JP5897165B2 - エレベーターの異常診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、エレベーターにおける異常部位の有無を点検する異常診断装置に関する。

エレベーターの運転時における動作異常を診断する方法として、従来、エレベーターのかごの振動を検出し、検出した振動信号の周波数に着目して診断を行う方法がある。例えば特許文献１は、次のような診断方法を開示する。即ち、エレベーターのかごに振動加速度センサを取り付け、エレベーター運転中におけるかごの振動の振幅値を測定する。この測定値に対してウェーブレット変換の演算を行ない、時間座標と周波数座標とを有するウェーブレットスペクトラムデータを生成し、このウェーブレットスペクトラムデータから、許容基準値を超える振動の振幅値を抽出する。抽出された振幅値に関する時間及び周波数値と、診断用のデータベース部に記憶している情報とを照合することで、エレベーターの異常の有無及び異常発生部位の判断を行う。

ここで診断用のデータベース部に記憶している情報とは、振動の振幅値の許容基準値が存在する時刻及び周波数を組み合せた情報、並びに、該当する時刻及び周波数において許容基準値以上の振幅値が見られる場合の異常発生部位と推測される部位の情報であり、これらが対応付けられた異常部位データベースである。

特開２００６−５６６３５号公報

しかしながら上述の特許文献１におけるエレベーターの異常診断装置には、以下のような問題がある。即ち、一般的なエレベーターでは、かごの走行方向により振動特性が異なるが、特許文献１ではエレベーターの走行方向を考慮せずに、異常部位の有無を判定している。また、特許文献１では、異常発生部位と特徴周波数とを関連付けた異常部位データベースを用いて診断すると記載するが、エレベーター毎に固有の機器情報である、例えば、かご定格速度、各滑車の直径、かご質量、おもり質量、ロープばね定数などから特徴周波数を導出する具体的な方法については記述していない。

したがって特許文献１の発明では、エレベーターの異常部位の有無を精度よく診断する方法を具体的に実現できないという問題がある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、具体的に、エレベーターの異常部位の有無を精度よく診断可能な、エレベーターの異常診断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様におけるエレベーターの異常診断装置は、エレベーターのかごに設置され、かごに作用する少なくとも鉛直方向の加速度を検出する加速度センサと、加速度センサと接続され当該エレベーターの診断を行う診断部とを備え、上記診断部は、上記加速度センサから得られるセンサ信号からエレベーターの上昇及び下降区間を求める上昇及び下降区間抽出部と、エレベーターを構成する検査対象機器に関する情報を取得する機器情報取得部と、取得した機器情報に基づいて検査対象機器の診断に必要な特徴周波数を求める特徴周波数導出部と、エレベーターの上昇及び下降区間におけるセンサ信号に対し、上記特徴周波数の一次及び高次成分を帯域通過させたフィルタ信号を生成するフィルタ部と、上記フィルタ信号から検査対象機器の診断に必要な特徴量を抽出する特徴量抽出部と、抽出した特徴量がしきい値以上ならば検査対象機器を異常と判定する異常判定部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様におけるエレベーターの異常診断装置によれば、特に、上昇及び下降区間抽出部、機器情報取得部、特徴量抽出部、及び異常判定部を備え、エレベーターかごの走行方向毎に求めた、エレベーターの検査対象機器における特徴量に基づいて異常判別を行うようにした。よって、異常部位の有無を精度よく診断することが可能となる。

また、エレベーター毎の固有の機器情報に基づいて検査対象機器の特徴周波数を求め、異常部位の診断に必要となる周波数帯域のみを取り出して異常判定するようにしたことから、異常部位の有無を精度よく診断することができる。

本発明の実施の形態１〜４及び７によるエレベーターの異常診断装置を備えたエレベーターの概略構造を示す図である。 本発明の実施の形態１におけるエレベーターの異常診断装置の構成を示すブロック図である。 図２に示す異常診断装置において上昇及び下降区間の抽出方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態２によるエレベーターの異常診断装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３によるエレベーターの異常診断装置の構成を示すブロック図である。 図５に示す異常診断装置において特徴周波数導出部を説明するための図である。 本発明の実施の形態４によるエレベーターの異常診断装置の構成を示すブロック図である。 図７に示す異常診断装置において特徴量抽出手段を説明するための図である。 本発明の実施の形態５及び６によるエレベーターの異常診断装置を備えたエレベーターの概略構造を示す図である。 エレベーターのかご−おもり系に生じる共振周波数を説明するための図である。 本発明の実施の形態５における、共振周波数とかご吊り車の回転周波数の関係を説明するための図である。 本発明の実施の形態５によるエレベーターの異常診断装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態５における、かごの鉛直方向の加速度と速度の関係を説明するための図である。 本発明の実施の形態６における、かご吊り車の回転周波数に基づく特徴量の不連続点を説明するための図である。 本発明の実施の形態６によるエレベーターの異常診断装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態６による、かご吊り車の回転周波数と、共振周波数の関係を説明するための図である。 本発明の実施の形態７によるエレベーターの異常診断装置の構成を示すブロック図である。

本発明の実施形態であるエレベーターの異常診断装置について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。

実施の形態１．
図１には、実施の形態１におけるエレベーター異常診断装置１９１を備えたエレベーターの概略構造が示されている。
エレベーターの概略構造として、かご１とおもり２とは、かご吊り車４、かご返し車５、巻上機６の巻上機綱車７、おもり返し車８、おもり吊り車９と呼ばれる各滑車を介してロープ３で接続されている。巻上機６の動作により、かご１は、かごガイドシュー１１を介してかごレール１０上を鉛直方向９１に走行し、おもり２は、おもりガイドシュー１３を介しておもりレール１２上を鉛直方向９１に走行する。また、本実施形態におけるエレベーター構造では、かご１の昇降速度の調速機であるガバナにエンコーダ１５が設けられ、巻上機６にもエンコーダ１６が設けられている。尚、このようなエレベーター構造は、以下で説明する他の実施の形態２〜７でも基本的に同じである。

