(57)【要約】【課題】エレベータにおいて、乗客のいたずらや地震によりかごの速度が増加した場合に、装置の故障か乗客のいたずらや地震かを判別して、乗客がかごに閉じ込められないような安全装置を提供する。【解決手段】乗客のいたずらや地震によりかごが所定の速度を超過して停止した場合に、かごロープ系の振動モデルから算出した振動成分がかご速度に含まれているか否かを判断することにより、乗客のいたずらや地震による速度超過か装置の故障による速度超過かを判別して、装置の故障でない場合はかごを最寄階に復帰させる。【選択図】図１
2008308271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベータのかご速度計測手段と、
前記かご速度を記録する速度履歴記録手段と、
前記かご速度が所定値を超えたか否かを検出する速度超過検出手段と、
前記エレベータのかごロープ系の振動モデルと、
前記速度超過検出手段がかごの速度超過を検出した場合に、前記速度履歴記録手段に記録された速度履歴から、前記振動モデルの振動成分の有無を判定する速度履歴分析手段と、
前記速度履歴分析手段が前記振動成分ありと判定した場合は、かごを最寄階まで運転させる最寄階復帰判定手段と、を備えたエレベータ安全装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエレベータの安全装置において、
最寄階復帰の運転時は通常よりも低い速度で運転し、前記速度超過検出手段が速度超過と判定する所定値を通常より低い値とするエレベータ安全装置。
【請求項３】
請求項１に記載のエレベータの安全装置において、
前記速度超過検出手段は、前記かご速度計測手段で得た速度信号に対して、前記かごとロープに関する振動モデルで定まる振動成分を減衰させるフィルタを通した信号に対して速度超過を判定するものであるエレベータ安全装置。
【請求項４】
請求項１に記載のエレベータの安全装置において、
かごの位置計測手段を更に備え、前記かごとローブに関する振動モデルのパラメータは、前記かごの位置計測手段により計測したかごの位置に応じて変更されるものである、エレベータ安全装置。
【請求項５】
エレベータのかご速度計測手段と、
前記かご速度を記録する速度履歴記録手段と、
前記かご速度が所定値を超えた場合はかごの運行を停止させる速度超過検出手段と、
前記速度超過検出手段が速度超過を検出した場合は、前記速度履歴記録手段に記録された速度履歴から、速度超過の解消の有無を判定する速度履歴分析手段と、
エレベータに働く地震動を計測する地震動計測手段と、
前記計測した地震動を記録する地震動履歴記録手段と、
前記速度履歴分析手段がかごの速度超過が解消したと判断し、かつ前記地震動履歴記録手段に記録された地震動履歴において前記速度超過検出手段が速度超過を検出する前の所定時間内に、所定値以上の地震動が記録されている場合には、かごを最寄階まで運転させる最寄階復帰判定手段を備えたエレベータ安全装置。
【請求項６】
請求項５に記載のエレベータの安全装置において、
最寄階復帰の運転時は通常よりも低い速度で運転し、前記速度超過検出手段が速度超過と判定する所定値を通常より低い値とするエレベータ安全装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエレベータのかご速度の異常を検出して運転を停止させるエレベータ安全装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エレベータでは、かごを昇降させる長尺に渡るロープは、弾性体と見ることができ、これとかごの質量により、振動系が構成される。この振動系に乗客のいたずらや地震により連続加振が加えられると、共振現象が起こり瞬間的にかごの速度が所定の値を超える場合がある。このような場合には、故障が発生していないにもかかわらず、安全装置が故障してかごを停止させ、乗客をかご内に閉じ込めてしまう可能性がある。
特許文献１にかごを昇降させるモータのトルクを検出し、トルクの変化が通常のかごの加速、減速のトルク変化より短い時間で生ずることを用いて、乗客によるかごのゆすりを検出することが記載されている。
【特許文献１】特開２００５−８２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の技術では、速度変動が振動的な変化をする場合、振動検出器の感度を下げすぎると安全装置の応答が遅くなるため、感度をあまり大きく下げることはできなかった。このため、いたずらによる非常に大きな連続加振で生じた共振による速度超過を検出してしまう可能性が残されていた。
