JP2012017192A - エレベーターの長尺物振動検出装置及び管制運転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡潔な構成で、かごの位置に依らずにロープの振動量を高い精度で検出することができるエレベーターの長尺物振動検出装置及び効率よく管制運転を実施することが可能であるエレベーターの管制運転装置を提供する。
【解決手段】エレベーターの長尺物振動検出装置において、エレベーターの昇降路１内に吊り下げられた長尺物６と、前記長尺物６を鉛直方向に撮影する撮影手段９と、前記撮影手段９により撮影された前記長尺物６の画像に基づいて、前記長尺物６の水平方向の振動量を検出する処理手段１１と、を備える。また、エレベーターの管制運転装置において、上述のように構成された長尺物振動検出装置により検出された前記長尺物６の水平方向の振動量が、所定の基準値を超えた場合に、前記エレベーターの運転を休止させる管制運転を行う制御装置７を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、エレベーターの長尺物振動検出装置及び管制運転装置に関するものである。

エレベーターに設けられている主ロープ等の長尺物は、地震動や強風等によりエレベーターが設置されている建物が揺れると、これに応じて揺れてしまう。この際、特に高層ビルに設置されたエレベーターでは、建物の揺れと長尺物の揺れとが共振して振幅が大きくなることがある。長尺物の揺れの振幅が大きくなると、この長尺物が昇降路内の機器や突起物に接触したり引っ掛かったりすることにより、長尺物や機器等が損傷し、また、エレベーターの運行に支障がでるおそれがある。そして、実際に、このような長尺物の振動（特に建物との共振）現象により、エレベーターの故障や停止に至る事例が近年の地震（２００４年の新潟県中越地震や東海道沖地震等）で発生している。

そこで、このような事象を防止するため、エレベーターの昇降路内機器突出物に対する保護措置がとられている。この保護措置の具体的なものとしては、例えば、引っ掛かりが想定される突出物と昇降路内の他の機器や昇降路内壁との間に、保護線材や鋼板製プロテクターを設置する措置がある。そして、これらの保護線材やプロテクターにより、昇降路内機器の取付腕の裏側への長尺物の回り込みを防止する。また、長尺物を囲むように振れ止めを配置することにより、長尺物の変位を物理的に拘束する措置もある。

また、従来においては、このような長尺物の振動が発生している時に管制運転を行うことにより、エレベーターの運転を継続させることによって生じる被害を軽減しようとするものがある。従来におけるこのようなものとしては、昇降路上部及び建物上部に設けられた加速度検出手段で検出された建物振動量に基づいて、昇降路内の長尺物の振動量を演算により推定し、この推定した長尺物振動量に基づいて減速運転や休止運転等の管制運転を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

そして、同じく、長尺物の振動が発生している時に管制運転を行うものとして、長尺物であるエレベーターのロープを、エレベーターのかごの昇降方向における所定位置において水平方向に撮影し、この撮影したロープ画像に基づいてロープの振動量を推定するものも知られている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に記載されたものは、撮影したロープ画像から通常時の標準ロープ位置と振動時のロープ位置との差分を求め、この差分からロープの振動の腹における最大振幅量を推定する。そして、この推定した最大振幅量に基づいてエレベーターの管制運転を行うものである。

特開２００７−３３１９０１号公報 特開２００９−１６６９３９号公報

このように、特許文献１に示された従来におけるエレベーターの長尺物振動検出装置及び管制運転装置は、建物の振動量を元にしてロープの振動量を推定するものである。そして、このロープの振動量推定は、推定を行う演算装置内において振動モデルを構築し、この振動モデル上での振動量に基づいて実際のロープの振動量を推定する。この際、モデルを用いるという性質上、現実のロープの振動を規定する条件の全てを反映させることは難しく、ある程度理想化された条件下での振動量推定とならざるを得ない。

従って、実際には、例えば、ロープ同士の接触の影響や、ロープ線密度や張力等の各パラメータのバラつき等の要因などによって、モデルと現実が異なってしまう可能性がある。このため、ロープ振動量の推定精度が低下してしまうおそれがあるという課題がある。そして、このような低精度のロープ振動量の推定値を利用したことにより、本来であれば管制運転を行う必要がないロープ振動量で管制運転を行ってしまい、運転効率が低下してしまう可能性があるという課題もある。

