JP2007532437A - 引張支持強度監視システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

エレベータ用の支持構造の健全性を、構造の温度ではなく、抵抗など支持構造の電気特性に基づいて監視するシステムおよび方法。監視される支持構造と同じ温度条件下における未使用支持構造の抵抗が計算され、監視支持構造の測定抵抗から減算される。未使用支持構造および監視支持構造の抵抗値は、計算および支持構造の監視を簡略化するため、基準温度に揃えて変換されることができる。

Description

本発明は、エレベータ監視システムに関し、より詳細には、エレベータ用の引張支持構造の摩耗量を検出するシステムに関する。

被覆スチールベルトまたはワイヤロープなどの引張支持構造が、昇降路内でエレベータかごを支持するため、エレベータシステムにおいてしばしば使用される。時間が経つにつれ、かご室と釣り合い重りの動きに関連するロープまたはワイヤの通常の曲げが、摩耗を引き起こす。この摩耗は、引張支持構造内のロープまたはコードの断面積を減少させ、支持構造を脆弱にする。したがって、構造を取り替える必要がある時点を検出するため、支持構造の健全性を定期的に監視することが望ましい。

コードの健全性が検査され得る１つの方法は、電気抵抗など支持構造内のコードの電気特性を監視することによる。摩耗に起因するコードの断面積の減少は、コードの抵抗を増大させるので、コードの抵抗測定値をコード強度またはコード健全性標識の基礎として使用し、支持構造を取り替えるべき抵抗閾値を設定することが理論的には可能である。

しかし、エレベータ昇降路内での温度変動も、同じようにコードの抵抗に影響を及ぼす。例えば、昇降路の最上部の温度は、昇降路の最下部の温度よりも摂氏で１０から２０度ほど高いことがあり得る。電気抵抗は温度の関数でもあるので、温度に起因する抵抗変化がどれだけか、また、実際のコードの摩耗に起因するものがどれだけかを決定することが不可能なほど、温度変動に起因するコードの抵抗の変化が大きくなることがある。言い換えると、温度に起因する抵抗変化が、摩耗に起因する抵抗変化を覆い隠し、抵抗をコード健全性に正確に結び付けることを事実上不可能にすることがある。

監視される特性に対する温度変化の影響を排除することができるエレベータ支持構造監視システムが望まれている。

本発明は、エレベータ用の支持構造の健全性を、支持構造の抵抗などの電気特性に基づいて監視するためのシステムおよび方法に関する。本発明の一実施形態は、電気特性に対する温度の影響を補償し、測定電気特性が、構造の温度ではなく、構造の摩耗量をより正確に反映するように、測定電気特性を分離する。

一実施形態では、複数の温度センサが、エレベータ昇降路沿いの異なる位置で温度を測定する。監視される支持構造と同じ温度条件下における未使用（ｖｉｒｇｉｎ）支持構造 の抵抗が計算され、監視支持構造の測定抵抗から減算される。計算された差は、支持構造の摩耗に起因する抵抗変化を反映する。

別の実施形態では、単一の温度センサが、支持構造の抵抗に対する摩耗の影響を分離するために使用される。システムにおいて単一の温度センサを使用することで、摩耗に起因する抵抗の計算が簡略化される。未使用支持構造および監視支持構造の抵抗値は、計算および支持構造の監視をより一層簡略化するため、基準温度に揃えて変換されることができる。

図１は、本発明の一実施形態を具体化するエレベータシステム１００の代表図である。システム１００は、昇降路１０５内でベルトなど引張支持構造１０４によって支持されるエレベータかご１０２を含む。支持構造１０４は、１つまたは複数の滑車１０６に掛けられる。滑車１０６の構成は、エレベータシステム１００に適した、当技術分野で知られた任意の構成（例えば、１：１ローピング、２：１ローピングなど）とすることができる。

１つまたは複数の温度センサ１０８が、昇降路１０５に沿って垂直に配置される。一実施形態では、温度センサ１０８は、昇降路に沿って等間隔の垂直位置ｈ_iにあり、Δｈは、センサ間の距離である。センサ１０８の間の間隔は、様々にとることができるが、一定の間隔のほうが、抵抗とコード健全性の間の関係の計算をいくらか簡単にする。別の実施形態では、昇降路は、昇降路１０５の最上部付近などの昇降路１０５内に、センサ１０８を１つだけ有することができる。これらの温度センサ１０８は、支持構造１０４の電気特性の示度に対する温度補償を行うために使用される。

