JP2017137156A - チェーン搭載装置と乗客コンベアおよびチェーン伸び検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チェーンの伸びを専用の器具を用いることなく検出できるチェーン搭載装置と乗客コンベアおよびチェーン伸び検出方法を提供する。【解決手段】チェーン搭載装置は、モータ、第１スプロケット、チェーン、第２スプロケット、インバータ、およびコントローラを備える。コントローラは、モータおよびインバータをベクトル制御し、そのベクトル制御の要素であるトルク成分電流に基づいてチェーンの伸び量を算出する。【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、モータ駆動されるチェーンを搭載したチェーン搭載装置と乗客コンベアおよびチェーン伸び検出方法に関する。

モータ駆動されるチェーンを搭載したチェーン搭載装置として、例えばエスカレータ等の乗客コンベアがある。
エスカレータは、モータの回転を駆動スプロケットに伝え、その駆動スプロケットの回転を駆動チェーンにより従動スプロケット（中継スプロケットともいう）に伝える。従動スプロケットの回転軸には、踏段駆動スプロケットおよび手摺ベルト駆動スプロケットが固定されている。そして、踏段駆動スプロケットと踏段従動スプロケットとの間に踏段駆動チェーンが架け渡され、手摺ベルト駆動スプロケットと手摺ベルト従動スプロケットとの間に手摺ベルト駆動チェーンが架け渡されている。

駆動チェーンは、多数のリンク、これらリンクの両端部の内側にそれぞれ配置された筒状のブッシュ、これらブッシュの外側にそれぞれ配置されたチェーンローラ、各リンクの両端部を通して各ブッシュにそれぞれ挿通されたピンを含み、これらピンによって各リンクが無端状態に連結されている。

また、駆動チェーンは、張力を受け続けた状態で駆動スプロケットおよび従動スプロケットの歯に噛み合いながら曲げ伸ばしを繰返し、駆動スプロケットと従動スプロケットとの間を循環走行する。この循環走行に伴う曲げ伸ばしが繰り返されると、やがてピン２５とブッシュ２３との接触部分に摩耗による隙間が生じるようになる。隙間が生じると、見かけ上、駆動チェーンが伸びた状態となる。

駆動チェーンの長さが初期長の1.0〜1.5％を超えると、駆動チェーンとスプロケットとの噛み合いに異常が生じる。例えば、駆動チェーンがスプロケットの歯に噛み合わなくなるいわゆる歯飛びを生じる。スプロケットが摩耗することもある。

このため、エスカレータの定期点検時など、エスカレータの運転を一時的に停止し、駆動チェーンの伸びを保守員が確認する作業が必要となる。ただし、この作業に際しては、エスカレータの筐体カバーを取外す必要があるため、手間がかかるとともに時間もかかる。これは、保守員にとって大きな負担であり、エスカレータの利用者にも長い時間にわたって不便を強いることにもなる。

これに対し、駆動チェーンの弛みや伸びを自動的に検出する機能を備えたエスカレータが知られている。例えば、特許文献１に記載のものでは、モータの回転軸に取付けられている回転板の回転をパルスカウンタで検出し、この検出結果から駆動チェーンの弛みを捕らえるようにしている。特許文献２に記載のものでは、踏段駆動チェーンに付属物を取付け、これら付属物の通過を通過センサで検知し、この検知結果から踏段駆動チェーンの伸びを捕らえるようにしている。

特許第３７５３９９８号公報 特許第４１４１６４９号公報

特許文献１の場合、モータ制御用として搭載されている回転板およびパルスカウンタなどをチェーンの弛み検出に利用している。回転板やパルスカウンタを備えていないエスカレータの場合、弛み検出が不可能である。

特許文献２の場合、踏段駆動チェーンに取付ける付属物や通過センサなど専用の器具が必要であり、付属物と通過センサとの位置関係を調整する作業も必要となる。専用の器具を用意しなければならないのでコストの上昇を招くととともに、調整が必要なので結局は作業員に負担がかかってしまう。

本発明の目的は、チェーンの伸びを専用の器具を用いることなく検出できるチェーン搭載装置と乗客コンベアおよびチェーン伸び検出方法を提供することである。

実施形態のチェーン搭載装置は、モータの回転を第１スプロケットに伝え、その第１スプロケットの回転をチェーンにより第２スプロケットに伝えるとともに、前記モータへの駆動電力を出力するインバータを備え、かつこのインバータを制御するコントローラを備える。コントローラは、前記モータに流れる電流から前記モータにおけるトルク成分電流および界磁成分電流を検出し、検出したトルク成分電流および界磁成分電流から前記モータの速度を推定し、この推定速度が目標速度となるように前記インバータを制御するコントローラを備える。また、コントローラは、前記トルク成分電流に基づき、前記第２スプロケットの“角速度”または“角加速度”の脈動幅を算出する。さらに、コントローラは、前記第２スプロケットの“理論角速度”または“理論角加速度”の脈動幅を、前記第１スプロケットに前記チェーンが噛み合うタイミングと前記第２スプロケットに前記チェーンが噛み合うタイミングとの予め定めた複数の“ずれ量”に対応付けて算出または保持する。そして、コントローラは、前記算出または保持した“理論角速度”または“理論角加速度”の脈動幅のうち、前記算出した“角速度”または“角加速度”の脈動幅と同じ脈動幅に対応付けられている“ずれ量”に基づき、前記チェーンの伸び量を算出する。

