JP6660946B2 - 特に、ジェトコースタ、回転木馬等のアミューズメント乗り物のためのメカトロニクス安全システム - Google Patents

Description

本発明は、アミューズメント乗り物のメカトロニクス安全システム及びアミューズメント乗り物の安全性を高める方法に関する。

アミューズメント乗り物において、部品の摩耗を監視する安全システムが知られている。例えば、特許文献１は、例えば、ジェットコースタ等のアミューズメント乗り物の搬送に使用されるチェーン駆動ユニットのチェーンの摩耗を監視する方法と装置を開示している。

この分野で知られている安全システムによって、アミューズメント乗り物の安全性が損なわれること、例えば、支持部材の支持特性が悪化することが識別されると、安全システムが即座に反応して、アミューズメント乗り物の作動を停止する。

ＥＰ１４６４９１９Ｂ１公報

この点に鑑み本発明がなされた。

従って、本発明の目的は、アミューズメント乗り物のための安全システムを提供することである。

本発明の目的は、特許請求の範囲の請求項１の特徴を有するアミューズメント乗り物のためのメカトロニクス安全システムと、特許請求の範囲の請求項２０の特徴を有するアミューズメント乗り物の安全性を高める方法によって達成される。

メカトロニクスシステムで際立っていることは、システム状態の測定値を検知するセンサ装置がシステムの特定の機構と相互作用することである。本発明においては、１つ又は複数のシステムにクリティカルな部品、特に、アミューズメント乗り物の支持部品が冗長部品と協働するように設けられ、冗長部品は、故障の際には、少なくとも部分的に支持部品の支持機能を受け持つ。これは、センサシステムによって検知され、その後、アミューズメント乗り物は、安全に停止され得る。従来のシステムとは対照的に、故障の際に、アミューズメント乗り物をすぐに緊急停止する必要はない。従って、例えば、回転木馬は、終了位置又は開始位置まで走行される。このため、冗長な機械的部品は、必ずしも安全が図られるべき部品と結合される必要はなく、バイパス解決の技術が考えられ得る。

本発明の有利な形態とさらなる展開は従属請求項に記載される。

少なくとも１つのメカトロニクスシステムを有し、アミューズメント乗り物の安全性を高める本発明の装置は、メカトロニクスシステムがアミューズメント乗り物の少なくとも１つの部品における少なくとも１つの特性の変化を検知する第１の手段と、第１の手段に変化が検知される部品の特性の変化を補償する第２の手段とを有していることを特徴としている。

このような装置の利点は、上述の手段がアミューズメント乗り物の安全性が損なわる特性、例えば、アミューズメント乗り物の支持部品の支持特性を検知し、処理可能であるということである。この際に、例えば、アミューズメント乗り物の支持部品の支持機能は、その手段により引き受けられる。

好適には、この装置は、完成したアミューズメント乗り物に後から取り付け可能である。これにより、新しい設備にオプションとして機能拡張ができるだけでなく、古い設備に後付けで、安全性を高めることができる。このため、既存の構造への本質的で、時間が掛かり、高価な介入は必要でない。

好適には、第２の手段の使用は、第１の手段によって制御可能及び／又は調整可能である。これにより、メカトロニクスシステムを用いて、好適には、調整回路を実現し、第１の手段がアミューズメント乗り物の部品の特性の変化を調整量として検知し、第２の手段が調整要素として部品の特性の検知された実際の値を与えられた参照値と比較して調整する。

本発明の好適な実施形態によれば、少なくとも１つの部品の少なくとも１つの特性の変化が第１の手段によってアミューズメント乗り物の運転中に検出可能である。これにより、発生する安全リスクがリアルタイムで検知される。従って、安全性リスクを認識するために決められた時間内で行われるテスト走行は、もはや必要ではない。そのようなテスト走行では、２つの引き続くテスト走行の間で生じる安全性リスクは検知されず、これは、テスト走行中に運転されるアミューズメント乗り物の安全性の問題である。従って、リアルタイムに安全性のリスクを検知することは、アミューズメント乗り物の運転中に発生する安全性リスクがすぐに認識可能であるという利点を有する。