また、特許文献２に示された従来におけるエレベーターの長尺物振動検出装置及び管制運転装置は、昇降路の頂部近傍において撮影したロープ画像に基づいてロープの振動量を推定するものである。従って、ロープ端末部のごく近傍におけるロープ変位に基づいてロープの最大振幅量を推定することになる。一般に、エレベーターは昇降行程が長くなるほどロープ長も長くなる。そして、ロープ長が長くなるほどロープ端末部近傍の変動量が微小になってしまう。このため、昇降行程が長くなりロープ長が長くなるほど、撮影したロープ画像におけるロープ変位量が微小になり推定が困難になってしまうという課題がある。

なお、この特許文献２には、以上のような問題点を補うため、ロープ画像を撮影するカメラを昇降路の中央部にも設置する旨が記載されている。しかしながら、この中央部カメラが設置された位置に、ロープの最大振幅（振動の腹）に近い部分がくるか否かは、かごが昇降路のどこに位置しているかによる。従って、この中央部カメラにより撮影したロープ画像を併用したとしても、かご位置によってはロープ振動量の推定精度が向上するとは限らないという課題がある。換言すれば、かごが昇降路の特定の一部に位置している場合のみしか、ロープ振動量の推定精度を向上することができないという課題がある。

また、以上の点から、特に高層ビルの昇降行程が長いエレベーターにおいては、カメラの設置数を増やすことも考えられる。しかし、カメラの設置数を増やすと複数のカメラが必要となり、装置全体の構成が複雑になってしまうという課題がある。また、装置構成の複雑化に伴い、設置費用が高くなってしまうという課題もある。

この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、簡潔な構成で、かごの位置に依らずにロープの振動量を高い精度で検出することができるエレベーターの長尺物振動検出装置、及び、効率よく管制運転を実施することが可能であるエレベーターの管制運転装置を得るものである。

この発明に係るエレベーターの長尺物振動検出装置においては、エレベーターの昇降路内に吊り下げられた長尺物と、前記長尺物を鉛直方向に撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された前記長尺物の画像に基づいて、前記長尺物の水平方向の振動量を検出する処理手段と、を備えた構成とする。

また、この発明に係るエレベーターの管制運転装置においては、上述のエレベーターの長尺物振動検出装置を有するエレベーターの管制運転装置であって、前記長尺物振動検出装置により検出された前記長尺物の水平方向の振動量が、所定の基準値を超えた場合に、前記エレベーターの運転を休止させる管制運転を行う制御装置を備えた構成とする。

この発明に係るエレベーターの長尺物振動検出装置においては、簡潔な構成で、かごの位置に依らずにロープの振動量を高い精度で検出することができるという効果を奏する。また、この発明に係るエレベーターの管制運転装置においては、効率よく管制運転を実施することが可能であるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係るエレベーターの長尺物振動検出装置及び管制運転装置の全体構成を示すエレベーターの昇降路の断面図である。 この発明の実施の形態１に係るエレベーターのロープの断面図である。 この発明の実施の形態１に係る画像処理の例を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係るエレベーターの管制運転装置の通常運転時の動作を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係るエレベーターの管制運転装置の管制運転時の動作を説明する図である。

実施の形態１．
図１から図５は、この発明の実施の形態１に係るものである。図１にエレベーターの昇降路の断面図を示す。この図１において、１は、エレベーターが設置される建物に鉛直に設けられた昇降路である。この昇降路１内には乗客等を積載して昇降するかご４が昇降自在に配置されている。また、昇降路１内には、このかご４にかかる荷重を補償するための釣合おもり５が昇降自在に配置されている。

