JP5481513B2 - エレベータ - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、地震などに起因して発生する異常を検出する装置を備えるエレベータに関する。

エレベータでは、地震や強風などにより建物が揺れると、これに応じて乗りカゴ駆動用のロープが大きく揺れる。ロープが揺れ動くことは、エレベータを安全に運行する上で好ましくない。さらに、ロープが大きく揺れると、ロープが昇降路内の機器や突起物に引っ掛かるといった異常が発生することがある。

特開２０１０−５８９４０号公報 特開２０１０−１１６２２９号公報

従って、エレベータにおいては、安全なエレベータ運行のために、ロープの揺れ、ロープの引っ掛かりなどの異常を検出できることが求められている。

本発明が解決しようとする課題は、ロープの揺れ、ロープの引っ掛かりなどの異常を確実に検出することができるエレベータを提供することにある。

一実施形態に係るエレベータは、乗りカゴ、ロープ、物体検出部、及びロープ異常検出部を備える。乗りカゴは、昇降路内の所定領域を昇降移動する。ロープは、前記乗りカゴを駆動するためのものである。物体検出部は、前記所定領域に存在する物体を非接触で検出する。ロープ異常検出部は、前記物体検出部の検出結果に基づいて前記ロープの異常を検出する。

一実施形態に係るエレベータを概略的に示す正面図。 図１に示した乗りカゴを概略的に示す上面図。 図１のエレベータが備える異常検出装置を示すブロック図。 図３に示した昇降路端検出部が昇降路の上端を検出する方法を説明する概略図。 図３に示した昇降路端検出部及びロープ検出部が昇降路の上端及びロープの位置を検出する方法を示すフローチャート。 図３に示したカゴ位置推定部が乗りカゴの位置を推定する方法を示す概略図。 図３に示したカゴ位置推定部が乗りカゴの位置を推定する際に使用する重み係数を示すグラフ。 図３に示した駆動制御部がレーザレンジファインダの位置を制御する方法を説明する図。 図３に示した駆動制御部がレーザレンジファインダの位置を制御する方法を説明する図。 図３に示したカゴ姿勢推定部が乗りカゴの姿勢を推定する方法を説明する概略図。 図３に示したカゴ異常検出部が乗りカゴの異常を検出する方法の一例を説明するグラフ。 図３に示したカゴ異常検出部が乗りカゴの異常を検出する方法の他の例を説明するグラフ。 図３に示したカゴ異常検出部が乗りカゴの異常を検出する方法のさらに他の例を説明するグラフ。 図３に示した姿勢駆動部がレーザレンジファインダを駆動する方法を説明する概略図。 図３に示した昇降路異常検出部が昇降路の異常を検出する方法を説明する概略図。

以下、必要に応じて図面を参照しながら、実施形態に係るエレベータを説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。

図１は、一実施形態に係るエレベータ１００を概略的に示している。このエレベータ１００は、図１に示されるように、利用者が乗車する乗りカゴ１１０を備えている。この乗りカゴ１１０は、箱型に形成され、昇降路１５０内に配置されている。昇降路１５０の上方には、機械室（図示せず）が設けられている。この機械室内には、巻上機が設けられている。乗りカゴ１１０は、メインロープ１２０を介して巻上機によって昇降路１５０内を上下方向に移動し、即ち、昇降する。具体的には、巻上機は、シーブ、及びこのシーブを回転駆動するモータを備える。シーブには、メインロープ１２０が巻き掛けられている。メインロープ１２０は、その一端が乗りカゴ１１０の上部（外周上面）１１１に連結され、その他端が釣合い錘（図示せず）の上端に連結されている。モータによってシーブが回転されると、乗りカゴ１１０は、シーブの回転方向に応じて上昇又は下降する。釣合い錘は、乗りカゴ１１０が上昇するときに下降し、乗りカゴ１１０が下降するときに上昇する。メインロープ１２０は、乗りカゴ１１０及び釣合い錘を昇降路１５０内に吊り下げるものであり、乗りカゴ１１０を駆動するために用いられる。なお、メインロープ１２０は、典型的には複数の（図１では４本の）ロープにより構成されるが、１本のロープにより構成されてもよい。

