JPWO2017022709A1 - 破断検出装置 - Google Patents

Abstract

破断検知装置は、第１センサ、第２センサ、時間検出部（２１）及び位置検出部（２２）を備える。時間検出部（２１）は、第１センサからの出力信号と第２センサからの出力信号とに基づいて、ロープに発生した振動が第１位置に到達してから第２位置に到達するまでの時間を検出する。位置検出部（２２）は、第１位置及び第２位置のロープ距離と時間検出部（２１）によって検出された時間とに基づいて、ロープの破断部の位置を検出する。

Description

この発明は破断検出装置に関する。

エレベーター装置には種々のロープが使用される。例えば、エレベーターのかごは、主ロープによって昇降路に吊り下げられる。主ロープは、巻上機の駆動綱車といった滑車に巻き掛けられる。主ロープは、繰り返しの曲げ変形を受けることによって次第に劣化する。主ロープが劣化すると、主ロープを構成する素線が破断する。素線が縒り合わされたストランドが破断することもある。また、素線の破断或いはストランドの破断は、主ロープと滑車との間に異物が噛み込まれることによっても発生する。

破断した素線或いはストランドは、主ロープの表面から突出する。このため、素線或いはストランドが破断した状態でエレベーターの運転が行われると、破断した素線或いはストランドが昇降路に設けられた機器に接触する恐れがある。

特許文献１及び２に、エレベーター装置が記載されている。特許文献１に記載されたエレベーター装置では、巻上機の駆動綱車にロープガイドが設けられる。また、ロープガイドの振動がセンサによって検出される。センサが検出した振動に基づいて、素線或いはストランドが破断したことが検出される。

特許文献２に記載されたエレベーター装置では、駆動綱車の近傍にロープの異常を検出するためのセンサが設けられる。センサは、破断した素線或いはストランドに接触することによって変位する検出用の部材を備える。

日本特許第５２０３３３９号公報 日本特許第４８９６６９２号公報

エレベーター装置では、各滑車に対し、主ロープが通過（接触）する範囲が予め決まっている。例えば、主ロープのうち、ある範囲の部分が駆動綱車を通過する。駆動綱車を通過する部分がつり合いおもりの吊り車を通過するとは限らない。このため、特許文献１或いは２に記載されたセンサを用いて素線の破断或いはストランドの破断を検出しようとすると、主ロープが巻き掛けられた複数の滑車の近傍にセンサを取り付ける必要がある。例えば、つり合いおもりの吊り車の近傍にセンサを取り付ける場合は、つり合いおもりから制御装置の間に信号線を敷設しなければならない。多数のセンサが必要になるとともに各センサから信号線を引き出さなければならず、構成が複雑になるといった問題があった。特に、多数の滑車が使用される２：１ローピング方式のエレベーター装置では、上記問題が顕著になる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされた。この発明の目的は、簡単な構成によって素線或いはストランドの破断位置を検出できる破断検知装置を提供することである。また、この発明の他の目的は、簡単な構成によって素線或いはストランドの破断の発生を検出できる破断検知装置を提供することである。

この発明に係る破断検知装置は、ロープに発生した振動がロープの第１位置に到達した際に出力信号が変動する第１センサと、ロープに発生した振動がロープの第２位置に到達した際に出力信号が変動する第２センサと、第１センサからの出力信号と第２センサからの出力信号とに基づいて、ロープに発生した振動が第１位置に到達してから第２位置に到達するまでの時間を検出する時間検出部と、第１位置及び第２位置のロープ距離と時間検出部によって検出された時間とに基づいて、ロープの破断部の位置を検出する位置検出部と、を備える。

この発明に係る破断検知装置は、エレベーターの主ロープに発生した振動が主ロープの第１位置に到達した際に出力信号が変動するセンサと、センサからの出力信号の変動を検出する変動検出部と、変動検出部によって検出された変動が閾値を超えるか否かを判定する変動判定部と、変動が閾値を超えると変動判定部によって判定された場合に、最大となる変動をセンサが検出した時のかご位置を検出するかご位置検出部と、かご位置検出部によって検出された複数のかご位置に基づいて、主ロープに破断部が存在するか否かを判定する破断判定部と、を備える。

この発明に係る破断検知装置であれば、簡単な構成によって素線或いはストランドの破断位置を検出できる。また、簡単な構成によって素線或いはストランドの破断の発生を検出できる。

エレベーター装置の構成を模式的に示す図である。 返し車を示す斜視図である。 返し車の断面を示す図である。 主ロープの破断部が移動する様子を説明するための図である。 主ロープの破断部が移動する様子を説明するための図である。 主ロープの破断部が移動する様子を説明するための図である。 センサ信号の出力を示す図である。 センサ信号の出力を示す図である。 図８の要部を拡大した図である。 この発明の実施の形態１における破断検出装置の構成例を示す図である。 図１０に示す破断検出装置の機能を説明するための図である。 この発明の実施の形態１における破断検出装置の動作例を示すフローチャートである。 変動検出部の機能の一例を説明するための図である。 破断検出装置の他の動作例を示すフローチャートである。 制御装置の破断判定機能の一例を説明するための図である。 変動検出部の機能を説明するための図である。 制御装置の破断判定機能の一例を説明するための図である。 この発明の実施の形態３における破断検出装置の動作例を示すフローチャートである。 制御装置のハードウェア構成を示す図である。