昇降路１の頂部には機械室２が設けられている。この機械室２内には、かご４及び釣合おもり５の昇降を駆動するための巻上機３が配設されている。かご４上部の天蓋上には主ロープ６の一端が連結されている。この主ロープ６は、かご４の天蓋上から昇降路１内を鉛直上方へと伸びて、昇降路１頂部の機械室２内に通じている。そして、この主ロープ６の中間は機械室２内の巻上機３の駆動綱車に巻き掛けられている。主ロープ６の他端側は、機械室２から昇降路１へと鉛直下方に伸びて、釣合おもり５の上部に連結されている。こうして、かご４及び釣合おもり５は、主ロープ６により昇降路１内につるべ状に吊持されている。

機械室２内には、エレベーターの運転全般を制御するための制御装置７が設置されている。この制御装置７は、エレベーターの運転を、複数の運転モードを切り替えつつ制御する。この複数の運転モードは、ここでは、通常運転モードと管制運転モードの２つがある。通常運転モードは、特筆すべき状況が何も無い平常時における運転モードであり、通常の運転制御がなされる。管制運転モードは、主ロープ６の振動量が所定値を超えた場合における運転モードである。この管制運転モードにおいては、制御装置７は、まず、かご４を最寄階へ停止させる。そして、かご４内の利用者を全て降車させた後に、エレベーターの運転を休止させる。エレベーターの休止中において所定の復帰条件が成立した場合には、運転モードを管制運転モードから通常運転モードへと切り替えて、エレベーターの運転を復帰させる。

また、機械室２内には、この建物の振動を検知するための振動感知器８が設置されている。振動感知器８は、建物の振動を検出して建物振動検出信号を制御装置７へと出力する。この建物振動検出信号には、建物の振動量に関する情報が含まれている。

主ロープ６は、図２の断面図に示すようにして構成されている。すなわち、その中央部に１本のコア６ａが配置されており、断面においてこのコア６ａの周囲を囲むようにして複数本のストランド６ｂが配置されている。そして、これら複数のストランド６ｂのうちの１本は、蛍光材が塗布された蛍光材付ストランド６ｃになっている。この蛍光材付ストランド６ｃは、長手方向の少なくとも一部分に蛍光材が塗布されている。

かご４上部の天蓋上には、カメラ９、照明１０及び処理装置１１が設置されている。カメラ９は、かご４の天蓋上から鉛直上方に向けて昇降路１内の主ロープ６を撮影する。すなわち、このカメラ９は昇降路１内の主ロープ６を鉛直方向に撮影する。このカメラ９には、蛍光材付ストランド６ｃの蛍光材が発する波長の光を撮影することが可能であるものが用いられる。また、照明１０は、かご４の天蓋上から鉛直上方に向けて昇降路１内、特に主ロープ６、を照らす。この照明１０は、蛍光材付ストランド６ｃの蛍光材を励起することができる波長の光を照射する。カメラ９及び照明１０の動作は処理装置１１により制御される。

カメラ９により撮影された鉛直方向から見た主ロープ６の画像は、処理装置１１へと送信される。この処理装置１１においては、カメラ９により撮影された鉛直方向から見た主ロープ６の画像に基づいて、主ロープ６の振動量を検出する処理が行われる。この処理装置１１における画像処理の例を示すのが図３である。この図３において中央にあるのは予め設定された基準点１２である。この基準点１２は主ロープ６が振動しておらず鉛直に静止した状態における、蛍光材付ストランド６ｃの位置に対応する。

照明１０から光が照射された状態でカメラ９により主ロープ６を撮影すると、鉛直方向から見た蛍光材付ストランド６ｃの位置が明点となって画像に現れる。カメラ９は所定の時間間隔で主ロープ６（の蛍光材付ストランド６ｃ）を撮影しており、主ロープ６が振動している時には複数の明点が画像上に存在する。ここで、カメラ９が撮影する所定の時間間隔は、建物の固有周期の半分以下となるようにする。処理装置１１は、これらの明点と基準点１２との距離を算出して算出距離１３を求める。そして、算出したこれらの算出距離１３の最大値を求める。この算出距離１３の最大値が主ロープ６の水平方向の最大振動量に対応する。

