長記憶手段に記憶されている外周長さとを比較して、異常の発生している前記シーブまたは前記プーリを特定する異常部位特定手段とを備えたことを特徴とするエレベーターの異常診断装置。
2. 請求項１に記載のエレベーターの異常診断装置において、前記センサとして加速度センサを用い、前記シーブや前記プーリに異常が発生したときに、前記加速度センサが前記ロープを介して前記乗りかごに伝わる振動を計測することを特徴とするエレベーターの異常診断装置。
3. 請求項１に記載のエレベーターの異常診断装置において、前記センサとして荷重センサを用い、前記シーブや前記プーリに異常が発生したときに、前記荷重センサが前記ロープを介して前記乗りかごに伝わる振動を、該乗りかごの床面のたわみ量から計測することを特徴とするエレベーターの異常診断装置。
4. 請求項１に記載のエレベーターの異常診断装置において、前記センサとして集音センサを用い、前記シーブや前記プーリに異常が発生したときに、前記集音センサが発生する異常音を計測することを特徴とするエレベーターの異常診断装置。
5. 請求項１に記載のエレベーターの異常診断装置において、前記異常発生サイクル距離算出手段は、異常が発生している距離の算出結果が所定個数以上得られた場合に限って、前記シーブや前記プーリに異常が発生していると判定することを特徴とするエレベーターの異常診断装置。
6. 請求項１に記載のエレベーターの異常診断装置において、前記異常部位特定手段は、前記異常発生サイクル距離算出手段によって算出された距離と前記外周長記憶手段に記憶されている前記シーブおよび前記プーリの外周長さとを比較し、所定範囲内で一致する前記シーブまたは前記プーリを異常の発生部位であると特定することを特徴とするエレベーターの異常診断装置。
7. 請求項１に記載のエレベーターの異常診断装置において、前記異常部位特定手段が異常の発生している前記シーブまたは前記プーリを特定した場合に、電話回線またはインターネットを介して、監視センターに異常を通知して保守員の出動を可能とすることを特徴とするエレベーターの異常診断装置。

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