JP2012056698A - エレベータの制御装置 - Google Patents

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弘之 木村
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Abstract

【課題】コンペンロープの張力の低下を自動的に検出することで、ロープの揺れの増加やロープの絡まりを事前に防止する。
【解決手段】コンペンロープの下端部付近に、コンペンロープが水平方向に揺れたときの変位を検出するロープ変位検出装置23が設置される。制御装置21には、このロープ変位検出装置23によって検出された変位に基づいてコンペンロープの張力低下のレベルを判定する判定部41、判定部41の判定結果に応じて乗りかごの運転を制御する運転制御部43を備える。
【選択図】 図2

Description

本発明の実施形態は、コンペンロープを有するエレベータの制御装置に関する。
一般的に、エレベータは、昇降路内に配置されたメインロープの両端部に乗りかごとカウンタウェイトとがそれぞれ吊り下げられ、また、乗りかごの下面からコンペンシーブを介してカウンタウェイトの下面に導くようにコンペンロープが掛け渡されている。このような構成により、乗りかごおよびカウンタウェイトが昇降路内を昇降する際のメインロープの重量が相殺される。このとき、コンペンロープの張力は、コンペンロープの下部に取り付けられたコンペンシーブによって与えられる。
一方、近年では建物の高層化に伴い、建物自体の固有振動数が低下している。エレベータに用いられるロープの固有振動数は、主にロープの長さ、単位長さ当りの質量と張力によって決まるため、エレベータ(乗りかご)の走行途中で、建物の固有振動数と一致することがある。強風または地震によって建物が揺れている状態で、建物の固有振動数とロープの固有振動数とが近づくと、ロープの揺れが大きくなり、昇降路内機器や壁にロープが衝突したり、絡まったりする可能性がある。その結果、エレベータの閉じ込め事故が発生することもある。
このため、例えば地震感知器によって所定の値を超える揺れ(加速度)が計測された場合には、エレベータ(乗りかご)を最寄階に移動させ、乗客を降ろした後に運転を停止している。さらに大きな揺れ(加速度)が計測された場合には、保守員の点検により安全が確認された後に、エレベータを再稼動させることになっている。
ここで、ガバナロープ以外は複数本のロープで構成されているため、ロープ張力が均等(通常は±5%以内)になるように据付時に調整している。しかし、経年変化によってロープが伸びるため、ロープ張力は必ずしも均等ではなくなる。特に、コンペンロープでは、メインロープに比べてロープ張力が小さいため、ロープ張力のバラツキが大きくなりやすい。
すなわち、メインシーブに巻き掛けられたメインロープは、乗りかご、カウンタウェイトやコンペンシーブなどにより常に大きな張力がかった状態にある。したがって、メインロープの伸び量は大きく仮に経年変化によって1本が伸びたとしても、他のロープがその分の張力を負って伸びるので、平均的に伸びる性質がある。一方、コンペンロープは、下部のコンペンシーブでしか張力がかかっていないため、ロープ自体の伸び量がメインロープよりも小さくなる。したがって、仮に経年変化によって1本が伸びても他のロープがそれに追従できないため、それだけが伸びてしまう性質がある。このため、コンペンロープでは、大きな地震や強風でなくても絡まることがある。
そこで、通常は、ロープ張力のバラツキが大きくなる前に、保守員が測定器を用いて定期的にロープ張力を測定し、パラツキを調整しているのが一般的である。
特許第3188833号公報
しかしながら、保守員が測定器を用いてロープの張力を1本、1本計測する方法では、手間と時間がかかり、地震によるエレベータ停止後の自動復帰に遅れが生じる。
したがって、コンペンロープの張力の低下を自動的に検出することで、ロープの揺れの増加やロープの絡まりを事前に防止することが求められる。