処理装置１１は、この算出距離１３の最大値が予め定めた管制運転基準値１４を超えたか否かを監視している。そして、算出距離１３の最大値が管制運転基準値１４を超えた否かの情報を含むロープ振動検出信号を制御装置７へと出力する。制御装置７は、この処理装置１１からのロープ振動検出信号及び振動感知器８からの建物振動検出信号に基づいて、エレベーターの運転モード（通常運転モード及び管制運転モード）の切り替えを制御する。

ここで、図３において、管制運転基準値１４は基準点１２を中心とする円として示している。この円は、管制運転基準値１４を図示してみるとそうなるというものであって、カメラ９により撮影された画像データに含まれているものではない。この管制運転基準値１４は、処理装置１１において数値情報として保持されている。なお、図３の管制運転基準値１４による円は、管制運転基準値１４によってカメラ９により撮影された画像領域を二分できることを示している。

従って、処理装置１１は、カメラ９により撮影された画像において、基準点１２からの距離によって同心円状に複数の領域を設定し、これら各領域に明点が存在するか否かを検出することにより、基準点１２から明点までの距離を簡便に算出することができる。また、このようにして算出された距離にから検出された主ロープ６の振動量に基づいて、管制運転モードへと切り替えるようにすることにより、主にかご４のサイズのみによって管制運転動作に係るパラメータを設定することができる。そして、この際に、建物側の振動特性やかご４の位置によって変化する主ロープ６の振動特性等を考慮する必要がなくなる。

また、制御装置７は、振動感知器８からの建物振動検出信号及び処理装置１１からのロープ振動検出信号に基づいて、カメラ９及び照明１０の起動指令信号及び停止指令信号を、処理装置１１へと送信する。処理装置１１は、この制御装置７からの起動指令信号及び停止指令信号に基づいて、カメラ９及び照明１０を起動／停止させる。

図４は、通常運転モードにおけるエレベーターの管制運転装置の動作を示すものである。地震動や強風等によりエレベーターが設置された建物に振動が発生すると、この建物の振動を機械室２に設置された振動感知器８が検出する。建物の振動を検出した振動感知器８は、制御装置７へと建物振動検出信号を出力する。制御装置７は、振動感知器８からの建物振動検出信号に基づいて、建物振動量が所定の基準値を超えたか否かについて確認する。そして、建物振動量が所定の基準値を超えていないことが確認された場合には、通常運転モードを継続する。

一方、建物振動量が所定の基準値を超えたことが確認された場合には、制御装置７は処理装置１１へと起動指令信号を送信する。この起動指令信号を受信した処理装置１１は、かご４に設けられたカメラ９及び照明１０を起動する。カメラ９は、照明１０により照らされた状態の主ロープ６を鉛直方向に撮影する。この撮影は建物の固有周期の半分以下に設定された所定の時間間隔で行われる。そして、カメラ９により撮影された主ロープ６の画像が処理装置１１へと出力される。

処理装置１１は、カメラ９により撮影された画像を処理して、まず、画像中の明点を検出する。次に、検出したこれらの明点の基準点１２からの距離である算出距離１３を算出する。そして、これら算出距離１３の最大値を求める。処理装置１１は、算出距離１３の最大値が管制運転基準値１４を超えた否かについて確認する。算出距離１３の最大値が管制運転基準値１４を超えていないことが確認された場合には、処理装置１１は、カメラ９が撮影した画像に対して、以上の画像処理及び算出距離１３の最大値と管制運転基準値１４との比較を続ける。

建物の振動に伴い主ロープ６の振動が成長する場合、算出距離１３の最大値は次第に大きくなっていく。そして、処理装置１１において、算出距離１３の最大値が管制運転基準値１４を超えたことが確認された場合には、処理装置１１は、算出距離１３の最大値が管制運転基準値１４を超えた旨のロープ振動検出信号を制御装置７へと出力する。この算出距離１３の最大値が管制運転基準値１４を超えた旨のロープ振動検出信号を受けた制御装置７は、エレベーターの運転モードを通常運転モードから管制運転モードへと切り替える。