各実施形態に係るエレベータの構成を概略的に示す断面図。 図１における駆動スプロケット，従動スプロケット，駆動チェーンを拡大して示す図。 図１における駆動チェーンの一部を側方から視た図。 図３の駆動チェーンおよびその一部断面を上方から視た図。 第１実施形態の制御回路の要部を示すブロック図。 各実施形態における駆動スプロケットの回転と駆動チェーンの走行との関係を示す図。 各実施形態における駆動チェーンの速度を示す図。 各実施形態における駆動チェーンの加速度を示す図。 各実施形態における駆動チェーンに伸びがない場合の駆動スプロケット上のチェーンローラの回転角と従動スプロケット上のチェーンローラの回転角との関係を示す図。 各実施形態における駆動チェーンに伸びがある場合の駆動スプロケット上のチェーンローラの回転角と従動スプロケット上のチェーンローラの回転角との関係を示す図。 各実施形態における従動スプロケットの角速度を位相ずれ角αをパラメータとして示す図。 第１実施形態における従動スプロケットの角速度の脈動幅と位相ずれ角αとの関係を示す図。 第２実施形態の制御回路の要部を示すブロック図。 第２実施形態における手摺ベルト従動スプロケットの構成を示す図。 第３実施形態の制御回路の要部を示すブロック図。 第４実施形態における理論角加速度の振幅幅と位相ずれ角αとの関係を示す図。 第５実施形態の制御回路の要部を示すブロック図。 第５実施形態における理論角加速度の振幅幅と位相ずれ角αとの関係を示す図。

［１］第１実施形態
第１実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、モータ駆動されるチェーンを搭載したチェーン搭載装置として、乗客コンベアである例えばエスカレータ１を開示している。エスカレータ１は、トラス２を備える。トラス２は、下階のフロア１Ｆに据え付けられた下階側水平部２ａと、上階のフロア２Ｆに据え付けられた上階側水平部２ｂと、下階側水平部２ａと上階側水平部２ｂとの間を結ぶ傾斜部２ｃと、を備える。

トラス２の上階側水平部２ｂ内に機械室３が配置されている。機械室３には、動力源としてモータ４が収容されるとともに、そのモータ４の回転を減速する減速機５、その減速機５の出力軸に固定された駆動スプロケット（第１スプロケット；メイン駆動スプロケット）６などが収容されている。駆動スプロケット６の近傍に駆動軸７が回動自在に配置され、その駆動軸７に従動スプロケット（第２スプロケット；メイン従動スプロケット）８および踏段駆動スプロケット９がそれぞれ同軸状に固定されている。そして、駆動スプロケット６と従動スプロケット８との間に駆動チェーン（メイン駆動チェーン）１０が架け渡されている。従動スプロケット８は、中継スプロケットともいう。

モータ４が動作すると、モータ４の回転が減速機５を介して駆動スプロケット６に伝わり、駆動スプロケット６が回転する。駆動スプロケット６が回転すると、その回転が駆動チェーン１０を介して従動スプロケット８に伝わり、従動スプロケット８が回転する。従動スプロケット８が回転すると、同じ駆動軸７に固定されている踏段駆動スプロケット９も回転する。

トラス２の下階側水平部２ａ内に従動軸１１が回動自在に配置され、その従動軸１１に踏段従動スプロケット１２が同軸状に固定されている。この踏段従動スプロケット１２と踏段駆動スプロケット９との間に、踏段駆動チェーン１３が架け渡されている。踏段駆動スプロケット９の回転に伴い、踏段駆動チェーン１３が踏段駆動スプロケット９と踏段従動スプロケット１２との間を無端状に循環走行する。

踏段駆動チェーン１３は、乗客の運搬に供する往路１３ａおよびこの往路１１ａの下方に位置する復路１３ｂを含む。この踏段駆動チェーン１３に多数の踏段１４が連結されている。踏段１４は、エスカレータ１を利用する乗客が乗り込む要素であって、それぞれ前輪１４ａおよび後輪１４ｂを有する。前輪１４ａおよび後輪１４ｂは、トラス２内に配置されている図示しないガイドレールに回転自在に接している。これにより、踏段駆動チェーン１３が走行すると、踏段駆動チェーン１３の往路１３ａにおいて、複数の踏段１４がトラス２の傾斜部２ｃに沿って階段状に並んだ状態で移動する。各踏段１４に乗り込んだ乗客は、下階のフロア１Ｆから上階のフロア２Ｆ又は上階のフロア２Ｆから下階のフロア１Ｆに向けて搬送される。

従動スプロケット８と踏段駆動スプロケット９が固定された駆動軸７に、手摺ベルト駆動スプロケット１５が同軸状に固定されている。この手摺ベルト駆動スプロケット１５から離間した位置に手摺ベルト従動スプロケット１６が回動自在に配置され、その手摺ベルト従動スプロケット１６と手摺ベルト駆動スプロケット１５との間に手摺ベルト駆動チェーン１７が架け渡されている。手摺ベルト駆動チェーン１７は、手摺ベルト駆動スプロケット１５の回転を受けて、その手摺ベルト駆動スプロケット１５と手摺ベルト従動スプロケット１６との間を循環走行する。

手摺ベルト従動スプロケット１６の回動軸に、手摺ベルト駆動ローラ１８が同軸状に固定されている。トラス２から立ち上がる欄干１９の外周部に手摺ベルト２０が移動自在に装着されており、その手摺ベルト２０の一部が手摺ベルト駆動ローラ１８に係合する。手摺ベルト駆動ローラ１８が回転することにより、手摺ベルト２０が欄干１９に沿って循環走行する。この手摺ベルト２０に、各踏段１４に乗り込んだ乗客が手でつかまることができる。

駆動スプロケット６、従動スプロケット８、駆動チェーン１０を拡大して図２に示す。また、駆動チェーン１０の一部を側方から視た状態を図３、駆動チェーン１０およびその一部断面を上方から視た状態を図４に示す。駆動チェーン１０は、多数の外リンク２１と多数の内リンク２２とを交互にかつ無端状態に連結したもので、駆動スプロケット６の回転に伴い、張力を受け続けた状態で曲げ伸ばしを繰返しながら、駆動スプロケット６と従動スプロケット８との間を循環走行する。外リンク２１は、相対向する一対の剛体勢のリンクプレート２１ａ，２１ｂにより構成される。内リンク２２は、相対向する一対の剛体勢のリンクプレート２２ａ，２２ｂにより構成される。

