JP2020007085A - エレベーターの速度検出装置及びエレベーター - Google Patents

Abstract

【課題】エレベーターにおいて、昇降路内部材への加工を行わずにかごの移動速度を検出する。【解決手段】かごが昇降する昇降路内部のかごの速度を検出するかごに取り付けられる速度検出装置であり、かごの移動経路に沿って昇降路内に対向して敷設される一対のガイドレールの表面状態を画像検出する検出部と、検出部が検出したガイドレール表面の画像差分からかごの速度算出を実行する演算部と、を備える速度検出装置の提供。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、ガイドレールに対するかごの相対速度をセンシングするエレベーターの移動距離・速度検出装置及びそれを備えるエレベーターに関する。

エレベーターでは、かごの移動距離、移動速度を逐次検出することで、建屋側の床とずれの少ない着床制御やエレベーターが規定の速度を超過する場合に、巻上機の電源遮断や安全装置を動作させる。従来では、機械式のガバナや、エンコーダによりかごの移動距離、移動速度を計測していた。一方、昇降路内の長尺物を削減するために、光学センサやカメラで撮像した昇降路内の画像を用いた計測手法が存在する。

特許文献１に係るエレベーターの位置検出装置は、かご、カメラなどの画像取得装置、かごの移動距離と移動速度を算出する演算装置で構成される。また、検出される昇降路内部材(ガイドレール、昇降路内壁、部材の留め具等)の表面には、取得した画像の特徴点を抽出できるように、例えば、レールにハンマーフィニッシュ塗装などの加工を施す。かごに設置された画像取得装置により昇降路内の壁やガイドレールの画像を取得し、昇降路内部材の表面状態から特徴点を抜き出す。昇降路内のかごの絶対位置は、制御装置に保存された画像データと比較することで検出する。

国際公開第２０１６／０９６６９８号パンフレット

しかし、特許文献１による方式でかごの絶対位置を検出する場合、昇降路内部材の表面に、例えばハンマーフィニッシュ塗装や粉対塗装などの加工を施し、計測時にこれらの加工跡を検出する必要がある。よって、昇降路内部材の加工にコストがかかる。また、経年変化による表面状態の変化により、計測時に誤ったかご位置検出を行うことが考えられる。

以上より、昇降路内部材への加工を行わずにかごの移動距離、移動速度を検出することが求められている。

かごが昇降する昇降路内部のかごの速度を検出するかごに取り付けられる速度検出装置であり、かごの移動経路に沿って昇降路内に対向して敷設される一対のガイドレールの表面状態を画像検出する検出部と、検出部が検出したガイドレール表面の画像差分からかごの速度算出を実行する演算部と、を備える速度検出装置の提供。

上記の構成により、昇降路内部材の加工を行うことなく、かごの移動距離・速度を検出することができる。また、常に検出したガイドレール表面の画像差分を用いてかごの移動距離や速度を算出するため、検出対象の経年変化による影響を低減することができる。

本発明の実施形態１に係るエレベーターの全体構成を示す概略図 図１に示した移動距離・速度検出装置を概略的に示す正面図 図１に示した移動距離・速度検出装置を概略的に示す上面図 図３に示した移動距離・速度検出装置と制御部がかごの速度を補正する方法を説明する図 別の形態に係るエレベーターの全体構成を示す概略図

図１は、本発明の一実施形態であるエレベーターの全体構成を示す概略図である。図２は、図１に示した移動距離・速度検出装置を概略的に示す正面図である。かご１は、昇降路の両端に設けられたガイドレール２に沿って移動する。図２は速度検出装置３を概略的に示す正面図である。図３は図１に示した速度検出装置３を概略的に示す上面図である。

かご１の上部には、速度検出装置３と制御部４が設けられる。速度検出装置３は撮像範囲１０をセンシングし、画像データを取得する。図３に示す様に、前記速度検出装置３は、かご１の振動が発生した場合にガイドレール２と接触しないよう、ガイドレール２と一定のクリアランスを確保してセンシングし続けられれば、かご１のどの部分に設置してもよい（図２ではガイドローラ５の上部）。

