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JP4957457B2 - エレベータのロープ横揺れ検出装置 - Google Patents

エレベータのロープ横揺れ検出装置 Download PDF

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Description

この発明は、地震や強風で生じる建物のゆっくりした横揺れが引き起こす、エレベータロープの横振動を推定して算出するエレベータのロープ横揺れ検出装置に関するものである。
従来のエレベータにおいては、機械室に設けた加速度計に対して、建物の高さに応じて建物横振動の加速度レベルを設定し、設定値を超えると管制運転に移行する方式がとられている。この場合、長周期地震や強風によって、高層の建物が1次の固有振動数でゆっくり揺れ続ける場合に、エレベータ機械室での加速度レベルは小さく、加速度計が動作レベルに達しないものの、ロープが建物の横揺れと共振して大きな振幅となり、昇降路内の機器と接触して機器損傷などを引き起こす可能性がある。この問題を解決する従来技術として、波動エネルギ感知器とエレベータの号機制御装置とからなり、波動エネルギ感知器からは強風を検知したことを示す強風信号と、そのレベルを示す複数の信号が号機制御装置に対して出力され、号機制御装置はそれらの信号をもとに各強風レベルに応じて減速運転、中間階待機又は休止等の管制運転を行うエレベータの強風管制運転方式が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平5−319720号公報
従来のエレベータの強風管制運転方式では、建物のゆっくりした揺れを捉えることができるものの、波動エネルギ感知器の感知レベルの設定に根拠が乏しく、また、エレベータのロープがどれだけ揺れているかを判断することができないという問題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、建物揺れの検出レベルに応じてセルフテスト実行可否を決定するためのセルフテスト回路を有するエレベータのロープ横揺れ検出装置を提供することを目的とするものである。
この発明に係るエレベータのロープ横揺れ検出装置においては、長周期地震や強風等による建物のゆっくりした揺れで生じるロープの横揺れ量を検出するエレベータのロープ横揺れ検出装置であって、ロープ横揺れ検出装置は、エレベータが最寄階に停止するまでに要する最大停止時間、昇降路内のロープが昇降路内機器と接触するまでの最小距離である最小許容振れ量及び建物の1次固有周期を用いて地震加速度の第1加速度レベルを演算する加速度レベル演算部を有する第1のロープ横揺れ検出手段と、ロープに加わる建物からの強制変位量、揺れの持続時間及び建物の固有振動数を用いてロープの横揺れ量を推定して演算するロープの横振幅演算部を有する第2のロープ横揺れ検出手段と、第1のロープ横揺れ検出手段と第2のロープ横揺れ検出手段とを選択可能な動作モード選択手段と、セルフテスト選択スイッチを有するセルフテスト回路により、建物揺れ検出レベルに応じてセルフテスト実行可否を判定するとともに、地震加速度の検出信号を模擬的に発生させてロープ揺れ検出装置の動作確認を行うための自己診断手段とを備えたものである。
この発明によれば、ロープ揺れが小さい段階で管制運転の監視モードに移行するための、LVO検出レベルを若干超える程度の建物揺れを検出した状態では、セルフテストが実行されないため、加速度計故障となる誤診断は防止できるという効果がある。
先ず、この発明の前提となる先願の技術について、参考例として説明する。
参考例1.