本実施形態におけるエレベータの制御装置は、昇降路の最下端に設置されたコンペンシーブに巻き掛けられ、上記昇降路内を昇降動作する乗りかごとカウンタウェイトの底部に取り付けられたコンペンロープを有するエレベータの制御装置において、上記コンペンロープが水平方向に揺れたときの変位を検出するロープ変位検出手段と、このロープ変位検出手段によって検出された変位に基づいて、上記コンペンロープの張力低下のレベルを判定する判定手段と、この判定手段の判定結果に応じて上記乗りかごの運転を制御する運転制御手段とを具備したことを特徴とする。
図1は第1の実施形態に係るエレベータの全体構成を示す図である。 図2は同実施形態におけるコンペンシーブに巻き掛けられたコンペンロープを正面から見た図である。 図3は同実施形態におけるコンペンシーブに巻き掛けられたコンペンロープを上から見た図である。 図4は同実施形態におけるコンペンロープの変位(揺れ量)とレーザセンサとの関係を示す図である。 図5は同実施形態におけるロープ変位検出装置の別の構成を示す図である。 図6は同実施形態におけるエレベータの制御装置の機能構成を示すブロック図である。 図7は同実施形態におけるコンペンシーブの張力が標準の場合のロープ変位の様子を示す図である。 図8は同実施形態におけるコンペンシーブの張力が標準より20%低下した場合のロープ変位の様子を示す図である。 図9は同実施形態における制御装置のロープ変位に応じた運転制御を示すフローチャートである。 図10は第2の実施形態におけるコンペンシーブに巻き掛けられたコンペンロープを正面から見た図である。 図11は同実施形態におけるコンペンシーブに巻き掛けられたコンペンロープを上から見た図である。 図12は第3の実施形態におけるコンペンシーブに巻き掛けられたコンペンロープを正面から見た図である。 図13は同実施形態におけるコンペンシーブに巻き掛けられたコンペンロープを上から見た図である。
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態に係るエレベータの全体構成を示す図である。今、ある建物10の中に1台のエレベータ11が設置されている場合を想定する。
建物10の最上部の機械室10aに、エレベータ11の駆動源である巻上機12が設置されている。なお、マシンルームレスタイプのエレベータでは、昇降路10b内の上部に巻上機12が設置される。
この巻上機12にメインロープ13が巻回されている。メインロープ13の一端側には乗りかご14、他端側にはカウンタウェイト15に取り付けられている。また、昇降路10bの最下部(ピット部)にはコンペンシーブ17が配設されており、このコンペンシーブ17を介してコンペンロープ16の端部がそれぞれ乗りかご14とカウンタウェイト15の底部に取り付けられている。なお、メインロープ13とコンペンロープ16は、それぞれに複数本のロープからなる。
さらに、巻上機12の近くにガバナ(調速機)18、コンペンシーブ7の近くにガバナシーブ19が配設されており、ガバナ18およびガバナシーブ8にガバナロープ20が巻回されている。ガバナロープ20は乗りかご14に連結されており、ガバナ18はこのガバナロープ20を介して乗りかご14の走行速度に同期して回転する。
一方、建物10の機械室10aあるいはマシンルームレスタイプでは昇降路10b内に、エレベータ11を運転制御するための制御装置21が設置されている。
また、建物10の上部付近(図1の例では、制御装置21の設置位置付近)に地震感知器22が設置されており、地震が発生した際に、この地震感知器22にて感知された地震レベルを示す信号が制御装置21に与えられる。
制御装置21は、CPU、ROM、RAM等を搭載したコンピュータからなり、巻上機12の駆動制御など、エレベータ11の運転制御に関わる一連の処理を実行する。巻上機12が駆動されると、乗りかご14がメインロープ13を介してカウンタウェイト15と共に昇降路10b内をつるべ式に移動する。
この制御装置21は、地震感知器22によって感知された地震レベルに応じて乗りかご14を管制運転する他、ここではコンペンロープ16の張力が低下した場合に、その張力低下の度合いに応じて警報または運転停止などの制御を行う。
また、この制御装置21は、公衆回線網等の通信ネットワーク30を介して外部の監視センタ31に接続されている。監視センタ31は、通信ネットワーク30を介してエレベータの動作状態を常時監視しており、何らかの異常を検知した場合に保守員を現場に派遣するなどして対処する。