添付の図面を参照し、本発明を説明する。重複する説明は、適宜簡略化或いは省略する。各図において、同一の符号は同一の部分又は相当する部分を示す。

実施の形態１．
図１は、エレベーター装置の構成を模式的に示す図である。先ず、図１を参照し、エレベーター装置の構成について説明する。

かご１は、昇降路２を上下に移動する。昇降路２は、例えば建物内に形成された上下に延びる空間である。つり合いおもり３は、昇降路２を上下に移動する。かご１及びつり合いおもり３は、主ロープ４によって昇降路２に吊り下げられる。かご１及びつり合いおもり３を吊り下げるためのローピングの方式は、図１に示す例に限定されない。例えば、かご１及びつり合いおもり３を１：１ローピングで昇降路２に吊り下げても良い。以下においては、かご１及びつり合いおもり３を２：１ローピングで吊り下げる例について具体的に説明する。

主ロープ４は、一方の端部が昇降路２の固定体に支持される。例えば、主ロープ４の一方の端部は、昇降路２の頂部に設けられた固定体に支持される。主ロープ４は、一方の端部から下方に延びる。主ロープ４は、一方の端部側から吊り車５、吊り車６、返し車７、駆動綱車８、返し車９及び吊り車１０に順次巻き掛けられる。主ロープ４は、吊り車１０から上方に延びる。主ロープ４は、他方の端部が昇降路２の固定体に支持される。例えば、主ロープ４の他方の端部は、昇降路２の頂部に設けられた固定体に支持される。

以下の説明では、主ロープ４の端部のうち、かご１に近い上記一方の端部のことをかご側端末という。また、つり合いおもり３に近い上記他方の端部のことをおもり側端末という。

吊り車５及び吊り車６は、かご１に備えられる。吊り車５及び吊り車６は、例えばかご床の下部に回転可能な状態で設置される。返し車７及び返し車９は、例えば昇降路２の頂部に回転可能な状態で設置される。駆動綱車８は、巻上機１１に備えられる。巻上機１１は、例えば昇降路２のピットに設けられる。吊り車１０は、つり合いおもり３に備えられる。吊り車１０は、例えばおもりを支持する枠の上部に回転可能な状態で設置される。

主ロープ４が巻き掛けられる滑車の配置は、図１に示す例に限定されない。例えば、駆動綱車８は、昇降路２の頂部又は昇降路２の上方の機械室（図示せず）に配置されても良い。

秤装置１２は、かご１の積載荷重を検出する。秤装置１２は、例えば主ロープ４のかご側端末に掛かる荷重に基づいて、かご１の積載荷重を検出する。秤装置１２は、検出した荷重に応じた秤信号を出力する。秤装置１２から出力された秤信号は、制御装置１３に入力される。

加速度計１４は、かご１の加速度を検出する。かご１は、ガイドレール（図示せず）に案内されて鉛直方向に移動する。このため、加速度計１４は、かご１の鉛直方向の加速度を検出する。加速度計１４は、例えばかご１に設けられる。加速度計１４は、検出した加速度に応じた加速度信号を出力する。加速度計１４から出力された加速度信号は、制御装置１３に入力される。

巻上機１１は、トルクを検出する機能を有する。巻上機１１は、検出したトルクに応じたトルク信号を出力する。巻上機１１から出力されたトルク信号は、制御装置１３に入力される。

調速機１５は、かご１の下降速度が基準速度を超えると、非常止め（図示せず）を動作させてかご１を停止させる。調速機１５は、例えば調速ロープ１６、調速綱車１７及びエンコーダ１８を備える。調速ロープ１６は、調速綱車１７に巻き掛けられ、かご１に連動して移動する。調速ロープ１６が移動すると、調速綱車１７が回転する。エンコーダ１８は、調速綱車１７の回転方向及び回転角度に応じた回転信号を出力する。エンコーダ１８から出力された回転信号は、制御装置１３に入力される。

図２は、返し車９を示す斜視図である。図３は、返し車９の断面を示す図である。返し車９を支持する部材に外れ止め１９が設けられる。外れ止め１９は、返し車９の溝から主ロープ４が外れることを防止する。外れ止め１９は、例えば、主ロープ４のうち返し車９の溝に巻き掛けられた部分に僅かな間隙を有して対向する。主ロープ４に異常が発生していなければ、主ロープ４は、外れ止め１９に接触しない。

図２及び図３は、主ロープ４を構成する素線或いは素線が縒り合されたストランドが破断した状態を示す。以下の説明では、主ロープ４のうち素線或いはストランドが破断した部分を破断部４ａと表記する。破断部４ａは、図２及び図３に示すように主ロープ４の表面から突出する。このため、かご１が移動すると、破断部４ａは返し車９を通過する際に外れ止め１９に接触する。