本発明の更なる展開として、第１の手段によって変化が検知される部品の特性の変化の補償が第２の手段によってアミューズメント乗り物の運転中になされる。発生する可能性のある安全性リスクは、これにより、アミューズメント乗り物の運転中にアミューズメント乗り物を停止すること無く、取り除かれる。特に、安全性リスクが限定された期間に除去される。引き続いて、主要な部品の故障が検知された後で、設備は、安全な状態にされることになる。

好適には、少なくとも１つの部品の少なくとも１つの特性の変化が検知されない間は、第２の手段は、受動的で、及び／又は、安全機能に関して負荷がかかっていない。一方、第１の手段は、アミューズメント乗り物の運転中は、永続的に使用される。第２の手段の摩滅又は消耗を低減するために、第１の手段によって少なくとも１つの部品の少なくとも１つの特性の変化が検知された場合に限って第２の手段が使用されるようにすることが有利である。

本発明の好適な実施形態において、メカトロニクスシステムは、所定の部品、特に移動可能又は移動不可能な部品、例えば、ネジ接続に設けられ得る。これは、メカトロニクスシステムを「ホットスポット」と呼ばれる部品上の使用を可能にする。「ホットスポット」は、アミューズメント乗り物の運転中に度々高い負荷がかかるもの（例えば、支柱ベアリング、乗客用ゴンドラのシャフト、ブーム、ゴンドラ走行懸架部）である。このような部品では、発生する安全リスクの可能性が高いので、このような部品を監視できるようにすることは有効である。

好適には、第１の手段によって、本質的な変化、特に、摩滅及び／又は支持状態の変化を検知可能である。摩滅と支持状態の変化は、安全リスクに導く一番良く起こる事柄である。

発明の更なる展開として、第１の手段が少なくとも１つの部品の完全故障又は完全停止を検知可能である。部品の完全故障は、特に安全に関係するものであり、従って、安全システムによっていずれも場合も検知されなければならない。

好適には、完全故障を検知した際には、第１の手段がアミューズメント乗り物の緊急停止を実行可能である。運営会社の従業員の実際の反応速度に比べて、メカトロニクスシステムは、緊急停止をより速く、より確かに開始することが可能である。

好適には、アミューズメント乗り物は、特性の変化が検知される部品として、
互いに溶接されたパイプ等の溶接モジュール及び／又はボルト及び又は、特にネジ等の接続要素及び／又はジョイントを有している。これらの部品は、アミューズメント
乗り物に一番頻繁に使用され、特に高い安全リスクを示す可能性があるものである。これに付け加えて、アミューズメント乗り物は、第１の手段により特性の変化が検知される更なる機械的部品を具備し得る。

発明の更なる展開として、メカトロニクスシステムの第１の手段は、少なくとも１つの電気信号を処理する部品を有している。電気信号は、特に簡単に生成し、高速処理し、更に先に送ることが簡単にできるものである。

好適には、メカトロニクスシステムの第２の手段は、機械モジュール、特に、支持要素を有している。この機械モジュールは、安全性リスクの発生に際し、アミューズメント乗り物の主要な機能を受け持つ。アミューズメント乗り物の支持部品は、特に高い安全リスクを示すので、安全性リスクの発生の際に、アミューズメント乗り物の支持要素の主要な機能、即ち、支持機能を受け持つことができように、第２の手段が支持要素を有するようにすることが有利である。

アミューズメント乗り物は、好ましくは、ジェットコースタ、ウォータライド、搬送システム、シミュレータ、又は、回転木馬等である。しかし、メカトロニクスシステムの使用は、アミューズメント乗り物の特定の種類に制限されるものではなく、他の種類の型にも組み込むことが可能である。

本発明の装置を有し、アミューズメント乗り物の安全性を高める本発明の方法は、アミューズメント乗り物の少なくとも１つの部品の少なくとも１つの特性の変化の際に、メカトロニクスシステムがアミューズメント乗り物の運転中にその変化を検出し、制御回路がその変化を補償するように制御回路を制御することを特徴とする。アミューズメント乗り物に応じて、例えば、回転木馬のようにリアルタイムで、又は、ジェットコースタの駅の次の停車の際のようにほぼリアルタイムで安全性リスクが検知され、アミューズメント乗り物の運転中に停止させることなく安全性リスクを除去することが可能である。