また、速度検出装置３はかご１の移動経路に従って前記ガイドレール２の表面をセンシングできるのであれば、ガイドレールのどの面を検出してもよい。また、別の部品を被検出体としても良い。

速度検出装置３は、一方のガイドレール２に対する速度検出装置３ａと、他方のガイドレール２に対する速度検出装置３ｂを含む。速度検出装置３はかご１の移動に伴いガイドレール２をセンシングし、かご１の移動速度を算出する。

制御部４は、かご１に関連する制御機能を実行する処理装置と、前記速度検出装置３が算出したかご１の移動速度データを保存するメモリと、保存された移動速度データからかご１の移動距離を算出する演算装置と、リアルタイムにかご１の異常判断を実行する異常判定装置と、速度検出装置３が出力した速度算出値を補正する速度補正装置を備える。

速度検出装置３は光学センサ６と演算部７を備える。速度検出装置３ａは光学センサ６ａと演算部７ａを備え、他方の速度検出装置３ｂは光学センサ６ｂと演算部７ｂを備えた、いわゆる二重系を構成している。ここで、本実施例は速度検出装置３を二重系で構成しているがこれは必ずしも必須ではなく、一つだけ速度検出装置を設けた片系としてもよい。

光学センサ６は、検出面の画像を取得するための光学系、撮像素子を備え、ガイドレール２の表面画像を一定周期ごとに取得する。また、光学センサ６は不図示の照明装置とレンズおよび撮影素子を備える。照明装置に使用する光源はレンズを介して撮像素子に結像できればよく、例えばLEDやレーザーダイオードなどでもよい。レンズは、反射した照明光を撮像素子に結像するために用いられ、ガイドレール２の表面に存在する傷や付着物を検出する。また、光学センサ６と検出面との距離が変動した場合でも検出できるように、例えばテレセントリックレンズを使用してもよい。撮像素子は、結像した光を電気信号に変換することができればよく、例えば、CCD素子やCMOS素子などを利用することができる。光学センサ６が取得した画像情報は、演算部７に伝送される。

演算部７では、伝送された画像データの特徴点を抽出する。抽出された特徴点のデータは速度検出装置３が備えるメモリに時系列に保存しておき、演算部７は保存済のデータと新しく取得したデータを比較する。演算部７は比較後に現れた特徴点の移動量からかご１の移動速度を算出する。例えば、時間ｔに撮像した範囲の画像の傷を特徴点として検出する。次に演算部７は時間t+Δtの撮像した画像から同じ傷を特徴点として抽出し、画像を比較して移動距離を算出する。演算部７は、この時間差の移動距離から算出されたかご１の移動速度を制御部４へ伝送する。

制御部４は、速度検出装置３が出力した速度算出値を時系列にメモリに保存する。その後、制御部４の演算部はメモリに保存された速度算出値を積分処理することでかご１の基準位置、例えば昇降路の最下階からの移動距離を算出する。

上記のように構成される速度検出装置３では、かご１とガイドレール２は、ガイド装置を介して一定の距離を保ち、常に検出したガイドレール２の表面画像差分からかご１の移動距離や速度を算出するため、塔内の機器の配置や建屋の経年による変形、検出面の経年変化の影響を低減し、かご１の移動距離や速度を高分解能に計測することが可能となる。

次にかご１の振動による影響を補正する方法について記述する。ここで、かご１の振動方向は、図３の上面図でいう中の左右方向を仮定する。この方向にかご１が振動した場合や、かご内の乗客の偏りによる偏荷重が発生した場合に、一方の速度検出装置３ａがガイドレール２に近づき、他方の速度検出装置３ｂがガイドレール２から遠ざかるなどかごが横方向に変異する事象が発生する。検出装置の原理によると、例えば、近づいた状態では、あらかじめ設計した光学センサ６とガイドレール２の距離（以下設計距離）で取得した画像より拡大された画像が得られるため、光学センサ６が一定周期で取得した画像差分の変動は大きく、演算されたかご１の速度算出値は実速度よりも大きくなる。遠ざかる場合にはこの逆の事象が発生する。これは、左右の検出装置で出力される速度値に差が発生することを示唆している。以下、これによる速度検出装置３a、３ｂの検出速度を等しくし、補正する方法について詳細に記述する。