１つまたは複数の電気特性センサ１１０が、抵抗または導電率など、支持構造１０４の電気特性を測定する。電気特性センサ１１０は、エレベータシステム１００内の任意の位置に配置されることができる。以下の例では、電気特性センサ１１０が抵抗を測定すると仮定するが、本発明の範囲から逸脱することなく、その他の電気特性が測定され、計算に使用されることもできる。

プロセッサ１１２が、温度センサ１０８および抵抗センサ１１０から信号を受け取る。温度センサ１０８からのデータに基づいて、プロセッサ１１２は、抵抗センサ１１０からのデータを正規化することができ、そうすることによって、支持構造１０４の実際の摩耗に起因する抵抗変化を分離し、抵抗データにおける温度変化の影響を低減または排除する。ユーザインタフェース１１３は、システム１００についての情報を任意のユーザ検出可能形式（例えば、視覚的、聴覚的、またはその両方）で提供する。

システム１００が温度センサ１０８を１つだけ含む場合、プロセッサ１１２は、センサ１０８の温度示度が昇降路全体の温度であること、または温度示度が仮定温度プロフィールもしくは温度勾配を定めることを仮定する。この仮定は、当然、近似であるが、許容可能な結果をもたらすことができる。

図２は、本発明の一実施形態による、抵抗データを正規化する方法を示した流れ図である。当技術分野で知られているように、金属コードの抵抗は、一般に、コードの断面の形状寸法に対してばかりでなく、温度に対しても線形に変化する。コードの抵抗とその断面積の間の関係は、Ｒ＝ρＬ／Ａであり、ここで、Ｒはコードの全抵抗（オーム）、ρはコード材質のバルク抵抗率（オームメートル）、Ｌはコードの全長（メートル）、Ａはコードの断面積（平方メートル）である。

図２に示される実施形態は、昇降路１０５に沿って間隔を置いて配置された複数の温度センサ１０８が存在することを仮定する。処理が行われる前に、様々な初期値（ブロック２００）が、プロセッサ１１２に結合されたメモリ１１４に格納される。これらの初期値は、未使用コードの単位長さ当たりの抵抗および温度に対するその変化と、昇降路１０５内の温度センサ１０８の数と、各温度センサｈ_iの間の距離と、昇降路１０５内の支持構造１０４のローピング構成とを含む。未使用コードの抵抗は、理想的には、ρ、Ｌ、およびＡのすべてが定数の、Ｒ＝ρＬ／Ａによって近似されるが、昇降路１０５に沿った温度の変化と、支持構造１０４の長さ方向に沿った摩耗の変化とが、同じように抵抗の示度が支持構造１０４の長さ方向に沿って変化する原因になる。この場合、支持構造１０４内の与えられたコードの全電気抵抗は、以下の式によって最もよく近似される。

ここで、積分は支持構造１０４の長さＬに沿って行われる。したがって、同じ温度条件下での未使用コードの推定全抵抗は、以下のように表されることができる。

式２から理解され得るように、未使用コードの断面積Ａ_virginは、支持構造１０４の長さに沿って一定であると仮定されている。

任意の与えられた時点でプロセッサ１１２に送られるデータは、温度センサ１０８からの温度示度と、抵抗センサ１１０からの現在のコード抵抗である。監視されるコードの抵抗Ｒと未使用コードの抵抗Ｒ_virginの間の差は、以下のように表されることができる。

式１および式２は共に、同じ温度条件において全抵抗を計算しており、したがって、抵抗示度Ｒに対する温度の影響は、式３では排除されており、コードの摩耗に起因する抵抗変化だけをΔＲが反映するようになっていることに留意されたい。

式１から式３までは、温度関数Ｔ（ｚ）が昇降路の全域で連続であると仮定していることに留意されたい。しかし、実際問題として、昇降路は、図１に示されるように、好ましくは位置ｈ_iに沿って均等な距離Δｈだけ互いに間隔を置いて配置された有限数Ｎの温度センサ１０８しか含んでいない。温度センサ１０８は、本発明の範囲から逸脱することなく、不均等な距離だけ互いに間隔を置いて配置されることもできることに留意されたい。したがって、式３における積分は、総和によって近似されることができ、以下の式が得られる。

ここで、ｃ_iは、シンプソン法則または台形法則など、任意の知られた数学的積分近似に従って選択される。当技術分野で知られているように、ｃ_iは、使用される法則およびｉの値に応じて、１または０．５とすることができる（例えば、ｉが１またはＮであり、式４の近似を行うために台形法則が使用される場合、ｃ_iは０．５とすることができる）。温度センサ１０８の間の間隔が均等でない場合、当業者であれば、この差を吸収するために式４をどのように修正すべきかを知っていることに留意されたい。