図２及び図３は、主ロープ４が巻き掛けられた滑車の一例として返し車９を示す。吊り車５、吊り車６、返し車７、駆動綱車８及び吊り車１０に対しても、外れ止め１９と同様の機能を有する外れ止めが設けられる。

図４から図６は、主ロープ４の破断部４ａが移動する様子を説明するための図である。図４は、かご１が最下階の乗場に停止している状態を示す。図４は、主ロープ４のうちかご側端末から吊り車５に巻き掛けられた部分の間に破断部４ａが存在する例を示す。かご１が最下階の乗場に停止している状態では、破断部４ａは吊り車５の近傍に存在する。

図６は、かご１が最上階の乗場に停止している状態を示す。図６は、主ロープ４のうち返し車７から駆動綱車８の間に配置された部分に破断部４ａが存在する例を示す。かご１が最上階の乗場に停止している状態では、破断部４ａは返し車７の近傍に存在する。即ち、かご１が最下階の乗場から最上階の乗場に移動すると、破断部４ａは、吊り車５、吊り車６及び返し車７を順次通過する。かご１が最下階の乗場から最上階の乗場に移動しても、破断部４ａは、駆動綱車８、返し車９及び吊り車１０を通過しない。

図５は、かご１が最下階の乗場から最上階の乗場に移動する途中の状態を示す。具体的に、図５は、破断部４ａが吊り車５を通過している時の状態を示す。破断部４ａは、吊り車５を通過する際に外れ止めに接触する。

図７及び図８は、センサ信号の出力を示す図である。図７及び図８において、（ａ）はかご１が最下階から位置Ｐの間を走行した時のかご１の位置を示す。図７及び図８の（ａ）に示す波形は、例えばエンコーダ１８からの回転信号に基づいて取得される。

図７及び図８において、（ｂ）はかご１の積載荷重を示す。図７及び図８の（ｂ）に示す波形は、かご１の積載荷重がｗの時に例えば秤装置１２から出力された秤信号の波形である。図７及び図８の（ｃ）は、巻上機１１のトルクを示す。図７及び図８の（ｃ）に示す波形は、かご１が最下階から位置Ｐの間を移動する際の最大トルクがＴ_ｑ１、最小トルクが−Ｔ_ｑ２の時に巻上機１１から出力されたトルク信号の波形である。図７及び図８の（ｄ）は、かご１の鉛直方向の加速度を示す。図７及び図８の（ｄ）に示す波形は、かご１が最大加速度ａ_１、最大減速度ａ_２で最下階から位置Ｐの間を移動する時に加速度計１４から出力された加速度信号の波形である。

図７は、主ロープ４に破断部４ａが存在していない時の波形の例を示す。図８は、主ロープ４に破断部４ａが存在し、かご１が位置Ｐ_１から位置Ｐ_２の間を移動する時に破断部４ａがある滑車を通過する時の波形の例を示す。破断部４ａは、滑車を通過する際に外れ止めに接触する。これにより、破断部４ａが滑車を通過する際に主ロープ４に振動が発生する。主ロープ４のかご側端末が変位すると、秤装置１２から出力される秤信号が影響を受ける。このため、主ロープ４に振動が発生すると、秤装置１２からの秤信号に変動が生じる。

同様に、主ロープ４のうち駆動綱車８に巻き掛けられた部分が変位すると、巻上機１１から出力されるトルク信号が影響を受ける。このため、主ロープ４に振動が発生すると、巻上機１１からのトルク信号に変動が生じる。また、主ロープ４のうち吊り車５に巻き掛けられた部分或いは吊り車６に巻き掛けられた部分が変位すると、加速度計１４から出力される加速度信号が影響を受ける。このため、主ロープ４に振動が発生すると、加速度計１４からの加速度信号に変動が生じる。

図９は、図８の要部を拡大した図である。図９の（ｂ）は、図８（ｂ）のうち時刻ｔ_１から時刻ｔ_２までの波形を拡大した図である。図９の（ｃ）は、図８（ｃ）のうち時刻ｔ_１から時刻ｔ_２までの波形を拡大した図である。図９は、破断部４ａが外れ止めに接触した際に、主ロープ４のうちかご側端末から駆動綱車８に巻き掛けられた部分の間に破断部４ａが存在する例を示す。また、図９は、破断部４ａが外れ止めに接触した際に、かご側端末から破断部４ａまでの主ロープ４の長さが駆動綱車８に巻き掛けられた部分から破断部４ａまでの主ロープ４の長さより短い例を示す。

破断部４ａが外れ止めに接触することによって主ロープ４に発生した振動は、破断部４ａから主ロープ４のかご側端末及びおもり側端末に向かって伝播する。図９に示す例では、かご側端末から破断部４ａまでの主ロープ４の長さが駆動綱車８に巻き掛けられた部分から破断部４ａまでの主ロープ４の長さより短い。このため、上記振動に起因する秤信号の変動成分はトルク信号の変動成分より早く現れる。図９は、上記振動に起因する変動が秤信号に現れてから時間Δｔが経過した後にトルク信号に現れる例を示す。