図４は速度検出装置３と制御部４の速度算出処理を表すフローチャートである。図４を用いて、制御部４による速度算出値の補正方法と、かご１の異常診断の方法について説明する。始めに、Ｓ１で光学センサ６ａ、６ｂがそれぞれガイドレール２の表面画像を取得する。

次に、Ｓ２で演算部７ａ、７ｂが表面画像からそれぞれ移動速度を算出する。速度検出装置３が算出したかご１の移動速度データは制御部４に伝送される。

Ｓ３では、制御部４は速度検出装置３ａと速度検出装置３ｂから出力された速度算出値を比較する。比較の際には、速度検出装置３ａと速度検出装置３ｂが出力した移動速度の差を演算する。異常判定装置は演算後の差分があらかじめ設定した閾値以下であれば、左右の速度検出装置３の出力結果が等しいと判定する。従って、Ｓ４で制御部４の異常判定装置は速度検出装置３が正常値を出力していると判断し、演算後の速度データに補正を行わずに処理を終了する。なお本速度データを制御部４の備えるメモリに格納する。

もし、速度検出装置３ａと速度検出装置３ｂが出力した移動速度の差が設定した閾値を上回った場合には、その原因として速度検出装置３の故障もしくは、かご１の偏荷重や振動によるそれぞれの速度検出装置３とガイドレール２の距離の変位が考えられる。かご１の偏荷重や振動によるそれぞれの速度検出装置３とガイドレール２の距離の変位が影響であれば、正常な値に補正し運転を継続させたい。そこで、Ｓ５でそれぞれの速度算出値の差異が、かごの横方向の変位による速度検出装置３とガイドレール２の距離の変動によるものかを判定する。

先に示したように、光学センサ６とガイドレール２の距離が設計距離より近づく場合、遠ざかる場合で出力される速度算出値が異なる。例えば、光学センサ６とガイドレール２の距離が近づく場合は、演算されたかご１の速度算出値は実速度よりも大きくなる。一方、光学センサ６とガイドレール２の距離が設計時よりも遠い場合は、演算されたかご１の速度算出値は実速度よりも小さくなる。ここで、左右のガイドレール２が対向しており、速度検出装置３a、３ｂがこの同一線上に配置される位置関係に着目する。かご１に振動や偏荷重で傾きが発生した場合、それぞれのガイドレール２と速度検出装置３a、３ｂの近づく距離と遠ざかる距離が等しくなる。よって、振動等によりかごとガイドレールの距離が変化し、速度検出装置３aが検出した速度と、速度検出装置３ｂが検出した速度が異なった場合、この二つの速度の間にはガイドレールと光学センサの距離に相関する一定の関係が存在する。また、ガイドレール２と速度検出装置３ａ、３ｂの最大距離及び、最少距離は決まっている。よって、事前情報として制御部４の備えるメモリに上記の関係を事前に記憶しておき、速度検出装置３aが検出した速度と、速度検出装置３ｂが検出した速度がこの関係を満たすかを判断することで、速度検出装置３とガイドレール２の距離の変動によるものかを判別する。ここで、かごとガイドレールの距離が変化した場合の、速度検出装置３aが検出した速度と、速度検出装置３ｂが検出した速度の関係は、ガイドレール２と光学センサ６の距離毎に、検出される移動速度および実速度の関係を事前に実測してもよいし、演算により導出するなどによって、制御部４の備えるメモリに格納しておく。