式４の定数Ｋは、昇降路１０５の高さを超える支持構造の超過長さを考慮して含まれることができる。実際の超過長さは、例えば、ローピング構成および／またはエレベータ高さに応じて、様々であることができる。大多数の場合、超過長さは支持構造の全長の僅かなパーセンテージなので、Ｋの値はごく僅かであり、無視されることができる。一実施形態では、１：１ローピング構成において、Ｋは１に等しく、２：１ローピング構成において、Ｋは２に等しい。もちろん、Ｋのその他の値も、同じように使用されることができる。

したがって、上記の式に基づいて、プロセッサ１１２は、各温度センサＮから温度値Ｔ（ｈ_i）を取得し（ブロック２０２）、式４に示される総和を計算し（ブロック２０４）、その後、ΔＲの値を取得するため、その総和を測定抵抗値Ｒから減算する（ブロック２０６）。望ましければ、測定抵抗値Ｒは、断面積の減損に起因する抵抗値のパーセンテージ変化を取得するため、未使用抵抗値Ｒ_virginによって除算されることができる（ブロック２０８）。抵抗変化ΔＲおよび／またはパーセンテージ変化は、支持構造の健全性を評価するため、閾値と比較されることができる（ブロック２１０）。

計算を簡略化するため、検出システムは、昇降路１０５内に温度センサ１０８を１つだけ含むことができる。一実施形態では、温度センサ１０８は、昇降路１０５の最上部付近に配置される。考慮すべき温度センサ値が１つあるだけなので、抵抗計算は、以下を求めるように簡略化されることができる。

ここで、Ｈは昇降路の長さ、Ｌは支持構造１０４の長さ、Ｔ（Ｈ）は検出された昇降路温度である。式４と比較すると、式５のＨは、（Ｎ−１）ｄｈに対応すると解釈されることができ、Ｌは、ＫＨに対応すると解釈されることができる。支持構造の健全性を監視するために式５が使用される場合、様々な温度Ｔ（Ｈ）における未使用構造の抵抗値Ｒ_virginは、与えられた温度Ｔ（Ｈ）に対する、抵抗示度Ｒから減算するＲ_virginの正しい値をプロセッサ１１２が参照できるように、検索表として格納されることができる。

測定抵抗値Ｒと未使用抵抗値Ｒ_virgin（Ｔ（Ｈ））を選択された基準温度に揃えて変換するため、測定抵抗Ｒと未使用抵抗Ｒ（Ｔ（Ｈ））は、比ρ（Ｔ₀）／ρ（Ｔ（Ｈ））で除算されることができ、ここで、Ｔ₀は選択された基準温度である。基準温度Ｔ₀は、プロセッサ１１２によって使用される未使用支持構造抵抗値Ｒ’_virgin（Ｔ₀）の取得をより容易にするため、好ましくは、室温に近くなるように選択される。さらに、抵抗値ＲおよびＲ_virginを与えられた基準温度Ｔ₀における対応値に変換することで、支持構造の健全性が、温度毎に異なる値ではなく、単一のＲ_virginの値と単一の抵抗閾値とを使用して評価されることが可能になる。

比で除算した後、基準温度Ｔ₀における抵抗差は、以下で表されることができる。

式６から理解され得るように、変換抵抗差ΔＲ’は、変換測定抵抗Ｒ’を基準温度における未使用抵抗Ｒ’_virginで減算することによって近似されることができる。

式５および式６は近似として役立つが、それらは依然として、コード断面積の変化に起因する抵抗変化を分離するのに十分なだけ、抵抗示度Ｒに対する温度の影響を低減するので、コードの健全性を監視するには十分正確である。本発明の例示的な実施形態を使用する実験的試験において、温度センサ１０８を１つだけ使用する計算と複数の温度センサ１０８を使用する計算の間の差は、３％程度であり、それは、取替え（ｒｅｔｉｒｅｍｅｎｔ）基準の適切な選択によって管理できる誤差量であり、複数のセンサが追加する複雑さに鑑みても許容できる誤差量である。

図３および図４は、昇降路が温度センサ１０８を１つだけ有する場合に行われ得る２つの代替実施形態を示している。図３に示される実施形態では、プロセッサは、温度の関数としての未使用コードについてのコードの全抵抗値を含む検索表を取得する。プロセッサ１１２は、その後、温度センサ１０８から温度示度Ｔ（Ｈ）を、電気特性センサ１１０から抵抗示度Ｒを取得する（ブロック３０２）。この実施形態では、プロセッサ１１２は、昇降路全体の温度であるかのように、温度示度Ｔ（Ｈ）を取り扱う。