さらに、乗りカゴ１１０及び釣合い錘それぞれに作用するメインロープ１２０の重量のアンバランスを緩和するために、コンペンセーティングロープ１２２が設けられている。コンペンセーティングロープ１２２は、その一端が乗りカゴ１１０の底部（外周下面）１１２に連結され、他端が釣合い錘の下端に連結されている。なお、コンペンセーティングロープ１２２は、典型的には複数の（図１では４本の）ロープにより構成されるが、１本のロープにより構成されてもよい。エレベータによっては、コンペンセーティングロープが設けられないこともある。

さらに、エレベータ１００は、乗りカゴ１１０が移動する領域に存在する物体を非接触で検出する昇降路内物体検出部としての２対のレーザレンジファインダ１３０Ａ及び１３０Ｂを備える。１対のレーザレンジファインダ１３０Ａは、乗りカゴ１１０の上部１１１に配置され、もう１対のレーザレンジファインダ１３０Ｂは、乗りカゴ１１０の底部１１２に配置されている。レーザレンジファインダは、レーザスキャンにより物体の形状を２次元的若しくは３次元的に取得することができる装置である。具体的には、レーザレンジファインダは、レーザ光の射出方向を短時間で変化させながら、パルス変調したレーザ光を射出し、光路上の物体からの反射レーザ光を検出することによって物体までの距離を２次元的若しくは３次元的に測定するものである。本実施形態では、レーザ光を２次元的に走査するレーザレンジファインダを使用する。

レーザレンジファインダ１３０Ａは、昇降路１５０の上端１５１に向けてレーザ光を走査する。レーザ光が走査される領域は、扇形の平面領域１３２Ａとなる。以下では、レーザ光が走査される領域をスキャン領域と呼ぶ。スキャン領域１３２Ａ内に示される複数の丸印１３４は、レーザレンジファインダ１３０Ａからのレーザ光の反射点を示す。レーザレンジファインダ１３０Ａは、１回のスキャンで、複数の反射点（測定点ともいう）１３４までの距離を測定する。レーザレンジファインダ１３０Ｂは、昇降路１５０の下端１５２に向けてレーザ光を走査する。レーザレンジファインダ１３０Ｂのスキャン領域は、扇型の平面領域１３２Ｂとして示されている。レーザレンジファインダ１３０Ｂはレーザレンジファインダ１３０Ａと同様の構成を有するので、レーザレンジファインダ１３０Ａと同様の部分及び動作に関しては説明を省略する。

図２は、乗りカゴ１１０を上から見た平面図である。図２に示されるように、メインロープ１２０を構成するロープは、一列に並んで設けられている。レーザレンジファインダ２０１及び２０２は、メインロープ１２０を介して互いに対向して配置されている。レーザレンジファインダ２０１及び２０２は、図１の１対のレーザレンジファインダ１３０Ａに対応する。レーザレンジファインダ２０１のスキャン領域２０３及びレーザレンジファインダ２０２のスキャン領域２０４は、互いに平行に、且つ、メインロープ１２０を構成する複数のロープによって定められる仮想平面と平行になるように設定される。レーザレンジファインダ２０１及び２０２は、スキャン領域２０３とスキャン領域２０４との間隔を変更するために、図３に示される駆動部３０５によって駆動される。具体的には、レーザレンジファインダ２０１及び２０２は、図２の矢印に示されるように、スキャン領域２０３及びスキャン領域２０４と直交する方向に、メインロープ１２０を中心として、互いに離間するように、或いは、互いに接近するように移動される。駆動部３０５がレーザレンジファインダ２０１及び２０２を駆動する方法は後述する。

さらに、乗りカゴ１１０には、加速度センサ１４０及び角速度センサ１４２が搭載されている。加速度センサ１４０は、乗りカゴ１１０の移動方向（即ち、鉛直方向）を含み且つ互いに直交する３軸方向の加速度を検出して加速度情報を生成する。角速度センサは、３軸方向の角速度を測定して角速度情報を生成する。

図３は、エレベータ１００が備える異常検出装置を概略的に示している。この異常検出装置は、エレベータ１００内で発生する異常を検出する。具体的には、異常検出装置は、昇降路内物体検出部３０１、昇降路端検出部３０２、カゴ位置推定部３０３、駆動制御部３０４、駆動部３０５、ロープ検出部３０６、ロープ異常検出部３０７、カゴ姿勢推定部３０８、カゴ速度推定部３０９、カゴ異常検出部３１０、昇降路異常検出部３１１、及び姿勢駆動部３１２を備える。