好適には、本発明のメカトロニクスシステムの方法では、アミューズメント乗り物の少なくとも１つの部品の完全故障がメカトロニクスシステムによって検知されると、アミューズメント乗り物は、緊急停止する。このメカトロニクスシステムによって緊急停止を運営会社の従業員の実際の反応速度に比べて、より速く、より確かに開始することが可能である。

好適には、メカトロニクスシステムの可用性を監視するために、アミューズメント乗り物の運転中に検査信号を永続的に又は無作為抽出的に発生させ、評価する。これにより、メカトロニクスシステムの使用の用意を監視することが可能である。

メカトロニクスシステムの実施形態を有する本発明の装置の実施形態の３次元部分図である。 図１に示すメカトロニクスシステムの詳細図である。 図１に示すメカトロニクスシステムの断面図である。 中空パイプの形態の支持部材が無傷の状態であることを示す図である。 図４に示される中空パイプが破損して欠陥がある状態を示す図である。 内部に配置されたボルトを有するシャフトのさらなる例を示す図である。 図６に示すボルトの部分拡大図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

不必要な繰り返しを避けるため、以下では、図１乃至図３については、まとめて説明する。また、これらの図において、同一の参照番号が付けられているものは同一の部分を示している。

図１では、回転木馬の姿、この場合には、シャシ６０を垂直回転軸７０に接続する接続ロッド５１は、その特徴的な変化が識別される部品５０に対応している。部品５０は、クレビス３１を用いて垂直回転軸７０に設けられており、回転木馬の駆動の間、重畳運動を実行する。一方で、部品５０は、垂直回転軸７０の周りを回転し、他方で、部品５０は、クレビス３１にガイドされて、垂直回転軸７０に沿って上方及び下方の運動を行う。この上方及び下方の運動の間、部品５０は、シャシ６０の重さを支え、これにより支持機能を受け持つ。単純に、図１のメカトロニクスシステム２０により部品５０は、検知される。より好ましくは、メカトロニクスシステム２０が各々回転木馬の各々の接続ロッド５１に製造時に設けられるか、製造後に取り付けられ得る。

図２は、メカトロニクスシステム２０がどの様に回転木馬の部品５０に設けられるかを示す図である。その端部２２で、クレビス３１を用いてジョイント２１が回転木馬の垂直回転軸７０に設けられており、部品５０とクレビス３１との間を接続している。ジョイント２１の他端２３に、ネジ接続２４により第１のパイプ止め具２５が設けられている。第１のパイプ止め具２５は、部品５０を包み込み、ネジ接続２６により部品５０を挟み込む。ジョイント２１の両端部２２、２３の間にネジ接続２８により第２のパイプ止め具２７が設けられている。第２のパイプ止め具２７は、同様に、部品５０を包み込み、ネジ接続２９により部品５０を挟み込む。

ジョイント２１は、垂直回転軸７０に設けられたクレビス３１、第１のパイプ止め具２５及び第２のパイプ止め具２７とともにメカトロニクスシステム２０の一部の役割を果たす。万が一、回転木馬の運転中に部品５０の支持機能が、例えば、クレビス３１における材料の摩耗により損なわれた場合には、クレビス３１は、部品５０の上下運動を引き起こし、回転木馬の運転中に特に大きな負荷を受け、これによりこの部分は、部品５０の支持機能を受け持つ。また、材料の摩耗は、アミューズメント乗り物の主要な機能を担う部品でも発生し得る。クレビス３１は、２次システムの部分として、部品５０に接続されているジョイントＹに対して冗長的に、部品５０に接続されている。