管制運転モードへと切り替えると、制御装置７はエレベーター（ＥＶ）のかご４が走行中である場合には、かご４を最寄階へと停止させる。そして、かご４のドアを開いてかご４内の利用者を降車させる。かご４内の全ての利用者が降車を完了したら、制御装置７は、エレベーターの運転を休止する。エレベーターの運転が休止されると、カメラ９による撮影及び照明１０による光の照射は停止される。

図５は、管制運転モードにおいてエレベーターの運転が休止した後のエレベーターの管制運転装置の動作を示すものである。建物の振動の原因となっていた地震動や強風等がおさまると、建物の振動は収束へと向かう。この建物の振動の収束を検出した振動感知器８は、制御装置７へと建物振動検出信号を出力する。制御装置７は、振動感知器８からの建物振動検出信号に基づいて、建物振動量が所定の基準値以下となったかについて確認する。そして、建物振動量が所定の基準値以下であることが確認された場合には、制御装置７は処理装置１１へと起動指令信号を送信する。

この起動指令信号を受信した処理装置１１は、かご４に設けられたカメラ９及び照明１０を起動する。カメラ９は、照明１０により照らされた状態の主ロープ６を鉛直方向に撮影する。この撮影は所定の時間間隔で行われる。そして、カメラ９により撮影された主ロープ６の画像が処理装置１１へと出力される。

処理装置１１は、カメラ９により撮影された画像を処理して、画像中の明点を検出する。次に、検出したこれらの明点の基準点１２からの距離である算出距離１３を算出する。そして、これら算出距離１３の最大値を求める。処理装置１１は、算出距離１３の最大値が管制運転基準値１４を超えているか否かについて確認する。算出距離１３の最大値が管制運転基準値１４を超えていることが確認された場合には、処理装置１１は、カメラ９が撮影した画像に対して、以上の画像処理及び算出距離１３の最大値と管制運転基準値１４との比較を続ける。

建物の振動がおさまり主ロープ６の振動が収束する場合、算出距離１３の最大値は次第に小さくなっていく。そして、処理装置１１において、算出距離１３の最大値が管制運転基準値１４以下となったことが確認された場合には、処理装置１１は、算出距離１３の最大値が管制運転基準値１４以下となった旨のロープ振動検出信号を制御装置７へと出力する。

制御装置７は、この算出距離１３の最大値が管制運転基準値１４以下となった旨のロープ振動検出信号を受けた場合、及び、振動感知器８からの建物振動検出信号から得られる建物振動量が所定の基準値以下となっていなかった場合には、振動感知器８からの建物振動検出信号から得られる建物振動量が所定の基準値以下となっており、かつ、処理装置１１からのロープ振動検出信号から得られるロープ振動量（算出距離１３の最大値）が管制運転基準値１４以下となっているか否かについて確認する。

そして、建物振動量が所定の基準値以下、かつ、ロープ振動量（算出距離１３の最大値）が管制運転基準値１４以下であることが確認された場合には、制御装置７は、エレベーターの運転モードを管制運転モードから通常運転モードへと切り替え、エレベーターの運転を復帰させる。また、運転モードを管制運転モードから通常運転モードへと切り替える際には、制御装置７は処理装置１１へと停止指令信号を送信する。この停止指令信号を受信した処理装置１１は、かご４に設けられたカメラ９及び照明１０を停止する。

一方、建物振動量が所定の基準値を超えている、又は、ロープ振動量（算出距離１３の最大値）が管制運転基準値１４を超えていることが確認された場合には、制御装置７は、管制運転モードを維持し、エレベーターの運転休止状態を継続する。

なお、ここでは、主ロープ６を撮影するカメラ９及び照明１０をかご４上部の天蓋上に設けていた。しかし、カメラ９及び照明１０の設置位置はかご４上部に限られず、例えば、昇降路１頂部から鉛直下方に主ロープ６を撮影するように設置してもよい。