図１０は、この発明の実施の形態１における破断検出装置の構成例を示す図である。図１１は、図１０に示す破断検出装置の機能を説明するための図である。図１１の（ａ）は、図１に示す主ロープ４を一直線状に延ばした状態を示す。図１１の（ｂ）から（ｄ）は、主ロープ４に対する各滑車の位置を示す。図１１の（ｂ）から（ｄ）において、二重丸で示す滑車は定滑車である。通常の丸で示す滑車は動滑車である。

具体的に、図１１（ｂ）は、かご１が最下階の乗場に停止している時の各滑車の位置を示す。図１１（ｃ）は、かご１が最上階の乗場に停止している時の各滑車の位置を示す。図１１（ｃ）において、黒丸はかご１が最下階に停止している時の各滑車の位置を示す。かご１が最下階の乗場から最上階の乗場に移動すると、各滑車は、主ロープ４に対し、黒丸から黒丸を始点とする矢印の長さの距離だけ矢印の向きに移動する。

図１１の（ｄ）は、主ロープ４の破断部４ａが吊り車５を通過する時の各滑車の位置を示す。破断部４ａは、吊り車５を通過する際に外れ止めに接触する。破断部４ａが外れ止めに接触すると、主ロープ４に振動が発生する。主ロープ４に発生した振動は、その発生位置から主ロープ４のかご側端末及びおもり側端末に向かって伝播する。

制御装置１３は、例えば変動検出部２０、時間検出部２１、位置検出部２２、距離演算部２３、変動判定部２４、かご位置検出部２５、破断判定部２６、動作制御部２７及び通報部２８を備える。

以下に、図１０から図１５も参照し、本実施の形態における破断検出装置の機能及び動作について具体的に説明する。図１２は、この発明の実施の形態１における破断検出装置の動作例を示すフローチャートである。

変動検出部２０は、センサ信号の変動を検出する（Ｓ１０１）。本実施の形態では、秤信号及びトルク信号をセンサ信号として採用する例について説明する。即ち、変動検出部２０は、秤信号の変動を検出する。また、変動検出部２０は、トルク信号の変動を検出する。図１３は、変動検出部２０の機能の一例を説明するための図である。

変動検出部２０は、例えば秤信号の微分値ｕを計算する。これにより、秤信号の高周波成分が抽出される。次に、変動検出部２０は、計算した微分値ｕの２乗積分値を計算する。これにより、抽出した高周波成分が増幅される。変動検出部２０は、トルク信号に対しても同様の処理を行う。変動検出部２０は、例えばトルク信号の微分値ｕの２乗積分値を計算する。センサ信号の変動を検出する方法は、上記例に限定されない。変動検出部２０は、他の方法によってセンサ信号の変動を検出しても良い。

時間検出部２１は、図９を用いて説明した上記時間Δｔを検出する（Ｓ１０２）。本実施の形態に示す例では、時間検出部２１は、秤信号とトルク信号とに基づいて時間Δｔの検出を行う。秤信号は、主ロープ４に発生した振動が主ロープ４のかご側端末の支持位置（第１位置）に到達した際に変動する。トルク信号は、主ロープ４に発生した振動が主ロープ４が駆動綱車８に巻き掛けられている位置（第２位置）に到達した際に変動する。破断部４ａから第１位置までの主ロープ４の長さが破断部４ａから第２位置までの主ロープ４の長さより短い場合、時間Δｔは、主ロープ４に発生した振動が第１位置に到達してから第２位置に到達するまでに掛かる時間に相当する。

時間検出部２１は、例えば、秤信号に変動が発生した時刻とトルク信号に変動が発生した時刻との差を上記時間Δｔとして検出する。時間検出部２１は、変動検出部２０によって検出された秤信号の変動とトルク信号の変動とに基づいて時間Δｔの検出を行う。

位置検出部２２は、主ロープ４の破断部４ａの位置を検出する（Ｓ１０３）。位置検出部２２は、第１位置及び第２位置の主ロープ４上の距離と時間検出部２１によって検出された時間Δｔとに基づいて、破断部４ａの位置検出を行う。例えば、時間Δｔは、次式で求めることができる。

ここで、Ｘ_１は振動の発生位置から第１位置までの主ロープ４上の距離である。本実施の形態に示す例では、Ｘ_１は、破断部４ａからかご側端末の支持位置までの主ロープ４の長さである。Ｘ_２は振動の発生位置から第２位置までの主ロープ４上の距離である。本実施の形態に示す例では、Ｘ_２は、破断部４ａから駆動綱車８に巻き掛けられた位置までの主ロープ４の長さである。なお、Ｘ_１及びＸ_２は、主ロープ４に振動が発生した時、即ち破断部４ａが外れ止めに接触した時の主ロープ４上の距離である。ｖは主ロープ４を伝播する振動の速度である。Ｌは第１位置から第２位置までの主ロープ４上の距離である。Ｌ＝Ｘ_１＋Ｘ_２である。以下の説明では、主ロープ４上の距離のことを「ロープ距離」と表記する。