エレベーター異常診断装置１９１は、加速度センサ１４と、診断部１８１と、データベース１０６とを備え、実施の形態１〜７において、加速度センサ１４は、かご１に設置している。図１では、かご１の上部に、加速度センサ１４を設置した例を図示するが、その設置位置は、かご１の下部や、かご１内であってもよく、加速度センサ１４は、かご１の移動方向において、少なくとも鉛直方向９１の加速度を測定できればよい。さらに、加速度センサ１４は、図１に向かって左右方向又は奥行き方向、つまり鉛直方向９１に対して直交する各方向の加速度を鉛直方向９１と同時に測定するように構成してもよい。
また、加速度センサ１４と診断部１８１とは、有線又は無線にて電気的に接続される。

データベース１０６は、本実施形態では、上述のエレベーター構造に含まれる各機器の下記の情報を記憶しており、診断部１８１とは別設されている。データベース１０６の情報は、診断部１８１に対して有線、無線、又は記憶媒体を介して供給される。一方、データベース１０６は、診断部１８１内に含まれていても良い。

診断部１８１は、本実施形態では図２にブロックにて示す各構成部を備えるが、実際にはコンピュータを用いて実現され、図２に示す各構成部の機能を実行するソフトウェアと、これを実行するためのＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリ等のハードウェアから構成されている。尚、上記コンピュータは、実際には当該エレベーター異常診断装置１９１に組み込まれたマイクロコンピュータに相当するのが好ましいが、スタンドアロン型のパーソナルコンピュータを用いることもできる。また、以下に説明する各実施の形態における診断部についても、診断部１８１と同様に上記コンピュータで構成されるものである。

また、上記ソフトウェアにおけるプログラムは、コンピュータによって直接実行可能なものだけでなく、例えば通信線を介して読み込まれハードディスク等にインストールすることによって実行可能となるものも含む。又、圧縮されたり、暗号化されたりしたものも含まれる。

以下には、診断部１８１を構成する信号処理部１０１、上昇及び下降区間抽出部１０３、機器情報取得部１０７、特徴周波数導出部１０９、フィルタ部１１１、特徴量抽出部１１４、及び異常判定部１１６について説明する。
信号処理部１０１は、加速度センサ１４から出力される加速度出力１００を一定時間分収集し、加速度センサ信号１０２として記憶し出力する。
上昇及び下降区間抽出部１０３は、加速度センサ信号１０２の中から、エレベーターの上昇区間信号１０４及び下降区間信号１０５を抽出する。図３を用いて抽出方法を詳細に説明する。

図３では、加速度センサ信号１０２の一例として、エレベーターのかご１が上昇及び下降を行った場合の信号を示している。尚、かご１の停止時には、加速度センサ信号１０２はゼロになり、かご１が上昇方向に加速する際には、加速度センサ信号１０２が正の値になるとした。加速度センサ信号１０２を積分した加速度積分信号３０１を求めることで、かご１の上昇時には加速度積分信号３０１の符号が正となり、下降時には加速度積分信号３０１の符号が負となる。そこで、上昇及び下降区間抽出部１０３は、加速度積分信号３０１が予め設定した正のしきい値以上となっている区間を上昇区間信号１０４として切り出し、予め設定した負のしきい値以下となっている区間を下降区間信号１０５として切り出す。また、上昇区間信号１０４のうち、上昇区間信号１０４における最大値×Ｋ％以上（例えばＫ＝９５）を満たす区間のみを切り出して、上昇区間信号１０４’としてもよい。これにより一定速度（定格速度）で上昇している区間のみを切り出すことができる。同様に、下降区間信号１０５のうち、下降区間信号１０５における最小値×Ｋ％以下（例えばＫ＝９５）を満たす区間のみを切り出し、下降区間信号１０５’としてもよい。これにより一定速度（定格速度）で下降している区間のみを切り出すことができる。尚、上昇区間信号１０４’又は下降区間信号１０５’の先頭及び最後尾を予め設定した時間（例えば１秒）だけ、除外又は追加して上昇区間信号又は下降区間信号としてもよい。

機器情報取得部１０７は、機器情報データベース１０６から、現在、異常診断（検査）対象であるエレベーターに固有の機器の情報１０８を取得する。機器情報１０８としては、例えば、かご１の定格速度、かご吊り車４・かご返し車５・巻上機綱車７・おもり返し車８・おもり吊り車９といった各滑車の直径、かご１の質量、おもり２の質量、ロープ３のばね定数等である。尚、これらの値は、エレベーターの機種、定員、昇降行程などに応じて異なる値となる。

特徴周波数導出部１０９は、取得された機器情報１０８から、検査対象の機器の診断に必要となる特徴周波数１１０を算出する。一例として、かご１の定格速度運転時における上述の各滑車の回転周波数を特徴周波数１１０として算出する方法を説明する。機器情報１０８の各値を下記のように定義する。

かご１の定格速度＝Ｖ（ｍ／分） （１）
かご吊り車４の直径＝ｒ１（ｍ） （２）
かご返し車５の直径＝ｒ２（ｍ） （３）
巻上機綱車７の直径＝ｒ３（ｍ） （４）
おもり返し車８の直径＝ｒ４（ｍ） （５）
おもり吊り車９の直径＝ｒ５（ｍ） （６）

このとき、図１に示すエレベーターのロープ構成では、かご吊り車４及びおもり吊り車９に掛けられたロープの通過速度は、かご速度に等しくなり、かご返し車５、巻上機綱車７、及びおもり返し車８に掛けられたロープの通過速度は、かご速度×２に等しくなる。 よって、かご１が定格速度Ｖ（ｍ／分）で上昇又は下降している区間における各滑車の回転周波数は、以下の式で算出される。

かご吊り車４の回転周波数（Ｈｚ） ＝Ｖ÷６０÷ｒ１÷π （７）
かご返し車５の回転周波数（Ｈｚ） ＝Ｖ×２÷６０÷ｒ２÷π （８）
巻上機綱車７の回転周波数（Ｈｚ） ＝Ｖ×２÷６０÷ｒ３÷π （９）
おもり返し車８の回転周波数（Ｈｚ）＝Ｖ×２÷６０÷ｒ４÷π （１０）
おもり吊り車９の回転周波数（Ｈｚ）＝Ｖ÷６０÷ｒ５÷π （１１）
以上の式で求められた各滑車の回転周波数を特徴周波数１１０とする。

