(57)【要約】      （修正有）【課題】従来に比べて機器の設置及び配線作業が簡易に行える、エレベータのかご振動監視装置を提供する。【解決手段】かご枠と、かご室とを有するエレベータのかご振動監視装置１０１であって、かご枠に設けたかご枠加速度センサ１と、かご枠加速度センサから得られるかご枠加速度信号を、伝達関数を用いてかご室加速度信号に変換するかご室振動特性変換部３と、かご室加速度信号から振動特徴量を抽出する振動特徴量抽出部４と、振動特徴量が基準値を超えたことを検出して異常振動と判断する異常判定部５とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
かご枠と、かご枠に防振部材を介して支持されるかご室とを有するエレベータのかご振動監視装置であって、
かご枠に設けられ、かご枠の鉛直方向加速度を測定するかご枠加速度センサと、
かご枠加速度センサから得られるかご枠加速度信号を、伝達関数を用いてかご室加速度信号に変換するかご室振動特性変換部と、
上記かご室加速度信号から振動特徴量を抽出する振動特徴量抽出部と、
上記振動特徴量が予め設定した基準値を超えたことを検出して異常振動と判断する異常判定部と、
を備えたことを特徴とするエレベータのかご振動監視装置。
【請求項２】
上記伝達関数は、かご枠の昇降時において予め実測した、上記かご枠加速度信号と、かご室加速度信号との比を算出して得た関数であり、上記かご室加速度信号は、伝達関数算出用としてかご室に設けられてかご室における鉛直方向加速度を測定する伝達関数算出用かご室加速度センサから得られた信号である、請求項１記載のエレベータのかご振動監視装置。
【請求項３】
上記伝達関数は、かご枠を急停止させて予め実測した、上記かご枠加速度信号と、かご室加速度信号との比を算出して得た関数であり、上記かご室加速度信号は、伝達関数算出用としてかご室に設けられてかご室における鉛直方向加速度を測定する伝達関数算出用かご室加速度センサから得られた信号である、請求項１記載のエレベータのかご振動監視装置。
【請求項４】
上記伝達関数は、伝達関数算出用としてかご室を振動させて予め実測した、上記かご枠加速度信号と、かご室加速度信号との比を算出して得た関数であり、伝達関数算出用のかご室の上記振動は、かご室に設けられてかご室を振動させる伝達関数算出用加振手段によって発生させた振動であり、上記かご室加速度信号は、伝達関数算出用としてかご室に設けられてかご室における鉛直方向加速度を測定する伝達関数算出用かご室加速度センサから得られた信号である、請求項１記載のエレベータのかご振動監視装置。
【請求項５】
上記伝達関数は、伝達関数算出用として既知の周波数及び加振力でかご室を振動させて予め実測した上記かご枠加速度信号と、上記既知の振動によるかご室加速度信号との比を算出して得た関数である、請求項１記載のエレベータのかご振動監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータの運転時における動作異常や乗り心地等を診断するため、エレベータのかごの異常振動を監視するかご振動監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータの運転時における動作異常を診断する装置として、従来、かご室に設置した加速度センサにてかごの振動を検出し、この検出値が規定値を超えたか否かを比較判定することでかごの異常振動の有無を監視してエレベータの動作異常を診断する装置が存在する。例えば特許文献１では、エレベータのかご室に、加速度センサ及びデータ収集記録装置を設置した動作異常診断装置が開示されている。ここでデータ収集記録装置は、加速度センサから供給された加速度データを、予め設定したしきい値と比較して、加速度データがしきい値を超えたときには動作異常状態であると自動的に判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３２６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１におけるエレベータの異常診断装置では、以下のような問題がある。
即ち、一般的なエレベータは、かご枠と、このかご枠に防振部材を介して支持されるかご室とから構成される。特許文献１の動作異常診断装置では、上述の加速度センサ及びデータ収集記録装置を、かご室のかご床裏面側に設置している。一方、かご床裏面側への加速度センサの設置作業は、エレベータの組立前に行う、かご室を一時的に解体して行う、あるいは、エレベータを最下階まで移動させた状態で昇降路の最下部から行う等の作業方法に限定され、いずれの設置作業も大きな労力を要する。
【０００５】
また、加速度センサと、かご内の制御機器等との通信用配線についても、新規に設置する場合や、予め設置された配線を変更する場合には、かご室を一時的に解体する等の作業が必要であり、配線の設置、変更作業にも大きな労力を要する。