【０００４】
また従来の技術では、共振による振動だけでなく、速度の短時間の変動もゆすり動作と認識してしまうため、いたずらではなく装置異常で生じた速度異常でも、いったんかごを停止させた後、運転を再開させてしまう可能性があった。
本発明の目的は、乗客のいたずらや地震によりかごの速度超過が発生しても危険な故障が発生していない場合には、最寄階までかごを移動させ、乗客がかご内に閉じ込められない安全装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のエレベータ安全装置は、かご速度の履歴を記録する速度履歴記録手段と、かごロープ系振動モデルと、速度履歴分析手段を有しており、速度履歴分析手段はかごロープ系振動モデルから算出した固有の振動周期が、速度履歴記録手段に記録されたかご速度履歴に内に存在するか否かを分析する。
分析の結果かごロープ系振動モデルから算出した固有の振動周期が、かご速度の履歴に存在する場合には、乗客によるかごのゆすり動作や地震による加振と判断し、かご停止後最寄階に復帰させる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によるエレベータの安全装置では、かごの速度超過を検出してかごを停止させた後に、かごロープ系振動モデルから固有の振動周期を算出して、いたずらや地震による連続加振で生じた速度超過と装置異常による速度超過を見分けて、再度かごを動かして最寄階に復帰させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
まず本実施の形態の一例を図面に沿って説明する。図１は本実施の形態の一例を示すブロック図である。かご速度計測手段１は、エレベータのかごの走行速度を計測する手段である。具体的な構成例としては、ロープを巻き上げるガバナプーリの回転速度をエンコーダなどで読み取って算出する。また、かごは昇降路内を移動するので、昇降路に一定間隔で設けられたマークをかごに設けたセンサで読み取って算出するものでもよい。さらに、昇降路の最下部または最上部に設置された距離センサによりかごの位置を計測し、その変化量から速度を算出することもできる。
【０００８】
かご位置計測手段２はエレベータのかごの位置（階床位置）を計測する手段である。具体的な構成例としては、上記ガバナプーリに設けたエンコーダや、かご、昇降路に設けたセンサの信号から算出する。またかごの階床通過信号あるいは着床信号から算出するものでもよい。
【０００９】
地震動計測手段３は、エレベータに働く地震の揺れを計測する手段である。具体的な構成例としては、昇降路の上部あるいは下部に設置した加速度センサである。速度履歴記録手段４は、現在時刻から所定時間前までの速度の時刻履歴を記憶しておく手段である。同様に、地震動履歴記録手段５は現在時刻から所定時間前までの地震動の時刻履歴を記憶しておく手段である。
【００１０】
速度超過検出手段６は、かご速度計測手段１の速度信号を監視しており、かご速度が所定の値を超えたら、かごを停止させる指令をエレベータ制御装置１０に出力する。速度履歴分析手段７は、速度履歴記録手段に記録されている速度履歴を分析し、かごロープ系振動モデル９で与えられる振動成分の有無を判定する。最寄階復帰判定手段８は、速度履歴にかごロープ系固有の振動成分がある場合、あるいは速度超過が起きる直前の所定時間内に大きな地震動が記録されている場合には、かごを最寄階まで移動させる最寄階復帰指令をエレベータ制御装置１０に出力する。
【００１１】
上記のような構成において、まず、かご速度がしきい値を越えたときに、いたずらや地震による連続加振で生じた速度超過と装置異常による速度超過を見分ける際に動作する部分について説明する。
この動作は２つの場合があり、第１の場合は連続加振により周期的な振動が発生した場合であり、第２の場合は例えば直下型地震のように急激に大きな振動が加えられた場合である。
【００１２】
（第１の場合）
図２に速度履歴記録手段４の構成例を示す。かご速度計測手段１からのかご速度データが選択書き込み手段４３に入力する。この選択書き込み手段４３は、カウンタ４４で指定されるアドレス４２の記憶領域にかご速度計測手段１で読み取った速度データを書き込む。一定時間間隔で読み取ったかご速度を記録しておくメモリ装置４１は、各記憶領域に０からｎ−１までのアドレス４２が割り付けられている。カウンタ４４は０からｎ−１まで一定時間間隔でカウントアップされ、ｎ−１まで達すると再び０に戻るようになっている。