次の一例として、かご−おもり系の共振周波数を特徴周波数１１０として算出する方法を説明する。機器情報１０８の各値を下記と定義する。
かご１の質量＝ｍ１（ｋｇ）
おもり２の質量＝ｍ２（ｋｇ）
ロープのばね定数＝ｋ
このとき、かご−おもり系の共振周波数ｆは、以下の式で算出される。

尚、ロープのばね定数ｋは、ロープ全長、ロープヤング率、ロープ断面積、ロープ本数、ロープ両端に取り付けられるシャックルばねのばね定数などを考慮して決定するようにしてもよい。
以上の式で求められた、かご−おもり系の共振周波数ｆを特徴周波数１１０とする。

フィルタ部１１１は、上昇区間信号１０４及び下降区間信号１０５に対し、特徴周波数１１０の１次及び高次成分のみを帯域通過させるフィルタを適用し、上昇区間フィルタ信号１１２及び下降区間フィルタ信号１１３を得る。尚、各滑車の回転周波数のように、特徴周波数１１０が複数存在する場合には、各々の特徴周波数毎にフィルタを作成して、各々のフィルタ信号を得ても良いし、複数の特徴周波数を全て帯域通過させるフィルタを一つ作成し、一つのフィルタ信号を得るようにしても良い。

特徴量抽出部１１４は、上昇区間フィルタ信号１１２及び下降区間フィルタ信号１１３のそれぞれに対して、機器異常診断に必要な特徴量１１５を算出する。特徴量１１５としては、上昇区間フィルタ信号１１２及び下降区間フィルタ信号１１３の絶対平均値、実効値、ピーク値などを用いる。また、フィルタ信号のピーク−ｔｏ−ピーク値のうち外れ値を一定割合だけ除いたものを使用しても良いし、機器異常診断の統計特徴量として一般的に用いられる、尖度や歪度といった指標を使用してもよい。

異常判定部１１６は、特徴量１１５が、予め設定したしきい値未満ならば正常、しきい値以上ならば異常発生として判定結果１１７を出力する。尚、複数の特徴周波数毎に上昇区間フィルタ信号１１２及び下降区間フィルタ信号１１３を算出した場合や、特徴量１１５を複数種類算出した場合には、特徴量１１５が複数存在することになる。この場合には、各々の特徴量１１５に対して、それぞれ個別のしきい値を設定しておき、いずれかの特徴量がしきい値以上となった場合に、異常と判定するようにしてもよいし、複数の特徴量がしきい値以上となった場合に、異常と判定するようにしてもよい。

具体的には、異常判定部１１６は、上述の、各滑車の回転周波数から算出した特徴周波数に基づいて得られたフィルタ信号の特徴量がしきい値以上となった場合には、該当滑車の異常と特定することができる。また、かご−おもり系の共振周波数に相当する特徴周波数に基づいて得られたフィルタ信号の特徴量がしきい値以上となった場合には、衝撃性の加振力を発生させる異常である衝撃性振動異常と特定することができる。

以上のように構成される本実施形態のエレベーター異常診断装置１９１は、以下のように機能する。
即ち、異常診断時において、かご１には乗客がいない状態で、かご１を定格速度にて昇降させ、加速度センサ１４から加速度出力１００を得る。一方、特徴周波数導出部１０９は、上述したように、診断対象となる機器の診断に必要な特徴周波数１１０を求め、送出する。これらの加速度出力１００及び特徴周波数１１０を元に処理された情報から、異常判定部１１６は、上述したように、診断対象となる機器の異常の有無を判定する。

上述のように構成される診断部１８１を備えたエレベーター異常診断装置１９１によれば、特に、上昇及び下降区間抽出部１０３、機器情報取得部１０７、特徴量抽出部１１４、及び異常判定部１１６を備え、エレベーターかご１の走行方向毎に、エレベーターの検査対象機器の特徴量が算出され、この特徴量に基づいて、エレベーターの異常判別を行うことができる。よって、エレベーターの異常部位の有無を精度よく診断することが可能となる。

実施の形態２．
図４を参照して、実施の形態２におけるエレベーターの異常診断装置１９２について以下に説明する。実施の形態１におけるエレベーターの異常診断装置１９１との相違点は、診断部１８２であり、診断部１８２は、上述の診断部１８１の構成に対して、かご速度測定部４０１を加えた構成である。よって以下には、実施の形態１との相違部分のみについて説明する。
尚、実施の形態２におけるエレベーター異常診断装置１９２を備えたエレベーターの概略構造は、図１に示す符号「１９１」を「１９２」に、「１８１」を「１８２」に変更した構成になる。

上述のように実施の形態１では、特徴周波数導出部１０９が、かご１の定格速度Ｖ（ｍ／分）を機器情報１０８として取得していた。これに対し本実施形態では、かご１の定格速度Ｖを求めるかご速度測定部４０１を備える。かご速度測定部４０１は、上昇及び下降区間抽出部１０３で生成された上昇区間信号１０４又は下降区間信号１０５からかご１の定格速度４０２を算出する。即ち、定格速度４０２は、図３にて説明した方法にて、加速度積分信号３０１から、かご１が定格速度で上昇している上昇区間信号１０４’又は定格速度で下降している下降区間信号１０５’が得られるので、これらの区間の速度平均値を求めることで求められる。

このように、かご速度測定部４０１にて定格速度４０２を求めることでも、実施の形態１におけるエレベーターの異常診断装置１９１が奏する上述した効果、つまり求めた特徴量に基づいてエレベーターの異常判別を行うことができ、エレベーターの異常部位の有無を精度よく診断することが可能となる、という効果を得ることができる。また実施の形態２では、かご速度測定部４０１を備えたことで、機器情報データベース１０６から、かご定格速度を得ることなく、実施の形態１と同様の効果を得ることができるという利点がある。