図３の昇降路内物体検出部３０１は、図１のレーザレンジファインダ１３０Ａ及び１３０Ｂを含む。昇降路端検出部３０２は、レーザレンジファインダ１３０Ａの測定結果に基づいて昇降路１５０の上端１５１を検出し、レーザレンジファインダ１３０Ｂの測定結果に基づいて昇降路１５０の下端１５２を検出する。カゴ位置推定部３０３は、昇降路端検出部３０２の検出結果に基づいて、昇降路１５０内での乗りカゴ１１０の位置を推定する。カゴ位置推定部３０３は、推定した位置を示すカゴ位置情報を生成する。

駆動制御部３０４は、カゴ位置推定部３０３からのカゴ位置情報に基づいて駆動指令を生成する。駆動部３０５は、駆動制御部３０４からの駆動指令に従ってレーザレンジファインダ１３０Ａ及び１３０Ｂを駆動し、即ち、レーザレンジファインダ１３０Ａ及びレーザレンジファインダ１３０Ｂの位置を変更する。

カゴ姿勢推定部３０８は、加速度センサ１４０からの加速度情報及び角速度センサ１４２からの角速度情報に基づいて、乗りカゴ１１０の姿勢を推定する。カゴ姿勢推定部３０８は、推定した姿勢を示す姿勢情報を生成する。カゴ速度推定部３０９は、カゴ位置推定部３０３からのカゴ位置情報及び加速度センサ１４０からの加速度情報に基づいて、乗りカゴ１１０の移動速度を推定する。カゴ速度推定部３０９は、推定した移動速度を示す速度情報を生成する。ここで、移動速度は、鉛直方向の速度を表す。以下では、移動速度を単に速度と呼ぶ。カゴ異常検出部３１０は、加速度センサ１４０からの加速度情報、カゴ姿勢推定部３０８からの姿勢情報、及びカゴ速度推定部３０９からの速度情報に基づいて、乗りカゴ１１０の異常を検出する。姿勢駆動部３１２は、カゴ姿勢推定部３０８からの姿勢情報に基づいてレーザレンジファインダ１３０Ａ及び１３０Ｂの姿勢を調整する。昇降路異常検出部３１１は、昇降路端検出部３０２の検出結果及びカゴ異常検出部３１０からの情報に基づいて、昇降路１５０の異常を検出する。

ロープ検出部３０６は、レーザレンジファインダ１３０Ａ及び１３０Ｂの測定結果に基づいて、ロープ（例えば、メインロープ１２０、コンペンセーティングロープ１２２）を検出する。ロープ異常検出部３０７は、カゴ異常検出部３１０の検出結果、昇降路異常検出部３１１の検出結果、及びロープ検出部３０６の検出結果に基づいて、ロープの異常を検出する。具体的には、ロープ異常検出部３０７は、カゴ異常検出部３１０で異常と判断されず、且つ、昇降路異常検出部３１１で異常と判断されず、且つ、ロープ検出部３０６によってロープが検出された場合に、ロープに異常が発生したと判断する。

一例では、ロープ異常検出部３０７、カゴ異常検出部３１０、及び昇降路異常検出部３１１の少なくとも１つで異常が検出された場合には、乗りかご１１０が非常停止される。

以下、図３の異常検出装置内の各部について詳細に説明する。
まず、図４及び図５を参照して、昇降路端検出部３０２及びロープ検出部３０６について説明する。
図４は、１対のレーザレンジファインダ１３０Ａのうちの一方のレーザレンジファインダ２０１が昇降路１５０内をレーザスキャンする様子を示している。図４では、メインロープ１２０、コンペンセーティングロープ１２２、レーザレンジファインダ１３０Ｂ、加速度センサ１４０、及び角速度センサ１４２は省略されている。ここでは、説明を簡単にするために、１つのレーザレンジファインダ２０１で得られた測定結果を処理する例を説明し、１対のレーザレンジファインダ１３０Ａのうちの他方のレーザレンジファインダ２０２及びもう１対のレーザレンジファインダ１３０Ｂについての説明は省略する。

レーザレンジファインダ２０１は、昇降路１５０の上端１５１に向けてレーザ光を走査し、複数の測定点までの複数の距離を測定する。昇降路端検出部３０２は、レーザレンジファインダ２０１の測定結果から、多数の測定点４０１が位置する直線４０５を検出し、この直線４０５を昇降路１５０の上端１５１と判断する。その後、昇降路端検出部３０２は、レーザレンジファインダ２０１の測定結果から、レーザレンジファインダ２０１から昇降路１５０の上端１５１までの距離４０６を算出する。