また、ここでは、かご４の上部に連結された主ロープ６を、振動を検出する対象である長尺物とした場合について説明した。しかし、振動を検出する対象は昇降路１内に吊り下げられる長尺物であればこの主ロープ６に限られない。振動を検出する対象となる主ロープ６以外の長尺物としては、例えば、かご４の下部に連結されるコンペンロープ等が考えられる。かご４の下部に連結されるコンペンロープを対象とする場合には、カメラ９及び照明１０をかご４の下面や昇降路１の底部等に設置するようにすればよい。

以上のように構成されたエレベーターの長尺物振動検出装置は、エレベーターの昇降路内に吊り下げられた長尺物である主ロープを、撮影手段であるカメラにより鉛直方向に撮影する。そして、処理手段である処理装置において、撮影手段により撮影された長尺物の画像に基づいて、長尺物の水平方向の振動量を検出するものである。このため、簡潔な構成で、かごの位置に依らずにロープの振動量を高い精度で検出することができる。

また、ロープの複数のストランドのうち少なくとも１のストランドにおいて、そのストランドの少なくとも一部に蛍光材を塗布し、この蛍光材の発する光を撮影可能であるカメラを用いることで、少ない光量の条件下でも撮影が可能となる。加えて、画像の背景となる周辺が暗いため、画像上において蛍光材の明点がより明確となり、画像解析を容易かつ正確に行うことができる。

そして、以上のような長尺物振動検出装置により検出されたロープの水平方向の振動量が所定の基準値である管制運転基準値を超えた場合に、エレベーターの運転を休止させる管制運転を行うようにすることで、効率よく管制運転を実施することが可能であるエレベーターの管制運転装置を得ることができる。

また、振動感知器によりエレベーターが設置された建物の振動量を検出し、この検出された建物の振動量が所定の基準値を超えた場合に、長尺物振動検出装置による検出結果に基づく管制運転を行うようにすることで、振動量の監視に必要な演算リソースを有効に活用することができる。さらに、建物振動量とロープ振動量の両方を考慮することで、管制運転装置の誤作動を未然に防止することにもつながる。

１ 昇降路
２ 機械室
３ 巻上機
４ かご
５ 釣合おもり
６ 主ロープ
６ａ コア
６ｂ ストランド
６ｃ 蛍光材付ストランド
７ 制御装置
８ 振動感知器
９ カメラ
１０ 照明
１１ 処理装置
１２ 基準点
１３ 算出距離
１４ 管制運転基準値

Claims (6)

1. エレベーターの昇降路内に吊り下げられた長尺物と、
   前記長尺物を鉛直方向に撮影する撮影手段と、
   前記撮影手段により撮影された前記長尺物の画像に基づいて、前記長尺物の水平方向の振動量を検出する処理手段と、を備えたことを特徴とするエレベーターの長尺物振動検出装置。
2. 前記長尺物は、複数のストランドを有するロープであり、
   複数の前記ストランドのうち少なくとも１の前記ストランドは、その少なくとも一部に蛍光材が塗布され、
   前記撮影手段は、前記蛍光材の発する光を撮影可能であることを特徴とする請求項１に記載のエレベーターの長尺物振動検出装置。
3. 前記蛍光材を励起可能である光を、前記長尺物に照射する照明手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載のエレベーターの長尺物振動検出装置。
4. 前記処理手段は、前記撮影手段により撮影された前記画像において、所定の基準点からの距離により画像上の領域を複数の同心円状の領域に分割し、それぞれの前記領域内における前記画像上の前記長尺物の有無により、前記長尺物の水平方向の振動量を検出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエレベーターの長尺物振動検出装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のエレベーターの長尺物振動検出装置を有するエレベーターの管制運転装置であって、
   前記長尺物振動検出装置により検出された前記長尺物の水平方向の振動量が、所定の基準値を超えた場合に、前記エレベーターの運転を休止させる管制運転を行う制御装置を備えたことを特徴とするエレベーターの管制運転装置。
6. 前記エレベーターが設置された建物の振動量を検出する振動感知器を備え、
   前記制御装置は、前記振動感知器により検出された前記建物の振動量が所定の基準値を超えた場合に、前記長尺物振動検出装置による検出結果に基づく前記管制運転を行うことを特徴とする請求項５に記載のエレベーターの管制運転装置。

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