なお、光学センサ６とガイドレール２の距離がかごの振動により基準値から最大離れた又は近づいた時の計測速度が実速度からどの程度離れる可能性があるかを振動影響基準として、制御部４の備えるメモリに格納している。制御部４の備えるメモリに格納されている前回の計測後Ｓ４で正常値と判断された速度を基準速度として、この速度からのずれが振動影響基準以内かを判断し、基準内の場合、距離特性に従った変動と判断することもできる。

Ｓ５でそれぞれの速度算出値の差異が、速度検出装置３とガイドレール２の距離の変動によるものでないと判断された場合、Ｓ８に進む。

Ｓ５でそれぞれの速度算出値の差異が、速度検出装置３とガイドレール２の距離の変動によるものと判断された場合、Ｓ６でセンサと検出面の距離に応じた算出値補正を行う。速度検出装置３aが検出した速度と、速度検出装置３ｂが検出した速度はそれぞれ、センサと検出面の距離と、実際のかごの速度の二つの変数にもとづいて決定される。かご速度は当然同じであり、センサと検出面の距離も一方が決まれば他方も決まる関係であるため、速度検出装置３aが検出した速度と、速度検出装置３ｂが検出した速度、二つの式を連立させることで、かご速度と、センサと検出面の距離を算出することが出来る。検出面と速度検出装置３の距離に対する算出速度特性（補正値）をあらかじめ求めておけば、これを用いてガイドレール２から検出装置３a、３ｂの距離に応じた補正を行なうことができる。

Ｓ７では、補正後の速度算出値が等しいか判定する。補正後に比較した速度算出値が等しければ、Ｓ４で速度検出装置３が正常値を出力していると判断する。

Ｓ５でそれぞれの速度算出値が所定の特性に従って変動していない場合や、Ｓ７で補正後の速度算出値が等しくならなかった場合は、Ｓ８で異常値を算出していると判断する。制御部４が異常値算出を判断した場合、例えば、エレベーターを最寄階に停止する、もしくは緊急停止させるなどの指令信号を出力することや、故障情報を発報する。

以上によれば、二つの速度検出装置３が、一対のガイドレール２をそれぞれ検出対象とすることで、制御部４がかご１の横振動や偏荷重による検出誤差を特定し、速度検出装置３の出力結果を補正することができる。従って、かご振動が発生した場合のかご１の速度検出誤りを防止することができる。

図５は別の形態に係るエレベーターの全体構成を示す概略図である。本実施形態２では、かご位置検出器９が検出板８を検出し、かご１の位置情報を更新することで、前記制御装置４の算出するかご１の移動距離を補正する点が図４までで説明した実施形態1と異なる。

検出板８は、かご１の移動経路に沿って、例えばガイドレール２に設置される。前記検出板８は各階床ごとに設置、もしくは最上階と最下階など一部に設置してもよい。かご位置検出器９はかご１に設置され、前記検出板８の検出を行うことで、昇降路内におけるかご１の位置情報を制御部４に伝送する。なお、前記かご位置検出器９は、レーザ透過型、渦電流式など種々の方法で検出板８の検出を行う。

速度検出装置３はかご１に設置され、ガイドレール２の表面状態をセンシングし、撮像範囲１０の画像を取得する。速度検出装置３の構成は実施例１と同様のため省略する。なお、速度検出装置３は実施形態１と同様に両側二か所に設けても良い。制御部４は、かご１に関する複数の制御を実行する処理装置と、前記速度検出装置３が算出したかご１の移動速度データを保存するメモリと、保存された移動速度データからかご１の移動距離を算出する演算装置と、かご位置検出装置９からの信号を基に、速度検出装置３の算出速度から演算したかご１の移動距離を補正する演算部を備える。前記速度検出装置３は、かご１の移動速度を制御部４に伝送する。

かご位置は、前記制御部４によって演算される移動距離の加減算（積み重ね）により、ある基準位置、例えば最下階からどの程度移動したかによってかご位置を算出する。従って、かご１が基準位置から離れるほど演算時の誤差が蓄積され、移動距離の出力誤差が大きくなる。