実施の形態３．
図５及び図６を参照して、実施の形態３におけるエレベーターの異常診断装置１９３について以下に説明する。実施の形態１におけるエレベーターの異常診断装置１９１との相違点は、診断部１８３であり、診断部１８３は、上述の診断部１８１における構成の内、機器情報取得部１０７及び特徴周波数導出部１０９を削除し、緊急停止区間抽出部５０１及び特徴周波数導出部５０３を新たに設けたものである。また、機器情報データベース１０６も使用しない。以下では、このような実施の形態１との相違部分のみについて説明する。
尚、実施の形態３におけるエレベーター異常診断装置１９３を備えたエレベーターの概略構造は、図１に示す符号「１９１」を「１９３」に、「１８１」を「１８３」に変更した構成になる。

緊急停止区間抽出部５０１は、検査運転中にかご１を緊急停止させる信号５０４により、かご１を緊急停止させる。信号５０４は検査時に作業者から供給してもよいし、有線または無線を介して検査時に自動的に供給するように構成してもよい。かご１の上昇又は下降時において、かご１を緊急停止（急停止）させると、かご１には、かご−おもり系の共振周波数を主成分とした縦方向（鉛直方向９１）の減衰振動が現れる。例えば、図６に示すように、加速度センサ信号１０２において減衰振動５１０が得られる。詳しく説明すると、緊急停止区間抽出部５０１には信号処理部１０１から加速度センサ信号１０２が供給され、緊急停止区間抽出部５０１は、緊急停止信号５０４が入力された時点から一定時間経過するまでの区間における加速度センサ信号１０２を、緊急停止区間信号５０２として抽出する。尚、緊急停止区間信号５０２として抽出する区間は、上述の区間に限定されず、例えば、緊急停止信号５０４が入力された時点から、加速度センサ信号１０２における減衰振動５１０の振幅が予め設定したしきい値以下となるまでの区間としてもよい。

特徴周波数導出部５０３は、緊急停止区間信号５０２から特徴周波数１１０を算出する。図６を例として、特徴周波数１１０の算出方法を説明する。
緊急停止区間信号５０２は、単一周波数の減衰振動波形とみなせるので、共振周波数よりも高い帯域のカットオフ周波数のローパスフィルタ（例えば、カットオフ周波数＝１０Ｈｚ）を適用した後、ゼロクロス点または正負ピーク点が出現する平均時間間隔を求め、その逆数の０．５倍を特徴周波数１１０とすることができる。あるいはまた、緊急停止区間信号５０２をＦＦＴ（高速フーリエ変換）してパワースペクトルを求め、ピーク周波数を特徴周波数１１０としてもよい。その他、単一周波数の減衰振動波形の周波数を求める手法は、一般に多数提案されており、それらの手法を使用して特徴周波数１１０を求めるようにしてもよいことは言うまでもない。

このようにして求めた特徴周波数１１０は、特徴周波数導出部５０３からフィルタ部１１１に供給され、実施の形態１にて説明した動作により異常診断が行われる。

このように、実施の形態３におけるエレベーターの異常診断装置１９３においても実施の形態１におけるエレベーターの異常診断装置１９１が奏する上述した効果、つまり求めた特徴量に基づいてエレベーターの異常判別を行うことができ、エレベーターの異常部位の有無を精度よく診断することが可能となる、という効果を得ることができる。さらに実施の形態３におけるエレベーターの異常診断装置１９３では、緊急停止区間抽出部５０１を備えたことで、機器情報データベース１０６から、かご質量、おもり質量、ロープばね定数という機器情報を取得することなく、実施の形態１と同様の効果を得ることができるという利点がある。

実施の形態４．
図７及び図８を参照して、実施の形態４におけるエレベーターの異常診断装置１９４について以下に説明する。実施の形態１におけるエレベーターの異常診断装置１９１との相違点は、診断部１８４であり、診断部１８４は、上述の診断部１８１における構成の内、機器情報取得部１０７、特徴周波数導出部１０９、特徴量抽出部１１４、及び異常判定部１１６を削除し、かご位置測定部７０１、特徴量抽出部７０３、及び異常判定部７０５を新たに設けたものである。また、機器情報データベース１０６も使用しない。以下では、このような実施の形態１との相違部分のみについて説明する。
尚、実施の形態４におけるエレベーター異常診断装置１９４を備えたエレベーターの概略構造は、図１に示す符号「１９１」を「１９４」に、「１８１」を「１８４」に変更した構成になる。

かご位置測定部７０１には、上昇及び下降区間抽出部１０３から、上述の上昇区間信号１０４及び下降区間信号１０５が供給され、かご位置測定部７０１は、上昇区間信号１０４及び下降区間信号１０５を二階積分し、時間経過におけるかご１の位置を示すかご位置信号７０２を求める。例えば図８に示すように、上昇区間信号１０４から上昇時のかご位置信号７０２が求められ、下降区間信号１０５から下降時のかご位置信号７０２’が求められる。
求まったかご位置信号７０２、７０２’は、かご位置測定部７０１から特徴量抽出部７０３へ供給される。

尚、かご位置測定部７０１は、上昇区間信号１０４又は下降区間信号１０５を使用せずに、巻上機６又はガバナに設置したエンコーダ１６、１５を用いて、かご１が上昇又は下降したときのパルス数をカウントして、かご位置を求めても良い。

特徴量抽出部７０３は、フィルタ部１１１から供給された上昇区間フィルタ信号１１２及び下降区間フィルタ信号１１３、並びに、かご位置信号７０２、７０２’により、上昇時と下降時において衝撃性の振動が発生した場合には、そのときのかご位置を求める。

ここで、フィルタ部１１１に供給する特徴周波数１１０について、衝撃性振動の異常が発生した場合には、実施の形態１において述べた、かご−おもり系の共振周波数でかご１が振動する。よって、フィルタ部１１１は、かご−おもり系の共振周波数を特徴周波数１１０として、上昇区間フィルタ信号１１２及び下降区間フィルタ信号１１３を算出することが望ましい。