なお、乗りカゴ１１０の上部１１１に設けられる２つのレーザレンジファインダを用いる場合、２つのレーザレンジファンダに対応して２つの距離が算出される。昇降路端検出部３０２は、これら２つの距離を平均することにより、上端１５１までの距離をより正確に算出することができる。

レーザレンジファインダ２０１のスキャン領域２０３に遮蔽物４１０が存在する場合、乗りカゴ１１０と昇降路１５０の上端１５１との間に複数の測定点４０２が得られる。ロープ検出部３０６は、乗りカゴ１１０と昇降路１５０の上端１５１との間に複数の測定点４０２がレーザレンジファインダ２０１の測定結果に含まれる場合に、メインロープ１２０を検出したと判断する。ロープ検出部３０６によってメインロープ１２０が検出されるのは、例えば、地震や強風などによりメインロープ１２０が揺れている場合、メインロープ１２０の揺れたことによってメインロープ１２０が昇降路１５０内の機器及び突起物などに引っ掛かっている場合などである。

図５は、昇降路端検出部３０２及びロープ検出部３０６の動作例を示している。図５に示される一連の処理は、短い時間間隔で繰り返し実行される。ステップＳ５０１では、レーザレンジファインダ２０１が測定点検出を行う。具体的には、レーザレンジファインダ２０１は、複数の測定点それぞれまでの距離を測定結果として取得する。一例では、測定結果は、複数の測定点までの距離に関するデータと、これらの距離それぞれに対応付けられるレーザ光の射出方向に関するデータを含む。

ステップＳ５０２では、昇降路端検出部３０２は、測定点が一列に並んでいる直線を検出する。ステップＳ５０２の処理では、複数の直線が検出されることがある。複数の直線が検出された場合、これらの直線のうちの１つが、検出すべき昇降路１５０の上端１５１であると考えられる。上述したように図５の一連の処理は短い時間間隔で実行されるので、昇降路端検出部３０２は、前回までの検出結果から昇降路１５０の上端１５１の現在の位置を予測することができる。ステップＳ５０３では、昇降路端検出部３０２は、ステップＳ５０２で検出した直線が予測位置の近傍に存在するかどうかを判断する。検出された直線が予測位置の近傍に存在する場合、ステップＳ５０４に進み、検出した直線が予測位置の近傍に存在しない場合、ステップＳ５０１に戻る。

ステップＳ５０４では、昇降路端検出部３０２は、予測位置の近傍に検出された直線を昇降路１５０の上端１５１と判断し、レーザレンジファインダ２０１から昇降路１５０の上端１５１までの距離を算出する。ステップＳ５０５では、ロープ検出部３０６が、乗りカゴ１１０と昇降路１５０の上端１５１との間に遮断物が存在するかどうかを判断する。具体的には、ロープ検出部３０６は、レーザレンジファインダ２０１の測定結果から、乗りカゴ１１０と昇降路１５０の上端１５１との間に測定点群が存在するかどうかを探索する。ステップＳ５０５で測定点群が検出された場合、ステップＳ５０６に進む。ステップＳ５０６では、ロープ検出部３０６は、メインロープ１２０を検出したと判断し、即ち、メインロープ１２０に異常が発生したと判断する。測定点群が検出されない場合、ステップＳ５０７に進む。ステップＳ５０７では、ロープ検出部３０６は、メインロープ１２０が正常な状態にあると判断する。

図１に示されるレーザレンジファンダ１３０Ｂは、昇降路１５０の下端１５２及びコンペンセーティングロープ１２２の異常を検出するために使用される。コンペンセーティングロープが設けられないエレベータのように、コンペンセーティングロープの異常を検出する必要がない場合がある。この場合、昇降路１５０の下端１５２までの距離を得るために、１つのレーザレンジファインダが乗りカゴ１１０の底部１１２に設けられていればよい。