外リンク２１と内リンク２２との連結部分では、リンクプレート２２ａ，２２ｂの両端部がリンクプレート２１ａ，２１ｂの両端部の内側に所定寸法だけ入り込んで互いに重なり合った状態にある。リンクプレート２２ａ，２２ｂの両端部の内側に筒状のブッシュ２３がそれぞれ回動自在に配置され、これらブッシュ２３の外周面にチェーンローラ２４がそれぞれ回動自在に装着されている。そして、リンクプレート２１ａ，２１ｂの両端部から、リンクプレート２２ａ，２２ｂの両端部および各ブッシュ２３の内側を通る状態に、連結用のピン２５がそれぞれ挿通されている。各ピン２５は、リンクプレート２２ａ，２２ｂの両端部および各ブッシュ２３の内周面に対し摺動自在に接している。各ピン２５の相互間の長さ（ピン間距離）をチェーンピッチＰという。

ピン２５の外周面とブッシュ２３の内周面は、駆動チェーン１０に加わる張力を受けて強く接している。ただし、駆動スプロケット６および従動スプロケット８を通過する際の曲がり変形が繰り返されると、やがてピン２５とブッシュ２３との接触部分に摩耗による隙間が生じるようになる。外リンク２１および内リンク２２の長さは長期間変化しないが、ピン２５とブッシュ２３との間の隙間は摩耗によって徐々に増加していく。このため、駆動チェーン１０は、見かけ上、外リンク２１および内リンク２２が伸びたのと同様の状態となる。この伸び量を測定できれば、駆動チェーン１０の劣化状態を概ね把握することが可能である。

エスカレータ１に搭載された制御回路の要部を図５に示す。
商用交流電源３０にインバータ３１が接続され、そのインバータ３１の出力端に上記モータ４が接続されている。インバータ３１は、商用交流電源３０の交流電圧を直流に変換し、変換した直流電圧をスイッチングにより所定周波数およびレベルの交流電圧に変換し出力する。この出力によりモータ４が動作する。インバータ３１の出力端とモータ４との間の通電路に電流センサ３２が取付けられ、その電流センサ３２の検知結果がコントローラ４０に供給される。電流センサ３２は、モータ４に流れる電流（モータ電流という）を検知する。

コントローラ４０は、マイクロコンピュータおよびその周辺回路からなり、モータ制御部４１、角速度算出部４２、理論値算出部４３、伸び量算出部４４、報知部４５を含む。このコントローラ４０に、エスカレータ１の運転に関わる種々の情報を表示する表示部５０が接続されている。

モータ制御部４１は、電流センサ３２で検知されるモータ電流から、モータ４におけるトルク成分電流Ｉｑおよび界磁成分電流Ｉｄを検出し、検出したトルク成分電流Ｉｑおよび界磁成分電流Ｉｄからモータ４の速度（ロータ速度）を推定し、この推定速度と予め定められた目標速度との差に対応する目標トルク成分電流Ｉｑrefおよび目標界磁成分電流ＩｄrefをＰＩ制御により求め、上記トルク成分電流Ｉｑおよび上記界磁成分電流Ｉｄが目標トルク成分電流Ｉｑrefおよび目標界磁成分電流Ｉｄrefとなるようにインバータ３１のスイッチングをパルス幅変調（ＰＷＭ）制御する周知のセンサレス・ベクトル制御を行う。

角速度算出部４２は、モータ制御部４１で検出されるトルク成分電流Ｉｑからモータ４のトルクの脈動を捕らえ、捕らえた脈動に基づく後述の式（１２）の演算により、従動スプロケット８の角速度ｖ２（＝ｖ２real）およびその角速度ｖ２の脈動幅（脈動振幅ともいう）を逐次に算出する。

理論値算出部４３は、駆動チェーン１０のチェーンピッチＰ、駆動スプロケット６のピッチ円半径Ｒ、従動スプロケット８のピッチ円半径Ｒ２など種々の諸元に基づく後述の式（８）の演算により、従動スプロケット８の理論角速度ｖ２theoryおよびその理論角速度ｖ２theoryの脈動幅を、駆動スプロケット６に駆動チェーン１０の所定の第１のチェーンローラ２４が噛み合うタイミングと従動スプロケット８に駆動チェーン１０の所定の第２のチェーンローラ２４が噛み合うタイミングとの予め定めた複数の“ずれ量”に対応付けて算出する。“ずれ量”のことを位相ずれ角αという。理論角速度ｖ２theoryは、位相ずれ角αに応じて異なる。そして、理論値算出部４３は、算出した理論角速度ｖ２theoryおよびその脈動幅を各位相ずれ角αに対応付けた形で保持する。

伸び量算出部４４は、理論値算出部４３で算出（保持）した複数の理論角速度ｖ２theoryの脈動幅のうち、角速度算出部４２で算出した“角速度ｖ２の脈動幅”と同じ“理論角速度ｖ２theoryの脈動幅”を選出し、選出した“理論角速度ｖ２theoryの脈動幅”に対応付けられている位相ずれ角αを理論値算出部４３から取込み、取込んだ位相ずれ角αに基づいて駆動チェーン１０の伸び量ｄＬを算出する。

報知部４５は、伸び量算出部４４で算出された伸び量ｄＬを表示部５０の文字表示により報知するとともに、算出された伸び量ｄＬと予め定めた設定値とを比較し、伸び量ｄＬが設定値以上の場合に駆動チェーン１０の交換が必要である旨を表示部５０の文字表示や画像表示あるいは発光表示（点滅表示を含む）により報知する。表示部５０は、エスカレータ１の筐体カバーを外さなくてもユーザや保守員が容易に視認できる個所に、設置されている。

なお、角速度算出部４２の算出処理は、乗客がエスカレータ１に搭乗しないような時間帯、例えばエスカレータ１が設置されている店舗や駅の開店前の試運転時などに行うのがよい。乗客が搭乗するような時間帯に算出処理を行う場合には、乗客の搭乗の影響を除外するべく、あるいは乗客の搭乗の影響が薄まるよう、複数回分の算出結果の平均値を求め、その平均値を算出結果として伸び量算出部４４に供給してもよい。