図３の断面図は部品５０の支持機能の変化とそれによる冗長部分の機能の効果がどの様に識別されうるかを示している。ジョイント２１がクレビス３１によって垂直回転軸７０に接続されているジョイント２１の端部２２は、凹部３２を有し、この凹部３２をクランプボルト等の固定手段３３が通過し、ジョイント２１とクレビス３１に固定する。凹部３２は、回転木馬の発生する安全リスクを考慮した通常の運転の際に決められた許容領域を加えて凹部３２の縁３４が凹部３２を通り抜けている固定手段３３と接触しないように構成されている。回転木馬の運転中に回転木馬の安全性が損なわれる部品５０の支持機能の変化が調整される場合、すなわち、部品５０の無視できない領域での上下動が変化する場合は、凹部３２の対応する寸法の場合に、固定手段３３は、凹部３２の縁３４に接触する。これにより、適切な寸法の凹部３２は、部品５０の支持機能の変化とジョイント２１の支持機能の効果を認識する手段３０の機能を有する。この場合に、凹部３２を貫通する固定手段３３と凹部３２は、凹部３２の縁３４が固定手段３３に接触すると、電気信号が発生するようになっており、その信号は、警告信号又は緊急信号として読み取られ得る。

凹部３２の縁３４の、凹部３２を貫通する固定手段３３への接触は、好適には、力センサにより検知される場合には、特にクレビス３１の部品５０の完全な故障に対応する決められた最大値を超えて接触力が検知されると、第１の手段３０により回転木馬が緊急停止され得る。

図４には、アミューズメント乗り物によく使用される部品のさらなる例が示されている。ここで、中空パイプ１００は、例えば、支持パイプ又はホイールシャフトとしてアミューズメント乗り物で使用され得る。また、中空パイプ１００は、中空シャフトであり得る。中心軸Ｘと同軸的に中空パイプ１００の内部には、ロッド１２０が設けられている。このロッド１２０は、また、シャフトであり得る。中空パイプ１００とロッド１２０は、金属から成り、互いに接触せず、電気接点１０２、１２２を有している。これらの接点１０２、１２２は、各々接点領域として機能する。これらの接点１０２、１２２は、電線１３０、１３２を介して制御ユニット１４０に接続されている。制御ユニット１４０は、これらの接点１０２、１２２が互いに接触しているか否かを監視する。理想的な場合、すなわち、中空シャフト１００が正常な場合には、接点１０２、１２２は、互いに接続されていない。このため、接点１０２は、例えば、中空パイプ１００の内壁の導電性のコーティングと電気的接続がされる。接点１２２は、例えば、ロッド１２０の外側の導電性のコーティングと接続がされる。上述の導電性のコーティングは、好ましくは、中空パイプ１００内壁の面の全体とロッド１２０の外側の面の全体に設けられる。中空パイプ１００とロッド１２０は、中空パイプ１００が正常な状態では、互いに接触しないので、制御ユニット１４０は、接点１０２、１２２の間の短絡を検出しない。例えば、制御ユニット１４０から「オン」信号が出力されることにより、制御ユニット１４０により規則どおりの運転が指示される。

図５は、中空パイプ１００が破損した様子を概略的に示す図である。このような破損は、例えば、中空パイプの材料の疲労又は、突然の他の機械的負荷により生じ得る。中空パイプ１００の破損箇所は、図５において矢印で示されている。中空パイプ１００のこのような破損により、中空パイプ１００の部分が別に支持され、内側に位置するロッド１２０に突き当たる。この際に、中空パイプ１００の内側の導電性コーティングがロッド１２０の外側の導電性コーティングに接触する。これらの接触箇所は、図５中に参照番号１５０、１５２で示されている。この短絡は、接点１０２、１２２及び電線１３０、１３２を介して制御ユニット１４０に伝えられ、制御ユニット１４０は、中空パイプ１００が故障したことを示す信号を伝える。中空パイプ１００の内部にあるロッド１２０は、少なくともしばらくの間、中空パイプ１００の支持機能を引き受けているので、アミューズメント乗り物は、故障の後すぐに緊急停止される必要はない。むしろ、アミューズメント乗り物の走行を現時点の走行を終了し、その後で、さらなる走行を停止するようにすることが可能である。

中空パイプ１００の欠陥が電気的に監視されることが図４、図５に記載の実施形態との関連において説明されたが、簡単に、例えばスキャナによる光学的な監視によることも可能である。この監視は、また、電波、ブルートゥース（登録商標）、及び／又はＷＬＡＮなどを介して実行することも可能である。

