JP6524163B2 - エレベータシステム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、エレベータシステムに関する。

エレベータは、乗りかごをロープで巻き上げるロープ式のエレベータが主流になっている。ロープ式のエレベータには、乗りかごと釣合おもりとをメインロープで釣べ状に吊り下げ、巻上げ機でメインロープを巻き上げることによって乗りかごを昇降させるトランクション方式が採用されている。

巻上げ機は、メインロープが巻き掛けられる駆動シーブ、駆動シーブを回転させる駆動モータを備えている。エレベータの運転時には駆動シーブを回転させ、シーブ溝とメインロープとの接触面に作用する摩擦力によってロープを巻き上げる。乗りかごを安全に昇降させるためには巻上げ時のトランクションを維持する必要がある。そのためシーブ溝とメインロープとの間の摩擦力を維持することが重要である。

駆動シーブを継続して使用すると、巻上げ時の摩擦力及びメインロープの張力によってシーブ溝が摩耗及び／又は変形していくことがある。このような駆動シーブの形状変化が過度に進行すると、乗りかご昇降時の滑りや振動などの安全運転に関わる２次的な不具合が発生することが懸念される。そのため、所定の周期で定期点検を実施してシーブ溝の摩耗及び／又は変形の有無を確認し、必要ならば駆動シーブの交換を行う。

しかしながら、例えば数か月周期で実施される次の定期点検までの間に駆動シーブの形状変化が進行してしまう懸念がある。また、巻上げ機や制御盤が設置される専用の機械室を備えたエレベータであれば比較的容易に点検を行えるが、機械室のないマシンルームレスのエレベータの場合は、乗りかごの昇降路内に作業員が入って点検しなくてはならず、作業の負担が大きい。

また、摩耗は数ミリレベルであり、且つ、周方向に均等に摩耗するとは限らない。そのため、シーブ溝の深さ方向の摩耗をセンサーで測定するのは難しい。従って、たとえセンサーで常時監視を行ったとしても、摩耗の程度の測定を精度よく行えないのであれば、駆動シーブが正常状態にあるか否かの判断を誤る懸念がある。

国際公開２０１６／１３２４８４号公報 特開２０１３−１８６４３号公報

本発明が解決しようとする課題は、駆動シーブの形状変化の程度を把握するのが容易なエレベータシステムを提供することにある。

上記課題を解決するために、実施形態のエレベータシステムは、乗りかごと釣合おもりとを吊り下げたメインロープが巻き掛けられるシーブ溝を有する駆動シーブと、エレベータの運転時に駆動シーブを回転させる駆動装置と、を備えた巻上げ機を有する。さらに、駆動シーブのシーブ溝を撮像するカメラと、カメラで撮像したシーブ溝と予め記憶している基準となるシーブ溝とを比較して、縄痕による前記シーブ溝の形状変化の程度を判定する監視装置を有する。

実施形態のエレベータシステムの全体構成を示す概略図である。 実施形態のエレベータシステムの巻上げ機を示す斜視図である。 上記巻上げ機の駆動シーブを示す側面図である。 上記駆動シーブのシーブ溝の部分断面を示す側面図である。 上記駆動シーブのシーブ溝についた縄痕の様子を模式的に示す図である。 実施形態のエレベータシステムの制御系を示すブロック図である。 シーブ溝の形状変化の判定基準となる縄痕の程度を模式的に示す図である。

以下、実施形態に従うエレベータシステムについて添付図面を参照しながら詳述する。なお、各図において、同一構成は同一の符号を付している。

図１は、例えば制御盤や巻上げ機を設置する専用の機械室を有しないマシンルームレスエレベータの全体構成を示す。エレベータ１は、例えば建物内に設けた立方状の空間である昇降路１１を備える。昇降路１１内には、人が乗り降りする開閉扉２ａを備えた乗りかご２が配置されている。乗りかご２は、昇降路１１内に立設された縦の支柱であるガイドレール１２ａ，１２ｂ，１２ｃに沿って昇降路１１内を昇降可能になっている。さらに、昇降路１１内には、釣合おもり３が配置されている。釣合おもり３は、ガイドレール１２ｂ，１２ｃに沿って昇降路１１内を昇降可能になっている。