次に、図６及び図７を参照して、カゴ位置推定部３０３が乗りカゴ１１０の位置を推定する方法の一例を説明する。
カゴ位置推定部３０３は、乗りカゴ１１０の上部１１１に設けられる１対のレーザレンジファインダ１３０Ａの測定結果と底部１１２に設けられる１対のレーザレンジファインダ１３０Ｂの測定結果とに基づいて、乗りカゴ１１０の位置を推定する。本実施形態では、図６に示すように、乗りカゴ１１０の位置Ｐは、昇降路１５０の下端１５２から乗りカゴ１１０の中心までの距離とする。さらに、昇降路１５０の上端１５１からレーザレンジファインダ１３０Ａまでの距離をＬ１とし、昇降路１５０の下端１５２からレーザレンジファインダ１３０Ｂまでの距離をＬ２とし、レーザレンジファインダ１３０Ａとレーザレンジファインダ１３０Ｂとの間の距離をＬ３とし、昇降路１５０の下端１５２から上端１５１までの距離をＬ_ａｌｌとする。距離Ｌ_ａｌｌは、既知の値である。なお、距離Ｌ１は、昇降路１５０の上端１５１から乗りカゴ１１０の上部１１１までの距離と実質的に同じであり、距離Ｌ２は、昇降路１５０の下端１５２から乗りカゴ１１０の底部１１２までの距離と実質的に同じである。さらに、距離Ｌ３は、乗りカゴ１１０の底部１１２から上部１１１までの距離、即ち、乗りカゴ１１０の高さと実質的に同じである。また、乗りカゴ１１０の位置Ｐは、昇降路１５０の下端１５２から乗りカゴ１１０の中心までの距離とする例に限らず、例えば昇降路１５０の下端１５２から乗りカゴ１１０の底部１１２までの距離のような他の距離に設定してもよい。なお、図６では、メインロープ、コンペンセーティングロープ、加速度センサ１４０、及び角速度センサ１４２は省略されている。

距離Ｌ１は、上述したように、レーザレンジファインダ１３０Ａの測定結果から昇降路端検出部３０２によって算出される。同様にして、距離Ｌ２は、レーザレンジファインダ１３０Ｂの測定結果から昇降路端検出部３０２によって算出される。レーザレンジファインダの測定精度は、一般に、距離が小さいほど高くなる。このため、乗りカゴ１１０の位置Ｐの推定では、２つの距離（距離Ｌ１及び距離Ｌ２）のうちの値が小さい方を用いることが望ましい。しかしながら、２つの距離のうちの値が小さい方を用いて乗りカゴ１１０の位置Ｐを推定する場合、推定に用いる距離を切り替える部分で、位置Ｐの値が急激に変化する可能性が高い。そこで、本実施形態では、カゴ位置推定部３０３は、乗りカゴ１１０の位置Ｐが滑らかに変化するように、距離Ｌ１及び距離Ｌ２それぞれに重み付けして乗りカゴ１１０の位置Ｐを算出する。時刻ｔでの乗りカゴ１１０の位置Ｐ（ｔ）は、例えば下記数式（１）に従って算出される。

ここで、Ｌ１（ｔ）は、時刻ｔでの距離Ｌ１を表し、Ｌ２（ｔ）は、時刻ｔでの距離Ｌ２を表し、ｗ１（ｔ）及びｗ２（ｔ）は、位置Ｐ（ｔ）を算出する際に用いる重み係数を表す。重み係数ｗ１（ｔ）及びｗ２（ｔ）は、例えば下記数式（２）に示すように、直前の時刻ｔ−１での乗りカゴ１１０の位置Ｐ（ｔ−１）に応じて決定される。

ここで、関数ｆ（ｘ）は、０≦ｘ＜ｌ１では０であり、ｌ１≦ｘ≦ｌ２では０から１に単調増加し（例えば傾き１／（ｌ２−ｌ１）で増加し）、ｌ２＜ｘ≦Ｌ_ａｌｌでは１である。重み係数ｗ１（ｔ）及びｗ２（ｔ）は、図６に示すように、乗りカゴ１１０の位置に応じて０〜１の値をとる。
このようにして乗りカゴ１１０の上部１１１及び底部１１２それぞれに設けられたレーザレンジファインダ１３０Ａ及び１３０Ｂを用いることにより、乗りカゴ１１０の位置をより正確に推定することができる。