図1はこの発明の参考例1であるエレベータのロープ横揺れ検出装置を用いたエレベータの制御装置を示すブロック構成図、図2は一般のエレベータにおける建物変位とロープ横振幅との関係を示す説明図、図3はこの発明の参考例1であるエレベータのロープ横揺れ検出装置の第1の検出手段の基本原理である建物変位とロープ横振幅との関係を示す説明図、図4はこの発明の参考例1であるエレベータのロープ横揺れ検出装置の第1の検出手段を用いた管制運転動作を説明するためのフローチャート、図5はこの発明の参考例1であるエレベータの第1の検出手段による管制運転動作の一例を建物加速度とロープ横振幅との関係で示す説明図、図6はこの発明の参考例1であるエレベータのロープ横揺れ検出装置の第2の検出手段の基本原理である建物のゆっくりした横揺れで生じるロープの横揺れを示す説明図、図7はこの発明の参考例1であるエレベータのロープ横揺れ検出装置の第2の検出手段の基本原理である建物変位とロープ横振幅との関係を示す説明図、図8は建物振幅一定の場合における建物変位の包絡線とロープ横振幅の関係を示す説明図、図9は時間とともに変動する建物振幅における建物変位の包絡線とロープ横振幅の関係を示す説明図、図10はこの発明の参考例1であるエレベータのロープ横揺れ検出装置の第2の検出手段による管制運転のレベル値を算出する過程を示すブロック図、図11はこの発明の参考例1であるエレベータのロープ横揺れ検出装置の第2の検出手段を用いた管制運転例を説明するためのフローチャートである。
図1において、1はエレベータの制御装置で、CPU2及び記憶装置3から構成される。CPU2は、加速度レベル演算部4及び比較器5からなる第1のロープ横揺れ検出手段と、タイマ6、建物の平均振幅演算部7及びロープ横振幅演算部8からなる第2のロープ横揺れ検出手段と、管制運転パターン選択部9とから構成される。また、記憶装置3は、最小許容振れ量10、建物固有振動周期11及び最大停止時間12からなる第1のロープ横揺れ検出手段のための第1のパラメータと、かご位置13、建物固有振動数14及びロープ情報15からなる第2のロープ横揺れ検出手段のための第2のパラメータを記憶している。16は第1のロープ横揺れ検出手段の出力と第2のロープ横揺れ検出手段の出力を選択可能に切り換える動作モード選択スイッチ、17は建物のエレベータ機械室等に設置される加速度計で、建物加速度情報をCPU2の比較器5、タイマ6、建物の平均振幅演算部7にそれぞれ送る。一定レベルを超える建物加速度を検知すると、タイマ6が動作を開始し、建物揺れ持続時間を、建物の平均振幅演算部7と、ロープ横振幅演算部8に送る。
Figure 0004957457
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一方、建物に設置した加速度計17からの信号は(ステップS2)、建物の1次固有振動数付近のみを取り出すように、バンドパスフィルタをかけて(ステップS3)、エレベータの制御装置1に出力される。
そして、ステップS3で得られた建物の加速度信号を、第1の加速度レベルと比較する第1の比較器5aを設ける。仮に建物加速度が第1の加速度レベルを超えたとしても、建物振動が単発的な揺れで、すぐに振動が収まることがある。その場合、ロープの横揺れは図2のように増大することはない。そこで、第1の比較器5aでは、図5に示すように、建物加速度が複数回(回数Nで、Nは2以上である)、第1の加速度レベルを超えると、建物揺れが長時間に渡って持続すると考えて発報する。そのため、第1の比較器5aの内部には、カウンタが付加的に設けられている(ステップS4)。
一方、単発的な建物揺れであっても、その揺れがある程度大きくなると、ロープ揺れに対して影響を与え、ロープ揺れが大きくなる。そこで、第1の加速度を少なくとも2倍したものを第2の加速度レベルとし(ステップS5)、建物加速度と比較する第2の比較器5bを設ける。この場合、建物加速度が第2の加速度レベルを超えた瞬間に発報させるため、第2の比較器5bにはカウンタを設けない(ステップS6)。
第1の比較器5aと第2の比較器5bの出力をOR回路に渡し(ステップS7)、いずれかが発報している場合は、長周期振動の管制運転に移行し、エレベータを最寄階に停止させる(ステップS8、S9)。一方、どちらも発報していない場合は、通常運転を継続する(ステップS8、S10)。
図5の場合、1周期Tの間に、3回超えたら発報するとしており、監視時間tを周期Tのn倍とすれば、t = T×nの時間内に、少なくとも2N回以上、第1の加速度レベルを超えるとした場合、持続的に建物振動が発生していると考えることができる。
