CN115551793A - 电梯的异常检测装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能够更可靠地检测异常的电梯的异常检测装置。电梯的异常检测装置具备：电流检测部，其检测流过电梯的曳引机的电流；旋转检测部，其检测旋转体的状态，该旋转体是用于传递所述电梯的轿厢的驱动转矩的传递机构部；估计部，其基于所述电流检测部的检测结果和所述旋转检测部的检测结果来估计作为所述异常判定的对象的旋转体的非惯性转矩；以及判定部，其基于由所述估计部估计出的非惯性转矩来判定所述电梯的异常。

Description

电梯的异常检测装置

技术领域

本发明涉及电梯的异常检测装置。特别是涉及用于检测作为传递机构部的旋转体的异常的电梯的异常检测装置，其中，该传递机构部传递使电梯的轿厢行驶所需的驱动转矩。

背景技术

专利文献1公开了一种电梯的异常检测装置。根据该异常检测装置，能够判定电梯的异常。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-222420号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在专利文献1所记载的异常检测装置中，在曳引机的电流偏差的绝对值超过预先设定的阈值达规定次数时，判定为电梯构造物的异常。因此，在曳引机为恒速而使得电流偏差不易增大的情况下，难以检测出异常。

本发明是为了解决上述课题而完成的。本发明的目的在于提供一种能够更可靠地检测出异常的电梯的异常检测装置。

用于解决课题的手段

本发明的电梯的异常检测装置具备：电流检测部，其检测流过电梯的曳引机的电流；旋转检测部，其检测作为传递机构部的旋转体的状态，该传递机构部用于传递所述电梯的轿厢的驱动转矩；估计部，其基于所述电流检测部的检测结果和所述旋转检测部的检测结果来估计所述旋转体的非惯性转矩；以及判定部，其基于由所述估计部估计出的非惯性转矩来判定所述电梯的异常。

发明效果

根据本发明，电梯的异常检测装置基于非惯性转矩来检测旋转体的异常。因此，能够准确地判定异常。

附图说明

图1是应用了实施方式1中的电梯的异常检测装置的电梯系统的结构图。

图2是用于说明应用了实施方式1中的电梯的异常检测装置的电梯系统的曳引机的控制系统的框图。

图3是示出应用了实施方式1中的电梯的异常检测装置的电梯系统的曳引机的角加速度和驱动转矩的时序数据的图。

图4是示出应用了实施方式1中的电梯的异常检测装置的电梯系统的曳引机的电流指令、电流和电流偏差的时序数据的图。

图5是实施方式1中的电梯的控制装置的硬件结构图。

图6是应用了实施方式2中的电梯的异常检测装置的电梯系统的结构图。

图7是应用了实施方式3中的电梯的异常检测装置的电梯系统的结构图。

具体实施方式

依照附图对实施方式进行说明。此外，在各图中，对相同或相当的部分标注相同的标号。适当地简化或省略该部分的重复说明。

实施方式1

图1是应用了实施方式1中的电梯的异常检测装置的电梯系统的结构图。此外，在图1中，多个×标记表示可能引起驱动转矩增加的异常的部位，其中，驱动转矩是为了使电梯的轿厢行驶所需的。

图1的电梯系统采用1比1绕绳方式。在图1中，井道1贯穿未图示的建筑物的各楼层。机房2设置在井道1的正上方。

曳引机4设置于机房2。偏导轮5设置于机房2。主绳索6绕挂于曳引机4和偏导轮5上。因此，主绳索6与曳引机4和偏导轮5各自的动作联动。

轿厢7设置在井道1的内部。轿厢7被悬吊于主绳索6的一侧。对重8设置于井道1的内部。对重8被悬吊于主绳索6的另一侧。因此，轿厢7和对重8分别与主绳索6的动作联动。

多个轿厢侧导辊9设置于轿厢7。多个轿厢侧导辊9被未图示的轿厢7侧引导件引导。多个对重侧导辊10设置于对重8。多个对重侧导辊10被未图示的对重侧引导件引导。因此，轿厢侧导辊9和对重侧导辊10分别与轿厢7和对重8各自的动作联动。