次に、図８及び図９を参照して、駆動部３０５がレーザレンジファインダを駆動する方法の一例を説明する。
地震や強風などによって建物が揺れると、これに応じてロープ（例えば、メインロープ１２０、コンペンセーティングロープ１２２）が異常な揺れを起こすことがある。ロープの変位（振幅）は、ロープの長さに応じて異なる。ロープの変位は、建物が同じように揺れた場合、ロープの長さが長いほど大きくなる。具体的には、図８に示すように、乗りカゴ１１０が昇降路１５０内の低い位置にある場合、メインロープ１２０の変位は大きくなる。一方、図９に示すように、乗りカゴ１１０が昇降路１５０内の高い位置にある場合、メインロープ１２０の変位は小さくなる。なお、図８及び図９は、図１に示されるエレベータ１００を鉛直方向周りに９０度回転して示している。なお、図８及び図９では、コンペンセーティングロープ１２２、レーザレンジファインダ１３０Ｂ、加速度センサ１４０、及び角速度センサ１４２は省略されている。

ロープの異常な揺れを検出するためには、レーザレンジファインダ２０１のスキャン領域２０３とレーザレンジファインダ２０２のスキャン領域２０４との間の距離を乗りカゴ１１０の位置に応じて変更する必要がある。駆動制御部３０４は、乗りカゴ１１０の位置に応じてレーザレンジファインダ２０１及び２０２間の距離を調整するように、駆動部３０５を制御する。駆動部３０５は、駆動制御部３０４からの駆動指令に従って、レーザレンジファインダ２０１及び２０２を移動させる。レーザレンジファインダ２０１及び２０２は、例えば下記数式（３）を満たすように、移動される。

ここで、Ａ１は、ある時刻ｔでのスキャン領域２０３及び２０４間の距離を示し、Ｌ１は、時刻ｔでの、昇降路１５０の上端１５１から乗りカゴの上部１１１までの距離を示す。Ａ２は、他の時刻ｔ´でのスキャン領域２０３及び２０４間の距離を示し、Ｌ１´は、時刻ｔ´での、昇降路１５０の上端１５１から乗りカゴの上部１１１までの距離を示す。数式（３）によれば、スキャン領域２０３及び２０４間の距離と昇降路１５０の上端１５１から乗りカゴの上部１１１までの距離の比が一定となるように、レーザレンジファインダ２０１及び２０２の位置が調整される。

駆動制御部３０４は、乗りカゴ１１０が昇降路１５０内のより低い位置にある場合に、スキャン領域２０３及び２０４間の距離がより大きくなるように、レーザレンジファインダ２０１及び２０２の位置を調整する。このように乗りカゴ１１０の位置に応じてスキャン領域２０３及び２０４間の距離を変更することにより、ロープの揺れやロープの引っ掛かりといった異常を確実に検出することが可能になる。一方、図８及び図９に示されてないが、乗りカゴ１１０の底部１１２に設けられる１対のレーザレンジファインダは、乗りカゴ１１０が昇降路１５０内のより高い位置にある場合に、スキャン領域２０３及び２０４間の距離がより大きくなるように、駆動制御部３０４によって位置を調整される。

次に、カゴ速度推定部３０９が乗りカゴ１１０の速度を推定する方法の一例を説明する。
カゴ速度推定部３０９は、カゴ位置推定部３０３からのカゴ位置情報及び加速度センサ１４０からの加速度情報に基づいて乗りカゴ１１０の速度を推定する。具体的には、時刻ｔでのカゴ推定位置をＬ（ｔ）とし、鉛直方向の加速度をａ（ｔ）とし、時間遅れをｔｄとすると、時刻ｔでの速度Ｖ（ｔ）は、例えば下記数式（４）で算出される。

このようにカゴ位置情報及び加速度情報の両方を用いることにより、時間遅れのない速度を算出することができる。

次に、図１０及び図１１Ａ−１１Ｃを参照して、カゴ異常検出部３１０が乗りカゴ１１０の異常を検出する方法の一例を説明する。
カゴ姿勢推定部３０８は、加速度センサ１４０からの加速度情報及び角速度センサ１４２からの角速度情報に基づいて乗りカゴ１１０の姿勢を推定する。ここで、乗りカゴ１１０の姿勢は、乗りカゴ１１０に規定されるカゴ平面１００２と水平面１００１とがなす角度１００３を示す。カゴ平面１００２は、乗りカゴ１１０が正常な状態である場合に、水平面１００１と平行になるように規定される。具体的には、カゴ姿勢推定部３０８は、加速度情報に示される３軸方向の加速度及び角速度情報に示される３軸方向の角速度と重力加速度を比較することにより、乗りカゴ１１０の姿勢を算出する。また、加速度情報を用いると、乗りカゴ１１０の振動を検出することができる。さらに、加速度センサを用いて、カゴ平面１００２と直交する方向１００４の加速度を測定することにより、重力落下の検出も可能となる。