式（１）を変形することにより、次式を得ることができる。

速度ｖは既知である。したがって、時間Δｔ及びロープ距離Ｌが分かれば、振動の発生位置、即ち破断部４ａの位置を特定することができる。

本実施の形態１に示す例では、第１位置は主ロープ４のかご側端末の支持位置である。第２位置は、主ロープ４が駆動綱車８に巻き掛けられた位置である。主ロープ４は、動滑車である吊り車５及び吊り車６に巻き掛けられる。このため、ロープ距離Ｌは、吊り車５及び吊り車６の位置（高さ）、即ちかご１の位置（高さ）に応じて変化する。距離演算部２３は、吊り車５及び吊り車６の位置、即ちかご１の位置に基づいてロープ距離Ｌを演算する。距離演算部２３は、例えばエンコーダ１８からの回転信号に基づいてかご１の位置を演算する。位置検出部２２は、距離演算部２３によって演算されたロープ距離Ｌと時間検出部２１によって検出された時間Δｔとに基づいてロープ距離Ｘ_１を演算する。なお、採用するセンサ信号によってはロープ距離Ｌが一定の場合がある。かかる場合は、制御装置１３に距離演算部２３を備える必要はない。

上記構成を有する破断検出装置であれば、簡単な構成によって破断部４ａの位置を検出できる。従来のように、破断部４ａの位置を特定するために滑車或いは滑車の近傍に多数のセンサを設置する必要はない。多数の滑車が使用される２：１ローピング方式のエレベーター装置では、特に有効である。

図１４は、破断検出装置の他の動作例を示すフローチャートである。例えば、図１４に示す動作フローは、図１２に示す動作フローと並行して行われる。

図１２のＳ１０１で説明したように、変動検出部２０は、センサ信号の変動を検出する。変動検出部２０は、例えば秤信号の微分値ｕの２乗積分値を計算する。また、変動検出部２０は、例えばトルク信号の微分値ｕの２乗積分値を計算する。

変動判定部２４は、変動検出部２０によって検出された変動が閾値を超えるか否かを判定する（Ｓ１１２）。変動検出部２０によって検出された変動と比較するための閾値は制御装置１３に予め記憶される。変動検出部２０によって検出された変動が閾値を超えると変動判定部２４によって判定されない場合、動作制御部２７は、通常運転を継続する（Ｓ１１６）。変動検出部２０によって検出された変動が閾値を超えると変動判定部２４によって判定されると、かご位置検出部２５は、一定の条件の下で最大となる変動をセンサが検出した時のかご位置を検出する（Ｓ１１３）。

破断判定部２６は、主ロープ４に破断部４ａが存在するか否かを判定する（Ｓ１１４）。破断判定部２６は、かご位置検出部２５によって検出された複数のかご位置に基づいて上記判定を行う。主ロープ４に破断部４ａが存在することが破断判定部２６によって判定されない場合、動作制御部２７は、通常運転を継続する（Ｓ１１６）。破断判定部２６は、例えば、かご位置検出部２５によって検出された複数のかご位置がある範囲（基準範囲）に入っている場合に、主ロープ４に破断部４ａが存在することを判定する（Ｓ１１４のＹｅｓ）。基準範囲は、例えば、かご位置が同一位置とみなすことができる範囲に設定される。

主ロープ４に破断部４ａが存在することが破断判定部２６によって判定されると、動作制御部２７は、かご１を最寄り階に停止させる（Ｓ１１５）。動作制御部２７は、他の緊急動作を行っても良い。また、主ロープ４に破断部４ａが存在することが破断判定部２６によって判定されると、通報部２８は、外部への通報を行う（Ｓ１１５）。例えば、通報部２８は、主ロープ４に破断部４ａが存在する旨の情報と位置検出部２２によって検出された破断部４ａの位置の情報とをエレベーターの保守会社に通報する。

図１５は、制御装置１３の破断判定機能の一例を説明するための図である。かご位置検出部２５は、例えば、センサ信号の微分値ｕを２乗した値ｕ^２のうち最大の値が検出された時のかご位置を検出する。かご位置検出部２５は、変動検出部２０によって計算された値ｕ^２とエンコーダ１８から入力される回転信号とに基づいて上記検出を行う。また、かご位置検出部２５は、センサ信号の微分値ｕの２乗積分値が閾値を超えると変動判定部２４によって判定されると、その時点において値ｕ^２が最大となるかご位置を制御装置１３に記憶させる。

例えば、かご１が基準階に停止すると、変動検出部２０による変動検出とかご位置検出部２５によるかご位置検出とが初期化される。このため、かご１が基準階に停止する度に、上記各検出値が０にリセットされる。基準階は、例えば玄関階、最下階或いは最上階に設定される。かかる場合、センサ信号の微分値ｕの２乗積分値が閾値を超えると変動判定部２４によって判定されると、かご１が基準階に前回停止してからその時点までの間にセンサが最大の変動（値ｕ^２）を検出した時のかご位置が制御装置１３に新たに記憶される。