プロセッサ１１２は、その後、温度示度Ｔ（Ｈ）に基づいてＲ_virginの値を選択し（ブロック３０４）、その後、ΔＲを取得するため、抵抗示度ＲからＲ_virginを減算する（ブロック３０６）。望ましければ、抵抗差ΔＲは、支持構造の摩耗に起因する抵抗のパーセント変化を取得するため、未使用抵抗値Ｒ_virginによって除算されることができる（ブロック３０８）。ΔＲまたは抵抗値のパーセント変化は、その後、閾値抵抗値と比較されることができる（ブロック３１０）。

図４に示される代替実施形態では、システム１００に格納される初期値は、基準温度における未使用抵抗Ｒ’_virgin（Ｔ₀）を含む。この実施形態では、プロセッサ１１２は、Ｒ’_virgin（Ｔ₀）の初期値を取得する（ブロック３１１）。温度値Ｔ（Ｈ）と抵抗値Ｒを取得し（ブロック３１２）た後、プロセッサ１１２は、何か評価を行う前に、測定抵抗値Ｒを基準温度Ｔ₀における等価の測定抵抗値Ｒ’に変換することができる（ブロック３１４）。この場合、Ｒ’_virgin（Ｔ₀）は与えられたＴ₀に関して常に同じなので、未使用抵抗値Ｒ’_virgin（Ｔ₀）のための検索表は必要とされない。変換測定抵抗値Ｒ’が取得された後、変換抵抗差ΔＲ’を取得するため、基準温度における未使用抵抗値Ｒ’_virgin（Ｔ₀）が、変換値Ｒ’から減算される（ブロック３１６）。この変換抵抗差ΔＲ’は、その後、支持構造の健全性を評価するため、閾値と比較される（ブロック３１８）。

上で説明されたすべての実施形態では、検出温度の新しい温度への変化は、新しい温度を反映するため、変換抵抗の再計算を起動することができる。さらに、上記の例は、昇降路内で測定された温度を反映するため、未使用抵抗を変換することに集中しているが、未使用抵抗および測定抵抗が同じ基準温度に基づいて評価される限り、未使用抵抗および／または測定抵抗の両方が変換されることができる。

監視される電気特性に対する温度変化の影響を補償することによって、本発明は、電気特性に反映される変化が支持構造の摩耗に起因することを保証する。したがって、電気特性は、支持構造の健全性と直接的に相関させられることができ、構造の残りの強度を監視および評価する方法として使用されることができる。これは、例えば、昇降路内のどのような温度変化にも関係なく、構造を取り替える必要があることを示す単一の閾値が設定されることを可能にする。

本明細書で説明された本発明の実施形態に対する様々な代替が、本発明を実施する際に利用され得ることを理解されたい。添付の特許請求の範囲が本発明の範囲を確定すること、特許請求の範囲内の方法および装置、ならびにそれらの均等物がそれによって包含されることが意図されている。

本発明の一実施形態を具体化するエレベータシステムの代表図。 本発明の一実施形態によるプロセスを示す流れ図。 本発明の別の実施形態によるプロセスを示す流れ図。 本発明のさらに別の実施形態によるプロセスを示す流れ図。

Claims (19)