つぎに、駆動スプロケット６の回転と駆動チェーン１０の走行との関係を図６により説明する。
駆動チェーン１０の各チェーンローラ２４は、一定速度で回転する駆動スプロケット６の歯と順次に噛み合いながら移動していく。この移動に際し、チェーンローラ２４Ａが噛み合っている駆動スプロケット６の回転速度（角速度）と、チェーンローラ２４Ｂが移動する速度ｖ１とは、完全には一致しない。速度ｖ１は、幾何学的に脈動（変動）する。

この幾何学的な脈動を含む速度ｖ１は、理論的に計算することができる。その手法を説明する。
駆動スプロケット６と噛み合ったチェーンローラ２４Ａは、駆動スプロケット６の回転に伴い、一定の角速度で、微小回転角ｄθだけ右に進む。その際、駆動スプロケット６に対するチェーンローラ２４Ｂの位置Ｘ１は、幾何学的に、下式(１)で求められる。

Ｐはチェーンピッチ（各ピン２５の相互間距離）、Ｒは駆動スプロケット６のピッチ円半径、θは駆動スプロケット６上のチェーンローラ２４の回転角（回転位置）である。

速度ｖ１は、“Ｐ−Ｘ１”の時間微分であるため、下式（２）の形で算出される。

この式（２）を計算すると、結局、駆動チェーン１０の速度（走行速度）ｖ１は、下式（３）で表わされる。

この速度ｖ１は、図７に示すように、駆動チェーン１０の各チェーンローラ２４が駆動スプロケット６の歯と噛み合う一定周期で、駆動スプロケット６の周速に対して数％程度の変動いわゆる脈動を含む波形となる。この速度ｖ１を微分することにより、図８に示すように、駆動チェーン１０の加速度ｖ１accを求めることができる。加速度ｖ１accも脈動を含む波形となる。図７中の破線は、駆動チェーン１０に伸びが生じた場合の速度ｖ１の値を示す。この速度ｖ１の変動を捕らえることができれば、駆動チェーン１０の伸びを検出できると考えられる。

しかしながら、駆動チェーン１０の加速度ｖ１accの脈動幅は、駆動チェーン１０が１％伸びた場合でも、せいぜい１〜２％程度しか変化しない。この微小な変化量は、モータ４のトルク変動のばらつきなどに埋もれてしまい、そのまま検出するのは難しい。

これに対し、駆動チェーン１０の加速度ｖ１accの脈動は、駆動チェーン１０によって駆動される慣性負荷であるところの従動スプロケット８の角速度ｖ２に、さらに脈動が重畳された状態の大きな脈動となって現われる。この角速度ｖ２の脈動は、モータ４のトルク変動に的確に現われる。そして、モータ４のトルク変動は、モータ制御部４１で検出されるトルク成分電流Ｉｑの波形に現われる。したがって、角速度算出部４２は、トルク成分電流Ｉｑに基づき、従動スプロケット８の角速度ｖ２およびその角速度ｖ２の脈動幅を算出することができる。

次に、駆動チェーン１０が理論的な速度ｖ１で脈動しながら走行した際に、従動スプロケット８の角速度ｖ２が、理論上、どのようになるかを算出する。

なお、ここでの計算において、駆動スプロケット６と従動スプロケット８との間の駆動チェーン１０は、リンク数が“ｎ”である場合を想定する。この場合、駆動スプロケット６と従動スプロケット８との間の距離Ｌは、下式(４)で表わされる。
Ｌ＝ｎ・Ｐ……式（４）
この駆動チェーン１０が長期間の使用により均等にｍ％伸びた場合の距離Ｌの変化量つまり伸び量ｄＬは、下式（５）で算出される。
ｄＬ＝ｎ・Ｐ・ｍ／１００……式（５）
新品でまだ伸びがない駆動チェーン１０が駆動スプロケット６および従動スプロケット８に噛み合った状態を図９に概略的に示す。駆動スプロケット６上の所定の第１のチェーンローラ２４の回転角（回転位置）をθ１、従動スプロケット８上の所定の第２のチェーンローラ２４の回転角をθ２として示している。

この駆動チェーン１０が長期間にわたり使用されて伸びた場合、図１０に示すように、駆動スプロケット６上の所定の第１のチェーンローラ２４の回転角が同じθ１でも、従動スプロケット８上の所定の第２のチェーンローラ２４の回転角は初期のθ２から後方に位相角αだけずれる。この位相ずれ角αは、従動スプロケット８のピッチ円半径をＲ２とした場合、下式（６）で算出される。
α＝ｄＬ／Ｒ２＝ｎ・Ｐ・ｍ／（１００・Ｒ２）……式（６）
位相ずれ角αを何らかの方法で求めることができれば、チェーン伸びｄＬは、下式（７）により、一意に算出できる。
ｄＬ＝α・Ｒ２……式（７）
次に、従動スプロケット８の角速度ｖ２を算出する。駆動スプロケット６により駆動される駆動チェーン１０の速度ｖ１は、上記した式（３）で算出される。この速度ｖ１の駆動チェーン１０によって駆動される従動スプロケット８の角速度ｖ２は、駆動チェーン１０が伸びて位相ずれ角αが生じている場合、下式（８）の形となる。

この式（８）に基づき、従動スプロケット８の角速度ｖ２およびその角速度ｖ２の脈動幅を、図１１に示すように、複数の位相ずれ角αに対応付けて理論的に算出することができる。分かり易くするため、位相ずれ角αが０度・１５度・３０度の３つの算出結果のみ示しているが、実際の算出では想定し得る範囲の位相ずれαについて、幅広い範囲で算出を行う。算出される角速度ｖ２の脈動幅をパラメータである複数の位相ずれ角αに対応付けて示したのが図１２のデータである。角速度ｖ２の脈動幅は、位相ずれ角αが小さい領域では小さいが、位相ずれ角αが増えるに従って徐々に大きくなる。

理論値算出部４３は、上記式（８）により角速度ｖ２およびその角速度ｖ２の脈動幅を算出し、それを理論角速度ｖ２theoryおよびその理論角速度ｖ２theoryの脈動幅として、図１２のように位相ずれ角αに対応付けたデータテーブルの形式で保持する。