そして特徴量抽出部７０３は、図８に示すように、上昇区間フィルタ信号１１２において、衝撃性振動のピーク値Ａ（８０２）の発生時刻を検出し、この発生時刻におけるかご１のかご位置信号７０２の値を読み取り、振動発生位置７０４を求める。同様に、下降区間フィルタ信号１１３において、衝撃性振動のピーク値Ｂ（８０３）の発生時刻を検出し、この発生時刻におけるかご１のかご位置信号７０２’の値を読み取ることで振動発生位置７０４’を求める。

異常判定部７０５には、特徴量抽出部７０３から振動発生位置７０４、７０４’が供給され、異常判定部７０５は、上昇時における振動発生位置７０４と、下降時における振動発生位置７０４’とを比較し、これらが同一ならば、かごレール１０の特定位置８０１に、衝撃性振動の異常源があると判定する。また、ロープ３の特定位置に異常源がある場合にも、上昇時における振動発生位置７０４と、下降時における振動発生位置７０４’とが同一になることがある。したがって、上昇時と下降時とで衝撃性振動が発生した、かご位置が同一であるときには、異常判定部７０５は、かごレール１０又はロープ３における特定位置に異常が有ると判定することができ、判定結果７０６を出力する。

また、異常判定部７０５は、上述の条件に加えて、上昇時におけるピーク値Ａ（８０２）の正負符号と、下降時におけるピーク値Ｂ（８０３）の正負符号とが反転しているか否かをさらに判断してもよい。即ち、上記正負符号の反転は、かごレール１０又はおもりレール１２に段差が存在するときに、上昇時と下降時とにおいて、かご１が上記段差を乗り越える際の振動挙動に対応する。よって、上記正負符号の反転の有無をさらに判断することで、異常判定部７０５は、かごレール１０又はおもりレール１２に段差が有るか否か（段差異常の有無）を検出することもできる。

さらにまた、異常判定部７０５は、上述の条件に加えて、上昇時及び下降時のそれぞれにおいて、衝撃性振動が２回連続して発生するか否かを判断し、かつその発生間隔がかごガイドシュー１１又はおもりガイドシュー１３の間隔と一致するか否かを、さらに判断してもよい。そして、衝撃性振動が２回連続して発生し、その発生間隔が、かごガイドシュー１１又はおもりガイドシュー１３の間隔と一致する場合には、かご１又はおもり２のガイドシュー１１，１３が、かごレール１０又はおもりレール１２における異常源を通過する際に発生した振動とみなせる。よって、この場合には、異常判定部７０５は、かごレール１０又はおもりレール１２に異常が有ると判断することができる。

このように、実施の形態４におけるエレベーターの異常診断装置１９４においても実施の形態１におけるエレベーターの異常診断装置１９１が奏する上述した効果、つまり求めた特徴量に基づいてエレベーターの異常判別を行うことができ、エレベーターの異常部位の有無を精度よく診断することが可能となる、という効果を得ることができる。さらに実施の形態４におけるエレベーターの異常診断装置１９４では、かご１の上昇、下降区間の衝撃性振動の発生位置と波形とを比較して異常判定することから、異常部位の有無を精度よく診断できるという利点がある。

実施の形態５．
上述の各実施の形態１〜４におけるエレベーター異常診断装置１９１〜１９４による異常診断では、巻上機６は、かご１に乗客が乗るときと同じ通常運転時の定格速度でエレベーターを駆動している。尚、実施の形態３では、かご１を緊急停止させるが、緊急停止前では定格速度での運転を行っている。
これに対して、図９に示す本実施の形態５におけるエレベーター異常診断装置１９５は、かご−おもり系に、より大きな振動が発生する速度でエレベーターを駆動させる構成を採る。以下に詳しく説明する。

図９は、実施の形態５におけるエレベーター異常診断装置１９５を備えたエレベーターの概略構造を示した図である。実施の形態１におけるエレベーター異常診断装置１９１を備えたエレベーターの概略構造との相違点は、診断部１８５及び巻上機制御部１７０である。診断部１８５は、検査前に暫定定格速度１１０６の信号を巻上機制御部１７０に出力する。巻上機制御部１７０は、巻上機６に接続され、暫定定格速度１１０６に基づいて検査前に巻上機６にかご運転速度の指令を出す。これらについては以下に詳しく説明するが、まず、かご運転速度（下記ではかご吊り車４の速度）と、かご−おもり系における振動との関係について説明する。

実施の形態１で説明したように、エレベーターは、かご１の質量及びロープ定数等から定まる、かご−おもり系の共振周波数ｆを有する。図１０では、この共振周波数ｆを共振周波数１０１１と読み替えて、図１０は、共振周波数１０１１、共振周波数特性１０１２、加振力スペクトル１０１３、及び、かご振動スペクトル１０１４の関係を説明する図である。
ここで共振周波数特性１０１２は、かご−おもり系に加わった加振力と、かご−おもり系に発生した振動との、周波数領域における比であり、かご−おもり系に広帯域の加振であるインパルス加振を行ったときに、かご−おもり系に発生する振動の周波数スペクトルとして得ることができ、共振周波数１０１１にて最も振動の振幅が大きくなる特性を有する。
加振力スペクトル１０１３は、実施の形態１〜４に示した異常のいずれかが発生することで、かご−おもり系に加わる加振力の周波数スペクトルである。
かご振動スペクトル１０１４は、かご−おもり系に発生する振動の周波数スペクトルであり、共振周波数特性１０１２と加振力スペクトル１０１３とを乗算したものである。

図１１は、かご吊り車４の回転周波数１０１５を共振周波数１０１１に一致させるように、かご吊り車４の回転周波数１０１５を変化させることを説明する図である。かご吊り車４の回転周波数１０１５と共振周波数１０１１とが一致することで、かご−おもり系に発生する振動は著しく増大する。
実施の形態５におけるエレベーターの異常診断装置１９５は、かご吊り車４の回転周波数１０１５と共振周波数１０１１とを一致させ、かご−おもり系に発生する振動を増大させることで、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を向上させ、かご吊り車４に異常があることを精度よく判定するよう構成したものである。