カゴ異常検出部３１０は、乗りカゴ１１０の運動状態が正常か異常かを判断する。具体的には、カゴ異常検出部３１０は、図１１Ａに示すように、鉛直方向の加速度の絶対値が加速度閾値ａを超える場合に、乗りカゴ１１０に異常が発生したと判断する。さらに、カゴ異常検出部３１０は、図１１Ｂに示すように、乗りカゴ１１０の姿勢の絶対値が姿勢閾値ｂを超える場合に、乗りカゴ１１０に異常が発生したと判断する。さらにまた、カゴ異常検出部３１０は、図１１Ｃに示すように、鉛直方向の速度の絶対値が速度閾値ｃを超える場合に、乗りカゴ１１０に異常が発生したと判断する。加速度閾値ａは、速度の値及び姿勢の値に応じて変更されてもよい。速度の値及び姿勢の値に応じて加速度閾値ａを変更することにより、より確実に異常検出を行うことが可能になる。

図１２を参照して、姿勢駆動部３１２がレーザレンジファインダの姿勢を制御する方法の一例を説明する。
図１２は、レーザレンジファインダの姿勢を制御する方法の一例を示す。図１２は、図１に示されるエレベータ１００を鉛直方向周りに９０度回転して示している。図１２では、コンペンセーティングロープ１２２及びレーザレンジファンダ１３０Ｂは省略されている。

乗りカゴ１１０に何らかの力が加わって乗りカゴ１１０が傾いた場合、レーザレンジファインダ２０１及び２０２の傾きを変えなければ、メインロープ１２０と平行なスキャン領域を保持できない。このため、乗りカゴ１１０の姿勢に応じてレーザレンジファインダ２０１及び２０２の姿勢を調整する必要がある。レーザレンジファインダ２０１及び２０２は、姿勢駆動部３１２を介して乗りカゴ１１０に取り付けられている。姿勢駆動部３１２を駆動することによって、レーザレンジファインダ２０１及び２０２の姿勢を変えて、スキャン領域２０３及び２０４の方向を変更する。乗りカゴ１１０の姿勢と同じ角度だけ、反対方向に姿勢駆動部３１２を駆動することによって、スキャン領域２０３及び２０４をメインロープ１２０と平行に維持することができる。即ち、スキャン領域２０３及び２０４を鉛直方向に維持することができる。

図１３を参照して、昇降路異常検出部３１１が昇降路１５０の異常を検出する方法の一例を説明する。
地震などで建物が揺れた場合、図１３に示すように、通常の状態１３０１から傾いた状態１３０２に昇降路１５０が変形することがある。昇降路異常検出部３１１は、カゴ姿勢推定部３０８からの姿勢情報及びカゴ位置推定部３０３からのカゴ位置情報に基づいて、本来あるべき昇降路１５０の上端１３０３を特定する。昇降路異常検出部３１１は、本来あるべき昇降路１５０の上端１３０３と比較して昇降路端検出部３０２によって測定された昇降路の上端１３０４がずれていた場合、昇降路１５０に異常が発生したと判断する。

以上のように、本実施形態に係るエレベータは、乗りカゴに取り付けられ且つ昇降路内に存在する物体を非接触で検出する昇降路内物体検出部を用いることにより、ロープの揺れ、ロープの引っ掛かりなどの異常を確実に検出することができる。さらに、昇降路内物体検出部に加えて、加速度センサ及び角速度センサを用いることにより、カゴの異常運動、昇降路の変形などの異常も検出することができる。

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。

１００…エレベータ、１１０…乗りカゴ、１３０Ａ，１３０Ｂ…昇降路内物体検出部、１３２Ａ，１３２Ｂ…スキャン領域、１５０…昇降路、２０１，２０２…レーザレンジファインダ、２０３，２０４…スキャン領域、３０１…昇降路内物体検出部、３０２…昇降路端検出部、３０３…カゴ位置推定部、３０４…駆動制御部、３０５…駆動部、３０６…ロープ検出部、３０７…ロープ異常検出部、３０８…カゴ姿勢推定部、３０９…カゴ速度推定部、３１０…カゴ異常検出部、３１１…昇降路異常検出部、３１２…姿勢駆動部。