そこで、前記検出板８とかご位置検出装置９を用いたかご１の移動距離の補正方法について説明する。かご１が前記ガイドレール２に沿って昇降する際に、前記かご位置検出装置９は前記検出板８を検出する。このとき、かご位置検出装置９は検出板８を検出した旨を制御部４へ伝送する。制御部４は、前記検出版がそれぞれ昇降路内のどの位置に設置されているかを別途メモリに記憶しており、この時通過した検出版の位置をかご１の位現在位置情報を正としメモリに記録する。

その後、速度算出装置３が出力した速度算出値から演算されたかご１の移動距離を求め、メモリに記録されたかご１の位置情報に加減算することで、現在位置を算出する。

以上によれば、かご位置検出装置９と検出板８を用いることで、速度検出装置３の算出速度から演算されたかご１の移動距離を補正することができ、昇降路内のかご１の位置検出をすることができる。

１、 かご
２、 ガイドレール
３、 ３ａ、３ｂ 速度検出装置
４、 制御部
１０、 撮像範囲
５、 ガイドローラ
６、 ６ａ、６ｂ 光学センサ
７、 ７ａ、７ｂ 演算部
８、 検出板
９、 かご位置検出装置

Claims (7)

1. かごが昇降する昇降路内部の前記かごの速度を検出するかごに取り付けられる速度検出装置であり、前記かごの移動経路に沿って前記昇降路内に対向して敷設される一対のガイドレールの表面状態を画像検出する検出部と、前記検出部が検出したガイドレール表面の画像差分から前記かごの速度算出を実行する演算部と、を備える速度検出装置。
2. 請求項１に記載の速度検出装置と、前記かごと、前記一対のガイドレールを備えるエレベーターであって、前記一対のガイドレールにそれぞれ対応する前記検出装置を複数備える、ことを特徴とするエレベーター。
3. 請求項２に記載のエレベーターであって、さらに制御部を備え、前記制御部は、前記速度検出装置が前記かごの速度を保存するメモリと、前記メモリに記憶された移動速度データからかご１の移動距離を算出する演算装置と、を備えることを特徴とする請求項２に記載のエレベーター。
4. 請求項３に記載のエレベーターであって、さらに前記制御部は異常判断を実行する異常判定装置を備え、前記異常判定装置は複数の前記検出装置が出力する速度の差分があらかじめ設定した閾値以下であるかを判断することを特徴とする請求項２に記載のエレベーター。
5. 請求項４に記載のエレベーターであって、前記異常判定装置が複数の前記検出装置が出力する速度の差分があらかじめ設定した閾値以下より大きいと判断した場合、前記制御部は前記差分が前記かごの横方向の変位によるものかを判断し、前記かごの横方向の変位によるものでない場合異常と判定し、制御部の備える前記かごの制御機能を実行する処理装置は、前記かごを停止する制御を行うことを特徴とする請求項４に記載のエレベーター。
6. 請求項５に記載のエレベーターであって、
   前記メモリには、前記複数の検出装置がそれぞれ算出する速度と前記ガイドレールと光学センサの距離に相関する関係が記憶され、前記制御部は前記差分が前記かごの横方向の変位によるものかの判断は、前記複数の検出装置がそれぞれ算出した速度が、前記メモリに格納された前記複数の検出装置がそれぞれ算出した速度間の関係であって前記ガイドレールと光学センサの距離に相関する関係を満たす場合に、前記差分が前記かごの横方向の変位によるものと判断することを特徴とする請求項５に記載のエレベーター。
7. 請求項５に記載のエレベーターであって、前記制御部は、前記差分が前記かごの横方向の変位によるものかを判断し、前記かごの横方向の変位によるものと判断した場合、前記メモリに格納された前記複数の検出装置がそれぞれ算出した速度間の関係であって前記ガイドレールと光学センサの距離に相関する関係に基づいて、前記複数の検出装置がそれぞれ算出した速度に基づいて補正する速度補正装置を備えることを特徴とする請求項５に記載のエレベーター

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