図１２を用いて、実施の形態５におけるエレベーター異常診断装置１９５について説明する。実施の形態１におけるエレベーターの異常診断装置１９１との相違部分である診断部１８５は、診断部１８１の構成から、特徴周波数導出部１０９に代えて特徴周波数導出部１１０１を設け、さらに定格速度変更部１１０２を新たに設けたものである。以下では実施の形態１との相違部分についてのみ説明する。

特徴周波数導出部１１０１は、かご質量、おもり質量、及びロープばね定数から、かご−おもり系の共振周波数１０１１と、かご吊り車４の回転周波数１０１５とを算出し、特徴周波数１１０５としてフィルタ部１１１及び定格速度変更部１１０２に出力する。

定格速度変更部１１０２は、特徴周波数１１０５であるかご−おもり系の共振周波数１０１１と、本実施形態において診断対象であるかご吊り車４の回転周波数１０１５とが合致する、かご１の暫定定格速度１１０６を算出し、巻上機制御部１７０に出力する。

このとき、暫定定格速度１１０６は、以下の式で算出される。
暫定定格速度（ｍ/分）＝共振周波数×６０×ｒ１×π （１３）
尚、既に説明したように、ｒ１は、かご吊り車４の直径である。

巻上機制御部１７０に暫定定格速度１１０６が入力された後、検査運転を行う。実施の形態１におけるエレベーターの異常診断装置１９１による検査運転との差異は、巻上機制御部１７０が暫定定格速度１１０６にてかご１を運転するよう巻上機６を制御することである。
図１３は、実施の形態１における異常診断装置１９１による、かご１が定格速度Ｖで上昇を行った場合の加速度センサ信号１０２及び加速度積分信号３０１と、本実施の形態５における異常診断装置１９５による、かご１が定格速度Ｖよりも小さい速度である暫定定格速度１１０６で上昇を行った場合の加速度センサ信号１２１及び加速度積分信号３０５とを比較した図である。

巻上機制御部１７０は、かご１の鉛直方向９１における速度が加速度積分信号３０５に基づいた上昇を行うように巻上機６を制御する。既に実施の形態１にて、かご１が上昇を行った場合の加速度センサ信号１０２について説明した。よってここでは、図１３を参照して、かご１の上昇動作において、定格速度Ｖを暫定定格速度１１０６に変更したことに伴って発生する差異についてのみ、説明を行う。
即ち、かご１を定格速度Ｖで上昇させた際には、加速度センサ信号１０２が正の値となる時間は、ｔ０からｔ１までの間である。一方、かご１を暫定定格速度１１０６で上昇させたときには、加速度センサ信号１２１の振幅は、定格速度Ｖで上昇した場合と等しいが、加速度センサ信号１２１が正の値となる時間は、ｔ０からｔ１’の間であり、定格速度Ｖで上昇させた場合よりも短い時間となる。同様に、定格速度Ｖで上昇させたときに、加速度センサ信号１０２が負の値となる時間は、ｔ２からｔ３までの間である。一方、暫定定格速度１１０６で上昇させたときに、加速度センサ信号１２１が負の値となる時間は、ｔ２’からｔ３までの間であり、定格速度Ｖで上昇させた場合よりも短い時間となる。

尚、図１３では、鉛直方向９１の加速度センサ信号１２１が正もしくは負の値となる時間を通常の場合よりも短くし、かご１が定格速度Ｖより小さい速度である暫定定格速度１１０６で上昇した場合を説明しているが、エレベーターの動作に支障がない範囲内で、鉛直方向９１の加速度センサ信号１２１が正もしくは負の値となる時間を通常の場合よりも長くし、かご１が定格速度Ｖよりも大きい速度である暫定定格速度１１０６で上昇するとしてもよい。

なお、暫定定格速度１１０６について、式（１３）を用いて算出する代わりに、ｎを２以上の自然数として、共振周波数１０１１と、かご吊り車４の回転周波数１０１５のｎ倍の周波数とを一致させるよう、以下の式で算出してもよい。
暫定定格速度（ｍ/分）＝共振周波数×６０×ｒ１×π÷ｎ （１４）

また、以上の本実施の形態５の説明では、診断対象となる機器が滑車で、その内のかご吊り車４である場合を例として述べているが、実施の形態１にて記載しているその他の滑車についても同様に適用できることは言うまでもない。

以上説明した動作により暫定定格速度１１０６が設定され、巻上機制御部１７０の制御により、巻上機６は、暫定定格速度１１０６にてエレベーターを駆動する。そして、実施の形態１で説明したように、暫定定格速度１１０６にて昇降するかご１に設けられた加速度センサ１４からの信号に基づいてエレベーターの異常の有無が判断される。

このように本実施の形態５におけるエレベーター異常診断装置１９５によれば、エレベーターを構成する各滑車の回転周波数による特徴周波数を、暫定定格速度１１０６に応じた周波数に変化させることができる。即ち、滑車の回転周波数による特徴周波数と、かご−おもり系の共振周波数とを一致させる速度を暫定定格速度１１０６とし、エレベーターの駆動速度を制御するようにしたことから、暫定定格速度１１０６でかご１を駆動させることでかご−おもり系に、より大きな振動を発生させることができる。よって、滑車に異常がある場合に、かご１の振動が著しく大きくなり、より高い精度でエレベーターの異常診断を行うことができる。

実施の形態６．
本実施の形態６におけるエレベーター異常診断装置は、上述の実施の形態５のエレベーター異常診断装置１９５の変形例に相当する。即ち、実施の形態５のエレベーター異常診断装置１９５では、上述したように、暫定定格速度１１０６は、滑車の直径情報つまり機器情報を用いて算出により求めている。これに対して本実施の形態６におけるエレベーター異常診断装置は、暫定定格速度１１０６を得るに当たって、滑車の回転周波数から得られる特徴量を元に求めるように構成したものである。以下に詳しく説明する。

図１４に示すように、実施の形態５にて示した鉛直方向９１の加速度センサ信号が正もしくは負の値となる時間においては、かご速度がゼロから定格速度Ｖまで連続的に変化し、また、かご吊り車４の回転周波数も連続的に変化する。かご吊り車４の回転周波数に基づく特徴量の大きさは、一般にかご速度の２乗に比例して増大する。