ここで、本実施形態において、コンペンロープ16の下端部付近、詳しくは、コンペンシーブ17から上方1m程度の位置にロープ変位検出装置23が設けられている。このロープ変位検出装置23は、コンペンロープ16の張力低下に伴う変位(揺れ量)を検出するための装置であり、乗りかご14側のコンペンロープ16とカウンタウェイト15側のコンペンロープ16に対して設けられている。
図2および図3にロープ変位検出装置23としてレーザセンサ24を用いた場合の構成を示す。図2はコンペンシーブ17に巻き掛けられたコンペンロープ16を正面から見た図、図3はコンペンシーブ17に巻き掛けられたコンペンロープ16を上から見た図である。なお、図2および図3の例では、コンペンロープ16の片側にしかレーザセンサ24が示されていないが、実際には図1の例のように両側(乗りかご14側とカウンタウェイト15側)に設けられる。
レーザセンサ24は、発光部24aと、この発光部24aから照射されるレーザ光24cを受光する受光部24bとで構成される。コンペンロープ16は複数本のロープからなり、各ロープはコンペンシーブ17の外周に形成された複数の溝17aにそれぞれ嵌め込まれている。このコンペンシーブ17から繰り出されるコンペンロープ16が水平方向に所定量L1以上揺れたときにレーザ光24cにかかるように発光部24aと受光部24bが位置決めされている。
図4はコンペンロープ16の変位(揺れ量)とレーザセンサ24との関係を示す図である。
今、コンペンロープ16の各ロープの1本の張力が低下して、水平方向に揺れたとする。コンペンロープ16が水平方向に所定量L1以上揺れると、レーザセンサ24の発光部24aから受光部24bに向けて照射されているレーザ光24cを1往復で2回遮断することになる。
このときの遮断間隔からロープ変位δを所定の関係式により求める。この場合、図4の点線の波形で示すようにロープ変位δが大きいほど、コンペンロープ16がレーザ光24cを遮断する間隔が長くなり、張力の低下していることが分かる。
なお、ロープ変位δと実際の張力との関係は、コンペンロープ16の伸び特性等から求められる。ここでは、ロープ変位δが上記所定量L1以上あった場合にコンペンロープ16の張力が標準値より低下しているものと判断し、後述するように、そのときのロープ変位δに応じた運転制御を行う。
図5はロープ変位検出装置23の別の構成を示す図である。
図5の例は、ロープ変位検出装置23として複数(ここでは3つ)のレーザセンサ25〜27を用いている。レーザセンサ25〜27は、発光部25a〜27aと受光部25b〜27bとからなり、それぞれにレーザ光25c〜27cを照射する。
レーザセンサ25はコンペンロープ16の最も近くに配置されており、コンペンシーブ17から繰り出されるコンペンロープ16が水平方向に所定量L1以上揺れたときにレーザ光25cにかかるように発光部25aと受光部25bが位置決めされている。続いてレーザセンサ27、28の順次で水平方向に所定量L2、L3の間隔で配置されている。
今、コンペンロープ16の各ロープの1本の張力が低下して水平方向に揺れたとすると、そのときの揺れの大きさによってレーザ光25c〜27cのいずれかが遮断される。どのレーザ光を遮断したかでロープ変位δが分かる。
この構成では、部品点数が多くなるが、図4の構成に比べると、より正確にロープ変位δを検出することができる。ただし、図4の構成と同様に、コンペンロープ16の各ロープの中の1本だけが張力低下により他のロープに比べて大きく揺れている状態を前提とする。
図6は同実施形態におけるエレベータの制御装置21の機能構成を示すブロック図である。
図6に示すように、制御装置21は、判定部41、記憶部42、運転制御部43からなる。
判定部41は、ロープ変位検出装置23から出力されるロープ変位δに基づいて、コンペンロープ16の張力低下を判定する。記憶部42には、その判定基準となる危険レベルD1,D2,D3が記憶されている。運転制御部43は、判定部41の判定結果に応じてエレベータ(乗りかご14)の運転を制御する。
このような構成において、コンペンロープ16の下端部付近に設けられたロープ変位検出装置23によってロープ変位δが検出され、そのロープ変位δが所定量L1以上であれば、ロープ張力が低下しているものと判断される。