张紧轮11设置于井道1的底部。补偿绳12在绕挂于张紧轮11上的状态下与轿厢7和对重8连接。因此，补偿绳12与张紧轮11的动作联动。

限速器13具备第一滑轮13a、第二滑轮13b以及限速器绳索13c。第一滑轮13a设置于机房2。第二滑轮13b设置于井道1的底部。限速器绳索13c绕挂于第一滑轮13a和第二滑轮13b上。因此，限速器绳索13c与第一滑轮13a和第二滑轮13b各自的动作联动。

电流检测部14设置于曳引机4的未图示的驱动部。电流检测部14检测流过曳引机4的电流。多个旋转检测部15分别设置于多个旋转体。多个旋转体与伴随电梯轿厢的行驶而移动的主绳索6、补偿绳12以及限速器绳索13c的移动联动地旋转。多个旋转体作为传递机构部发挥功能，该传递机构部用于传递使电梯轿厢行驶所需的驱动转矩。具体而言，旋转体是指曳引机4、偏导轮5、轿厢侧导辊9、对重侧导辊10、张紧轮11、第一滑轮13a、第二滑轮13b中的任意部件。多个旋转检测部15分别检测多个旋转体的状态。

例如，旋转检测部15检测曳引机4、限速器13的角加速度作为旋转体的状态。例如，旋转检测部15检测旋转体的角度或角速度作为旋转体的状态。在旋转检测部15检测旋转体的角度的情况下，在旋转检测部15的外部结构中，通过运算每单位时间的旋转体的角度变化来推导出角速度。通过进一步进行运算，能够得到旋转体的角加速度。在旋转检测部15检测旋转体的角速度的情况下，在旋转检测部15的外部，运算每单位时间的旋转体的角速度。其结果是，能够基于每单位时间的旋转体的角速度得到旋转体的角加速度。

另外，作为旋转检测部15，也可以使用安装于轿厢7或对重8的加速度传感器。在该情况下，曳引机4的角加速度通过对加速度传感器的输出即加速度的信息进行换算而得到。

控制装置16具备转矩运算部16a、角加速度运算部16b、估计部16c以及判定部16d作为异常检测装置。

转矩运算部16a基于来自电流检测部14的信息来运算曳引机4的驱动转矩t。角加速度运算部16b基于来自设置于作为异常判定对象的至少1个旋转体的旋转检测部15的信息来运算该旋转体的角加速度。估计部16c基于来自转矩运算部16a和角加速度运算部16b的信息来估计该旋转体的非惯性转矩。判定部16d基于由估计部16c估计出的非惯性转矩，判定作为异常判定对象的至少1个旋转体的异常。

例如，判定部16d通过以下的式(1)，根据曳引机4的驱动转矩t、电梯整个系统的惯量I与角加速度α的乘积，持续评价每个区间的非惯性转矩。惯量I也包括轿厢7的重量。因此，惯量I通过辨识使用了称量装置、主绳索6的端部的传感器等的值的轿厢7的重量来准确地进行表示。此外，惯量I也可以是预先设定的固定值。另外，惯量I也可以如国际公开第2016/113769号所公开的那样通过使用时序数据进行辨识来确定。另外，Iα在没有加速的恒速时为0。恒速时的驱动转矩t与非惯性转矩相同。因此，也可以仅使用恒速时的驱动转矩来进行评价。

非惯性转矩＝t-Iα (1)

判定部16d在非惯性转矩超过预先设定的阈值时判定为该旋转体异常。此时的阈值是考虑非惯性转矩的偏差而设定的。例如，使用标准偏差而将该偏差确定为±3σ。例如，该偏差的上限值或下限值是设想了曳引机4的电流检测部14的温度特性、曳引机4的摩擦引起的变化而确定的。

接着，使用图2对曳引机4的控制系统进行说明。

图2是用于说明应用了实施方式1中的电梯的异常检测装置的电梯系统的曳引机的控制系统的框图。

如图2所示，控制装置16具备角速度模式生成部16e、角速度控制部16f和电流控制部16g。

角速度模式生成部16e生成曳引机4的角速度指令。角速度控制部16f根据来自角速度模式生成部16e的角速度指令值与来自旋转检测部15的角速度实测值之间的偏差来生成电流指令。电流控制部16g根据来自角速度控制部16f的电流指令值与来自电流检测部14的电流实测值之间的偏差来控制流过曳引机4的电流。