本実施形態６においても、かご速度が定格速度Ｖより小さい値において、かご吊り車４の回転周波数と共振周波数１０１１が一致する速度を暫定定格速度１１０６と定める。実施の形態５で説明したように共振周波数１０１１においては、かご振動が増大するため、暫定定格速度１１０６の近傍においては、かご吊り車４の回転周波数に基づく特徴量の変化には、図１４に示すような不連続点１２０５が発生する。実施の形態６におけるエレベーター異常診断装置は、これを利用したもので、予め通常運転を行い、不連続点１２０５を検出し、検出した不連続点１２０５におけるかご速度を暫定定格速度１１０６とするよう構成したものである。以下に、実施の形態６におけるエレベーター異常診断装置の構成について説明する。

図１５には、実施の形態６におけるエレベーター異常診断装置１９６の構成を示す。実施の形態５におけるエレベーター異常診断装置１９５との相違点は、診断部１８６であり、上述の診断部１８５における特徴周波数導出部１１０１、定格速度変更部１１０２、及びフィルタ部１１１に代えて、特徴周波数特性導出部１２０１、定格速度変更部１２０２、及びフィルタ部１２０３を設けたものである。

上述した、予め行う通常運転によって暫定定格速度１１０６を算出する動作について説明する。
特徴周波数特性導出部１２０１は、機器情報１０８に含まれるかご吊り車４の直径情報に基づいて、かご速度とかご吊り車４の回転周波数１０１５との関係を算出し、特徴周波数特性１２０６として定格速度変更部１２０２及びフィルタ部１２０３に出力する。
定格速度変更部１２０２は、特徴周波数特性１２０５からかご吊り車４の回転周波数に基づく特徴量を抽出し、さらに、この特徴量から上述の不連続点１２０５を検出し、不連続点１２０５が発生した時点のかご速度を暫定定格速度１１０６として設定する。ここでの不連続点１２０５の検出方法は、例えば、抽出した特徴量の時間変化率が一定値を超えたことを検出する方法を採るが、これに限定されず、その他既存の手法を用いることができる。

以上の動作の後、検査運転時では、上述のように予め求めた暫定定格速度１１０６を巻上機制御部１７０へ出力する。よって、巻上機制御部１７０の制御により、巻上機６は、暫定定格速度１１０６にてエレベーターを駆動する。そして暫定定格速度１１０６にて昇降するかご１に設けられた加速度センサ１４が送出する信号について、フィルタ部１２０３は、暫定定格速度１１０６におけるかご吊り車４の回転周波数１０１５を、特徴周波数特性導出部１２０１から供給される特徴周波数特性１２０６から抽出して特徴周波数とし、この特徴周波数のみを通過させるフィルタを適用して、上昇区間フィルタ信号１１２及び下降区間フィルタ信号１１３を得る。以後、実施の形態１で説明したように、異常判定部１１６にてエレベーターの異常の有無が判断される。

このように、特徴周波数特性導出部１２０１及び定格速度変更部１２０２によって暫定定格速度１１０６を求めることでも、実施の形態５におけるエレベーターの異常診断装置１９５が奏する上述した効果を得ることができる。さらに、本実施の形態６におけるエレベーター異常診断装置は、暫定定格速度１１０６を得るに当たって、検証したい滑車の回転周波数から得られる特徴量を元に求めることができるという利点を有する。

実施の形態７．
実施の形態１におけるエレベーター異常診断装置１９１では、かご１における乗客の質量を考慮せずに異常診断を行っている。これに対して、本実施の形態７では、乗客質量をも加味した状態で異常診断を行うものである。
図１６を参照して説明する。実施の形態１において式（１２）に示したように、エレベーターは、かご質量、ロープ定数等から定まるかご−おもり系の共振周波数１３１１を有し、実施の形態１や実施の形態５で説明したように共振周波数１３１１を中心とする共振周波数特性１３１２を有している。このとき、かご１内に乗客が存在する場合には、かご質量は乗客の質量を加算した質量であるとみなし、乗客の質量を加味したかご−おもり系の乗客有り共振周波数１３１６を算出することができる。つまり、乗客の質量をｍ３（ｋｇ）として、乗客有り共振周波数１３１６（＝ｆ）は、以下の式（１５）となる。

式（１５）の結果、乗客を加味した場合の乗客有り共振周波数特性１３１７は、乗客有り共振周波数１３１６にて最も振動が大きくなる特性を有する。乗客有り共振周波数１３１６が共振周波数１３１１より小さくなり、かつ共振周波数１３１１がかご吊り車４の回転周波数１３１５よりも大きいという大小関係にある場合、乗客有り共振周波数１３１６と加振力スペクトルである、かご吊り車４の回転周波数１３１５とが合致して、かご−おもり系に発生する振動が増大することがある。

本実施の形態７のエレベーター異常診断装置は、乗客の質量を加味したときの、かご吊り車４の回転周波数１３１５と、乗客有り共振周波数１３１６とが一致したことを検出して、かご−おもり系に発生する振動を増大させて診断を行うようにしたことで、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を向上させ、かご吊り車４に異常があることを精度よく判定するよう構成したものである。以下に、本実施の形態７のエレベーター異常診断装置の具体的な構成について説明する。

図１７は、実施の形態７における、エレベーターの異常診断装置１９７の構成を示した図である。実施の形態１におけるエレベーターの異常診断装置１９１との相違点は、診断部１８７であり、診断部１８７は、上述の診断部１８１における構成の内、特徴周波数導出部１０９に代えて、特徴周波数導出部１３０１を設け、乗客質量推定部１３０２及び周波数比較部１３０３を新たに設けたものである。以下では実施の形態１との相違部分についてのみ説明する。

尚、実施の形態７におけるエレベーター異常診断装置１９７を備えたエレベーターの概略構造は、図１に示す符号「１９１」を「１９７」に、「１８１」を「１８７」に変更した構成になる。