次に、踏段駆動チェーン１３の速度の脈動が、モータ４のトルクに及ぼす影響について説明する。
角速度ｖ２で回転する従動スプロケット８の回転は、従動スプロケット８の回転軸に固定されている踏段駆動スプロケット９を介して踏段駆動チェーン１３に伝わる。これにより、踏段駆動チェーン１３および多数の踏段１４が踏段駆動スプロケット９と踏段従動スプロケット１２との間を循環走行する。従動スプロケット８の角速度ｖ２は、脈動を含んだ状態で、そのまま踏段駆動チェーン１３および各踏段１４の運動速度となる。踏段１４の個々の質量をmm、踏段１４の個数をnnとした場合、全ての踏段１４の全慣性重量Ｍtotalは、下式（９）となる。
Ｍtotal＝mm・nn……式（９）
この全慣性重量Ｍtotalが角速度ｖ２で駆動されるため、その駆動に生じる慣性力Ｆは、下式（１０）となる。
Ｆ＝Ｍtotal×ｄｖ２／ｄｔ……式（１０）
これを駆動するため、モータ４のトルクＴは、概略で、下式（１１）で表わされる脈動Ｔtotalを含むこととなる。
Ｔtotal＝Ｆ／Ｒ＝Ｍtotal／Ｒ・ｄｖ２／ｄｔ……式（１１）
この脈動Ｔtotalは、図１１に示した角速度ｖ２を微分した波形に相似するもので、モータ制御部４１で検出されるトルク成分電流Ｉｑの波形に現われる。
角速度算出部４２は、トルク成分電流Ｉｑの波形に現われる脈動Ｔtotalを捕らえ、その脈動Ｔtotalを用いる下式（１２）の演算を実行することにより、従動スプロケット８の角速度ｖ２の実際の値をｖ２realとして算出できる。

そして、伸び量算出部４４は、理論値算出部４３で算出（保持）した複数の理論角速度ｖ２theoryの脈動幅のうち、角速度算出部４２で算出した“角速度ｖ２（＝ｖ２real）の脈動幅”と同じ“理論角速度ｖ２theoryの脈動幅”を選出し、選出した“理論角速度ｖ２theoryの脈動幅”に対応付けられている位相ずれ角αを理論値算出部４３から取込み、取込んだ位相ずれ角αを用いる上記式（７）の演算を実行することにより、駆動チェーン１０の伸び量ｄＬを算出できる。

算出された伸び量ｄＬは、報知部４５により、表示部５０で文字表示される。ユーザや保守員は、この表示部５０を見ることにより、エスカレータ１の運転を一時的に停止してエスカレータ１の筐体カバーを外すなど大掛かりな作業を要することなく、駆動チェーン１０の伸び量ｄＬを容易かつ的確に認識することができる。保守員にかかる負担が軽減できるとともに、運転の停止による利用者の不便を解消できる。

モータ４およびインバータ３１をコントローラ４０でベクトル制御し、そのベクトル制御の要素であるトルク成分電流Ｉｑに基づいて同コントローラ４０が駆動チェーン１０の伸び量ｄＬを算出する構成であるから、従来のモータ制御用の回転板やパルスカウンタを要することなく、踏段駆動チェーンに取付ける付属物や通過センサなど専用の器具も要することなく、駆動チェーン１０の伸び量ｄＬを簡単な構成で容易かつ的確に捕らえることができる。したがって、コストの上昇を生じない。器具の調整作業も不要となるので、作業員の負担を軽減できる。

算出された伸び量ｄＬが予め定めた設定値以上の場合、報知部４５により、駆動チェーン１０の交換が必要である旨が表示部５０の文字表示や画像表示あるいは発光表示（点滅表示を含む）によって報知される。これにより、駆動チェーン１０とスプロケット６，８との噛み合いに異常が生じる前に、またスプロケット６，８が摩耗する前に、駆動チェーン１０を新品に交換することができる。

［２］第２実施形態
第２実施形態の制御回路を図１３に示す。
コントローラ４０は、抽出部４６、角速度算出部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ、理論値算出部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ、伸び量算出部４４ａ，４４ｂ，４４ｃ、報知部４５を含む。

抽出部４６は、モータ制御部４１で検出されるトルク成分電流Ｉｑから、従動スプロケット８の角速度ｖ２の脈動が含まれる周波数帯域のトルク成分電流（第１トルク成分電流）Ｉｑ１と、踏段従動スプロケット１２の角速度ｖ２の脈動が含まれる周波数帯域のトルク成分電流（第２トルク成分電流）Ｉｑ２と、手摺ベルト従動スプロケット１６の角速度ｖ２の脈動が含まれる周波数帯域のトルク成分電流（第３トルク成分電流）Ｉｑ３と、をそれぞれ抽出するもので、例えば帯域フィルタを用いる。

角速度算出部４２ａは、抽出部４６で抽出されるトルク成分電流Ｉｑ１から従動スプロケット８の角速度ｖ２の脈動に対応するモータ４のトルクの脈動を捕らえ、捕らえた脈動に基づく上記式（１２）の演算により、従動スプロケット８の角速度ｖ２およびその角速度ｖ２の脈動幅を逐次に算出する。

角速度算出部４２ｂは、抽出部４６で抽出されるトルク成分電流Ｉｑ２から踏段従動スプロケット１２の角速度ｖ２の脈動に対応するモータ４のトルクの脈動を捕らえ、捕らえた脈動に基づく上記式（１２）の演算により、踏段従動スプロケット１２の角速度ｖ２およびその角速度ｖ２の脈動幅を逐次に算出する。

角速度算出部４２ｃは、抽出部４６で抽出されるトルク成分電流Ｉｑ３から手摺ベルト従動スプロケット１６の角速度ｖ２の脈動に対応するモータ４のトルクの脈動を捕らえ、捕らえた脈動に基づく上記式（１２）の演算により、手摺ベルト従動スプロケット１６の角速度ｖ２およびその角速度ｖ２の脈動幅を逐次に算出する。