【０００６】
このように特許文献１の発明では、加速度センサをかご室に設置するための作業及び配線作業が著しく煩雑であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、従来に比べて機器の設置及び配線作業が簡易である、エレベータのかご振動監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様におけるエレベータのかご振動監視装置は、かご枠と、かご枠に防振部材を介して支持されるかご室とを有するエレベータのかご振動監視装置であって、かご枠に設けられ、かご枠の鉛直方向加速度を測定するかご枠加速度センサと、かご枠加速度センサから得られるかご枠加速度信号を、伝達関数を用いてかご室加速度信号に変換するかご室振動特性変換部と、上記かご室加速度信号から振動特徴量を抽出する振動特徴量抽出部と、上記振動特徴量が予め設定した基準値を超えたことを検出して異常振動と判断する異常判定部と、を備えた。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様におけるエレベータのかご振動監視装置によれば、加速度センサをかご枠に設けたことにより、エレベータの保守点検作業等の際には、かご枠加速度センサへ容易にアクセス可能である。さらに、かご室振動特性変換部を備え、かご枠加速度センサから得られるかご枠加速度信号を、伝達関数を用いてかご室加速度信号に変換するように構成したことから、従来に比べて機器の設置及び配線作業を簡易に行うことが可能である。
【００１０】
また、かご枠に加速度センサを設けたことで、乗客の邪魔になることなく、エレベータを乗客が利用している状態において、かご振動監視用のデータ収集が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１によるエレベータのかご振動監視装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すかご振動監視装置が適用されるエレベータの概略構成を示す図である。
【図３】図１に示すかご振動監視装置にて使用する伝達関数を求めるための機器構成例を示す図である。
【図４】図１に示すかご振動監視装置において、エレベータの通常走行時のかご枠加速度波形と、かご室加速度波形との関係を説明する図である。
【図５】図１に示すかご振動監視装置において、エレベータの急停止時のかご枠加速度波形と、かご室加速度波形とから伝達関数を算出することを説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態２による伝達関数算出時の機器構成例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３による伝達関数算出時の機器構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態であるエレベータのかご振動監視装置について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。
また、当該エレベータのかご振動監視装置が監視するエレベータのかごの異常振動には、エレベータの運転時における動作異常時における振動のみならず、乗客にとって乗り心地が悪い振動状態をも含む振動を総括した振動が相当する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるエレベータのかご振動監視装置１０１の構成を示している。また、図２には、かご振動監視装置１０１によって振動が監視されるエレベータ２０の概略構成が示され、図示するように、エレベータ２０は、かご枠２１と、かご枠２１に防振部材２３を介して支持されるかご室２２とを有し、鉛直方向２４に昇降する。尚、かご室２２は、乗客が乗る部分である。
【００１４】
かご振動監視装置１０１は、基本的構成部分として、かご枠加速度センサ１と、かご室振動特性変換部３と、振動特徴量抽出部４と、異常判定部５とを備え、ここではさらに信号収集部２と、閾値データベース６とを有する。
かご枠加速度センサ１は、図２に示すように、かご室２２ではなくかご枠２１に設けられ、本例では鉛直方向２４においてかご枠２１の上部に設置されている。一方、かご枠加速度センサ１以外の構成部分である、かご室振動特性変換部３、振動特徴量抽出部４、異常判定部５、信号収集部２、及び閾値データベース６は、実際にはコンピュータを用いて実現され、それぞれの機能に対応するソフトウェアと、これを実行するためのＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリ等のハードウェアから構成されている。ここで、上記コンピュータは、かご枠２１とは別の場所、例えばエレベータ２０から離れた監視室等に設けられ、また、点検時等では、かご室２２に設けることもできる。