【００１３】
このような構成により速度データを記録したとき、例えばある時点でアドレス２に現在時刻ｔの速度データＶ（ｔ）が記録されていたとすると、アドレス１には時刻ｔ−１での速度データＶ（ｔ−１）が記録されている。以下同様にして図２に示すような形で、速度履歴記録手段４には現在時刻ｔから時刻ｔ−ｎ＋１までの速度データが記録される。地震動履歴記録手段５の詳細構成も図２と同様である。
【００１４】
また、速度データＶ（ｔ）は速度履歴記録手段４のいずれかのアドレスに記録されればよいのであり、必ずしもアドレス４２の０番地に最初のデータが記録される必要はない。速度超過検出手段６がかごの速度超過を検出したときに、かごの速度の記録が停止し、速度履歴分析手段７が速度履歴を分析する。
【００１５】
次にかごが最寄階に復帰するなどして、通常の動作に戻ると速度履歴記録手段４がかご速度の記録を開始する。このとき、かご速度のデータは、例えば図２のアドレス４２の０番地から始まるのではなく、最新のかご速度データが記録されている番地の次の番地から記録する。
よって、図２において、速度データＶ（ｔ）はアドレス４２の２番地から始まっている。しかし、これに限定されることはなく、かごの制御が通常の動作に戻るとアドレス４２の０番地から速度データを記録してもよい。
【００１６】
次に、速度履歴分析手段７の詳細について説明する。図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれかご速度の波形を示している。エレベータのかごは通常、加速運動の後、等速運動となる。図３（ａ）、（ｂ）の縦軸はこの等速運動の状態での速度を基準にしている。つまり、縦軸の「０」は速度が０という意味ではなく、所定の等速運動の速度からの変動が０という意味である。また横軸は時間を示している。
【００１７】
乗客がいたずらでかごの揺すり動作を行ったり、地震によりかごが連続的に加振された場合、かごの速度波形は図３（ａ）に示すように共振的な振動波形１１となる。これに対して、エレベータの駆動装置の故障、ロープとシーブのスリップ、ロープの切断などが起きた場合は、図３（ｂ）に示すようにかご速度が非振動波形１５のように増加する。そこでかご速度が速度超過判定しきい値１２を超えた段階で、その時刻（速度超過時刻１３又は１６）からさかのぼって所定の分析区間１４における速度変化の様子を分析することにより、速度超過がいたずらや地震により生じたのか、または装置異常により生じたのかを判定することができる。
【００１８】
図４は速度履歴分析手段７を示すブロック図である。図４に示すように速度履歴分析手段７は図のように、フィルタ手段７１、波形面積算出手段７２、しきい値判定手段７３で構成される。
フィルタ手段７１は、速度履歴記録手段４からの情報と、かごロープ系振動モデル９からの情報が入力される。このフィルタ手段７１によって速度波形の振動的な成分のみを残して他の成分を除去することができる。このフィルタの周波数特性は、図５に示すように中心周波数ｆ０とその近傍周波数成分のみを通過させ、他の周波数成分を減衰させるようなバンドパスフィルタの特性である。ここで、周波数ｆ０は、エレベータのロープとかごにより構成される振動系の固有振動周波数である。
【００１９】
この固有振動周波数は、図６に示したようなモデルによって求めることができる。これはエレベータのロープとかごにより構成される振動系であり、図において質量要素９１はかごの質量ｍ、ばね要素９２はロープの弾性ｋ、ダンパー要素９３はロープの弾性変形に対する摩擦抵抗ｃに相当する。また、ダンパー要素９３とばね要素９２は並列に接続される。このような振動系の共振周波数は以下の式で与えられる。
【数１】
2008308271.tif 000003
またロープの弾性ｋは、ロープの吊り点からかごの支持点までの長さ（ロープ長さ）Ｌによって変化し、例えば以下の式で与えられる。
【数２】
2008308271.tif 000004
ただし、ｋ０は単位長さあたりのロープの弾性係数である。また、ロープ長さとは、かごの位置（階床位置）から求めることができる。
【００２０】