接着，使用图3和图4对异常检测方法进行说明。

图3是示出应用了实施方式1中的电梯的异常检测装置的电梯系统的曳引机的角加速度和驱动转矩的时序数据的图。图4是示出应用了实施方式1中的电梯的异常检测装置的电梯系统的曳引机的电流指令、电流和电流偏差的时序数据的图。

图3示出曳引机4从开始加速到变为恒速再于恒速的中途运转不畅的情况下的角加速度与驱动转矩之间的关系。

如图3所示，难以区分加速开始时的驱动转矩和异常时的驱动转矩。因此，基于驱动转矩阈值的单纯的判定不适于异常检测。

如图4所示，在发生异常的初期，电流指令与由电流检测部14检测出的电流之间的偏差变大。因此，在发生异常的初期，该偏差能够用于异常检测。与此相对，在因摩擦等而产生成为固定的电流的异常、或对电流指令响应较高的状态下，该偏差变小。因此，在因摩擦等而产生成为固定的电流的异常、或对电流指令响应较高的状态下，该偏差不适于异常检测。此外，此处的电流与驱动转矩成比例。该电流与转矩电流相同。

针对于此，控制装置16基于非惯性转矩来判定异常。其结果是，抑制了异常的误检测。

根据以上说明的实施方式1，控制装置16基于非惯性转矩来判定曳引机4等旋转体的异常。因此，能够准确地判定曳引机4等旋转体的异常。

此外，旋转体的异常也包括旋转体自身发生故障的情况。旋转体的异常也包括与旋转体接触的绳索的异常。

另外，控制装置16能够基于考虑了非惯性转矩的偏差的阈值来准确地判定曳引机4等旋转体的异常。因此，能够准确地判定曳引机4等旋转体的异常。

接着，作为变形例，对实现更优的异常检测的方法进行说明。

为了进一步实现高度的异常检测，作为导出非惯性转矩的式子，代替式(1)而使用式(2)。

非惯性转矩＝t-Iα-(M_c-M_w)g×D/2-(M_lc(z)-M_lw(z))g×D/2-M_tc(z)g×D/2

(2)

在式(2)中，t是曳引机4的驱动转矩。I是电梯整个系统的惯量。α是曳引机4的角加速度。M_c是轿厢7的质量。M_w是对重8的质量。D是曳引机4的旋转直径。M_lc(z)是根据轿厢位置z而变化的轿厢7侧的主绳索的质量。M_lw(z)是根据轿厢位置z而变化的对重8侧的主绳索的质量。M_tc(z)是根据轿厢位置z而变化的控制线缆的质量中的施加于轿厢7的质量。g为重力加速度。

另外，为了通过曳引机4中的转矩的平衡来考虑由轿厢7、对重8等产生的力，将曳引机4的旋转直径D的一半设为系数。具体而言，各质量被D/2倍。

(M_c-M_w)g起因于轿厢7与对重8之间的质量差。轿厢7的质量由于乘客而增减。与此相对，对重8的质量不变。因此，通过根据未图示的称量装置、主绳索6端部的传感器等的值而得到轿厢7的质量，能够准确地辨识(M_c-M_w)g。

另外，关于(M_lc(z)～M_lw(z))，表示轿厢7侧与对重8侧的主绳索6的重量发生变动。在低层电梯中，能够忽略主绳索6的重量的贡献。与此相对，在高层电梯中，无法忽视主绳索6的重量的贡献。在该情况下，根据轿厢7的位置，考虑轿厢7侧与对重8侧的主绳索6的重量偏差，由此能够准确地估计非惯性转矩。

M_tc(z)g表示根据轿厢位置z而变化的控制线缆的重量中施加于轿厢7的重量。在低层电梯中，能够忽略控制线缆的重量的贡献。与此相对，在高层电梯中，控制线缆的重量的贡献无法忽视。

进而，如果考虑(M_c-M_w)g和(M_lc(z)-M_lw(z))的影响而持续计算非惯性转矩的平均值和标准偏差，则能够检测出由于经年变化引起的旋转体的非惯性转矩的增大。例如，如果将非惯性转矩的平均±3标准偏差设为阈值，则能够概率性地评价旋转体与通常不同的情况，也能够用作异常检测的指标。在此，通过在估计部16c中使用式(2)的非惯性转矩，判定部16d能够判定旋转体的异常。

