JP6339256B1 - エレベータのロープ振れ検出システム - Google Patents

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。

特開２０１１−５１７３９号公報 特許第５５９５５８２号公報 特開２０１５−４２５８３号公報

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。
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。

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。 図２は同実施形態におけるエレベータに用いられるメインロープの断面図である。 図３は同実施形態におけるメインロープの水平方向の動きと加速度センサとの関係を説明するための図である。 図４は同実施形態におけるメインロープの水平方向の動きと加速度センサとの関係を説明するための図である。 図５は同実施形態におけるメインロープの垂直方向の動きと加速度センサとの関係を説明するための図である。 図６は同実施形態におけるロープ振れ検出システムの動作を示すフローチャートである。 図７は同実施形態におけるメインロープの各箇所の振れ量とかご位置との関係を説明するための図である。 図８は同実施形態におけるメインロープの接触判断のための閾値の設定を説明するための図である。

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）。

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。

Claims (6)

1. 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、
   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エレベータのロープ振れ検出システム。
2. 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。
3. 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２記載のエレベータのロープ振れ検出システム。
4. 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３記載のエレベータのロープ振れ検出システム。
5. 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３記載のエレベータのロープ振れ検出システム。
6. 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５記載のエレベータのロープ振れ検出システム。

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