なお、監視時間tを長く取り過ぎると、ロープの揺れが成長してしまう可能性がある。そこで、tは、最寄階に停止するまでに要する最大の時間以下であることが望ましい。
なお、上記で設定する第1の加速度レベルと第2の加速度レベルは、従来の地震感知器で設定している低感知動作の加速度値よりも低い値である。そのため、低感知が動作する大きな地震の場合には、長周期振動の管制運転ではなく、通常の地震管制運転に移行する。この場合、通常の地震管制運転とは独立して、長周期振動の管制運転機能を動作させ続ける。そうすると、低感知動作の自動リセットや、高感知動作の手動リセット後にも、建物が揺れ続けているのを監視することができ、通常の地震感知器が発報していない状態で、ロープが建物揺れと共振して、ロープ振動が増大するのを防ぐことができる。
Figure 0004957457
さらに、第1の加速度レベルよりも低い第0の加速度レベルを設け、速度を落として運転を継続することも考えられる。具体的には、図5のαを第1の加速度レベルを設定する際の値よりも小さな値とし、例えば半分の値に設定する。この場合、ロープの引っかかりが生じない比較的小さなロープ揺れが発生しているものの、走行速度を落としているため、ロープ揺れによって走行中に不具合が発生した場合にも、速やかにエレベータを停止し、安全を確保することができる。
次に、第2のロープ横揺れ検出手段について説明する。
建物のゆっくりした横揺れで生じるロープの横振幅について、図6を用いて説明する。
図6において、18は建物に設けられた昇降路、19はエレベータのかご、20はエレベータ機械室に設けられた巻上機、21は巻上機20に巻き掛けられた主ロープで、かご19と釣合いおもり(図示せず)を連結する。22は釣合いロープで、かご19と釣合いおもり(図示せず)を連結する。23はガバナロープ、24は制御ケーブルである。
Figure 0004957457

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以上より、(6)式あるいは(8)式を用いて、ロープの横振幅を求めることができる。こうして得られたロープ横振幅を用いることにより、図1に示すエレベータのロープ横揺れ検出装置の第2の検出手段を用いた制御装置の構成で、図11に示す管制運転を行うことができる。
Figure 0004957457
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参考例1によれば、第1のロープ横揺れ検出手段の出力と、第2のロープ横揺れ検出手段の出力を、動作モード選択スイッチ16で互いに選択可能に構成することにより、2種類のロープ揺れ検出手段をソフトウエアで実現することができ、ハードウエア構成の共通化を図ることができる。
上記参考例1では、第1のロープ横揺れ検出手段の出力と、第2のロープ横揺れ検出手段の出力を、動作モード選択スイッチ16で互いに選択可能に構成したが、第1のロープ横揺れ検出手段の検出結果である第1の加速度レベルを用いて、第2のロープ横揺れ検出手段を導くようにしても良い。
上記参考例1では、第1のロープ横揺れ検出手段の出力と、第2のロープ横揺れ検出手段の出力を、動作モード選択スイッチ16で互いに選択可能に構成したが、第1のロープ横揺れ検出手段の検出結果と、第2のロープ横揺れ検出手段の検出結果について、AND条件を取るようにしても良い。これにより、検出手段の冗長化により検出精度の信頼性を高めることができる。
また、記憶装置3に記憶する最小許容振れ量10、建物固有振動周期11及び最大停止時間12からなる第1のロープ横揺れ検出手段のための第1のパラメータと、かご位置13、建物固有振動数14及びロープ情報15からなる第2のロープ横揺れ検出手段のための第2のパラメータの設定を、パソコン上のアプリケーションから行えるようにしても良い。これにより、建物の工事物件に応じてロープ横揺れの検出レベルを自由に設定又は調整することができる。
Figure 0004957457
この参考例2によれば、エレベータのシステム評価試験とは独立して、容易に地震感知レベルすなわち加速度センサレベルでの動作確認試験を行うことができるので、大規模で高価な加震装置を不要とすることができる。
参考例3.
図13はこの発明の参考例3であるエレベータのロープ横揺れ検出装置を用いたエレベータの制御装置を示すブロック構成図であり、参考例2の変形例を示す。
この参考例3においては、セルフテスト回路30からのセルフテスト信号自身を加速度計17を介さず、セルフテストスイッチ31をセルフテスト回路30側に切り換えることにより、地震加速度の検出信号として制御装置1内部に模擬的に生成する場合の変形例である。なお、上記セルフテスト回路30はCPU2に内蔵されていても良い。
実施の形態1.
図14はこの発明の実施の形態1におけるエレベータのロープ横揺れ検出装置を用いたエレベータの制御装置を示すブロック構成図、図15はこの発明の実施の形態1におけるエレベータのロープ横揺れ検出装置のセルフテスト機能を示す説明図、図16はこの発明の実施の形態1におけるエレベータのロープ横揺れ検出装置のセルフテスト動作を説明するためのフローチャートである。
図14において、41はエレベータ制御装置の一部となるロープ横揺れ検出装置、42はロープ横揺れ検出装置41の検出センサ部となる加速度計である。上記ロープ横揺れ検出装置41は、更にセルフテスト回路43、セルフテスト実行スイッチ44、セルフテスト選択スイッチ45及び自己診断装置46から構成されている。なお、加速度計42はロープ横揺れ検出装置41内に設けても良い。また、セルフテスト回路43は、指令部47、判定部48、比較部49及び故障診断部50から構成されている。
加速度計42からの建物加速度情報は、セルフテスト回路43からのセルフテスト信号を受けたときはセルフテストモード処理として用い、セルフテスト信号を受けないときは計測モード処理として用いる。また、建物加速度情報は、水平2軸の加速度計のベクトル合成値であっても良い。指令部47では、押しボタン等から生成されるセルフテスト信号を受けたとき、判定部48からの判定結果により開閉されるセルフテスト実行スイッチ44を介して加速度計42へセルフテスト信号を送る。判定部48では、セルフテスト選択スイッチ45の切り換え状態或いは加速度計42からの検出加速度(建物加速度情報)に対する比較器49での比較結果に基づき、セルフテスト実行スイッチ44の開閉を制御する。また、比較器49では、LVO検出レベル(監視モード)として設定された閾値との大小を比較する。故障診断部50では、セルフテストが実行されたときの検出加速度に対し故障診断を行い、万一、異常が確認された場合は自己診断装置46へ故障情報を送る。これにより、LVO検出レベルを若干超える程度の建物揺れを検出した状態では、セルフテストが実行されないため、加速度計故障となる誤診断は防止できる。
次に、図15及び図16によりエレベータのロープ横揺れ検出装置のセルフテスト機能及びそのセルフテスト動作を説明する。
図15において、51はセルフテスト指令、52は電源起動指令、53はOR条件、54は建物横揺れ検出時の判定条件(Lv>LO)、55はセルフテストを実行不可とする処理、56は建物横揺れ未検出時の判定条件(Lv≦LO)、57はセルフテストを実行する処理、58はセルフテストをスキップする処理である。セルフテスト指令51は、押しボタン等から生成され、セルフテスト選択スイッチ45がON状態のときの電源起動指令52とのOR条件53により、後段の建物横揺れ検出レベル判定条件へ送られる。もし、このときの建物揺れ振動がLVO検出レベルを超えている場合は判定条件54が成立し、処理55にてセルフテストは実行不可となる。もし、このときの建物揺れ振動がLVO検出レベル以下となる場合は判定条件56が成立し、処理57にてセルフテストは実行されることになる。また、セルフテスト選択スイッチ45がOFF状態のときの電源起動指令52は、セルフテストの実行を省略したセルフテストスキップ処理58へ送られる。
これを図16のフローチャートで説明すると、ステップS31で電源起動、ステップS32でCPU初期化が行われ、ステップS33でセルフテスト選択スイッチ45がONする。ステップS34で建物横揺れ検出レベルを判定し、建物横揺れ振動がLVO検出レベルを超えている場合(Lv>LO)であればセルフテストを実行不可とする(ステップS35)。また、ステップS34で建物横揺れ振動がLVO検出レベル以下となる場合(Lv≦LO)であればセルフテストを実行し(ステップS36)、ステップS37で異常がなければ、リレーテスト実行し(ステップS38)、ステップS39で異常の有無を判断する。また、ステップS33でセルフテスト選択スイッチ45がOFF状態のときは、ステップS40でセルフテストをスキップしてステップS38へ進む。また、ステップ41は計測モードであり、ステップS35から進んでくるのと、ステップS39の異常無しから進んでくるのとがある。また、ステップS42はセルフテスト指令51の有無を判断し、有りの場合は、ステップS34に戻り、無しの場合はステップS41に戻る。また、ステップS36で異常有り、ステップS39で異常有りの場合は、故障発報する(ステップS43)。