另外，如图1所示，对于旋转体，可以考虑主绳索6等与防脱部件(未图示)的干涉、辊式引导件的故障、轴承的故障等各种要件。此时，如果相对于发生了异常的旋转体，旋转检测部15配置在该旋转体的附近，则能够更快地检测出异常。在该情况下，力的传递的衰减少。因此，能够更准确地判定出异常。

另外，通过在实际的驱动时在非惯性转矩的导出式中对各常数进行校正，也能够提高异常的检测精度。具体而言，只要根据驱动初期的电流检测部14和旋转检测部15的信息来辨识电梯整个系统的惯量I、轿厢7的质量等，并持续比较此时的非惯性转矩的导出结果和之后的实际驱动时划分为某个区间而导出的非惯性转矩即可。在该情况下，能够提高异常的检测精度。特别是，轿厢7的质量由于乘客而增减。因此，通过在驱动初期进行辨识，能够进一步提高轿厢7的质量的辨识精度。因此，作为一例，估计部16c基于曳引机4开始驱动时的电流检测部14的检测结果和旋转检测部15的检测结果来估计非惯性转矩，判定部16d能够判定旋转体的异常。

接着，使用图5对控制装置16的例子进行说明。

图5是实施方式1中的电梯的控制装置的硬件结构图。

控制装置16的各功能能够通过处理电路来实现。例如，处理电路具备至少1个处理器100a和至少1个存储器100b。例如，处理电路具备至少1个专用的硬件200。

在处理电路具备至少1个处理器100a和至少1个存储器100b的情况下，控制装置16的各功能通过软件、固件、或者软件与固件的组合来实现。软件和固件中的至少一方被描述为程序。软件和固件中的至少一方被存储在至少1个存储器100b中。至少1个处理器100a通过读出并执行存储于至少1个存储器100b中的程序，来实现控制装置16的各功能。至少1个处理器100a也称为中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机、DSP。至少1个存储器100b例如是RAM、ROM、闪存、EPROM、EEPROM等非易失性或易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、紧凑型光盘、迷你盘、DVD等。

在处理电路具备至少1个专用的硬件200的情况下，处理电路例如通过单一电路、复合电路、编程处理器、并行编程处理器、ASIC、FPGA、或者它们的组合来实现。例如，控制装置16的各功能分别由处理电路来实现。例如，控制装置16的各功能统一通过处理电路来实现。

关于控制装置16的各功能，也可以通过专用的硬件200来实现一部分，通过软件或固件来实现其他部分。例如，估计部16c的功能也可以通过作为专用的硬件200的处理电路来实现，估计部16c的功能以外的功能也可以通过至少1个处理器100a读出并执行存储于至少1个存储器100b中的程序来实现。

这样，处理电路通过硬件200、软件、固件、或者它们的组合来实现控制装置16的各功能。

实施方式2

图6是应用了实施方式2中的电梯的异常检测装置的电梯系统的结构图。此外，对与实施方式1的部分相同或相当的部分标注相同的标号。省略该部分的说明。另外，在图6中，多个×标记表示可能引起驱动转矩增加的异常的场所，其中，驱动转矩是为了使电梯的轿厢行驶所需的。

图6的电梯系统采用与图1的电梯系统不同的绕绳方式。具体而言，图6的电梯系统采用2比1绕绳方式。另一方面，显然图6的电梯系统的动作与图1的电梯系统的动作基本相同。在该情况下，实施方式2的控制装置16与实施方式1的控制装置16同样地进行动作。

因此，根据实施方式2可知，与实施方式1以及实施方式1的变形例同样地，能够准确地判定曳引机4等旋转体的异常。

实施方式3

图7是应用了实施方式3中的电梯的异常检测装置的电梯系统的结构图。此外，对与实施方式1的部分相同或相当的部分标注相同的标号。省略该部分的说明。

图7的电梯系统采用绝对位置检测系统17。绝对位置检测系统17具备刻度体17a和计测装置17b。

刻度体17a以长度方向为铅垂方向的方式设置在井道1的内部。计测装置17b设置于轿厢7的顶棚。计测装置17b通过读取刻度体17a来检测轿厢7的绝对位置。旋转检测部15根据轿厢7的绝对位置的信息来计算旋转体的角加速度。