乗りかご２及び釣合おもり３は、メインロープ４によって昇降路１１内に吊り下げられている。メインロープ４は、並列に並べた複数本のロープである。図１には、２：１ローピング方式で乗りかご２と釣合おもり３を吊り下げた構成を示している。詳しく説明すると、メインロープ４の両端は、乗りかご２及び釣合おもり３につなぐのではなく、例えばガイドレール１２ａ及びガイドレール１２ｂに夫々設けたロープヒッチ１３ａ，１３ｂに固定している。一方、乗りかご２の底部及び釣合おもり３の上部には、夫々、シーブ２１及びシーブ３１が設置されている。そして、両端が固定されたメインロープ４の中間部分に、乗りかご２のシーブ２１、巻上げ機５の駆動シーブ５１、釣合おもり３のシーブ３１の配列となるように夫々のシーブ２１，５１，３１を掛けることで、巻上げ機５を介して乗りかご２と釣合おもり３を吊り下げている。

従って、巻上げ機５でメインロープ４を巻き上げ又は巻き戻すことで、乗りかご２と釣合おもり３が相対的に昇降する。この場合、メインロープ４の一端を乗りかご２につなぎ、他端を釣合おもり３につないで巻上げ機５に釣べ状に吊り下げる１：１ローピングに比べて巻上げ機５にかかる荷重が減るが、その分、駆動シーブ５１とメインロープ４との間に作用する摩擦力を維持する重要性が高まる。但し、ローピング方式が、２：１ローピング方式に限定されることはない。

昇降路１１内には、エレベータ１の運転を制御する制御部である制御盤６が配置されている。制御盤６は、電力供給及び通信用のフレキシブルなテールコード（配線ケーブル）６０を介して乗りかご２と接続されている。巻上げ機５も、同様にケーブル（不図示）を介して制御盤６と接続されている。制御盤６は、詳しくは後述するＣＰＵを含むコンピュータ装置を備え、例えば操作ボタンで指定された階に乗りかご２を移動させるエレベータの全般的な動作を制御する。

さらに、昇降路１１内には、乗りがご２の昇降速度を検知し、定格速度を超えたときに減速又は停止させる安全装置である調速機（ガバナー）７とガバナーロープ７１が配置されている。

巻上げ機５は、昇降路１１内の上部側に配置されている。巻上げ機５は、支持台であるマシンヘッド１４に支持されている。このように、マシンルームレスエレベータは、巻上げ機５が昇降路１１内の上部側に配置されているので、機械室を設ける場合に比べて省スペース化を実現できる反面、巻上げ機５の点検作業が難しくなる。

巻上げ機５は、図２〜図４に示すように、メインロープ４が巻き掛けられる駆動シーブ５１、駆動シーブ５１を回転させる駆動装置としての駆動モータ５２、駆動シーブ５１の回転を減速又は停止させるブレーキ装置５３を備えている。なお、図２は、巻上げ機５の全体構成を示す斜視図であり、図３は、駆動シーブ５１の側面図であり、図４は、駆動シーブ５１のシーブ溝５７の部分断面図である。

巻上げ機５は、特に図２に示すように、支持台であるマシンヘッド１４の上部に載置され、例えば巻上げ機５の本体部である駆動モータ５２の外装体に設けた支持部材５４および固定ボルト等の固定部材５５によってマシンヘッド１４に固定されている。マシンヘッド１４は、例えば金属材料で形成される。さらに、マシンヘッド１４は、メインロープ４の巻上げ時の振動を吸収する振動防止装置（不図示）を備えている。