理論値算出部４３ａおよび伸び量算出部４４ａの機能は、第１実施形態の理論値算出部４３および伸び量算出部４４の機能と同じである。よって、その説明は省略する。

理論値算出部４３ｂは、踏段駆動チェーン１３のチェーンピッチＰ、踏段駆動スプロケット９のピッチ円半径Ｒ、踏段従動スプロケット１２のピッチ円半径Ｒ２など種々の諸元に基づく上記式（８）の演算により、踏段従動スプロケット１２の理論角速度ｖ２theoryおよびその理論角速度ｖ２theoryの脈動幅を、踏段駆動スプロケット９に踏段駆動チェーン１３の所定の第１のチェーンローラ２４が噛み合うタイミングと踏段従動スプロケット１２に踏段駆動チェーン１３の所定の第２のチェーンローラ２４が噛み合うタイミングとの予め定めた複数の位相ずれ角αに対応付けて算出し保持する。

理論値算出部４３ｃは、手摺ベルト駆動チェーン１７のチェーンピッチＰ、手摺ベルト駆動スプロケット１５のピッチ円半径Ｒ、手摺ベルト従動スプロケット１６のピッチ円半径Ｒ２など種々の諸元に基づく上記式（８）の演算により、手摺ベルト従動スプロケット１６の理論角速度ｖ２theoryおよびその理論角速度ｖ２theoryの脈動幅を、手摺ベルト駆動スプロケット１５に手摺ベルト駆動チェーン１７の所定の第１のチェーンローラ２４が噛み合うタイミングと手摺ベルト従動スプロケット１６に手摺ベルト駆動チェーン１７の所定の第２のチェーンローラ２４が噛み合うタイミングとの予め定めた複数の位相ずれ角αに対応付けて算出し保持する。

伸び量算出部４４ａの機能は、第１実施形態の伸び量算出部４４の機能と同じである。よって、その説明は省略する。

伸び量算出部４４ｂは、理論値算出部４３ｂで算出（保持）した複数の理論角速度ｖ２theoryの脈動幅のうち、角速度算出部４２ｂで算出した“角速度ｖ２の脈動幅”と同じ“理論角速度ｖ２theoryの脈動幅”を選出し、選出した“理論角速度ｖ２theoryの脈動幅”に対応付けられている位相ずれ角αを理論値算出部４３ｂから取込み、取込んだ位相ずれ角αに基づいて踏段駆動チェーン１３の伸び量ｄＬを算出する。

伸び量算出部４４ｃは、理論値算出部４３ｃで算出（保持）した複数の理論角速度ｖ２theoryの脈動幅のうち、角速度算出部４２ｃで算出した“角速度ｖ２の脈動幅”と同じ“理論角速度ｖ２theoryの脈動幅”を選出し、選出した“理論角速度ｖ２theoryの脈動幅”に対応付けられている位相ずれ角αを理論値算出部４３ｃから取込み、取込んだ位相ずれ角αに基づいて手摺ベルト駆動チェーン１７の伸び量ｄＬを算出する。

報知部４５は、伸び量算出部４４ａ，４４ｂ，４４ｃでそれぞれ算出された各伸び量ｄＬを表示部５０の文字表示により報知するとともに、算出された各伸び量ｄＬと予め定めた設定値とをそれぞれ比較し、各伸び量ｄＬのいずれかが設定値以上の場合に対応する駆動チェーンの交換が必要である旨を表示部５０の文字表示や画像表示あるいは発光表示（点滅表示を含む）により報知する。

踏段駆動チェーン１３には多数の踏段１４の重量がかかることから、踏段従動スプロケット１２の角速度ｖ２の脈動は捕らえることが可能なトルク脈動としてトルク成分電流Ｉｑ２に現われる。よって、踏段駆動チェーン１３の伸び量ｄＬについても、駆動チェーン１０の伸び量ｄＬと同じく、的確に検出することができる。

ただし、手摺ベルト駆動チェーン１７によって駆動される手摺ベルト２０は、主に樹脂と布で造られているので重量が軽い。この点を考慮し、図１４に示すように、手摺ベルト従動スプロケット１６の回転軸１６ａに、全慣性重量Ｍtotalを増すための慣性マス部材６０が内蔵されている。

慣性マス部材６０の重量が手摺ベルト従動スプロケット１６に加わることにより、手摺ベルト従動スプロケット１６の角速度ｖ２の脈動が捕らえることが可能なトルク脈動となってトルク成分電流Ｉｑ３に現われる。よって、手摺ベルト駆動チェーン１７の伸び量ｄＬについても、駆動チェーン１０の伸び量ｄＬおよび踏段駆動チェーン１３の伸び量ｄＬと同じく、的確に検出することができる。
他の構成、作用、効果は、第１実施形態と同じである。

なお、踏段従動スプロケット１２の角速度ｖ２の脈動および手摺ベルト従動スプロケット１６の角速度ｖ２の脈動については、それぞれ平均値を求め、求めた平均値の変化を伸び量検出の要素として用いる構成としてもよい。

［３］第３実施形態
第３実施形態の制御回路を図１５に示す。
コントローラ４０は、第１実施形態の理論値算出部４３に代えて、理論値記憶部４７を含む。他の構成は、第１実施形態と同じである。

第１実施形態の理論値算出部４３が算出して保持したのと同じ理論角速度ｖ２theoryおよびその脈動幅を外部のコンピュータ等で計算し、その計算結果をデータテーブルとして理論値記憶部４７に記憶しておく。
他の構成、作用、効果は、第１実施形態と同じである。

［４］第４実施形態
第１実施形態では従動スプロケット８の角速度ｖ２の脈動を伸び量検出の要素として用いたが、第４実施形態では、角速度ｖ２を微分して得られる角加速度ｖ２accを伸び量検出の要素として用いる。

理論値算出部４３は、角加速度ｖ２accおよびその角加速度ｖ２accの脈動幅を算出し、それを理論角加速度ｖ２acctheoryおよびその理論角加速度ｖ２acctheoryの脈動幅として、図１６のように位相ずれ角αに対応付けたデータテーブルの形式で保持する。