1. エレベータ用の支持構造監視システムであって、
   昇降路内に配置される少なくとも１つの温度センサと、
   前記支持構造の少なくとも一部分の測定電気特性を取得する特性センサと、
   前記少なくとも１つの温度センサによって示される前記昇降路内の温度の影響を反映するため、前記測定電気特性と未使用支持構造の少なくとも一部分の電気特性との少なくとも一方を、前記測定電気特性に対応する値が測定値となり、前記未使用支持構造の前記電気特性に対応する値が基準値となるように、基準温度に対応するように変換するプロセッサと、
   を含み、
   前記プロセッサが、前記測定値と前記基準値の間の差を計算し、前記差に対応する値を所定の閾値と比較して、支持構造の状態を決定することを特徴とするシステム。
2. 前記プロセッサが、前記未使用支持構造の前記少なくとも一部分の前記電気特性を変換することによって前記基準値を計算し、前記基準温度が、前記少なくとも１つの温度センサによって示される前記昇降路内の前記温度に等しく、前記測定値が、前記測定電気特性に等しいことを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. 前記プロセッサが、前記少なくとも１つのセンサで新しい温度への温度変化を検出し、前記新しい温度に基づいて前記基準値を再計算することを特徴とする請求項１記載のシステム。
4. 前記プロセッサが、前記測定値と前記基準値の間の差を前記基準値で除算して、前記差に対応する値として機能するパーセント変化値を取得し、前記パーセント変化値が前記所定の閾値を超えた場合、前記プロセッサが、支持構造の摩耗を示すことを特徴とする請求項１記載のシステム。
5. 前記差に対応する前記値が、前記測定値と前記基準値の間の前記差自体であり、前記差が前記所定の閾値を超えた場合、前記プロセッサが、支持構造の摩耗を示すことを特徴とする請求項１記載のシステム。
6. 前記少なくとも１つの温度センサが、複数の温度センサを含み、前記プロセッサが、前記複数の温度センサから取得された温度示度に基づいて前記基準値を計算することを特徴とする請求項１記載のシステム。
7. 前記複数の温度センサが、前記昇降路に沿って互いに均等な距離で間隔を置いて配置されることを特徴とする請求項６記載のシステム。
8. エレベータ支持構造アッセンブリであって、
   少なくとも１つの温度センサと、
   前記エレベータ支持構造の少なくとも一部分の測定電気特性を取得する特性センサと、
   プロセッサであって、
   前記エレベータ支持構造の少なくとも一部分に関連する温度を前記少なくとも１つの温度センサから決定し、
   前記少なくとも１つの温度センサによって示される温度の影響を反映するため、前記測定電気特性と未使用支持構造の少なくとも一部分の電気特性との少なくとも一方を、前記測定電気特性に対応する値が測定値となり、前記未使用支持構造の前記電気特性に対応する値が基準値となるように、基準温度に対応するように変換し、
   前記測定値と前記基準値の間の差を計算し、前記差に対応する値を所定の閾値と比較して、支持構造の状態を決定するプロセッサと、
   を含むことを特徴とするアッセンブリ。
9. 前記差が所定の閾値を超えた場合、前記エレベータ支持構造が摩耗していることを通知するユーザインタフェースをさらに含むことを特徴とする請求項８記載のアッセンブリ。
10. 前記プロセッサが、前記未使用支持構造の前記少なくとも一部分の前記電気特性を変換することによって前記基準値を計算し、前記基準温度が、前記少なくとも１つの温度センサによって示される昇降路内の温度に等しく、前記測定値が、前記測定電気特性に等しいことを特徴とする請求項８記載のアッセンブリ。
11. 前記プロセッサが、前記測定値と前記基準値の間の前記差を前記基準値で除算して、前記差に対応する値として機能するパーセント変化値を取得し、前記パーセント変化値が前記所定の閾値を超えた場合、前記プロセッサが、支持構造の摩耗を示すことを特徴とする請求項８記載のアッセンブリ。
12. 前記少なくとも１つの温度センサが、前記昇降路に沿って互いに対して均等な間隔で配置される複数の温度センサを含むことを特徴とする請求項８記載のアッセンブリ。
13. エレベータ支持構造の状態を監視する方法であって、
    前記支持構造の少なくとも一部分に関連する温度を測定し、
    前記支持構造の少なくとも一部分の測定電気特性を取得し、
    前記測定電気特性と未使用支持構造の少なくとも一部分の電気特性との少なくとも一方を、前記測定電気特性に対応する値が測定値となり、前記未使用支持構造の前記電気特性に対応する値が基準値となるように、前記測定温度の影響を反映するために変換し、
    前記測定値と前記基準値の間の差を計算し、
    前記差に対応する値を所定の閾値と比較して、支持構造の状態を決定する、
    各ステップを含むことを特徴とする方法。
14. 前記支持構造が、複数の部分を含み、前記の温度を決定するステップが、各温度値が前記支持構造の異なる部分に関連する複数の温度値を取得することを含み、
    前記の基準値を決定するステップが、前記未使用支持構造の各部分の前記電気特性を、その部分の温度に基づいて変換し、前記未使用支持構造の前記部分の前記変換電気特性の総和をとることを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. 前記の変換ステップが、前記未使用支持構造の前記少なくとも一部分の前記電気特性を変換することによって前記基準値を決定し、前記基準温度が、前記測定温度に等しく、前記測定値が、前記測定電気特性に等しいことを特徴とする請求項１３記載の方法。
16. 前記基準値に基づいてパーセント変化値を取得することをさらに含み、前記パーセント変化値が前記所定の閾値を超えた場合、前記の示すステップが、支持構造の摩耗を示すことを特徴とする請求項１３記載の方法。
17. 前記の基準値を決定するステップが、既知状態における前記支持構造の少なくとも一部分の前記電気特性を複数の温度において決定することを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
18. 前記既知状態が、未使用支持構造状態であることを特徴とする請求項１７記載の方法。
19. 前記電気特性が、抵抗であることを特徴とする請求項１３記載の方法。

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