駆動シーブ５１は、水平方向の回転軸５６を有する滑車である。トランクションシーブと称されることもある。駆動シーブ５１には、メインロープ４の各ロープが巻き掛けられる。駆動シーブ５１に巻き掛けられたメインロープ４には、乗りかご２と釣合おもり３による荷重がかかっている。一例として、最大積載量１０００ｋｇのエレベータの場合、例えば４本のロープからなるメインロープ４を並列に駆動シーブ５１に巻き掛ける構成とする。勿論、ロープの本数は４本に限らない。駆動シーブ５１の直径は、例えば２００ｍｍ以上に設定する。

巻上げ機５は、例えば減速機を有しないギアレス式を用いる。ギアレス式の巻上げ機５は、駆動モータ５２と電源との間にインバータ（不図示）を設置し、駆動電力の周波数を可変に調整することによって回転速度を可変制御する。一例として、乗りかご２を上層階に移動させる場合、所定の回転速度まで加速すると、一定の回転速度を維持し、目的の階に近づくと減速する速度制御が行われる。勿論、ギアレス式に代えて、減速機を有するギアード式の巻上げ機を用いてもよい。

駆動シーブ５１の回転を減速又は停止させるブレーキ装置５３は、一例として、ディスク式ブレーキを用いる。図示は省略するが、回転軸５６の他端側の外周に円盤状のディスクを取り付け、ブレーキパットでディスクを挟むことによって回転軸５６の減速や停止を行う。

さらに、駆動シーブ５１の形状について詳しく説明すると、特に図３及び図４に示すように、駆動シーブ５１の外周面には、周方向の全周に亘ってシーブ溝５７が形成されている。シーブ溝５７は、回転軸５６の延びる方向に間隔をあけて複数並列に形成されている。一例として、４本のメインロープが巻き掛けられる４本のシーブ溝が形成されている。シーブ溝５７は、円形の溝５７ａの底面を切欠いたアンダーカット溝である。ロープと接する円形の溝５７ａの径は、例えば振動を低減するために、ロープ径よりも僅かに大きく設定している。勿論、ロープと接する部分は、円形以外の曲面であってもよく、Ｖ字等の傾斜面であってもよい。駆動シーブ５１は、回転軸５６に対して例えばボルト等の固定装置（不図示）によって着脱可能に固定されている。この場合、駆動シーブ５１は、固定を解除して回転軸５６から抜き出すことによって交換することができる。駆動シーブ５１の材料は、例えばダクタイル鋳鉄（ＦＣＤ；Ferrum Casting Ductile）を用いる。

一方、メインロープ４の各ロープは、心綱４１の周りに複数のストランド４２を螺旋状に撚り合わすことによって形成されている。心綱４１は、複数の紐状の素線材料４３を螺旋状に撚り合わすことによって形成されている。ストランド４２は、例えば直径５ｍｍの複数の紐状の素線材料４４を撚り合わすことによって形成されている。一例として、心綱４１及びストランド４２を形成するために撚り合わす螺旋方向と、心綱４１の周りに複数のストランド４２を撚り合わす螺旋方向とは、反対方向にしている。心綱４１の素線材料は、例えば天然繊維や化学合成繊維が用いられる。ストランド４２の素線材料は、例えば鋼鉄製材料が用いられる。２０００Ｎ／ｍｍ^２以上の高強度鋼鉄製材料を用いるようにしてもよい。

上記の駆動シーブ５１及びメインロープ４を長期に使用すると、駆動シーブ５１とメインロープ４を形成する材料の相対的な強度の関係から、メインロープ４と接したシーブ溝５７の表面（５７ａ）に縄痕がつくことが分かっている。すなわち、図５に模式的に示すようなストランド４２の螺旋状の縄痕８や、ストランド４２を構成する各素線材料４４の縄痕８１がつく。縄痕８，８１は、巻上げの繰り返しや荷重の大きさにより経時的に蓄積されていく。この縄痕の程度は、巻上げ時の滑りや振動の一因となり得る。すなわち、縄痕の程度がシーブ溝５７に形状変化の進行と相関することから、縄痕８，８１の程度を判定の指標として採用し、駆動シーブ５１の形状変化の程度を監視する。