これにより、電源起動時のセルフテストの実行有無は、セルフテスト選択スイッチ45により選択可能であるため、建物揺れがLVO検出レベルを超えた条件下でのロープ横揺れ検出装置41の再起不能状態は回避でき、エレベータの保守点検作業の支障、中断とはならない。
この発明の参考例1であるエレベータのロープ横揺れ検出装置を用いたエレベータの制御装置を示すブロック構成図である。 一般のエレベータにおける建物変位とロープ横振幅との関係を示す説明図である。 この発明の参考例1であるエレベータのロープ横揺れ検出装置の第1の検出手段の基本原理である建物変位とロープ横振幅との関係を示す説明図である。 この発明の参考例1であるエレベータのロープ横揺れ検出装置の第1の検出手段を用いた管制運転動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の参考例1であるエレベータの第1の検出手段による管制運転動作の一例を建物加速度とロープ横振幅との関係で示す説明図である。 この発明の参考例1であるエレベータのロープ横揺れ検出装置の第2の検出手段の基本原理である建物のゆっくりした横揺れで生じるロープの横揺れを示す説明図である。 この発明の参考例1であるエレベータのロープ横揺れ検出装置の第2の検出手段の基本原理である建物変位とロープ横振幅との関係を示す説明図である。 建物振幅一定の場合における建物変位の包絡線とロープ横振幅の関係を示す説明図である。 時間とともに変動する建物振幅における建物変位の包絡線とロープ横振幅の関係を示す説明図である。 この発明の参考例1であるエレベータのロープ横揺れ検出装置の第2の検出手段による管制運転のレベル値を算出する過程を示すブロック図である。 この発明の参考例1であるエレベータのロープ横揺れ検出装置の第2の検出手段を用いた管制運転例を説明するためのフローチャートである。 この発明の参考例2であるエレベータのロープ横揺れ検出装置を用いたエレベータの制御装置を示すブロック構成図である。 この発明の参考例3であるエレベータのロープ横揺れ検出装置を用いたエレベータの制御装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態1におけるエレベータのロープ横揺れ検出装置を用いたエレベータの制御装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態1におけるエレベータのロープ横揺れ検出装置のセルフテスト機能を示す説明図である。 この発明の実施の形態1におけるエレベータのロープ横揺れ検出装置のセルフテスト動作を説明するためのフローチャートである。
符号の説明
1 エレベータの制御装置
2 CPU
3 記憶装置
4 加速度レベル演算部
5 比較器
6 タイマ
7 建物の平均振幅演算部
8 ロープ横振幅演算部
9 管制運転パターン選択部
10 最小許容揺れ量
11 建物固有周期
12 最大停止時間
13 かご位置
14 建物固有振動数
15 ロープ情報
16 動作モード選択スイッチ
17 加速度計
18 昇降路
19 エレベータのかご
20 巻上機
21 主ロープ
22 釣合いロープ
23 ガバナロープ
24 制御ケーブル
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30 セルフテスト回路
31 セルフテストスイッチ
32 自己診断装置
41 ロープ横揺れ検出装置
42 加速度計
43 セルフテスト回路
44 セルフテスト実行スイッチ
45 セルフテスト選択スイッチ
46 自己診断装置
47 指令部
48 判定部
49 比較部
50 故障診断部
51 セルフテスト指令
52 電源起動指令
53 OR条件
54 建物横揺れ検出時の判定条件(Lv>LO)
55 セルフテスト実行不可処理