なお、本発明の更なる展開として、中空パイプ１００の正常な状態において、ロッド１２０と中空パイプ１００と間で連続的に接触するようにして、この連続的な接触が中断したときに初めて故障を示す信号を発生するようにすることも可能である。このような実施形態を図６、図７との関連で説明する。

図６は、シャフト２５０を示しており、このシャフト２５０の右と左には２つの車輪２６０、２６２が配置されている。シャフト２５０の内側にはボルト２００が置かれており、このボルト２００の詳細は、図７に示されている。ボルト２００は、シャフト２５０の内側に配置されており、このため、シャフト２５０も、また、中空状に形成されている。ボルト２００は、破損の場合にはシャフト２５０の荷重を支えないことが出来ないように設けられている。そのような場合には、電源がオフされるまで、他の形状及び力によるロックの構造により、例えば、支持機能等の安全機能が発揮される。単に接続ボルトで構成され得るシャフト２５０が折れると、ボルト２００も過負荷により折れる。この破損を検出するために、２つの絶縁層２０４、２１０の間には、微小構造の導線路２０６がボルト２００上に蛇行して設けられている。また、複数のそのような導線を並行に設けて、監視をマルチチャネルで冗長的とすることも可能である。ボルト２００が過負荷により折れると、上述の線路２０６も同様に少なくとも１箇所で遮断される。この遮断により、電気抵抗が零オームから高いオーム値に大きく変化し、この変化が、線路２０６が接続されている接続端子２１８、２１９に接続されている制御ユニットにより、さらに送られる。

その結果、この構成によれば、シャフト２５０の破損の際には、接触がなされず、制御ユニットの故障信号を生成するために永続的に非接触状態となる。最後の補足として、図６、７を明瞭とするために、シャフト２５０の破損の際にその支持機能を発揮する部品は省略してある。図７に追加的に記載した参照符号２１６は、シャフト２５０の内部にボルト２００を組み入れるためのリングを示している。

１０…装置
２０…メカトロニクスシステム
２１…ジョイント
２２…端部
２３…端部
２４…ネジ接続
２５…パイプ止め具
２６…ネジ接続
２７…パイプ止め具
２８…ネジ接続
２９…ネジ接続
３０…手段
３１…クレビス
３２…凹部
３３…固定手段
３４…縁
４０…手段
５０…部品
５１…接続ロッド
６０…シャシ
７０…回転軸
１００…中空パイプ
１０２…接点
１２０…ロッド
１２２…接点
１３０…電線
１３２…電線
１４０…制御ユニット
１５０…接触箇所
１５２…接触箇所
２００…ボルト
２０４…絶縁層
２０６…導電層
２０８…穴
２１０…絶縁層
２１６…シャフト
２１８…接続端子
２１９…接続端子
２５０…シャフト
２６０…車輪
２６２…車輪
Ｘ…軸
Ｙ…ジョイント

Claims (20)