具体的には、先ず図２に示すように、マシンヘッド１４の上面に監視装置を構成するカメラ９を配置している。シーブ溝５７の状態（特に、縄痕の程度）を監視することを主とするので、カメラ９は、メインロープ４が掛かっていない下方からシーブ溝５７を撮像可能な位置に配置している。カメラ９は、一例として、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子を用いたデジタルカメラを用いる。

図６は、監視装置９１を構成する制御系のブロック図である。カメラ９は、制御盤６と通信ケーブル９２によって接続されており、撮像したシーブ溝５７の画像データを制御盤６に送信できるようになっている。制御盤６は、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、データメモリ６４などを有するコンピュータ装置を備えている。ＲＯＭ６２は、ＣＰＵ６１が実行するプログラム及び各種制御条件などの情報を格納している。ＣＰＵ６１は、プログラム及び各種制御条件を読み出して、エレベータ１の運転動作全体の制御を実行すると共に、シーブ溝５７の状態の監視を実行する。ＲＡＭ６３は、カメラ９から送られてくるシーブ溝５７の画像データを格納する。データメモリ６４は、駆動シーブ５１の形状変化の程度を判定する基準となるシーブ溝の画像データ８３、過去に撮像したシーブ溝の画像データなどを格納する。制御盤６は、通信網１００を介して監視センター１０１と接続されている。監視装置９１により判定された結果は、通信網１００を介して監視センター１０１の端末に送られる。

判定の基準となるシーブ溝５７の画像データ８３は、一例として、図７に模式的に示すように、例えば実際に使用された駆動シーブ５１が要交換となったときの画像データ８３を用いる。基準となるシーブ溝５７の画像データは、要交換の判定の基準となる画像データ８３だけでなく、形状変化のレベル毎に準備してデータメモリ６４に格納しておくのが好ましい。一例として、正常状態とみなせる許容範囲内にある縄痕８，８１の程度の画像データ８４、数か月後（例えば、３ヶ月後）に要交換になる可能性の高い縄痕８，８１の程度の画像データ８５などを格納しておく。このような基準となる画像データ８３〜８５は、実際にエレベータ１に用いた駆動シーブ５１を新品のときから要交換に至るまで例えば１日や１ヶ月などの所定の周期で撮像し、定期点検の結果と合わせて決めるようにしてもよい。画像データのサンプル数は、多いことが好ましい。そこで、監視センター１０１と通信網１００で接続されている複数のエレベータで撮像された画像データを取得し、基準とする画像データ８３〜８５を作成するようにしてもよい。

続いて、監視装置９１による監視手順について説明する。監視装置９１を構成するＣＰＵ６１は、例えば一日に一回などの所定の周期でシーブ溝５７を撮像するようにカメラ９を制御する。撮像は、巻上げ機５が停止しているときに行う。取得する画像データは、シーブ溝５７の静止画像である。昇降路１１内は暗いので撮影の際にはフラッシュ機能を使うようにする。撮像したシーブ溝５７の画像データは、制御盤６に送られてＲＡＭ６３に格納される。ＣＰＵ６１は、撮像した画像データの縄痕８，８１の程度と、データメモリ６４に予め格納している基準となる画像データの縄痕８，８１の程度を比較し、（１）正常状態とみなせる許容範囲内にある、（２）数か月後（例えば、３ヶ月後）に要交換になる、（３）要交換であるかを判定する。なお、基準となる画像データを監視センター１０１の例えばサーバーに予め格納し、監視装置９１がダウンロードするようにしてもよい。

縄痕８，８１の程度の比較は、例えば単位面積あたりの縄痕８，８１の大きさ、数、縄痕の占める割合などを比較することによって行う。シーブ溝５７の全体に縄痕８，８１がついているか、或いは一方の側面に縄痕８，８１が多い偏りが生じているかなどを判定基準に含めてもよい。