破断判定部２６は、制御装置１３に記憶された上記かご位置に基づいて、主ロープ４に破断部４ａが発生したか否かを判定する。破断判定部２６は、例えば、制御装置１３に記憶された一定数以上のかご位置が基準範囲に入っていれば、主ロープ４に破断部４ａが存在することを判定する。破断部４ａが存在することを判定するための条件は、適宜設定される。

上記構成を有する破断検出装置であれば、主ロープ４に破断部４ａが発生したことを簡単な構成によって検出できる。

なお、変動検出部２０によるセンサ信号の変動検出は、かご１が移動している時のみ行っても良い。例えば、変動検出部２０は、かご１が停止している間、センサ信号の微分値ｕの２乗積分値を計算しない。時間検出部２１は、かご１が移動している時のみ時間の検出に必要な処理を行う。かかる構成であれば、制御装置１３に掛かる負荷を軽減できる。

また、センサ信号の微分値ｕの２乗積分値が閾値を超えることによって制御装置１３にかご位置が記憶された場合は、制御装置１３に記憶されたかご位置を含む周辺区間でのみ、その後のセンサ信号の変動検出を実施しても良い。かかる構成であれば、レール摩擦といった環境要因或いはセンサノイズによる影響を排除し、判定精度を向上させることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、変動検出部２０がセンサ信号の微分値ｕの２乗積分値を計算する例について説明した。本実施の形態では、変動検出部２０が他の方法によってセンサ信号の変動を検出する例について説明する。

図１６は、変動検出部２０の機能の一例を説明するための図である。図１７は、制御装置１３の破断判定機能の一例を説明するための図である。本実施の形態で開示しない破断検出装置の構成及び機能については、実施の形態１で開示した構成及び機能と同じである。

本実施の形態における巻上機１１は、図１０に示すようにエンコーダ２９を備える。エンコーダ２９は、駆動綱車８の回転方向及び回転角度に応じた回転信号を出力する。エンコーダ２９から出力された回転信号は、制御装置１３に入力される。

変動検出部２０は、巻上機１１のエンコーダ２９から出力された回転信号に基づいて、かご１の鉛直方向の加速度を演算する。変動検出部２０は、主ロープ４の剛性及びエレベーターの動特性を表現した運動方程式を用いて上記演算を行っても良い。変動検出部２０は、エンコーダ２９が出力した回転信号を用いて演算した加速度と加速度計１４からの加速度信号とを比較することにより、加速度計１４が出力した加速度信号の変動を検出する。

巻上機１１は、駆動綱車８を駆動するための電動機を備える。電動機に対しては、乗り心地を向上させるために、速度変動を打ち消すような制御が行われる。このような速度制御の効果により、エンコーダ２９からの回転信号に現れる変動成分は、加速度計１４からの加速度信号に現れる変動成分より小さくなる。図１６に示すように、エンコーダ２９が出力した回転信号を用いて演算した加速度と加速度計１４からの加速度信号との差分ｅを求めることにより、加速度計１４が出力した加速度信号の変動を検出することができる。

また、変動検出部２０は、秤装置１２からの秤信号を用いてかご１の鉛直方向の加速度を演算する。変動検出部２０は、エンコーダ２９が出力した回転信号を用いて演算した加速度と秤信号を用いて演算した加速度とを比較することにより、秤装置１２が出力した秤信号の変動を検出する。巻上機１１による速度制御の効果により、エンコーダ２９からの回転信号に現れる変動成分は、秤装置１２からの秤信号に現れる変動成分より小さくなる。エンコーダ２９が出力した回転信号を用いて演算した加速度と秤信号を用いて演算した加速度との差分ｅを求めることにより、秤装置１２が出力した秤信号の変動を検出することができる。

時間検出部２１、距離演算部２３及び位置検出部２２の各機能は、実施の形態１で開示した各機能と同じである。本実施の形態に示す例では、時間検出部２１は、加速度計１４からの加速度信号と秤装置１２からの秤信号とに基づいて、時間Δｔを検出する。秤信号は、主ロープ４に発生した振動が主ロープ４のかご側端末の支持位置（第１位置）に到達した際に変動する。加速度信号は、主ロープ４に発生した振動が主ロープ４が吊り車５或いは吊り車６に巻き掛けられている位置（第２位置）に到達した際に変動する。

時間検出部２１は、例えば、加速度信号に変動が発生した時刻と秤信号に変動が発生した時刻との差を時間Δｔとして検出する。時間検出部２１は、変動検出部２０によって検出された加速度信号の変動と秤信号の変動とに基づいて時間Δｔの検出を行う。

距離演算部２３は、第１位置と第２位置とのロープ距離を演算する。位置検出部２２は、距離演算部２３によって演算されたロープ距離Ｌと時間検出部２１によって検出された時間Δｔとに基づいて、破断部４ａの位置を検出する。なお、採用するセンサ信号によってはロープ距離Ｌが一定の場合がある。かかる場合は、制御装置１３に距離演算部２３を備える必要はない。