1. 回転木馬、ジェットコースタ等のアミューズメント乗り物の安全性を高め、少なくとも１つのメカトロニクスシステム（２０）を有する装置（１０）を有するアミューズメント乗り物において、
   前記メカトロニクスシステム（２０）は、前記アミューズメント乗り物の機械的部品に欠陥があった際に欠陥のあった前記機械的部品の機能、特に荷重を受ける機能を完全に又は少なくとも部分的に引き継ぐ機械的手段（３０）と、前記機械的部品の欠陥を検知し、故障信号を供給する更なる手段（４０）とを有し、
   前記機械的部品は、前記アミューズメント乗り物の支持部品の荷重を受ける機能を有する構造的部分であり、
   前記機械的手段（３０）は、欠陥があった際に初めて前記荷重を受ける機能を引き継ぎ、
   前記更なる手段（４０）は、前記機械的部品に少なくとも部分的に配置され、前記機械的部品を監視する光学的手段又は電気的手段を有することを特徴とするアミューズメント乗り物。
2. 前記更なる手段（４０）は、前記電気的手段を有し、前記電気的手段は、緊急信号を発生することを特徴とする請求項１に記載のアミューズメント乗り物。
3. 前記機械的手段（３０）は、前記機械的部品の前記荷重を受ける機能を引き受ける冗長な他の部品を有し、前記機械的部品と前記他の部品は、制御装置に結合されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアミューズメント乗り物。
4. 前記制御装置（１４０）の前記機械的部品及び前記他の部品との前記結合は、電子的、電磁気的、及び／又は光学的に行われることを特徴とする請求項３に記載のアミューズメント乗り物。
5. 前記機械的部品は、中空パイプ（１００）であり、前記中空パイプ（１００）の内側には、ロッド（１２０）が第２の部品として配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のアミューズメント乗り物。
6. 前記中空パイプ（１００）と前記ロッド（１２０）は、互いに電気的及び／又は光学的に結合されており、前記中空パイプ（１００）と前記ロッド（１２０）とが接触することによって制御装置（１４０）に故障信号を供給すことを特徴とする請求項５に記載のアミューズメント乗り物。
7. 前記装置（１０）は、完成したアミューズメント乗り物に後から取り付け可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のアミューズメント乗り物。
8. 前記機械的手段（３０）によって少なくとも１つの部品（５０）の少なくとも１つの特性の変化が前記アミューズメント乗り物の運転中に認識可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載のアミューズメント乗り物。
9. 前記機械的手段（３０）によって検知される前記少なくとも１つの部品（５０）の特性の変化の補償は、前記アミューズメント乗り物の運転中に前記更なる手段（４０）によって実行されることを特徴とする請求項８に記載のアミューズメント乗り物。
10. 前記少なくとも１つの部品（５０）の少なくとも１つの特性の変化が検知されない間は、前記更なる手段（４０）は、受動的で、及び／又は、安全機能に関して負荷がかかっていないことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のアミューズメント乗り物。
11. 前記メカトロニクスシステム（２０）は、移動可能な、又は、移動不能な部品（５０）に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載のアミューズメント乗り物。
12. 前記機械的手段（３０）によって、部品（５０）の摩滅及び／又は支持状態の変化を検知可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載のアミューズメント乗り物。
13. 前記機械的手段（３０）によって少なくも１つの部品（５０）の完全故障を検知可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載のアミューズメント乗り物。
14. 前記完全故障が検知されると、前記機械的手段（３０）によって、前記アミューズメント乗り物の緊急停止が引き起こされることが可能であることを特徴とする請求項１３に記載のアミューズメント乗り物。
15. 前記アミューズメント乗り物は、部品（５０）として、溶接モジュール及び／又はボルト及び／又は、特にネジ等の接続要素及び／又はジョイントを有していることを特徴とする請求項１乃至請求項１４の何れか一項に記載のアミューズメント乗り物。
16. 前記メカトロニクスシステム（２０）の前記機械的手段（３０）は、機械的モジュール、特に荷重を受ける要素を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１５の何れか一項に記載のアミューズメント乗り物。
17. 前記メカトロニクスシステム（２０）の前記更なる手段（４０）は、少なくとも１つの電気信号を処理する部品を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１６の何れか一項に記載のアミューズメント乗り物。
18. 特に、回転木馬、ジェットコースタ等のアミューズメント乗り物の安全性を高める方法（１０）であって、
    前記アミューズメント乗り物の保護されるべき部品がいつその機能において冗長な部品と交換されるかを検出するセンサ装置であって、少なくとも部分的に前記保護されるべき部品に取り付けられているセンサ装置を用意する工程と、
    前記センサ装置が、荷重を受ける機能が引き継がれたことを検知すると、故障信号を生成する工程と
    を有することを特徴とする方法（１０）。
19. 前記アミューズメント乗り物の少なくとも１つの部品（５０）の完全故障がメカトロニクスシステム（２０）によって検知されると、前記メカトロニクスシステム（２０）は、前記アミューズメント乗り物を緊急停止することを特徴とする請求項１８に記載の方法（１０）。
20. メカトロニクスシステムの可用性を監視するために、前記アミューズメント乗り物の運転中に検査信号を永続的に又は無作為抽出的に発生させ、評価することを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載の方法（１０）。