ここで、通常、コンペンロープ16の張力は所定の±5%程度のバラツキ内に納まっているが、エレベータ稼動後の経年変化によってコンペンロープ16を構成する各ロープのいずれかが伸びるため、ロープ張力は必ずしも均等ではなくなる。ロープ張力が低下すると、特にロープ下端部付近のロープ変位δが増加する。これは、ロープ下端部にコンペンシーブ17があり、そのコンペンシーブ17に接触する部分を支点としてロープが大きく揺れるためである。
図7および図8にロープ張力が標準の場合と標準よりも20%低下した場合のロープ変位の様子を示す。図7はロープ張力が標準の場合(標準張力=T0)である。図8はロープ張力が標準より20%低下した場合(0.8T0)である。この例では、正弦波状の初期変位を与えた後に、乗りかご14が走行(ロープ長が短くなる方向へ走行)した場合の状態を表している。横軸がロープ揺れの大きさ(変位)、縦軸がコンペンロープ16の下端部からの高さを表している。なお、縦軸の「無次元化高さ」とは、全体の高さを「1.0」とした場合の相対値のことである。
図8に示すように、ロープ張力が低下すると、ロープ下端部を中心にして揺れが異常に増加することが分かる。ロープ張力が20%低下する前でもこのような傾向があるため、ロープ下端部付近にロープ変位検出装置23を配置してロープ変位δを常に監視することで、ロープ張力の低下を事前に検出することができる。
図9は制御装置21のロープ変位に応じた運転制御を示すフローチャートである。
制御装置21は、ロープ変位検出装置23によって検出されたロープ変位δを判定部41に与える(ステップS11)。判定部41では、ロープ変位δと記憶部42に記憶されている危険レベルD1,D2,D3に関するデータとを照合することでロープ張力の低下を判定する(ステップS12〜S14)。
上記危険レベルD1,D2,D3は、予めコンペンロープ16の応答解析を行い(図7および図8)、コンペンロープ16を構成する各ロープの最大変位を求めて設定している。なお、D1<D2<D3の順で危険度が高くなる。
ロープ変位δが危険レベルD1,D2,D3のいずれかを超えた場合には、制御装置21はロープ張力が低下したと判断して、運転制御部43を通じて警報を発したり、最寄階に移動後に運転停止したり、緊急停止させるなどの対応を行う。
すなわち、ロープ変位δが危険レベルD1より低ければ(ステップS12のYes)、制御装置21はそのまま通常運転を続ける(ステップS15)。
一方、ロープ変位δが危険レベルD1を超えていれば(ステップS12のNo)、制御装置21はロープ張力が標準値よりも低下しているものと判断する。そして、そのときのロープ変位δがD1≦δ<D2であれば(ステップS13のYes)、制御装置21はレベル1に相当するものと判定し、乗りかご14を通常運転しながら、建物10内の図示せぬ管理室などに警報を発して、コンペンロープ16が張力低下している状態を知らしめる(ステップS16)。
また、ロープ変位δがD2≦δ<D3であれば(ステップS14のYes)、制御装置21はレベル2に相当するものと判定し、乗りかご14を最寄階まで移動させた後、乗客を降ろして運転休止とする(ステップS17)。これは、コンペンロープ16の中の張力が低下したロープが他のロープに当たるような状態である。このような状態では、安全のためにエレベータを運転休止して、その間に保守員を呼んで点検を行う必要がある。
また、ロープ変位δが最大の危険レベルD3を超えている場合には(ステップS14のNo)、制御装置21はレベル3に相当するものと判定し、直ちに乗りかご14の運転を緊急停止する。このような状態では、張力が低下したロープがシーブ溝から外れる危険性もあり、緊急停止して保守員を直ぐに呼ぶ必要がある。
なお、上記レベル1〜3を判定しているときに、その旨を制御装置21から通信ネットワーク30を介して監視センタ31に発報するようにしても良い。これにより、監視センタ31側では、レベルに応じて保守員を派遣するなどの適切な対応を取ることができる。