上記構成を有する破断検出装置であっても、簡単な構成によって破断部４ａの位置を検出できる。多数の滑車が使用される２：１ローピング方式のエレベーター装置では、特に有効である。

また、かご位置検出部２５は、上記差分ｅのうち最大の値が検出された時のかご位置を検出する。かご位置検出部２５は、変動検出部２０によって計算された差分ｅとエンコーダ１８から入力される回転信号とに基づいて上記検出を行う。かご位置検出部２５は、差分ｅが閾値を超えると変動判定部２４によって判定されると、その時点において差分ｅが最大となるかご位置を制御装置１３に記憶させる。

例えば、かご１が基準階に停止すると、変動検出部２０による変動検出とかご位置検出部２５によるかご位置検出とが初期化される。かかる場合、差分ｅが閾値を超えると変動判定部２４によって判定されると、かご１が基準階に前回停止してからその時点までの間にセンサが最大の変動（差分ｅ）を検出した時のかご位置が制御装置１３に新たに記憶される。

破断判定部２６は、制御装置１３に記憶された上記かご位置に基づいて、主ロープ４に破断部４ａが発生したか否かを判定する。破断判定部２６は、例えば、制御装置１３に記憶された一定数以上のかご位置が基準範囲に入っていれば、主ロープ４に破断部４ａが存在することを判定する。破断部４ａが存在することを判定するための条件は、適宜設定される。

上記構成を有する破断検出装置であっても、主ロープ４に破断部４ａが発生したことを簡単な構成によって検出できる。

なお、変動検出部２０によるセンサ信号の変動検出は、かご１が移動している時のみ行っても良い。また、上記差分ｅが閾値を超えることによってかご位置が制御装置１３に記憶された場合は、制御装置１３に記憶されたかご位置を含む周辺区間でのみ、その後のセンサ信号の変動検出を実施しても良い。

実施の形態３．
実施の形態１及び２では、センサ信号を利用して破断部４ａの有無を判定する例について説明した。本実施の形態では、破断部４ａの存在が検出された後に行われる緊急動作の例について説明する。制御装置１３は、例えば緊急動作として、かご１内が無人であることを条件に、主ロープ４に破断部４ａが存在することを再確認するための診断運転を行う。

図１８は、この発明の実施の形態３における破断検出装置の動作例を示すフローチャートである。図１８のＳ１０１、及びＳ１１２〜Ｓ１１６での処理は、実施の形態１或いは２で開示した処理と同様である。このため、詳細な説明は適宜省略する。

変動検出部２０は、センサ信号の変動を検出する（Ｓ１０１）。変動判定部２４は、変動検出部２０によって検出された変動が閾値を超えるか否かを判定する（Ｓ１１２）。変動検出部２０によって検出された変動が閾値を超えると変動判定部２４によって判定されない場合、動作制御部２７は、通常運転を継続する（Ｓ１１６）。変動検出部２０によって検出された変動が閾値を超えると変動判定部２４によって判定されると、かご位置検出部２５は、一定の条件の下で最大となる変動をセンサが検出した時のかご位置を検出する（Ｓ１１３）。

破断判定部２６は、主ロープ４に破断部４ａが存在するか否かを判定する（Ｓ１１４）。破断判定部２６は、例えば、かご位置検出部２５によって検出された複数のかご位置に基づいて上記判定を行う。主ロープ４に破断部４ａが存在することが破断判定部２６によって判定されない場合、動作制御部２７は、通常運転を継続する（Ｓ１１６）。破断判定部２６は、例えば、かご位置検出部２５によって検出された複数のかご位置が基準範囲に入っている場合に、主ロープ４に破断部４ａが存在することを判定する（Ｓ１１４のＹｅｓ）。

主ロープ４に破断部４ａが存在することが破断判定部２６によって判定されると、動作制御部２７は、かご１を最寄り階に停止させる。動作制御部２７は、かご１を最寄り階に停止させると、ドアを開放させる。また、動作制御部２７は、かご１を最寄り階に停止させると、かご１を降りるように促すためのアナウンスをかご１内の乗客に対して行う（Ｓ１２７）。

次に、動作制御部２７は、かご１内が無人であるか否かを判定する（Ｓ１２８）。動作制御部２７は、例えば、秤装置１２からの秤信号に基づいてＳ１２８の判定を行う。動作制御部２７は、他の装置からの信号に基づいて上記判定を行っても良い。例えば、かご１にカメラが設置される。動作制御部２７は、カメラからの画像信号に基づいて、かご１内が無人であるか否かを判定しても良い。動作制御部２７は、かご１内が無人であることを判定できなければ、かご１を降りるように促すためのアナウンスをかご１内の乗客に対して行う（Ｓ１２７）。