Claims (12)

1. 昇降路内を昇降移動する乗りカゴと、
   前記乗りカゴを駆動するためのロープと、
   前記ロープを介して互いに対向して前記乗りカゴの上部に配置され、前記昇降路の上端に向けてレーザ光を走査して複数の測定点までの距離を測定する第１及び第２のレーザレンジファインダを備え、前記第１のレーザレンジファンダがレーザ光を走査する第１のスキャン領域と前記第２のレーザレンジファンダがレーザ光を走査する第２のスキャン領域とにおいて物体を非接触で検出する物体検出部と、
   前記第１レーザレンジファインダの測定結果及び前記第２レーザレンジファインダの測定結果に基づいて前記ロープを検出するロープ検出部と、
   前記ロープ検出部の検出結果に基づいて前記ロープの異常を検出するロープ異常検出部と、
   を具備することを特徴とするエレベータ。
2. 前記第１及び第２のレーザレンジファインダの各々は、前記レーザ光を２次元的に走査することを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
3. 前記第１のスキャン領域と前記第２のスキャン領域との間の間隔を調整するために、前記第１及び第２のレーザレンジファインダを駆動する駆動部をさらに具備し、前記第１のスキャン領域は前記第２のスキャン領域と平行であることを特徴とする請求項２に記載のエレベータ。
4. 前記物体検出部は、前記乗りカゴの底部に配置される第３のレーザレンジファインダをさらに備え、該第３のレーザレンジファインダは、前記昇降路の下端に向けてレーザ光を走査して複数の測定点までの距離を測定することを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
5. 前記第１のレーザレンジファインダ及び前記第２のレーザレンジファインダの少なくとも一方の測定結果に基づいて前記昇降路の上端を検出し、前記第３のレーザレンジファインダの測定結果に基づいて、前記昇降路の下端を検出する昇降路端検出部をさらに具備することを特徴とする請求項４に記載のエレベータ。
6. 前記昇降路端検出部の検出結果に基づいて前記昇降路内での前記乗りカゴの位置を推定してカゴ位置情報を生成するカゴ位置推定部をさらに具備することを特徴とする請求項５に記載のエレベータ。
7. 前記第１のスキャン領域と前記第２のスキャン領域との間の間隔を調整するために、前記第１及び第２のレーザレンジファインダを駆動する駆動部と、
   前記カゴ位置情報に示される位置に応じて前記第１のスキャン領域と前記第２のスキャン領域との間の距離を調整するように、前記駆動部を制御する制御部と、をさらに具備し、
   前記第１及び第２のレーザレンジファインダの各々は前記レーザ光を２次元的に走査し、前記第１のスキャン領域は前記第２のスキャン領域と平行である、ことを特徴とする請求項６に記載のエレベータ。
8. 前記乗りカゴの移動方向を含む３軸方向の加速度を検出して加速度情報を生成する加速度センサと、
   前記カゴ位置情報及び前記加速度情報に基づいて、前記乗りカゴの移動速度を推定するカゴ速度推定部と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のエレベータ。
9. ３軸方向の角速度を検出して角速度情報を生成する角速度センサと、
   前記加速度情報及び前記角速度情報に基づいて、水平面に対する前記乗りカゴの姿勢を推定するカゴ姿勢推定部と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項８に記載のエレベータ。
10. 前記移動速度の絶対値が速度閾値を超える場合或いは前記姿勢の絶対値が姿勢閾値を超える場合に、前記乗りカゴに異常が発生したと判断するカゴ異常検出部をさらに具備することを特徴とする請求項９に記載のエレベータ。
11. 前記カゴ位置情報及び前記姿勢に基づいて前記昇降路の本来あるべき上端を特定し、該特定した上端と前記昇降路端検出部により検出された上端を比較することにより、前記昇降路の異常を検出する昇降路異常検出部をさらに具備することを特徴とする請求項１０に記載のエレベータ。
12. 前記ロープ異常検出部は、前記カゴ異常検出部が前記乗りカゴの異常を検出せず、且つ、前記昇降路異常検出部が前記昇降路の異常を検出せず、且つ、ロープ検出部が前記ロープを検出した場合に、前記ロープに異常が発生したと判断することを特徴とする請求項１１に記載のエレベータ。

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