JP5018045B2 - エレベータのロープ横揺れ検出装置 - Google Patents

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、建物のゆっくりした横揺れで生じる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し、建物加速度が第１加速度レベルを複数回超えたらロープ横揺れを検出する第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の出力と第２のロープ横揺れ検出手段の出力とを選択可能に切り換える動作モード選択手段とを備えたものである。

また、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し、建物加速度が第１加速度レベルを複数回超えたらロープ横揺れを検出する第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、第１のロープ横揺れ検出手段の結果と、第２のロープ横揺れ検出手段の結果について、ＡＮＤ条件として両方の結果を取るものである。

この発明によれば、ロープが建物振動と共振する場合に、ロープ振動が成長して昇降路内機器と接触するまでの時間を考慮しているため、ロープ揺れが小さい段階で管制運転に移行し、ロープの揺れ量が増大するのを抑えることができる。また、建物のゆっくりした横揺れで生じるロープの横振動を推定して算出するロープ横揺れ検出装置を更に備え、それから得られたロープの横振動を用いて、管制運転を行うようにしたので、建物の揺れに応じてロープの横揺れ量を推定しているため、ロープの横揺れが大きくなる前に管制運転に移行し、ロープの揺れ量を抑えることもできる。

実施の形態１.
図１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はこの発明の実施の形態１におけるエレベータの第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。

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。

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。

実施の形態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。

実施の形態２.
上記実施の形態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、この実施の形態２においては、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たものである。例えば、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ａを、第２のロープ横揺れ検出手段におけるレベル０の建物加速度の比較値ａ０として用いるものである。
これにより、建物加速度の比較値ａ０に設定根拠が与えられると共に、可変パラメータとして設定可能となる。

実施の形態３.
上記実施の形態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、この実施の形態３においては、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たものである。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。

実施の形態４.
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たものである。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。

この実施の形態５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。

実施の形態６.
図１３はこの発明の実施の形態６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り、実施の形態５の変形例を示す。
この実施の形態６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。
すなわち、実施の形態５におけるセルフテスト回路３０の回路構成が加速度計１７の動作確認を主体としているのに対し、この実施の形態６におけるセルフテスト回路３０の回路構成は、第１及び第２のロープ横揺れ検出手段の動作確認を主体にしている。

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。 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。 この発明の実施の形態１におけるエレベータの第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。 この発明の実施の形態５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６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。

符号の説明

Claims (5)

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し、建物加速度が第１加速度レベルを複数回超えたらロープ横揺れを検出する第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の出力と第２のロープ横揺れ検出手段の出力とを選択可能に切り換える動作モード選択手段と、
   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し、建物加速度が第１加速度レベルを複数回超えたらロープ横揺れを検出する第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し、建物加速度が第１加速度レベルを複数回超えたらロープ横揺れを検出する第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と、前記第２のロープ横揺れ検出手段の結果について、ＡＮＤ条件として両方の結果を取る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. 最大停止時間、最小許容振れ量、建物の１次固有周期、ロープに加わる建物からの強制変位量、揺れの持続時間、建物の固有振動数等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う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。
5. 地震加速度の検出信号を模擬的に発生させるセルフテスト回路と、前記セルフテスト回路からのセルフテスト信号を用いて、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動作確認を行う自己診断手段とを備えた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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