以上のことから、かごロープ系振動モデル９としては、かご質量ｍ、ロープの弾性係数ｋ０、ロープ長さＬなどをパラメータとして備え、上記数式１、２を用いて共振周波数ｆ０が算出できるものであればよい。またロープ長さＬは、かご位置計測手段により求めたかごの位置に応じて書き換えられるようにしておけばよい。
【００２１】
なお、かご質量は乗客の人数によっても変動するが、かご自体の質量が大きいため、ロープ長さほど大きな影響は与えない。したがって、例えば図５においてｆ０を平均的な積載人数における共振周波数とし、上側カットオフ周波数ｆｃｈと下側カットオフ周波数ｆｃｌをそれぞれｆ０の１．５倍、０．５倍のように幅を持たせて設定してもよい。
あるいは、かごに備えた積載重量センサなどの信号を用いてかごと乗客の総重量を算出して計算するものであってもよい。
【００２２】
以上のフィルタ処理の結果、図７に示すように、フィルタ通過後の振動波形７１ａはほとんど減衰せずに残るが、装置異常による非振動波形７１ｂは、図３（ｂ）と比較すると大きく減衰した波形となる。
【００２３】
フィルタ手段７１の次に波形面積算出手段７２に情報が入力される。波形面積算出手段７２はかご速度の基準からの変位の総和を求める手段である。図７において、かご速度の基準を０としたのは、上記図３での説明と同様であり、速度０という意味ではなく、ある所定の速度からの変位が０という意味である。波形面積算出手段７２は、この基準からの変位の総和を計算する。すなわち速度変化の絶対値の積算値を求める（図４の波形面積算出手段７２）。
【００２４】
次に、しきい値判定手段７３によって、求めた速度の絶対値の積算値が所定のしきい値以上であるか否かを判定する。速度の絶対値の積算値が所定のしきい値以上の場合には振動成分ありと判定し、未満である場合には振動成分なしと判定する。
【００２５】
以上の判定方法はまた、速度波形のスペクトル分析によって行うものであってもよい。すなわち、速度波形に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を施し、かごロープ系振動モデルで算出した共振周波数ｆ０とその近傍の成分が所定の値以上であるか否かで振動成分の有無を判定する。
【００２６】
以上の処理により速度履歴分析手段７が振動成分ありと判定した場合、最寄階復帰判定手段８は、かごが停止してから所定時間経過後にかごを最寄階まで移動させる最寄階復帰の指令をエレベータ制御装置１０に出力する。このとき、かごの移動速度は、安全のため通常より遅い速度とし、速度超過検出手段６が検出する速度超過のしきい値も通常より低い値とする。
【００２７】
(第２の場合）
地震による速度超過においては、直下型地震のように急激に大きな振動が加わることにより、図８に示すように、かご速度３１は共振的な振動を経ずに速度超過となることも考えられる。このような状況を考慮して、地震動の有無も考慮して最寄階復帰の判定を行う。これは、詳細は以下に説明するが、かご速度がしきい値を越えても、ブレーキ作動時刻前にかご速度がしきい値以下に戻ることを検出することで最寄階復帰の判定を行う。
【００２８】
図１において、速度超過検出手段６が速度超過を検出した速度超過時刻１３に対して、実際にブレーキが作動してかごが減速し始めるブレーキ作動時刻１７（図８参照）までには、ブレーキシューがライニングを挟み込むまでの遅れ時間などにより時間差が発生する。速度履歴分析手段７では、この時間差内において、かご速度が再びしきい値以下になるかどうかを判定する。
【００２９】
最寄階復帰判定手段８では、かご速度が速度超過した時刻からさかのぼって所定の間隔であるサーチ区間３３内に地震動３２が所定のしきい値３４、３５を超えるような振幅を記録しているかを判定する。これは、地震動履歴記録手段５に記録されている地震動履歴を用いて行う。そして、最寄階復帰判定手段８は、速度履歴分析手段７でかご速度が速度超過後すぐにしきい値以下になることが判定され、かつ速度超過前の所定時間内に大きな地震動を記録していた場合には、最寄階復帰の指令を出力するものとする。
【００３０】
かご速度の超過を検出する速度超過検出手段６は、しきい値との比較で判定するので、いたずらや地震による振動で、すぐにかごが停止してしまう可能性がある。そこで、速度の振動的な変動に対する速度超過検出手段６の感度を下げることにより、不必要にかごが停止することを低減する。
【００３１】