以下に、かご振動監視装置１０１の各構成部分について順次説明を行う。
【００１５】
上述のようにかご枠加速度センサ１はかご枠２１に設置されるが、その設置方法としては、例えば結束バンドやネジ止めによってかご枠２１に固定してもよいし、かご枠加速度センサ１の底面に磁石を取り付けることで鉄製のかご枠２１と容易に着脱可能に設置しても良い。また、かご枠加速度センサ１は、かご枠２１に設置するようにすれば良く、図２の図示する上部に限定されず、かご枠２１の下部、あるいは側面のいずれであっても良い。特にエレベータ２０の保守点検等の作業においては、かご枠２１の上部にアクセスする機会が多いため、かご枠２１の上部に設置することで設置作業を大変容易にすることができる。また、かご枠２１の上部では、機器間、及び機器と外部との通信線や制御線が通され、また制御機器が設置されるよう構成されていることが多く、新規に配線を追加する作業や、一度設置した配線を変更する作業を容易に行うことができる。また、かご枠加速度センサ１は、かご枠２１の移動に平行である上下（鉛直）方向、及びかご枠２１の移動に直交する左右方向及び奥行き方向のうち、一つを検出するよう構成にしてもよいし、これらの複数を同時に検出するよう構成してもよい。
【００１６】
このようにかご枠２１に設置されたかご枠加速度センサ１は、かご枠加速度波形１１を信号収集部２へ出力する。信号収集部２は、かご枠加速度波形１１からかご枠２１の通常走行を検知して、かご枠２１の上昇時及び下降時にかご枠加速度波形１１を収集し、かご枠加速度信号１２として記憶する。
【００１７】
かご室振動特性変換部３は、かご枠加速度信号１２を、予め算出して求められている伝達関数１７を用いて、かご室加速度信号１３に変換する。即ち、かご室加速度信号ｙ１（ｔ）は、伝達関数ｈ（ｔ）と、収集したかご枠加速度信号ｘ１（ｔ）とを用いて、以下のたたみ込みの式で算出される。
【００１８】
【数１】
2013095554.tif 000003
【００１９】
もしくは、伝達関数ｈ（ｔ）のラプラス変換Ｈ（ｓ）と、かご枠加速度信号ｘ１（ｔ）のラプラス変換Ｘ１（ｓ）とを用いて、かご室加速度信号ｙ１（ｔ）のラプラス変換Ｙ１（ｓ）は、以下の式で算出される。
【００２０】
【数２】
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【００２１】
ラプラス変換Ｙ１（ｓ）をラプラス逆変換することで、かご室加速度信号ｙ１（ｔ）が算出される。
その他、かご枠加速度信号１２と伝達関数１７とから、かご室加速度信号１３を算出する手法は、既知の多くの手法のいずれを用いてもよいことは言うまでもない。
【００２２】
次に、特徴量抽出部４は、かご室振動特性変換部３で得られたかご室加速度信号１３から、振動特徴量１４を抽出する。振動特徴量１４として、かご室加速度信号１３の、例えば絶対平均値、実効値、ピーク値などを用いることができる。また、ピーク値のうち外れ値を一定割合だけ除いたものを振動特徴量１４として使用してもよいし、機器異常診断の統計特徴量として一般的に用いられている、尖度や歪度といった指標を振動特徴量１４として使用してもよい。また、振動特徴量１４を得るための信号への前処理として、特定周波数のみを通過させるフィルタを適用してもよいし、高速フーリエ変換もしくはバンドパスフィルタを適用して、かごとロープとおもりからなる系の固有振動周波数や、巻上機の回転周波数など特定周波数のピークを算出して振動特徴量１４としてもよい。また、振動特徴量１４は、複数種類算出するようにしてもよい。さらに、かご枠加速度信号１２は、防振部材２３を伝搬せずに収集した振動であるので、かご枠加速度信号１２から振動特徴量１４を抽出するようにして、例えばロープとかごとが接触した状態で走行した際にストランドの凹凸が接触する高い周波数で発生する振動を検出するようにしてもよく、かご室加速度信号１３から抽出した振動特徴量１４と共に用いてもよいことは言うまでもない。
【００２３】
異常判定部５は、特徴量抽出部４にて抽出された振動特徴量１４が閾値データベース６に予め記憶されている閾値１５未満ならば走行時の振動は正常であり、閾値１５以上ならば異常であるとして判定結果１６を出力する。振動特徴量１４を複数種類算出した場合には、いずれかの振動特徴量１４が閾値１５以上となった場合に異常と判定するようにしてもよいし、複数の振動特徴量１４が閾値１５以上となった場合に異常と判定するようにしてもよい。
【００２４】
また、かご室２２の振動特徴量を算出して、データベース６に記憶している閾値１５との比較を行い異常振動の有無を判定するように構成したことで、エレベータ２０が複数種類存在してかご室２２とかご枠２１との間の伝達関数が異なる場合においても、振動特徴量１４と比較する閾値１５は、各エレベータで共通の値を用いればよいことになる。
【００２５】