伸び量算出部４４は、角速度算出部４２で算出した角速度ｖ２を微分することにより、角加速度ｖ２accおよびその角加速度ｖ２accの脈動幅を求める。そして、伸び量算出部４４は、理論値算出部４３で算出（保持）した複数の理論角加速度ｖ２acctheoryの脈動幅のうち、上記求めた“角加速度ｖ２accの脈動幅”と同じ“理論角加速度ｖ２acctheoryの脈動幅”を選出し、選出した“理論角加速度ｖ２acctheoryの脈動幅”に対応付けられている位相ずれ角αを理論値算出部４３ｃから取込み、取込んだ位相ずれ角αに基づいて駆動チェーン１０の伸び量ｄＬを算出する。
他の構成、作用、効果は、第１実施形態と同じである。

［５］第５実施形態
第５実施形態の制御回路を図１７に示す。
コントローラ４０は、第１実施形態の抽出部４６、角速度算出部４２、理論値算出部４３、伸び量算出部４４、報知部４５のほかに、さらに保持部４８を含む。

保持部４８は、角速度算出部４２で算出される角速度ｖ２およびその角速度ｖ２の脈動幅を、定期的たとえば２か月ごとに保持する。

伸び量算出部４４は、保持部４８の定期的な保持が所定回数たとえば３回行われるごとに、伸び量算出の処理を実行する。

定期的に保持される角速度ｖ２として、例えば図１８に示すように、互いに異なる値が得られる。この例では、最初に保持される３回分の角速度ｖ２は徐々に減少し、続いて保持される３回分の角速度ｖ２は徐々に増加している。すなわち、角速度ｖ２は、位相ずれαが１０度未満の使用初期の段階では位相ずれαの増加に伴って減少方向に変化（３つの丸印）し、その後、位相ずれαが１０度以上に増えた段階では位相ずれαの増加に伴って増加方向に変化（３つの三角印）している。
他の構成、作用、効果は、第１実施形態と同じである。

なお、図１８に示されるような角速度ｖ２の変化を理論角速度曲線としてコントローラ４０の内部メモリに予め登録しておき、伸び量算出部４４で算出される角速度ｖ２が保持部４８に保持されるごとに、その保持された角速度ｖ２に対応する位相ずれαを理論角速度曲線から抽出し、抽出した位相ずれαに基づいて駆動チェーン１０の伸び量ｄＬを算出する構成としてもよい。

［６］変形例
使用初期の駆動チェーン１０であっても、駆動スプロケット６および従動スプロケット８に対する駆動チェーン１０の噛み合い状態によっては、無視できない位相ずれαが初めから存在し、それが伸び量検出の誤差となって現われる可能性がある。

対策として、位相ずれαを駆動チェーン１０の使用開始時に人為的に測定し、その測定結果を位相ずれαの初期値α０としてコントローラ４０に入力する構成を上記各実施形態に付加してもよい。例えば、初期値α０を入力するための操作部をコントローラ４０に接続する。この場合、伸び量算出部４４は、理論値算出部４３から取込んだ位相ずれ角αを操作部から予め入力される初期値α０の分だけ減少方向に補正し、補正した位相ずれ角αに基づいて駆動チェーン１０の伸び量ｄＬを算出する。

このような構成によれば、駆動チェーン１０の伸び量ｄＬをより的確に検出することができる。

上記各実施形態では、コントローラ４０のモータ制御部４１が速度推定のあるセンサレス・ベクトル制御を行う場合を例に説明したが、モータ４の速度を検知する速度センサが用意されていて、その速度センサの検知速度がコントローラ４０にフィードバックされる構成である場合には、速度推定のないベクトル制御をモータ制御部４１が行う構成としてもよい。

上記各実施形態では、モータ駆動されるチェーンを搭載したチェーン搭載装置として乗客コンベアおよびその具体例であるエスカレータ１について説明したが、モータ駆動されるチェーンを搭載したものであれば、路面や床面に設置される移動歩道、荷物を吊り上げるクレーン、荷物を持ち上げて運ぶフォークリフトなどにおいても、同様に実施が可能である。

その他、上記各実施形態は、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。この新規な実施形態は、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。この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。

１…エスカレータ、４…モータ、５…減速機、６…駆動スプロケット（第１スプロケット；メイン駆動スプロケット）、８…従動スプロケット（第２駆動スプロケット；メイン従動スプロケット）、９…踏段駆動スプロケット、１０…駆動チェーン（メイン駆動チェーン）、１２…踏段従動スプロケット、１３…踏段駆動チェーン、１４…踏段、１５…手摺ベルト駆動スプロケット、１６…手摺ベルト従動スプロケット、１７…手摺ベルト駆動チェーン、２０…手摺ベルト、３１…インバータ、３２…電流センサ、４０…コントローラ、４１…モータ制御部、４２…角速度算出部、４３…理論値算出部、４４…伸び量算出部、４５…報知部、４６…抽出部、５０…表示部、６０…慣性マス部材

Claims (6)