図９は速度超過検出手段６のブロック図を示す。フィルタ手段６１は、かごロープ系振動モデル９により算出される共振周波数ｆ０の成分を減少させる。具体的には、例えば図１０に示すように周波数ｆ０よりも十分低い周波数をカットオフ周波数ｆｃとするローパスフィルタで構成する。このようなフィルタによりかごロープ系固有の振動成分をある程度減少させた速度信号に対して、しきい値判定手段６２により、しきい値との比較を行い速度超過の判定を行う。
【００３２】
なお、フィルタ手段６１の構成としては、図１０に示すような特性のローパスフィルタのほかに、周波数ｆｃとその近傍の周波数成分のみを減少させるバンドエリミネイトフィルタとしてもよい。
【００３３】
以上説明したように、第１の場合、第２の場合共に、かご速度がしきい値を超えることにより、かごが停止した後、最寄階に復帰することで乗客がかごに閉じ込められることを防止できる。かごが最寄階に復帰するときにも乗客によるかごの振動や地震動による振動が発生することがある。この場合、最寄階復帰動作時用に設定された通常より低い速度超過しきい値に対して上記と同様の処理を行う。
【００３４】
（エレベータ安全装置の動作のフローチャート）
次にエレベータの安全装置の全体的な動作のフローチャートを図１１を用いて説明する。
まず、かごの速度超過を検出したら（ステップＳ１）、かごを停止させる（ステップＳ２）。かごが停止せずさらに速度が超過した場合にはステップＳ４に進み非常止め装置を作動させ、かごを停止させる。ステップＳ３でかごが停止した場合は、かご速度、地震動の記録を中断する（ステップＳ５）。
【００３５】
次に、速度履歴の分析を行う（ステップＳ６）。ステップＳ６においてかごの速度を分析し（ステップＳ７）、かごロープ系固有の振動有りと判断された場合は、一定時間経過後に速度超過しきい値を低くして、かごを低速度で最寄階に復帰させる（ステップＳ１１）。ステップＳ７でかごロープ系固有の振動なしと判断された場合は、次のステップＳ８へ進み、かご速度はしきい値超過後すぐに減少したかを判断する。かご速度がすぐに減少しなかった場合は、かごを最寄階復帰させずに待機させる（ステップＳ１０）。
【００３６】
ステップＳ８でかご速度がしきい値超過後すぐに減少した場合には、かご速度がしきい値を超過する前の所定の時間内に地震動があったか否かを判断する（ステップＳ９）。地震動があった場合には一定時間経過後速度超過しきい値を低くして、低速度でかごを最寄階に復帰させる（ステップＳ１１）。なかった場合にはかごを最寄階に復帰させずに待機させる（ステップＳ１０）。
【００３７】
以上のフローチャートにおいて、速度履歴記録手段４、地震動履歴記録手段５、速度超過検出手段６、速度履歴分析手段７、最寄階復帰判定手段８、かごロープ系振動モデル９はコンピュータまたはマイクロプロセッサ上のソフトウエアとして構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態の一例を示すブロック図である。
【図２】速度履歴記録手段を示すブロック図である。
【図３】かご速度の振動波形と非振動波形である。
【図４】速度履歴分析手段を示すブロック図である。
【図５】フィルタ手段の周波数特性である。
【図６】かごロープ系の振動モデルである。
【図７】フィルタ手段通過後の、かご速度の振動波形と非振動波形である。
【図８】かご速度波形と地震動の波形である。
【図９】速度超過検出手段を示すブロック図である。
【図１０】ローパスフィルタの周波数特性である。
【図１１】本実施の形態の一例のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１・・・かご速度計測手段、２・・・かご位置計測手段、３・・・地震動計測手段、４・・・速度履歴記録手段、５・・・地震動履歴記録手段、６・・・速度超過検出手段、７・・・速度履歴分析手段、８・・・最寄階復帰判定手段、９・・・かごロープ系振動モデル、１０・・・エレベータ制御装置
【図１】
2008308271.tif 000005
【図２】
2008308271.tif 000006
【図３】
2008308271.tif 000007
【図４】
2008308271.tif 000008
【図５】
2008308271.tif 000009
【図６】
2008308271.tif 000010
【図７】
2008308271.tif 000011
【図８】
2008308271.tif 000012
【図９】
2008308271.tif 000013
【図１０】
2008308271.tif 000014
【図１１】
2008308271.tif 000015