このように、コンペンロープ16の下端部付近に設置されたロープ変位検出装置23によりロープ変位(揺れ量)を検出し、その結果をもとにロープ張力の低下を判断して運転を制御することで、ロープの昇降路内機器への衝突・絡まり、さらには閉込め事故を事前に防止することができる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。
上記第1の実施形態では、コンペンロープ16のロープ変位(揺れ量)をレーザセンサにより光学的に検出する場合について説明したが、第2の実施形態では、ロードセルを用いてロープ変位を検出する。
図10および図11に第2の実施形態としての構成を示す。図10はコンペンシーブ17に巻き掛けられたコンペンロープ16を正面から見た図、図11はコンペンシーブ17に巻き掛けられたコンペンロープ16を上から見た図である。
コンペンロープ16の下端部付近に、振れ止めローラ51とその振れ止めローラ51を支持するコの字状の支持部材52がコンペンシーブ17から繰り出されるコンペンロープ16を囲むようにして設けられる。
振れ止めローラ51は、コンペンシーブ17の外側に配置され、コンペンロープ16が水平方向に揺れたときに当接するように位置決めされている。振れ止めローラ51の位置は固定であり、振れ止めローラ51を支える支持部材52の端部にロードセル53が取り付けられている。ロードセル53は、荷重(力)を電気信号に変換する荷重変換器であり、ここではコンペンロープ16が振れ止めローラ51に当接したときの力を検出する。
なお、コンペンロープ16の両側(乗りかご14側とカウンタウェイト15側)にロードセル53を用いた同様の構成がなされている。
このような構成において、今、コンペンロープ16の各ロープの1本の張力が低下して水平方向に揺れると、振れ止めローラ51に当接する。そのときの力がロードセル53によって検出されて、その検出信号が制御装置21に出力される。
制御装置21では、ロードセル53によって検出された力の大きさからロープ変位を求め、そのロープ変位が予め設定された値を超えている場合に張力が低下しているものと判断し、さらに、そのときのロープ変位の値に応じて図9で説明したような運転制御を行う。
このように、コンペンロープ16が振れ止めローラ51に当接したときの力(つまり、揺れの力)からロープ変位を求めることでも、上記第1の実施形態と同様にロープ張力の低下を自動検出して、適切な対応を取ることができる。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。
上記第2の実施形態では、ロードセルを用いてロープ変位を検出する構成としたが、第3の実施形態では、リミットセンサを用いてロープ変位を検出する。
図12および図13に第3の実施形態としての構成を示す。図12はコンペンシーブ17に巻き掛けられたコンペンロープ16を正面から見た図、図13はコンペンシーブ17に巻き掛けられたコンペンロープ16を上から見た図である。
コンペンロープ16の下端部付近に、振れ止めローラ61とその振れ止めローラ61を支持するコの字状の支持部材62がコンペンシーブ17から繰り出されるコンペンロープ16を囲むようにして設けられる。
振れ止めローラ61は、コンペンシーブ17の外側に配置され、コンペンロープ16が水平方向に揺れたときに当接するように位置決めされている。ただし、この振れ止めローラ61は水平方向に移動自在に支持部材62に取り付けられており、コンペンロープ16が当接したときの力によって外側に移動する。
この振れ止めローラ61の移動経路上に複数(ここでは3つ)のリミットセンサ63a,63b,63cが水平方向に並設されている。リミットセンサ63a,63b,63cは、それぞれに位置で振れ止めローラ61の移動を検出する。
なお、コンペンロープ16の両側(乗りかご14側とカウンタウェイト15側)にリミットセンサ63a,63b,63cを用いた同様の構成がなされている。
このような構成において、今、コンペンロープ16の各ロープの1本の張力が低下して水平方向に揺れると、振れ止めローラ61に当接する。そのときの力つまり揺れの大きさによって振れ止めローラ61が支持部材62を介してコンペンシーブ17の外側に移動し、その移動距離に応じてリミットセンサ63a,63b,63cのいずれかがONして、その信号が制御装置21に出力される。