乗客質量推定部１３０２は、乗客質量１３０４を推定し、それを特徴周波数導出部１３０１に出力する。乗客質量１３０４の推定は、かご１に備えられている秤により質量を直接測定する。あるいは、かご１に設置したカメラにより乗車人数を検出し、予め定める一人あたりの質量を乗算して推定するようにしてもよいし、乗客が乗り降りのためにドアを通過したことを検知する機構により、現在の乗車人数を推定し、予め定める一人あたりの質量を乗算して推定するようにしてもよい。

特徴周波数導出部１３０１は、かご質量、おもり質量、ロープばね定数、及び乗客質量から乗客有り共振周波数１３１６、及び、乗客を加味したときのかご吊り車４の回転周波数１３１５を求め、特徴周波数１１０として周波数比較部１３０３に出力する。

乗客有り共振周波数１３１６は、式（１５）にて算出するほか、実施の形態３にて述べた緊急停止を、種々の質量のおもりをかご１に積載した状態で発生させ、乗客質量１３０４と乗客有り共振周波数１３１６との関係を特徴周波数導出部１３０１に予め記憶しておき、検査運転時に、入力された乗客質量１３０４に対応する乗客有り共振周波数１３１６を特徴周波数導出部１３０１から出力するようにしてもよい。

周波数比較部１３０３は、入力された、乗客有り共振周波数１３１６と回転周波数１３１５とを比較し、比較結果が規定値以内の差分である場合には、正の周波数一致フラグ１３０５を異常判定部１１６に出力する。乗客有り共振周波数１３１６と、かご吊り車４の回転周波数１３１５とを比較する代わりに、乗客有り共振周波数１３１６と、かご吊り車４の回転周波数１３１５の任意の整数倍の周波数とを比較するようにしてもよい。

異常判定部１１６は、周波数一致フラグ１３０５が正である場合には、特徴量抽出部１１４からの特徴量１１５が予め設定したしきい値未満ならば正常、しきい値以上ならば異常発生として判定結果１１７を出力する。周波数一致フラグ１３０５が正でない場合は、判定結果１１７を出力しない。

このように、実施の形態７におけるエレベーターの異常診断装置１９７においても実施の形態１におけるエレベーターの異常診断装置１９１が奏するエレベーターの異常部位の有無を精度よく診断することが可能である。さらに、本実施の形態７のエレベーターの異常診断装置１９７では、乗客が乗車したときの共振周波数を求めることができ、さらに求めた共振周波数と、滑車の回転周波数とが一致したときに異常の有無を判定することから、滑車に異常がある場合には、かご振動が著しく大きくなり、より高い精度でエレベーターの異常診断を行うことができる。

この実施の形態７でも、滑車が、かご吊り車４である場合を例に説明しているが、実施の形態１に記載しているその他の滑車についても同様に適用できることは言うまでもない。

また、実施の形態７において、人感センサ等、かご１内の乗客の動きを検知する機構を設け、乗客が動くことで発生した振動に対しては判定結果１１７を出力しないようにしてもよい。

以上説明した実施の形態１から７を任意に組み合わせた構成を採ることもでき、そのような構成では、実施の形態１から７の効果を組み合わせた効果が得られる。
また、実施の形態１から７において、特徴周波数１１０等の各種値は、算出して求める形態を例示しているが、求め方は、算出方法に限定するものではなく、例えば予め作成したテーブルを参照する等、既知の導出方法を採ることができることは言うまでもない。

１ かご、２ おもり、３ ロープ、６ 巻上機、１０ かごレール、
１１ かごガイドシュー、１２ おもりレール、１３ おもりガイドシュー、
１４ 加速度センサ、１５ ガバナエンコーダ、１６ 巻上機エンコーダ、
１０１ 信号処理部、１０２ センサ信号、１０３ 上昇及び下降区間抽出部、
１０６ 機器情報データベース、１０７ 機器情報取得部、
１０９ 特徴周波数導出部、１１１ フィルタ部、１１４ 特徴量抽出部、
１１６ 異常判定部、 １７０ 巻上機制御部、
１８１〜１８７ 診断部、１９１〜１９７ 異常診断装置、
４０１ かご速度測定部、５０１ 緊急停止区間抽出部、５０３ 特徴周波数算出部、
７０１ かご位置測定部、７０３ 特徴量抽出部、７０５ 異常判定部、
１１０１ 特徴周波数導出部、１１０２ 定格速度変更部、
１２０１ 特徴周波数特性導出部、１２０２ 定格速度変更部、
１３０１ 特徴周波数特性導出部、１３０２ 乗客質量推定部、
１３０３ 周波数比較部。

Claims (3)

1. エレベーターのかごに設置され、かごに作用する少なくとも鉛直方向の加速度を検出する加速度センサと、
   加速度センサと接続され当該エレベーターの診断を行う診断部と、を備えたエレベーターの異常診断装置であって、上記診断部は、
   上記加速度センサから得られるセンサ信号からエレベーターの上昇及び下降区間を求める上昇及び下降区間抽出部と、
   エレベーターの上昇及び下降区間におけるかご位置信号を求めるかご位置測定部と、
   上昇及び下降区間において衝撃性振動が発生したかご位置を、上記かご位置信号から求める特徴量抽出部と、
   上昇区間と下降区間とにおいて、衝撃性振動が発生したかご位置が同一ならば、レール又はロープの特定位置における異常と判定する異常判定部と、
   を備え、
   上記異常判定部は、衝撃性振動が発生したかご位置が互いに同一であり、かつ上記衝撃性振動のピーク値の正負符号が反転している状態では、かごレール又はおもりレールの異常と判定する、
   ことを特徴とするエレベーターの異常診断装置。
2. 上記異常判定部は、上記衝撃性振動が少なくとも２回以上連続して発生し、かつ発生間隔がかごガイドシュー又はおもりガイドシューの間隔と一致する状態では、かごレール又はおもりレールの異常と判定する、請求項１記載のエレベーターの異常診断装置。
3. 上記かご位置測定部は、上記加速度センサのセンサ信号を二階積分してかご位置を算出する、あるいは、巻上機又はガバナに設置したエンコーダの出力からかご位置を算出する、請求項１又は２に記載のエレベーターの異常診断装置。

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