1. モータの回転を第１スプロケットに伝え、その第１スプロケットの回転をチェーンにより第２スプロケットに伝えるとともに、前記モータへの駆動電力を出力するインバータを備え、かつ前記モータに流れる電流から前記モータにおけるトルク成分電流および界磁成分電流を検出し、検出したトルク成分電流および界磁成分電流から前記モータの速度を推定し、この推定速度が目標速度となるように前記インバータを制御するコントローラを備えたチェーン搭載装置であって、
   前記コントローラは、
   前記トルク成分電流に基づき、前記第２スプロケットの“角速度”または“角加速度”の脈動幅を算出し、
   前記第２スプロケットの“理論角速度”または“理論角加速度”の脈動幅を、前記第１スプロケットに前記チェーンが噛み合うタイミングと前記第２スプロケットに前記チェーンが噛み合うタイミングとの予め定めた複数の“ずれ量”に対応付けて算出または保持し、
   前記算出または保持した“理論角速度”または“理論角加速度”の脈動幅のうち、前記算出した“角速度”または“角加速度”の脈動幅と同じ脈動幅に対応付けられている“ずれ量”に基づき、前記チェーンの伸び量を算出する、
   ことを特徴とするチェーン搭載装置。
2. モータの回転をメイン駆動スプロケットに伝え、そのメイン駆動スプロケットの回転をメイン駆動チェーンによりメイン従動スプロケットに伝え、そのメイン従動スプロケットの回転軸に踏段駆動スプロケットおよび手摺ベルト駆動スプロケットを設け、その踏段駆動スプロケットと踏段従動スプロケットとの間に踏段駆動チェーンを掛け渡し、前記手摺ベルト駆動スプロケットと手摺ベルト従動スプロケットとの間に手摺ベルト駆動チェーンを掛け渡すとともに、前記モータへの駆動電力を出力するインバータを備え、かつ前記モータに流れる電流から前記モータにおけるトルク成分電流および界磁成分電流を検出し、検出したトルク成分電流および界磁成分電流から前記モータの速度を推定し、この推定速度が目標速度となるように前記インバータを制御するコントローラを備えた乗客コンベアであって、
   前記コントローラは、
   前記トルク成分電流に基づき、前記メイン従動スプロケットの“角速度”または“角加速度”の脈動幅を算出する第１手段と、
   前記メイン従動スプロケットの“理論角速度”または“理論角加速度”の脈動幅を、前記メイン駆動スプロケットに前記メイン駆動チェーンが噛み合うタイミングと前記メイン従動スプロケットに前記メイン駆動チェーンが噛み合うタイミングとの予め定めた複数の“ずれ量”に対応付けて算出または保持する第２手段と、
   前記第２手段で算出または保持した“理論角速度”または“理論角加速度”の脈動幅のうち、前記第１手段で算出した“角速度”または“角加速度”の脈動幅と同じ脈動幅に対応付けられている“ずれ量”に基づき、前記メイン駆動チェーンの伸び量を算出する第３手段と、
   を含む
   ことを特徴とする乗客コンベア。
3. 前記コントローラは、
   前記トルク成分電流から、前記メイン従動スプロケットの“角速度”の脈動が含まれる周波数帯域の第１トルク成分電流と、前記踏段従動スプロケットの“角速度”の脈動が含まれる周波数帯域の第２トルク成分電流と、を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段で抽出した前記第２トルク成分電流に基づき、前記踏段従動スプロケットの“角速度”または“角加速度”の脈動幅を算出する第４手段と、
   前記踏段従動スプロケットの“理論角速度”または“理論角加速度”の脈動幅を、前記踏段駆動スプロケットに前記踏段駆動チェーンが噛み合うタイミングと前記踏段従動スプロケットに前記踏段駆動チェーンが噛み合うタイミングとの予め定めた複数の“ずれ量”に対応付けて算出または保持する第５手段と、
   前記第５手段で算出または保持した“理論角速度”または“理論角加速度”の脈動幅のうち、前記第４手段で算出した“角速度”または“角加速度”の脈動幅と同じ脈動幅に対応付けられている“ずれ量”に基づき、前記踏段駆動チェーンの伸び量を算出する第６手段と、
   をさらに含み、
   前記第１手段は、前記抽出手段で抽出した前記第１トルク成分電流に基づき、前記メイン従動スプロケットの“角速度”または“角加速度”の脈動幅を算出する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の乗客コンベア。
4. 前記手摺ベルト従動スプロケットは、当該手摺ベルト従動スプロケットの慣性重量を増やすための慣性マス部材を当該手摺ベルト従動スプロケットの回転軸に含む、
   前記抽出手段は、前記トルク成分電流から、前記第１トルク成分電流と、前記第２トルク成分電流と、前記手摺ベルト従動スプロケットの“角速度”の脈動が含まれる周波数帯域の第３トルク成分電流と、を抽出する、
   前記コントローラは、
   前記抽出手段で抽出した前記第３トルク成分電流に基づき、前記手摺ベルト従動スプロケットの“角速度”または“角加速度”の脈動幅を算出する第７手段と、
   前記手摺ベルト従動スプロケットの“理論角速度”または“理論角加速度”の脈動幅を、前記手摺ベルト駆動スプロケットに前記手摺ベルト駆動チェーンが噛み合うタイミングと前記手摺ベルト従動スプロケットに前記手摺ベルト駆動チェーンが噛み合うタイミングとの予め定めた複数の“ずれ量”に対応付けて算出または保持する第８手段と、
   前記第８手段で算出または保持した“理論角速度”または“理論角加速度”の脈動幅のうち、前記第７手段で算出した“角速度”または“角加速度”の脈動幅と同じ脈動幅に対応付けられている“ずれ量”に基づき、前記手摺ベルト駆動チェーンの伸び量を算出する第９手段と、
   をさらに含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の乗客コンベア。
5. 前記コントローラは、
   前記算出した伸び量を報知するとともに、その伸び量が設定値以上の場合にその旨を報知する報知手段、
   をさらに含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のチェーン搭載装置または請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載の乗客コンベア。
6. モータの回転を第１スプロケットに伝え、その第１スプロケットの回転をチェーンにより第２スプロケットに伝えるとともに、前記モータへの駆動電力を出力するインバータを備え、前記モータに流れる電流から前記モータにおけるトルク成分電流および界磁成分電流を検出し、検出したトルク成分電流および界磁成分電流から前記モータの速度を推定し、この推定速度が目標速度となるように前記インバータを制御する装置のチェーン伸び検出方法であって、
   前記トルク成分電流に基づき、前記第２スプロケットの“角速度”または“角加速度”の脈動幅を算出し、
   前記第２スプロケットの“理論角速度”または“理論角加速度”の脈動幅を、前記第１スプロケットに前記チェーンが噛み合うタイミングと前記第２スプロケットに前記チェーンが噛み合うタイミングとの予め定められている複数の“ずれ量”に対応付けて算出または保持し、
   前記算出または保持した“理論角速度”または“理論角加速度”の脈動幅のうち、前記算出した“角速度”または“角加速度”の脈動幅と同じ脈動幅に対応付けられている“ずれ量”に基づき、前記チェーンの伸び量を算出する
   ことを特徴とするチェーン伸び検出方法。

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