56 建物横揺れ未検出時の判定条件(Lv≦LO)
57 セルフテスト実行処理
58 セルフテストスキップ処理

Claims (4)

  1. 長周期地震や強風等による建物のゆっくりした揺れで生じるロープの横揺れ量を検出するエレベータのロープ横揺れ検出装置であって、
    前記ロープ横揺れ検出装置は、
    エレベータが最寄階に停止するまでに要する最大停止時間、昇降路内のロープが昇降路内機器と接触するまでの最小距離である最小許容振れ量及び建物の1次固有周期を用いて地震加速度の第1加速度レベルを演算する加速度レベル演算部を有する第1のロープ横揺れ検出手段と、
    ロープに加わる建物からの強制変位量、揺れの持続時間及び建物の固有振動数を用いてロープの横揺れ量を推定して演算するロープの横振幅演算部を有する第2のロープ横揺れ検出手段と、
    前記第1のロープ横揺れ検出手段と第2のロープ横揺れ検出手段とを選択可能な動作モード選択手段と、
    セルフテスト選択スイッチを有するセルフテスト回路により、建物揺れ検出レベルに応じてセルフテスト実行可否を判定するとともに、地震加速度の検出信号を模擬的に発生させてロープ揺れ検出装置の動作確認を行うための自己診断手段と
    を備えたことを特徴とするエレベータのロープ横揺れ検出装置。
  2. 長周期地震や強風等による建物のゆっくりした揺れで生じるロープの横揺れ量を検出するエレベータのロープ横揺れ検出装置であって、
    前記ロープ横揺れ検出装置は、エレベータが最寄階に停止するまでに要する最大停止時間、昇降路内のロープが昇降路内機器と接触するまでの最小距離である最小許容振れ量及び建物の1次固有周期を用いて地震加速度の第1加速度レベルを演算する加速度レベル演算部を有する第1のロープ横揺れ検出手段と、ロープに加わる建物からの強制変位量、揺れの持続時間及び建物の固有振動数を用いてロープの横揺れ量を推定して演算するロープの横振幅演算部を有する第2のロープ横揺れ検出手段とを備え、前記第1のロープ横揺れ検出手段の結果である加速度レベルを用いて前記第2のロープ横揺れ検出手段を導くエレベータのロープ横揺れ検出装置において、
    セルフテスト選択スイッチを有するセルフテスト回路により、建物揺れ検出レベルに応じてセルフテスト実行可否を判定するとともに、地震加速度の検出信号を模擬的に発生させてロープ揺れ検出装置の動作確認を行うための自己診断手段と備えたことを特徴とするエレベータのロープ横揺れ検出装置。
  3. 長周期地震や強風等による建物のゆっくりした揺れで生じるロープの横揺れ量を検出するエレベータのロープ横揺れ検出装置であって、
    前記ロープ横揺れ検出装置は、エレベータが最寄階に停止するまでに要する最大停止時間、昇降路内のロープが昇降路内機器と接触するまでの最小距離である最小許容振れ量及び建物の1次固有周期を用いて地震加速度の第1加速度レベルを演算する加速度レベル演算部を有する第1のロープ横揺れ検出手段と、ロープに加わる建物からの強制変位量、揺れの持続時間及び建物の固有振動数を用いてロープの横揺れ量を推定して演算するロープの横振幅演算部を有する第2のロープ横揺れ検出手段とを備え、前記第1のロープ横揺れ検出手段と第2のロープ横揺れ検出手段の結果についてAND条件を取るエレベータのロープ横揺れ検出装置において、
    セルフテスト選択スイッチを有するセルフテスト回路により、建物揺れ検出レベルに応じてセルフテスト実行可否を判定するとともに、地震加速度の検出信号を模擬的に発生させてロープ揺れ検出装置の動作確認を行うための自己診断手段と備えたことを特徴とするエレベータのロープ横揺れ検出装置。
  4. セルフテスト選択スイッチがON状態のとき、電源起動時におけるセルフテスト実行可否を判定し、セルフテスト選択スイッチがOFF状態のとき、セルフテストの実行をスキップすることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のエレベータのロープ横揺れ検出装置。
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