また異常判定部５は、日時データを出力する時計機能を有してもよく、エレベータ２０が例えば異常と判断されたときの日時データを含めて判定結果１６を出力してもよい。
【００２６】
以上のように構成されたかご振動監視装置１０１における動作について説明する。
エレベータ２０のかご枠２１の通常の昇、降動作時において、かご枠加速度センサ１から信号収集部２を介して得られるかご枠加速度信号１２と、予め設定した伝達関数１７とによって、かご室振動特性変換部３は、上述の算出方法に従い、かご室加速度信号１３を求める。そして、振動特徴量抽出部４は、かご室加速度信号１３から振動特徴量１４を求め、異常判定部５は、抽出した振動特徴量１４が閾値１５以上である場合に、かご枠２１の振動が異常と判断し、その旨の判定結果１６を送出する。
【００２７】
このように、本実施形態１のかご振動監視装置１０１では、加速度センサをかご枠２１に設けたことより、エレベータの保守点検作業等の際には、かご枠加速度センサへ容易にアクセス可能である。さらに、かご室振動特性変換部３を備え、かご枠加速度センサ１から得られるかご枠加速度信号１２を、伝達関数１７を用いてかご室加速度信号１３に変換するように構成したことから、従来に比べて機器の設置及び配線作業を簡易に行うことが可能である。
【００２８】
上述のように伝達関数１７は、予め設定されたものであることから、例えば以下のような構成を用いて予め求めることができる。図３には、伝達関数１７を得る機器構成例が示されている。この構成例では、伝達関数算出用かご枠加速度センサ５１、伝達関数算出用かご室加速度センサ５２、及び伝達関数算出部５３が備わる。
このような構成部分を有する伝達関数算出用の構成は、かご振動監視装置１０１の一部としてかご振動監視装置１０１に備えられても良いし、かご振動監視装置１０１とは別構成として設けられても良い。
【００２９】
伝達関数算出用かご室加速度センサ５２は、伝達関数１７を求めるためにかご室２２に配置される加速度センサである。この伝達関数算出用かご室加速度センサ５２は、例えば、単体で加速度データを収集することが可能なように、電池もしくは内蔵バッテリーと、取り外し可能な記録媒体とを備えるように構成され、かご室２２の例えば床中央部分に設置され、通常走行時のかご室２２における加速度を記録した後に、記録媒体から伝達関数算出用加速度信号１９を読み出すことができるものとする。
【００３０】
伝達関数算出用かご枠加速度センサ５１は、伝達関数算出用かご室加速度センサ５２と同様の構成により、伝達関数算出用かご枠加速度信号１８を採取するようにしてもよいし、上述したかご枠加速度センサ１及び信号収集部２を用いて、伝達関数算出用のかご枠加速度信号１８を採取するようにしてもよい。新たに別途、伝達関数算出用かご枠加速度センサ５１を設けるよりも、既設のかご枠加速度センサ１及び信号収集部２を用いるのが便利である。その他、かご室２２及びかご枠２１にて同時に加速度信号を収集することができる構成であれば、伝達関数算出用かご室加速度センサ５２及び伝達関数算出用かご枠加速度センサ５１は、どのような構成でもよい。
【００３１】
伝達関数算出部５３は、以下のような動作によって伝達関数を求める。
図４は、かご枠２１の上昇運転時に採取された、伝達関数算出用かご枠加速度信号１８と、伝達関数算出用かご室加速度信号１９との関係を示した図である。例えば、かご枠２１の伝達関数算出用かご枠加速度センサ５１から得た伝達関数算出用かご枠加速度信号１８の時間波形がｘ０（ｔ）であり、かご室２２の伝達関数算出用かご室加速度センサ５２から得た伝達関数算出用かご室加速度信号１９の時間波形がｙ０（ｔ）であり、エレベータ２０を通常走行させて信号１８，１９を同時に観測したとき、時間領域における伝達関数ｈ（ｔ）との関係は、以下のたたみこみの式で表される。
【００３２】
【数３】
2013095554.tif 000005
【００３３】
ｘ０（ｔ）のラプラス変換であるＸ０（ｓ）、ｙ０（ｔ）のラプラス変換であるＹ０（ｓ）、ｈ（ｔ）のラプラス変換であるＨ（ｓ）を用いれば、以下の式で関係が表される。
【００３４】
【数４】
2013095554.tif 000006
【００３５】
以上から、伝達関数Ｈ（ｓ）は、以下の式で算出される。
【００３６】
【数５】
2013095554.tif 000007
【００３７】
伝達関数Ｈ（ｓ）をラプラス逆変換することによって、時間領域における伝達関数ｈ（ｔ）が得られる。
【００３８】
また、上述の例ではエレベータ２０を通常走行させて得られた加速度信号を用いて伝達関数１７を求める例であるが、通常走行ではなく、エレベータ２０に意図的に急停止信号を発生させてエレベータ２０を急停止させ、図５に示す急停止区間７１の伝達関数算出用かご枠加速度信号１８と伝達関数算出用かご室加速度信号１９を取得して伝達関数１７を算出するようにしてもよい。
【００３９】
急停止時には例えば図５に示すような振動が得られる。急停止時のかご枠２１への加振はインパルス加振であり、また大きな振動であることから、広い周波数帯域の伝達関数を精度よく得ることができるという効果がある。
【００４０】
実施の形態２．
伝達関数１７を求めるための構造として、上述の実施の形態１では図３に示すような構成例を採った。本実施の形態２では、伝達関数１７を求めるための別の構成例として図６に示す構成例について説明する。即ち、かご枠２１に振動を与える手段として、本実施の形態２では、かご室２２に伝達関数算出用加振手段５４を設ける。その他の構成部分は、図３を参照して説明した構成に同じである。よって、以下では主に伝達関数算出用加振手段５４について説明を行い、同一構成部分については説明を省略する。
【００４１】
上述のように実施の形態１では、エレベータ走行時の加速度を採取し、伝達関数１７を算出した。これに対し、本実施の形態では、かご室２２に設けた伝達関数算出用加振手段５４によって発生させた振動を伝達関数算出用かご室加速度センサ５２と、伝達関数算出用かご枠加速度センサ５１にて収集し、伝達関数算出部５３によって伝達関数１７を得る。尚、実施の形態１の場合と同様に、伝達関数算出用かご枠加速度センサ５１に代えて、かご枠加速度センサ１を用いても良い。
【００４２】
伝達関数算出用加振手段５４によって発生させる振動は、伝達関数算出用かご枠加速度センサ５１にて検知できる程度の大きさであり、周波数を掃引しながら振動を発生させるようにする。また、インパルス性の振動を発生させるようにしてもよい。その他、かご枠２１を揺らすことができる構成であれば何でもよく、かご室２２において乗客がジャンプするなどしてもよい。
【００４３】
本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に伝達関数１７を得ることができる他、伝達関数算出用加振手段５４によって種々の振動を発生させることができることから、広い周波数帯域の伝達関数を精度よく得ることができる。
【００４４】
実施の形態３．
本実施の形態３でも、伝達関数１７を求めるためのさらに別の構造例について、図７を参照して説明する。即ち、実施の形態２では、伝達関数算出用加振手段５４は、任意の周波数及び加振力の振動を発生可能なものであることから、かご室２２におけるその振動を検出するために、かご室２２に伝達関数算出用かご室加速度センサ５２を配置している。これに対して本実施の形態３では、かご室２２に配置される伝達関数算出用振動発生装置５５は、所定の周波数及び加振力の振動を発生可能なものである。伝達関数算出用振動発生装置５５によって発生させる振動は、自身の振動をフィードバックして加振力を制御する機構を備え、周波数を掃引しながら一定の大きさの振動となるようにするのがよい。その他、既知の周波数かつ既知の大きさを発生させることができる構成であれば何でもよく、例えば一定の高さから一定の重量の物体を落下させた時に発生する振動の周波数と大きさを予め測定しておき、同様にかご室２２にて落下させるようにしても良い。
よって、発生させる振動の周波数及び加振力は、既知であることから、かご室２２には、伝達関数算出用かご室加速度センサ５２を設けていない。その他の構成部分は、図３を参照して説明した構成に同じである。
【００４５】
このように構成される伝達関数算出用の構成における動作について説明する。
かご室２２に設けた伝達関数算出用振動発生装置５５によって発生させた既知の振動を伝達関数算出用かご枠加速度センサ５１あるいはかご枠加速度センサ１にて収集し、伝達関数算出部５３によって伝達関数１７を得る。
【００４６】
このように本実施の形態３によっても、実施の形態１と同様に伝達関数１７を得ることができる他、実施の形態２と同様に広い周波数帯域の伝達関数を精度よく得ることができる。さらに、本実施の形態３では、実施の形態２の構成と比較して部品点数の削減を図ることができ、コストダウンを図ることも可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１  かご枠加速度センサ、３  かご室振動特性変換部、４  振動特徴量抽出部、
５  異常判定部、
２１  かご枠、２２  かご室、
５２  伝達関数算出用かご室加速度センサ、５３  伝達関数算出部、
５４  伝達関数算出用加振手段、５５  伝達関数算出用振動発生装置、
１０１  エレベータのかご振動監視装置。
【図１】
2013095554.tif 000008
【図２】
2013095554.tif 000009
【図３】
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【図４】
2013095554.tif 000011
【図５】
2013095554.tif 000012
【図６】
2013095554.tif 000013
【図７】
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