控制装置16检测曳引机4等旋转体的异常。另外，控制装置16也可以还组合轿厢7的绝对位置的检测结果来检测曳引机4、轿厢侧导辊9等旋转体的异常。绝对位置检测系统17与旋转检测部15相比靠近轿厢7的位置。因此，能够更早地准确地检测出轿厢7附近的旋转体的异常。

根据以上说明的实施方式3，控制装置16根据轿厢7的绝对位置的检测结果来检测旋转体的角加速度。因此，能够更准确地检测曳引机4、轿厢侧导辊9等旋转体的异常。

另外，在没有机房2而在井道1的上部或下部设置有曳引机4、控制装置16的电梯中，也可以应用实施方式1至实施方式3的控制装置16。

产业上的可利用性

如上所述，本发明的电梯的异常检测装置能够用于电梯系统。

标号说明

1：井道；2：机房；4：曳引机；5：偏导轮；6：主绳索；7：轿厢；8：对重；9：轿厢侧导辊；10：对重侧导辊；11：张紧轮；12：补偿绳；13：限速器；13a：第一滑轮；13b：第二滑轮；13c：限速器绳索；14：电流检测部；15：旋转检测部；16：控制装置；16a：转矩运算部；16b：角加速度运算部；16c：估计部；16d：判定部；16e：角速度模式生成部；16f：角速度控制部；16g：电流控制部；17：绝对位置检测系统；17a：刻度体；17b：计测装置；100a：处理器；100b：存储器；200：硬件。

Claims (8)

1.一种电梯的异常检测装置，其中，所述电梯的异常检测装置具备：

电流检测部，其检测流过电梯的曳引机的电流；

旋转检测部，其检测作为传递机构部的旋转体的状态，所述传递机构部用于传递所述电梯的轿厢的驱动转矩；

估计部，其基于所述电流检测部的检测结果和所述旋转检测部的检测结果来估计所述旋转体的非惯性转矩；以及

判定部，其基于由所述估计部估计出的非惯性转矩来判定所述电梯的异常。

2.根据权利要求1所述的电梯的异常检测装置，其中，

所述判定部基于考虑了非惯性转矩的偏差的阈值来判定所述电梯的异常。

3.根据权利要求1或2所述的电梯的异常检测装置，其中，

所述估计部基于开始驱动所述曳引机时的所述电流检测部的检测结果和所述旋转检测部的检测结果来估计非惯性转矩。

4.根据权利要求3所述的电梯的异常检测装置，其中，

所述估计部基于所述轿厢的重量来估计非惯性转矩。

5.根据权利要求4所述的电梯的异常检测装置，其中，

在设t为所述曳引机的驱动转矩、I为电梯整个系统的惯量、α为所述曳引机的角加速度的情况下，所述估计部基于由t-Iα表示的式子来估计非惯性转矩。

6.根据权利要求4所述的电梯的异常检测装置，其中，

所述估计部基于所述轿厢的重量与所述电梯的对重的重量之差来估计非惯性转矩。

7.根据权利要求6所述的电梯的异常检测装置，其中，

在设t为所述曳引机的驱动转矩、I为电梯整个系统的惯量、α为所述曳引机的角加速度、M_c为所述轿厢的质量、M_w为所述对重的质量、D为所述曳引机的旋转直径、M_lc(z)为根据所述轿厢的位置z而变化的所述轿厢侧的所述电梯的主绳索的质量、M_lw(z)为根据所述轿厢的位置z而变化的所述对重侧的所述主绳索的质量、M_tc(z)为根据所述轿厢的位置z而变化的所述电梯的控制线缆的质量中的施加于所述轿厢的质量、g为重力加速度的情况下，所述估计部基于由t-Iα-(M_c-M_w)g×D/2-(M_lc(z)-M_lw(z))g×D/2-M_tc(z)g×D/2表示的式子来估计非惯性转矩。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电梯的异常检测装置，其中，

所述旋转检测部检测至少一个旋转体的状态。

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