制御装置21では、リミットセンサ63a,63b,63cのON信号に基づいてロープ変位を求め、そのロープ変位が予め設定された値を超えている場合に張力が低下しているものと判断し、さらに、そのときのロープ変位の値に応じて図9で説明したような運転制御を行う。
このように、コンペンロープ16の当接による振れ止めローラ61の移動距離(つまり、揺れの距離)からロープ変位を求めることでも、上記第1の実施形態と同様にロープ張力の低下を自動検出して、適切な対応を取ることができる。
以上のように、これらの実施形態によれば、コンペンロープの張力の低下を自動的に検出することで、ロープの揺れの増加やロープの絡まりを事前に防止することができる。
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10…建物、10a…機械室、11…エレベータ、12…巻上機、13…メインロープ、14…乗りかご、15…カウンタウェイト、16…コンペンロープ、17…コンペンシープ、17a…溝、18…ガバナ、19…ガバナシープ、20…ガバナロープ、21…制御装置、22…地震感知器、23…ロープ変位検出装置、24…レーザセンサ、24a…発光部、24b…受光部、24c…レーザ光、25〜27…レーザセンサ、25a〜27a…発光部、25b〜27b…受光部、25c〜27c…レーザ光、30…通信ネットワーク、31…監視センタ、41…判定部、42…記憶部、43…運転制御部、51…振れ止めローラ、52…支持部材、53…ロードセル、61…振れ止めローラ、62…支持部材、63a,63b,63c…リミットセンサ。

Claims (8)

  1. 昇降路の最下端に設置されたコンペンシーブに巻き掛けられ、上記昇降路内を昇降動作する乗りかごとカウンタウェイトの底部に取り付けられたコンペンロープを有するエレベータの制御装置において、
    上記コンペンロープが水平方向に揺れたときの変位を検出するロープ変位検出手段と、
    このロープ変位検出手段によって検出された変位に基づいて、上記コンペンロープの張力低下のレベルを判定する判定手段と、
    この判定手段の判定結果に応じて上記乗りかごの運転を制御する運転制御手段と
    を具備したことを特徴とするエレベータの制御装置。
  2. 上記ロープ変位検出手段は、
    上記コンペンロープの下端部付近に設置され、上記コンペンシーブを支点にして上記コンペンロープが水平方向に揺れたときの変位を検出することを特徴とする請求項1記載のエレベータの制御装置。
  3. 上記運転制御手段は、
    上記判定手段の判定結果が予め設定されたレベル1であった場合に上記乗りかごを通常運転しながら警報を発することを特徴とする請求項1記載のエレベータの制御装置。
  4. 上記運転制御手段は、
    上記判定手段の判定結果が上記レベル1より危険度の高いレベル2であった場合に上記乗りかごを最寄階まで移動させた後、運転休止とすることを特徴とする請求項3記載のエレベータの制御装置。
  5. 上記運転制御手段は、
    上記判定手段の判定結果が上記レベル2より危険度の高いレベル3であった場合に上記乗りかごの運転を緊急停止することを特徴とする請求項4記載のエレベータの制御装置。
  6. 上記ロープ変位検出手段は、
    上記コンペンロープが水平方向に所定量以上揺れたときにレーザ光を遮断するように配置されたレーザセンサからなり、上記レーザ光の遮断回数あるいは遮断位置に基づいて上記コンペンロープの変位を検出することを特徴とする請求項1記載のエレベータの制御装置。
  7. 上記ロープ変位検出手段は、
    上記コンペンロープが水平方向に所定量以上揺れたときの力を検出するロードセルからなり、上記ロードセルによって検出された力に基づいて上記コンペンロープの変位を検出することを特徴とする請求項1記載のエレベータの制御装置。
  8. 上記ロープ変位検出手段は、
    上記コンペンロープが水平方向に所定量以上揺れたときの距離を検出するリミットセンサからなり、上記リミットセンサによって検出された距離に基づいて上記コンペンロープの変位を検出することを特徴とする請求項1記載のエレベータの制御装置。
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