ＣＰＵ６１は、通信網１００を介して判定結果を監視センター１０１に送信する。要交換の場合は、警報を伴うようにしてもよい。数か月後に要交換となる結果が出力された場合、監視センター１０１のオペレータは、メンテナンスを行う作業員に交換計画を作成するように連絡する。一方、要交換の警報が発せられた場合、メンテナンスを行う作業員を現地に向かわせるように連絡する。

以上説明した実施形態によれば、カメラ９でシーブ溝５７を撮像して静止画像を取得し、形状変化レベルの基準となる縄痕８，８１の程度と比較して、正常状態、数か月後に要交換、又は要交換であるか判定することにより、駆動シーブ５１の形状変化の程度を容易に、且つ、正確に知ることができる。その結果、安定したエレベータ１の保守を実現することができる。

カメラ９で撮像した画像データは、例えばシーブ溝５７の摩耗による形状変化の程度を判定するのに用いてもよい。摩耗の程度の判定も、縄痕８，８１と同様に、基準となる画像データを予め決めておき、撮像した画像データと比較することによって行う。一例として、シーブ溝５７のアンダーカットの開口部分の形状の変化や、メインロープ４と接触している部分だけが摩耗することにより表面に境界線（例えばエッジ）が形成されているか否かなどを判定の指標に用いる。この場合も、正常状態、数か月後に要交換、要交換の基準となる画像データを用いるのが好ましい。また、シーブ溝５７の表面にコーティングを施し、コーティングの剥がれの程度を指標にしてもよい。さらに、縄痕による形状変化と摩耗による形状変化の両方を判定するようにしてもよい。

さらにカメラ９で撮像した画像データは、メインロープ４の劣化の程度を判定するのに用いてもよい。すなわち、シーブ溝５７の縄痕の状態から、メインロープ４の交換時期や要交換を判定する。一例として、素線材料４４の縄痕８１を判定の指標に用い、螺旋方向以外に不規則方向の縄痕８１がついていた場合、素線材料４４の一部が切れている可能性があると判定する。

さらに、カメラ９の場合、静止画像だけに限らず、回転する駆動シーブ５１の動画を撮影するようにしてもよい。駆動シーブ５１は回転体であるので、回転する駆動シーブ５１（特に、シーブ溝５７の縁部）にゆらぎが確認されると、シーブ溝５７の変形や軸芯のずれなどが発生している可能性があると判定する。

なお、上述の実施形態は、マシンルームレスエレベータを一例に挙げたが、専用の機械室を有するエレベータであってもよい。また、人が乗り降りするエレベータに限らず、例えば荷物搬送用のエレベータであってもよい。

本発明の実施形態は、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。これらの新規な実施形態は、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。これらの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。

１ エレベータ
２ 乗りかご
３ 釣合おもり
４ メインロープ
５ 巻上げ機
５１ 駆動シーブ
５７ シーブ溝
６ 制御盤
８，８１ 縄痕
９ カメラ

Claims (4)

1. 乗りかごと釣合おもりとを吊り下げたメインロープが巻き掛けられるシーブ溝を有する駆動シーブと、エレベータの運転時に前記駆動シーブを回転させる駆動装置と、を備えた巻上げ機と、
   前記駆動シーブのシーブ溝を撮像するカメラと、前記カメラで撮像したシーブ溝と予め記憶している基準となるシーブ溝とを比較して、縄痕による前記シーブ溝の形状変化の程度を判定する監視装置と、を備えたことを特徴とするエレベータシステム。
2. 前記監視装置は、縄痕による前記シーブ溝の形状変化の程度の判定結果に基づいて、前記駆動シーブ及び／又は前記メインロープの交換時期を判定することを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム。
3. 前記監視装置は、縄痕による前記シーブ溝の形状変化の程度の判定結果に基づいて、前記駆動シーブ及び／又は前記メインロープが要交換の状態にあることを知らせる警報を出力することを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム。
4. 前記カメラは、エレベータの運転が停止しているときに前記シーブ溝の静止画像を撮像することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエレベータシステム。