JP6716670B2 - ブレーキ診断システムおよびブレーキ遠隔診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、エレベータの電磁ブレーキを診断するブレーキ診断システムおよびブレーキ遠隔診断装置に関する。

エレベータは、乗りかごを上下動させる巻上機を備えるとともに、その巻上機を必要に応じて制動するための電磁ブレーキを備える。ディスク式の電磁ブレーキは、巻上機の回転軸に連結されたブレーキディスクを、バネで付勢されたアーマチュアによりサイドプレート側に押し付けることにより、巻上機の回転を制止する構成である。また、ドラム式の電磁ブレーキは、巻上機の回転軸に固定されたブレーキドラムに対し、バネで付勢されたブレーキアームに取り付けたブレーキパッドを押し当てることにより、巻上機の回転を制止する構成である。いずれの方式の電磁ブレーキにおいても、ブレーキ解放時には、コイルに通電することで発生する電磁力の作用により、アーマチュアやブレーキアームなどの可動部材をバネの付勢力に抗してブレーキディスクやブレーキドラムから離間する方向に移動させ、ブレーキディスクまたはブレーキドラムを解放して巻上機を動作可能とする。

このような電磁ブレーキは、エレベータの安全性を確保する上で極めて重要な機器であるため、動作不良が生じた場合には直ぐにそれを検知し、必要な対策を講じることが求められる。電磁ブレーキの動作不良を検知する方法としては、これまで、コイルに流れる電流の波形をもとに動作不良を検知する方法が知られている。例えば、電磁ブレーキの制動時または解放時にコイルに流れる電流を検出し、アーマチュアやブレーキアームなどの可動部材が動く動作区間の電流波形を正常時の電流波形と比較することで、電磁ブレーキの動作不良を検知できる。

しかし、このような従来の方法は、例えば、巻上機の回転軸に傷が生じたり、隙間に異物が挟み込まれたりといった要因により可動部材が一定の異常な動きを繰り返すような固定的な動作不良は精度よく検知できるが、可動部材の動きがランダムに変動するような安定性不良については、不良として検知されずに見落とされることが多い。このような安定性不良は、例えば、巻上機の回転軸などに付着した細かな摩耗粉が、可動部材が動くたびに移動し、その摩耗粉が可動部材の動きに与える影響が都度変動するような場合に生じ得る。このような背景から、可動部材の動きがランダムに変動する安定性不良を精度よく検知できる仕組みが求められている。

特開２００８−１６８９６８号公報 特開２０１３−２３４６９６号公報 特開２０１８−１２８０７４号公報

本発明が解決しようとする課題は、エレベータの電磁ブレーキの可動部材の動きがランダムに変動する安定性不良を精度よく検知できるブレーキ診断システムおよびブレーキ遠隔診断装置を提供することである。

実施形態に係るブレーキ診断システムは、エレベータの電磁ブレーキを診断するブレーキ診断システムであって、取得部と、算出部と、判定部と、を備える。取得部は、前記電磁ブレーキの制動時または解放時の可動部材が動く動作区間において前記電磁ブレーキのコイルを流れる電流の値の変化を表す電流波形を取得する。算出部は、前記電磁ブレーキのＮ回目の制動時の前記動作区間の電流波形と前記電磁ブレーキのＮ−１回目の制動時の前記動作区間の電流波形との相違度、または、前記電磁ブレーキのＮ回目の解放時の前記動作区間の電流波形と前記電磁ブレーキのＮ−１回目の解放時の前記動作区間の電流波形との相違度を算出する。判定部は、所定回数分の前記相違度の分散に基づいて、前記可動部材の動きがランダムに変動する安定性不良の有無を判定する。

図１は、ディスク式の電磁ブレーキの構造を説明する図である。 図２は、ディスク式の電磁ブレーキの構造を説明する図である。 図３は、電磁ブレーキのコイルを流れる電流の値の時系列変化を説明する図である。 図４は、実施形態のブレーキ診断システムの機能的な構成例を示すブロック図である。 図５は、２つの電流波形の相違度を概念的に示す図である。 図６は、安定性不良が生じている場合に観測される動作区間の電流波形の一例を示す図である。 図７は、正常時電流波形の一例を示す図である。 図８は、ドラム式の電磁ブレーキの構造を説明する図である。 図９は、ドラム式の電磁ブレーキの構造を説明する図である。 図１０は、ドラム式の電磁ブレーキの電磁駆動部の詳細を示す断面図である。 図１１は、相違度の正規化を行う場合のブレーキ診断システムの機能的な構成例を示すブロック図である。 図１２は、ネットワーク型のブレーキ診断システムを説明する図である。 図１３は、ネットワーク型のブレーキ診断システムの機能的な構成例を示すブロック図である。 図１４は、ネットワーク型のブレーキ診断システムの機能的な構成例を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。本実施形態のブレーキ診断システムは、エレベータの電磁ブレーキを診断するものであり、特に、電磁ブレーキの可動部材の動きがランダムに変動する安定性不良を精度よく検知できるようにしたものである。

＜電磁ブレーキ＞
まず、診断対象となるエレベータの電磁ブレーキについて説明する。エレベータは、動力源としてモータを用いた巻上機の駆動により乗りかごを上下動させることにより、乗客を搬送する。巻上機の不用意な動きは安全性を損なう要因となるため、エレベータには、必要に応じて巻上機を制動する電磁ブレーキが設けられている。

図１および図２は、エレベータの電磁ブレーキとして広く用いられているディスク式の電磁ブレーキ１００の構造を説明する図である。ディスク式の電磁ブレーキ１００は、巻上機の回転軸１０１にスプライン１０２を介して連結されたブレーキディスク１０３を備える。また、巻上機の回転軸１０１には、ブレーキディスク１０３を挟み込むように、アーマチュア１０４（可動部材の一例）とサイドプレート１０５が配置されている。

スプライン１０２は、巻上機の回転軸１０１に固定されたリング状の部材であり、外周側に、回転軸１０１の軸方向に延びる多数の溝が設けられている。ブレーキディスク１０３は、その中心部に設けられた多数の突起をスプライン１０２の溝に嵌め込むことにより、スプライン１０２を介して回転軸１０１に連結される。このため、ブレーキディスク１０３は、回転軸１０１と一体に回転するとともに、回転軸１０１の軸方向に摺動可能となっている。

アーマチュア１０４は、ブレーキディスク１０３より径の大きい円板状の磁性体で形成され、中心部に設けられた挿通孔１０４ａに回転軸１０１が挿通されることにより、回転軸１０１の軸方向に摺動可能に配置される。アーマチュア１０４の周縁部には複数の箇所に挿通孔１０４ｂが設けられ、これらの挿通孔１０４ｂには固定用ボルト１０６が挿通される。

サイドプレート１０５は、アーマチュア１０４とほぼ同じ大きさの円板状に形成され、中心部に設けられた挿通孔１０５ａに回転軸１０１が挿通されることにより、回転軸１０１の軸方向に摺動可能に配置される。サイドプレート１０５の周縁部には、アーマチュア１０４と同様に複数の箇所に挿通孔１０５ｂが設けられ、これらの挿通孔１０５ｂに固定用ボルト１０６が挿通される。

固定用ボルト１０６は、アーマチュア１０４およびサイドプレート１０５の挿通孔１０４ｂ，１０５ｂに挿通された状態で、その先端部がコア１０８および取付け基板１０７にねじ込み固定される。これにより、アーマチュア１０４およびサイドプレート１０５が、固定用ボルト１０６を介して、コア１０８および取付け基板１０７に連結される。

コア１０８は、アーマチュア１０４とほぼ同じ径の円板状の磁性体で形成され、その中心部に、回転軸１０１の先端部を回転自在に受け入れる凹部１０８ａを有する。また、アーマチュア１０４と対向するコア１０８の主面部には、凹部１０８ａを囲む位置に円環状のコイル収容穴１０８ｂが設けられ、コイル収容穴１０８ｂの外側に複数のバネ収容穴１０８ｃが設けられている。

コイル収容穴１０８ｂには、円環状に巻回されたコイル１０９が埋設されている。また、複数のバネ収容穴１０８ｃにはそれぞれバネ１１０が収容され、これらバネ１１０の先端部がアーマチュア１０４のコア１０８と対向する面に固定されている。各バネ１１０は、アーマチュア１０４をブレーキディスク１０３およびサイドプレート１０５側に付勢する付勢力を与える。

コイル１０９は、アーマチュア１０４をバネ１１０の付勢力に抗してコア１０８側に引き寄せるための磁界を発する電磁コイルである。コイル１０９は、通電線を介して駆動部１３０に電気的に接続され、駆動部１３０から励磁電流（直流電流）が供給されることにより、コア１０８に磁界を発生させる。つまり、コイル１０９への通電によりコア１０８が電磁石となり、その磁気的な吸引作用がアーマチュア１０４に働く。これにより、アーマチュア１０４がバネ１１０の付勢力に抗してコア１０８側へと引き寄せられる。なお、通電線には電流検出器１２０が接続され、この電流検出器１２０によってコイル１０９を流れる電流の値が検出可能とされている。

以上のように構成されるディスク式の電磁ブレーキ１００は、エレベータの乗りかごを上下動させない停止時、つまり、電磁ブレーキ１００により巻上機を制動するブレーキ制動時においては、コイル１０９に対する通電が遮断される。これにより、アーマチュア１０４がバネ１１０によりブレーキディスク１０３およびサイドプレート１０５側に付勢され、アーマチュア１０４とサイドプレート１０５との間にブレーキディスク１０３が挟み込まれることによって、巻上機の回転軸１０１の回転が制止される（図１参照）。

一方、エレベータの乗りかごを上下動させる動作時、つまり、電磁ブレーキ１００が巻上機を解放するブレーキ解放時においては、駆動部１３０からコイル１０９に励磁電流が供給される。これにより、コア１０８に磁界が発生し、コア１０８からアーマチュア１０４へ磁気的な吸引作用が働く。この吸引作用により、アーマチュア１０４がバネ１１０の付勢力に抗してコア１０８側へと引き寄せられ、巻上機の回転軸１０１に連結されたブレーキディスク１０３が解放されて、巻上機が動作可能となる（図２参照）。

＜ブレーキ診断システム＞
本実施形態のブレーキ診断システムは、以上のような電磁ブレーキ１００の診断を行うものである。電磁ブレーキ１００の動作不良はコイル１０９を流れる電流の波形を観測することで検知可能なことが知られており、本実施形態においても、コイル１０９を流れる電流の波形を用いて電磁ブレーキ１００の診断を行う。ただし、本実施形態では、従来のように電流波形を正常時の電流波形と比較するのではなく、今回観測された電流波形と前回観測された電流波形との相違度を求める。そして、所定回数分の相違度の分散に基づいて、アーマチュア１０４の動きがランダムに変動する安定性不良の有無を判定する。

図３は、電磁ブレーキ１００のコイル１０９を流れる電流の値の時系列変化を説明する図である。ブレーキ解放時には、上述のように、駆動部１３０から電磁ブレーキ１００のコイル１０９に励磁電流が供給される。コイル１０９を流れる電流の値は通電開始から上昇し、それに伴いコア１０８の吸引力も上昇する。そして、コア１０８の吸引力がバネ１１０の付勢力を上回ると、アーマチュア１０４がコア１０８側に引き寄せられ、コア１０８に当接することでアーマチュア１０４の動きが止まる。

また、ブレーキ制動時には、駆動部１３０からコイル１０９への励磁電流の供給が遮断される。これにより、コイル１０９を流れる電流の値は低下し、それに伴いコア１０８の吸引力も低下する。そして、アーマチュア１０４がバネ１１０の付勢力を受けてブレーキディスク１０３およびサイドプレート１０５側へと移動し、ブレーキディスク１０３をサイドプレート１０５側に押し付けて、ブレーキディスク１０３を挟み込むことにより、アーマチュア１０４の動きが止まる。

以上のブレーキ解放時やブレーキ制動時においてアーマチュア１０４が動く区間を、ここでは「動作区間」と呼ぶ。このアーマチュア１０４が動く動作区間においては、アーマチュア１０４の動きが阻害されると逆起電力が生じ、コイル１０９を流れる電流の値が一時的に大きくなる。したがって、動作区間においてコイル１０９を流れる電流の値の変化を表す電流波形には、アーマチュア１０４の動きに応じた特徴が現れる。本実施形態では、この動作区間の電流波形を用いて電磁ブレーキ１００の診断を行う。なお、以下では、アーマチュア１０４の動きに応じた特徴がより顕著に現れるブレーキ制動時の動作区間における電流波形を用いて電磁ブレーキ１００の診断を行う例を説明するが、ブレーキ解放時の動作区間における電流波形を用いても、以下の説明と同様の手法により電磁ブレーキ１００の診断を行うことができる。

図４は、本実施形態のブレーキ診断システム１０の機能的な構成例を示すブロック図である。本実施形態のブレーキ診断システム１０は、駆動部１３０を含むエレベータ全体の動作を制御するエレベータ制御装置５０と連携して、電磁ブレーキ１００の診断を行うものであり、図４に示すように、取得部１１と、波形ＤＢ１２と、算出部１３と、相違度ＤＢ１４と、判定部１５と、出力部１６とを備える。

取得部１１は、電流検出器１２０により検出される、電磁ブレーキ１００のコイル１０９を流れる電流の値をモニタリングし、例えば電磁ブレーキ１００の制動開始を指示するブレーキ制御信号がエレベータ制御装置５０から入力されると、このブレーキ制御信号に基づいて、ブレーキ制動時の動作区間における電流波形を取得する。取得部１１により取得された動作区間の電流波形は、電磁ブレーキ１００の使用が開始されてから何回目の制動時のデータかを特定できる所定の識別情報に対応付けて、波形ＤＢ１２に格納される。波形ＤＢ１２は、取得部１１により取得された電流波形を上記識別情報に対応付けて保持するデータベースである。

算出部１３は、時間的に隣り合う２つの電流波形、すなわち、Ｎ回目（Ｎは任意の自然数）のブレーキ制動時における動作区間の電流波形と、Ｎ−１回目のブレーキ制動時における動作区間の電流波形とを波形ＤＢ１２から取り出し、これらの電流波形の相違度を算出する。算出部１３による電流波形の相違度の算出は、取得部１１により新たな電流波形が取得されるたびに行ってもよいし、ある程度まとめて行うようにしてもよい。新たな電流波形が取得されるたびに相違度の算出を行う場合は、今回取得された新たな電流波形と前回取得された電流波形との相違度が算出される。相違度の算出をまとめて行う場合は、最新の電流波形と１回前の電流波形との相違度、１回前の電流波形と２回前の電流波形との相違度、２回前の電流波形と３回前の電流波形との相違度・・・といった隣接する相違度がそれぞれ算出される。

図５は、２つの電流波形の相違度を概念的に示す図である。図５に示すように、２つの電流波形の相違度は、動作区間の各時点における電流値の差分を時間軸方向に累積した値として求めることができる。このような電流波形の相違度としては、例えば、下記式（１）に示すＳＳＥ（Ｓｕｍ ｏｆ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）や、下記式（２）に示すＳＡＤ（Ｓｕｍ ｏｆ Ａｂｓｏｌｕｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）などを用いることができる。

ここで、ｔは時間を意味し、ｔ−１は前回取得された電流波形、ｉは電流波形のサンプル点を意味する。

なお、算出部１３が算出する相違度は電流波形の違いを評価できる値であればよく、ＳＳＥやＳＡＤに限らず、任意の方法で算出してもよい。算出部１３により算出された相違度は、相違度ＤＢ１４に格納される。相違度ＤＢ１４は、算出部１３により算出された相違度を保持するデータベースである。

判定部１５は、算出部１３により算出された所定回数分（例えば１００回分）の相違度を相違度ＤＢ１４から取り出し、これら所定回数分の相違度の分散を求める。そして、得られた分散の値に基づいて、電磁ブレーキ１００のアーマチュア１０４の動きがランダムに変動する安定性不良の有無を判定する。ここで、所定回数の値をｎ、ｉ番目（ｉは１〜ｎまでの数）の相違度の値をＤ_ｉ、所定回数分の相違度の平均値をＤ_ａｖｅとすると、所定回数分の相違度の分散ｓ^２は、下記式（３）により求めることができる。

ここで、アーマチュア１０４の動きがランダムに変動する安定性不良について説明する。電磁ブレーキ１００の動作不良としては、例えば、巻上機の回転軸１０１に傷が生じたり、隙間に異物が挟み込まれたりといった要因により、アーマチュア１０４が一定の異常な動きを繰り返すような固定的な動作不良がある。このような固定的な動作不良は、従来のように、アーマチュア１０４が動く動作区間の電流波形を正常時の電流波形と比較することで、ある程度精度よく検知することができる。

これに対し、電磁ブレーキ１００の動作不良として、アーマチュア１０４の動きがランダムに変動する安定性不良があることが分かってきた。例えば、ブレーキディスク１０３がスプライン１０２の溝に沿って巻上機の回転軸１０１の軸方向に摺動する際に、細かな摩耗粉が発生する場合があり、この細かな摩耗粉が回転軸１０１に付着するとアーマチュア１０４の動きに影響を与える。細かな摩耗粉は、アーマチュア１０４が動くたびに回転軸１０１上の付着位置が変わることがあり、このような場合、その摩耗粉がアーマチュア１０４の動きに与える影響が都度変動し、その結果、アーマチュア１０４の動きがランダムに変動する安定性不良が生じる。

また、アーマチュア１０４の動きがランダムに変動する安定性不良は、ブレーキディスク１０３がスプライン１０２の溝に沿って摺動する際に発生する細かな摩耗粉による影響だけでなく、例えば、バネ１１０の劣化、コイル１０９の不良、ブレーキディスク１０３やスプライン１０２以外の他の部材から発生する摩耗粉の影響、電磁ブレーキ１００の組み付け時の調整ミスなどによっても生じ得る。このような安定性不良は、これまで、不良として検知されずに見落とされることが多かった。

図６は、アーマチュア１０４の動きがランダムに変動する安定性不良が生じている場合に観測される動作区間の電流波形の一例を示している。図６から分かるように、安定性不良が生じた場合は、アーマチュア１０４のランダムな動きに対応して動作区間の電流波形が不規則に変化し、その変化の度合いも都度変動する。なお、図６では、今回のブレーキ制動時から３回前のブレーキ制動時までの４回分のブレーキ制動時にそれぞれ観測される動作区間の電流波形を示しているが、安定性不良が生じている場合、さらに多くのブレーキ制動時の動作区間の電流波形も不規則に変化し、変化の度合いもばらばらになる。

そこで、本実施形態では、従来のように、アーマチュア１０４が動く動作区間の電流波形を正常時の電流波形と比較するのではなく、時間的に隣り合う２つの電流波形、すなわち、Ｎ回目のブレーキ制動時（またはブレーキ解放時）における動作区間の電流波形とＮ−１回目のブレーキ制動時（またはブレーキ解放時）における動作区間の電流波形とを比較して、両者の相違度を算出する。そして、このような相違度の算出を所定回数分行った後、所定回数分の相違度の分散ｓ^２を求めて、その分散ｓ^２が大きい場合にアーマチュア１０４の動きがランダムに変動する安定性不良が生じていると判定する。

例えば、本実施形態の判定部１５は、所定回数分の相違度の分散ｓ^２が第１閾値以上である場合に第１レベルの安定性不良が生じていると判定して、所定回数分の相違度の分散ｓ^２が第１閾値よりも大きい第２閾値以上である場合に第２レベルの安定性不良が生じていると判定する。第２レベルの安定性不良は、第１レベルの安定性不良よりも深刻な不良である。判定部１５による判定結果は出力部１６に通知される。なお、安定性不良の有無を判定するための閾値（第１閾値や第２閾値）は、電磁ブレーキ１００の点検によって判明する実際の不良の状態を反映させて、適宜変更できるようにしてもよい。また、安定性不良の有無を判定するための閾値（第１閾値や第２閾値）を、必要に応じて外部機器から受信して設定するようにしてもよい。

出力部１６は、判定部１５によって第１レベルの安定性不良が生じていると判定された場合に、例えば、エレベータの動作を遠隔で監視する監視センタに設置された監視装置６０などに対して、電磁ブレーキ１００の点検を促すための所定の警告を出力する。これにより、例えば、エレベータの保守点検の項目に電磁ブレーキ１００の点検を加える、エレベータの保守点検を実施するタイミングを早める、保守員を現場に派遣する、といった対応が可能となる。

また、出力部１６は、判定部１５によって第２レベルの安定性不良が生じていると判定された場合は、例えば、エレベータ制御装置５０に対して、エレベータのサービスを停止させる指令を出力する。エレベータ制御装置５０は、出力部１６からサービス停止指令が入力された場合は、各階のホール表示器によるメッセージ表示や音声アナウンスなどを通じてエレベータのサービスを停止していることを利用者に報知するとともに、ホール釦の操作を無効としてホール呼びの受け付けを行わないように制御する。これにより、電磁ブレーキ１００に深刻な安定性不良が生じている状態でエレベータを動作させてしまう不都合を有効に防止することができる。

なお、本実施形態のブレーキ診断システム１０を構成する上述の取得部１１、算出部１３、判定部１５および出力部１６の各部は、例えば、１または複数のプロセッサにより実現される。例えば上記各部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサにプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現してもよい。上記各部は、専用のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのプロセッサ、すなわちハードウェアにより実現してもよい。上記各部は、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。複数のプロセッサを用いる場合、各プロセッサは、上記各部のうち１つを実現してもよいし、上記各部のうち２以上を実現してもよい。また、上述の波形ＤＢ１２および相違度ＤＢ１４は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などのストレージ装置を用いて実現することができる。

以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態のブレーキ診断システム１０は、Ｎ回目のブレーキ制動時における動作区間の電流波形と、Ｎ−１回目のブレーキ制動時における動作区間の電流波形との相違度を算出し、所定回数分の相違度の分散ｓ^２に基づいて、電磁ブレーキ１００のアーマチュア１０４の動きがランダムに変動する安定性不良の有無を判定するようにしているので、このような安定性不良を精度よく検知できる。

なお、以上で説明した実施形態では、Ｎ回目のブレーキ制動時における動作区間の電流波形と、Ｎ−１回目のブレーキ制動時における動作区間の電流波形との相違度を算出する構成としているが、上述したように、Ｎ回目のブレーキ解放時における動作区間の電流波形と、Ｎ−１回目のブレーキ解放時における動作区間の電流波形との相違度を算出する構成であっても同様に、電磁ブレーキ１００のアーマチュア１０４の動きがランダムに変動する安定性不良を精度よく検知できる。

上述の実施形態は様々な変形を加えて実現することができる。以下では、いくつかの変形例について説明する。なお、以下の変形例の説明においては、上述の実施形態と同様の機能を持つ構成要素に同一の符号を付して、重複した説明を適宜省略する。

＜変形例１＞
上述の実施形態では、電磁ブレーキ１００のアーマチュア１０４の動きがランダムに変動する安定性不良の有無のみを判定しているが、従来の方法と組み合わせて実施することにより、電磁ブレーキ１００の他の動作不良の有無も併せて判定することが可能となる。

すなわち、本変形例では、電磁ブレーキ１００の据え付け時など、電磁ブレーキ１００が正常状態であると推定されるタイミングで電磁ブレーキ１００を動作させ、ブレーキ制動時（またはブレーキ解放時）における動作区間の電流波形を取得し、これを正常時電流波形として波形ＤＢ１２に格納しておく。正常時電流波形の一例を図７に示す。

そして本変形例では、算出部１３が、Ｎ回目のブレーキ制動時（またはブレーキ解放時）における動作区間の電流波形とＮ−１回目のブレーキ制動時（またはブレーキ解放時）における動作区間の電流波形との相違度を算出する際に、Ｎ回目のブレーキ制動時（またはブレーキ解放時）における動作区間の電流波形と正常時電流波形との相違度（これを「正常時比較相違度」と呼ぶ）も併せて算出する。そして、判定部１５は、算出部１３が算出した正常時比較相違度が所定の閾値（第３閾値）以上である場合に、アーマチュア１０４の動きがランダムに変動する安定性不良とは異なる他の動作不良（例えば異物の挟み込みなど）が電磁ブレーキ１００に生じていると判定する。

本変形例では、以上のように、正常時比較相違度を用いた判定も併せて行うようにしているので、様々な形態の電磁ブレーキ１００の動作不良を幅広く検知することが可能となる。

＜変形例２＞
上述の実施形態では、診断対象としてディスク式の電磁ブレーキ１００を例示したが、ドラム式の電磁ブレーキを診断対象としてもよい。

図８および図９は、ドラム式の電磁ブレーキ２００の構造を説明する図であり、図１０は、ドラム式の電磁ブレーキ２００の電磁駆動部２１０の詳細を示す断面図である。ドラム式の電磁ブレーキ２００は、図８および図９に示すように、巻上機の回転軸２０１に固定されたブレーキドラム２０２と、ブレーキドラム２０２を挟み込むように配置された一対のブレーキアーム２０３（可動部材の一例）と、これらブレーキアームの先端側に当接する一対のレバー２０４と、これら一対のレバー２０４を作動させる電磁駆動部２１０とを備える。

一対のブレーキアーム２０３は、それぞれ基端側が軸２０５により固定され、この軸２０５を支点として回動可能となっている。これらブレーキアーム２０３のブレーキドラム２０２と対向する位置には、それぞれブレーキドラム２０２の外周面の形状に対応する円弧状の当接面を有するブレーキパッド２０６が取り付けられている。また、一対のブレーキアーム２０３の先端側は連結軸２０７により連結され、この連結軸２０７に取り付けられたバネ２０８によって互いに近づく方向に付勢されている。

一対のレバー２０４は、一対のブレーキアーム２０３の先端側においてこれらブレーキアーム２０３の間に配置されている。これらレバー２０４は、それぞれ軸２０９により固定され、この軸２０９を支点として回動可能となっている。これらレバー２０４の一端側はそれぞれ電磁駆動部２１０の後述する押しボルト２１３に連結され、他端側がそれぞれブレーキアーム２０３の先端側に当接している。

電磁駆動部２１０は、図１０に示すように、ベース２１１と、鉄心（プランジャ）２１２と、押しボルト２１３と、コイル２１４と、ケース２１５とを備える。

ベース２１１には、押しボルト２１３が挿通されてこの押しボルト２１３の移動を案内する案内孔が形成されている。そして、このベース２１１の案内孔の内周面に、押しボルト２１３の移動を円滑化するためのすべり軸受け２１６が配置されている。

鉄心２１２には、押しボルト２１３が挿通される挿通孔が形成されている。押しボルト２１３は、この鉄心２１２の挿通孔に挿通され、先端部がナット２１７により鉄心２１２に固定されている。押しボルト２１３の基端部にはフランジ２１３ａが形成され、この押しボルト２１３のフランジ２１３ａに、上述の一対のレバー２０４の一端側が連結されている。押しボルト２１３のフランジ２１３ａとベース２１１との間には引っ張りバネ２１８が設けられ、この引っ張りバネ２１８の作用により、押しボルト２１３に固定された鉄心２１２がベース２１１から離れる方向に付勢されている。

コイル２１４は、鉄心２１２をベース２１１側に引き寄せるための磁界を発する電磁コイルである。コイル２１４は、ベース２１１および鉄心２１２の外周側とケース２１５との間に配置され、通電線を介して駆動部１３０（図８および図９参照）に電気的に接続されている。コイル２１４は、駆動部１３０から励磁電流（直流電流）が供給されることにより磁界を発生させ、鉄心２１２をベース２１１側へと吸引する。これにより、鉄心２１２に固定された押しボルト２１３が、すべり軸受け２１６の内周面に摺接しながら図１０中の矢印Ａ方向に移動する。なお、通電線には電流検出器１２０（図８および図９参照）が接続され、この電流検出器１２０によってコイル２１４を流れる電流の値が検出可能とされている。

以上のように構成されるドラム式の電磁ブレーキ２００は、上述のディスク式の電磁ブレーキ１００と同様に、ブレーキ制動時にコイル２１４に対する通電が遮断される。これにより、鉄心２１２がベース２１１から離れる方向に移動し、鉄心２１２に固定された押しボルト２１３が一対のレバー２０４の一端側を引き込む。これにより、一対のレバー２０４の他端側によって移動が規制されていた一対のブレーキアーム２０３が、バネ２０８の付勢力によってブレーキドラム２０２に近づく方向に回動し、これらブレーキアーム２０３に取り付けられたブレーキパッド２０６がブレーキドラム２０２の外周面に押し当てられることによって、巻上機の回転軸２０１の回転が制止される（図８参照）。

一方、ブレーキ解放時においては、上述のディスク式の電磁ブレーキ１００と同様に、駆動部１３０からコイル２１４に励磁電流が供給される。これにより、鉄心２１２をベース２１１側に吸引する磁界が発生し、鉄心２１２に固定された押しボルト２１３が一対のレバー２０４の一端側を押し込むように移動する。これにより、一対のレバー２０４の他端側が一対のブレーキアーム２０３を押し広げるように作用する。そして、一対のブレーキアーム２０３がバネ２０８の付勢力に抗してブレーキドラム２０２から離れる方向に回動し、これらブレーキアーム２０３に取り付けられたブレーキパッド２０６がブレーキドラム２０２から離れ、巻上機の回転軸２０１に連結されたブレーキドラム２０２が解放されて、巻上機が動作可能となる（図９参照）。

以上のように、ドラム式の電磁ブレーキ２００において可動部材であるブレーキアーム２０３が動く原理は、ディスク式の電磁ブレーキ１００の可動部材であるアーマチュア１０４が動く原理と同様である。このため、ドラム式の電磁ブレーキ２００においても、ブレーキ制動時あるいはブレーキ解放時における動作区間の電流波形に、ブレーキアーム２０３の動きに応じた特徴が現れることになる。したがって、ドラム式の電磁ブレーキ２００を診断対象とする場合であっても、ブレーキ制動時あるいはブレーキ解放時における動作区間の電流波形を用い、上述の実施形態と同様の手法でブレーキアーム２０３の動きがランダムに変動する安定性不良の有無を判定することにより、このような安定性不良を精度よく検知できる。

なお、以上説明した構造のドラム式の電磁ブレーキ２２０において、ブレーキアーム２０３の動きがランダムに変動する安定性不良の要因としては、例えば、電磁駆動部２１０の押しボルト２１３がすべり軸受け２１６に摺接しながら移動する際に発生した細かな摩耗粉が押しボルト２１３の動きを不安定にし、この影響によりブレーキアーム２０３の動きがランダムに変動するといった要因が考えられる。また、それ以外にもバネ２０８の劣化、コイル２１４の不良、押しボルト２１３やすべり軸受け２１６以外の他の部材から発生する摩耗粉の影響、電磁ブレーキ２００の組み付け時の調整ミスなどによっても生じ得る。このような安定性不良は、これまで、不良として検知されずに見落とされることが多かったが、ブレーキ制動時あるいはブレーキ解放時における動作区間の電流波形を用いて安定性不良の有無を判定することにより、このような安定性不良を精度よく検知できる。

＜変形例３＞
上述の実施形態では、１つの電磁ブレーキ１００を診断対象としているが、例えば群管理エレベータが設置されている現場などでは、各号機ごとに設けられた複数の電磁ブレーキ１００を診断対象とする構成であってもよい。この場合、取得部１１による電流波形の取得は個々の電磁ブレーキ１００ごとに行われ、取得された電流波形が波形ＤＢ１２において個々の電磁ブレーキ１００ごとに管理される。また、算出部１３による相違度の算出および判定部１５による判定は、個々の電磁ブレーキ１００ごとに行われる。

このとき、各号機の電磁ブレーキ１００が同じ型式のものであれば、判定部１５による判定に用いる閾値は共通のものでもよいが、異なる型式の電磁ブレーキ１００が使用されている場合には、それぞれの型式にあった閾値を用いることが望ましい。また、個々の電磁ブレーキ１００ごとに算出された相違度の値を、電磁ブレーキ１００の型式の違いを吸収するように正規化した上で分散ｓ^２を求め、共通の閾値を用いて判定を行うようにしてもよい。

すなわち、複数の電磁ブレーキ１００を診断対象とする場合、例えば図１１に示すように、電磁ブレーキ１００の規格に関する情報を型式ごとに保持する型式ＤＢ１７と、正規化処理部１８とを追加する。そして、正規化処理部１８が、型式ＤＢ１７を参照しながら、個々の電磁ブレーキ１００ごとに算出されて相違度ＤＢ１４に保持された相違度の値を、電磁ブレーキ１００の型式の違いを吸収するように正規化して判定部１５に渡す。判定部１５は、正規化処理部１８によって正規化された相違度の値を用いて上述の分散ｓ^２を求め、得られた分散ｓ^２の値に基づいて、電磁ブレーキ１００のアーマチュア１０４の動きがランダムに変動する安定性不良の有無を判定する。

＜変形例４＞
上述の実施形態では、ブレーキ診断システム１０がエレベータの設置現場に構築されることを想定したが、例えば図１２に示すように、エレベータの設置現場に設けられた現場端末２０とクラウド環境などに設けられたブレーキ遠隔診断装置３０とがネットワーク４０を介して接続された、ネットワーク型のブレーキ診断システム１０’として構築されてもよい。この場合、上述の相違度の算出を現場端末２０側で行うかブレーキ遠隔診断装置３０側で行うかにより、現場端末２０とブレーキ遠隔診断装置３０の構成が異なる。

図１３は、ネットワーク型のブレーキ診断システム１０’の機能的な構成例を示すブロック図であり、相違度の算出をブレーキ遠隔診断装置３０側で行う場合の例である。相違度の算出をブレーキ遠隔診断装置３０側で行う場合は、図１３に示すように、現場端末２０には、上述の取得部１１と送信部２１とが設けられる。一方、ブレーキ遠隔診断装置３０には、受信部３１と上述の波形ＤＢ１２、算出部１３、相違度ＤＢ１４、判定部１５および出力部１６が設けられる。

この構成の場合、現場端末２０は、上述の動作区間の電流波形を取得部１１により取得し、取得した動作区間の電流波形を送信部２１からネットワーク４０を介してブレーキ遠隔診断装置３０に送信する。ブレーキ遠隔診断装置３０は、現場端末２０からネットワーク４０を介して送信された動作区間の電流波形を受信部３１により受信し、受信した動作区間の電流波形を波形ＤＢ１２に格納する。以降の処理は、上述の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

図１４は、ネットワーク型のブレーキ診断システム１０’の機能的な構成例を示すブロック図であり、相違度の算出を現場端末２０’側で行う場合の例である。相違度の算出を現場端末２０’側で行う場合は、図１４に示すように、現場端末２０’には、上述の取得部１１、波形ＤＢ１２および算出部１３と送信部２２とが設けられる。一方、ブレーキ遠隔診断装置３０’には、受信部３２と上述の相違度ＤＢ１４、判定部１５および出力部１６が設けられる。

この構成の場合、現場端末２０’は、上述の実施形態と同様に取得部１１による動作区間の電流波形の取得と算出部１３による相違度の算出を行う。そして、現場端末２０’は、算出部１３により算出された相違度を送信部２２からネットワーク４０を介してブレーキ遠隔診断装置３０’に送信する。ブレーキ遠隔診断装置３０’は、現場端末２０からネットワーク４０を介して送信された相違度を受信部３２により受信し、受信した相違度を相違度ＤＢ１４に格納する。以降の処理は、上述の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

相違度の算出をブレーキ遠隔診断装置３０側で行う構成とした場合、現場端末２０側で必要とされる処理は、動作区間の電流波形を取得してブレーキ遠隔診断装置３０に送信する処理のみとなるため、現場端末２０の処理負荷が低減される。したがって、この構成の場合は処理能力の低い安価な現場端末２０を用いてネットワーク型のブレーキ診断システム１０’を構築することができ、システム導入時の初期コストを低減できるといった利点がある。

一方、相違度の算出を現場端末２０’側で行う構成とした場合は、現場端末２０’からブレーキ遠隔診断装置３０’に送信されるのは、電流波形そのものよりもデータサイズが小さい相違度となるため、データ通信量を大幅に削減することができる。したがって、この構成の場合は、通信に必要とされる費用を削減し、システム稼働時の運用コストを低減できるといった利点がある。

なお、以上で説明したネットワーク型のブレーキ診断システム１０’においては、クラウド環境などに設けられたブレーキ遠隔診断装置３０（３０’）に対して、多数のエレベータ設置現場に各々設けられた多数の現場端末２０（２０’）を接続することができる。そして、ブレーキ遠隔診断装置３０（３０’）において、エレベータごとに設けられた多数の電磁ブレーキ１００の診断を行うことができる。このとき、診断の対象となる電磁ブレーキ１００の型式がエレベータごとに異なる場合は、それぞれの型式にあった閾値を用いることが望ましい。また、エレベータごとに算出された相違度の値を、電磁ブレーキ１００の型式の違いを吸収するように正規化した上で分散ｓ^２を求め、共通の閾値を用いて判定を行うようにしてもよい。

すなわち、エレベータごとに設けられた多数の電磁ブレーキ１００を診断対象とする場合、図１１に示した例と同様に、電磁ブレーキ１００の規格に関する情報を型式ごとに保持する型式ＤＢ１７と、正規化処理部１８とをブレーキ遠隔診断装置３０（３０’）に追加する。そして、正規化処理部１８が、型式ＤＢ１７を参照しながら、個々の電磁ブレーキ１００ごとに算出されて相違度ＤＢ１４に保持された相違度の値を、電磁ブレーキ１００の型式の違いを吸収するように正規化して判定部１５に渡す。判定部１５は、正規化処理部１８によって正規化された相違度の値を用いて上述の分散ｓ^２を求め、得られた分散ｓ^２の値に基づいて、電磁ブレーキ１００のアーマチュア１０４の動きがランダムに変動する安定性不良の有無を判定する。

また、エレベータの設置現場に設けられた現場端末２０（２０’）は、エレベータに組み込まれたものでもエレベータとは分離された構成のものでもよい。

以上で述べた実施形態や変形例によれば、エレベータの電磁ブレーキの可動部材の動きがランダムに変動する安定性不良の有無を精度よく検知できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述の実施形態は、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。上述の実施形態は、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同様に、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ものである。

１０（１０’） ブレーキ診断システム、１１ 取得部、１３ 算出部、１５ 判定部、１６ 出力部、２０（２０’） 現場端末、３０（３０’）ブレーキ遠隔診断装置、４０ ネットワーク、１００（２００） 電磁ブレーキ、１０４ アーマチュア（可動部材）、１０９（２１０） コイル、１２０ 電流検出器、２０３ ブレーキアーム（可動部材）。

Claims (6)

1. エレベータの電磁ブレーキを診断するブレーキ診断システムであって、
   前記電磁ブレーキの制動時または解放時の可動部材が動く動作区間において前記電磁ブレーキのコイルを流れる電流の値の変化を表す電流波形を取得する取得部と、
   前記電磁ブレーキのＮ回目の制動時の前記動作区間の電流波形と前記電磁ブレーキのＮ−１回目の制動時の前記動作区間の電流波形との相違度、または、前記電磁ブレーキのＮ回目の解放時の前記動作区間の電流波形と前記電磁ブレーキのＮ−１回目の解放時の前記動作区間の電流波形との相違度を算出する算出部と、
   所定回数分の前記相違度の分散に基づいて、前記可動部材の動きがランダムに変動する安定性不良の有無を判定する判定部と、
   を備えることを特徴とするブレーキ診断システム。
2. 前記判定部は、前記分散が第１閾値以上である場合に第１レベルの安定性不良が生じていると判定し、
   前記判定部により前記第１レベルの安定性不良が生じていると判定された場合に、所定の警告を出力する出力部をさらに備えること
   を特徴とする請求項１に記載のブレーキ診断システム。
3. 前記判定部は、前記分散が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上である場合に第２レベルの安定性不良が生じていると判定し、
   前記出力部は、前記判定部により前記第２レベルの安定性不良が生じていると判定された場合は、前記エレベータのサービスを停止させる指令を出力すること
   を特徴とする請求項２に記載のブレーキ診断システム。
4. 前記算出部は、前記電磁ブレーキのＮ回目の制動時の前記動作区間の電流波形と正常状態と推定される前記電磁ブレーキの制動時の前記動作区間の電流波形との相違度、または、前記電磁ブレーキのＮ回目の解放時の前記動作区間の電流波形と正常状態と推定される前記電磁ブレーキの解放時の前記動作区間の電流波形との相違度である正常時比較相違度をさらに算出し、
   前記判定部は、前記正常時比較相違度が第３閾値以上である場合に前記安定性不良とは異なる他の動作不良が生じていると判定すること
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のブレーキ診断システム。
5. エレベータの設置現場に設けられた現場端末とネットワークを介して接続され、前記エレベータの電磁ブレーキを遠隔で診断するブレーキ遠隔診断装置であって、
   前記電磁ブレーキの制動時または解放時の可動部材が動く動作区間において前記電磁ブレーキのコイルを流れる電流の値の変化を表す電流波形を、前記現場端末から受信する受信部と、
   前記電磁ブレーキのＮ回目の制動時の前記動作区間の電流波形と前記電磁ブレーキのＮ−１回目の制動時の前記動作区間の電流波形との相違度、または、前記電磁ブレーキのＮ回目の解放時の前記動作区間の電流波形と前記電磁ブレーキのＮ−１回目の解放時の前記動作区間の電流波形との相違度を算出する算出部と、
   所定回数分の前記相違度の分散に基づいて、前記可動部材の動きがランダムに変動する安定性不良の有無を判定する判定部と、
   を備えることを特徴とするブレーキ遠隔診断装置。
6. エレベータの設置現場に設けられた現場端末とネットワークを介して接続され、前記エレベータの電磁ブレーキを遠隔で診断するブレーキ遠隔診断装置であって、
   前記電磁ブレーキの制動時または解放時の可動部材が動く動作区間において前記電磁ブレーキのコイルを流れる電流の値の変化を表す電流波形について、前記電磁ブレーキのＮ回目の制動時の前記動作区間の電流波形と前記電磁ブレーキのＮ−１回目の制動時の前記動作区間の電流波形との相違度、または、前記電磁ブレーキのＮ回目の解放時の前記動作区間の電流波形と前記電磁ブレーキのＮ−１回目の解放時の前記動作区間の電流波形との相違度を、前記現場端末から受信する受信部と、
   所定回数分の前記相違度の分散に基づいて、前記可動部材の動きがランダムに変動する安定性不良の有無を判定する判定部と、
   を備えることを特徴とするブレーキ遠隔診断装置。

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