かご１内の乗客がアナウンスを聞いてかご１から降りると、かご１内が無人であることが動作制御部２７によって判定される（Ｓ１２８のＹｅｓ）。動作制御部２７は、かご１内が無人であることを判定すると、ドアを閉めて診断運転を行う（Ｓ１２９）。診断運転では、例えば、かご１を走行させ、最下階から最上階の間を１往復させる。診断運転において、かご１は、最下階から最上階の間を複数回往復しても良い。

Ｓ１２９でかご１の走行が開始されると、図１８のＳ１０１、及びＳ１１２〜Ｓ１１４で行われる処理と同様の処理が行われる。例えば、破断判定部２６は、主ロープ４に破断部４ａが存在するか否かを判定する（Ｓ１２１０）。主ロープ４に破断部４ａが存在することが破断判定部２６によって判定されない場合（Ｓ１２１０のＮｏ）、動作制御部２７は、診断運転を終了して通常運転に復帰させる（Ｓ１２１１）。

破断判定部２６は、例えば、かご位置検出部２５によって検出された複数のかご位置が基準範囲に入っている場合に、主ロープ４に破断部４ａが存在することを判定する（Ｓ１２１０のＹｅｓ）。主ロープ４に破断部４ａが存在することが破断判定部２６によって判定されると、動作制御部２７は、かご１を最寄り階に停止させる。また、主ロープ４に破断部４ａが存在することが破断判定部２６によって判定されると、通報部２８は、外部への通報を行う（Ｓ１１５）。例えば、通報部２８は、主ロープ４に破断部４ａが存在する旨の情報と位置検出部２２によって検出された破断部４ａの位置の情報とをエレベーターの保守会社に通報する。

上記構成を有する破断検出装置であれば、主ロープ４に生じた破断部４ａの検出精度を向上させることができる。例えば、センサ信号の変動は、かご１内の乗客が動くことによっても発生する。本実施の形態に示す例では、かご１内が無人の状態で破断部４ａの存在を再確認するための診断運転が行われるため、乗客の動作に起因する誤検知を防止できる。

なお、診断運転で行われるかご１の往復走行は、最下階から最上階の間に限定されない。例えば、Ｓ１１４で存在が検出された破断部４ａの位置を位置検出部２２で特定し、滑車がその特定された位置を通過するようにかご１を往復走行させても良い。例えば、滑車が破断部４ａを通過するような特定の階床間だけ、かご１を往復走行させても良い。かかる構成であれば、診断運転に要する時間を短縮させることができる。

実施の形態１から３では、主ロープ４に発生した振動によって出力信号が変動するセンサとして、秤装置１２、巻上機１１のトルク検出機能及び加速度計１４を例示した。上記センサは、これらに限定されない。例えば、秤装置１２と同様の装置を主ロープ４のおもり側端末に設置しても良い。

実施の形態１から３では、破断部の位置及びその発生を検出するためのロープとして、エレベーターの主ロープ４を例示した。上記ロープは、これに限定されない。例えば、エレベーターで使用されている他のロープの破断検出を上記構成の破断検出装置によって実施しても良い。また、エレベーター以外で使用されているロープの破断検出を上記構成の破断検出装置によって実施しても良い。

符号２０〜２８に示す各部は、制御装置１３が有する機能を示す。図１９は、制御装置１３のハードウェア構成を示す図である。制御装置１３は、ハードウェア資源として、例えば入出力インターフェース３０とプロセッサ３１とメモリ３２とを含む回路を備える。制御装置１３は、メモリ３２に記憶されたプログラムをプロセッサ３１によって実行することにより、各部２０〜２８が有する各機能を実現する。各部２０〜２８が有する各機能の一部又は全部をハードウェアによって実現しても良い。

また、各部２０〜２８が有する機能は、クラウド上の計算機にてプログラムを実行することによって実現しても良い。かかる場合、各部２０〜２８によって得られた結果は、ネットワーク及び通信等を通じて制御装置１３に送信される。制御装置１３は、受信した情報に基づいて必要な動作を行なえば良い。

この発明に係る破断検出装置は、ロープが用いられた装置に適用できる。

１ かご、 ２ 昇降路、 ３ つり合いおもり、 ４ 主ロープ、 ４ａ 破断部、 ５ 吊り車、 ６ 吊り車、 ７ 返し車、 ８ 駆動綱車、 ９ 返し車、 １０ 吊り車、 １１ 巻上機、 １２ 秤装置、 １３ 制御装置、 １４ 加速度計、 １５ 調速機、 １６ 調速ロープ、 １７ 調速綱車、 １８ エンコーダ、 １９ 外れ止め、 ２０ 変動検出部、 ２１ 時間検出部、 ２２ 位置検出部、 ２３ 距離演算部、 ２４ 変動判定部、 ２５ かご位置検出部、 ２６ 破断判定部、 ２７ 動作制御部、 ２８ 通報部、 ２９ エンコーダ、 ３０ 入出力インターフェース、 ３１ プロセッサ、 ３２ メモリ

Claims (12)

1. ロープに発生した振動が前記ロープの第１位置に到達した際に出力信号が変動する第１センサと、
   前記ロープに発生した振動が前記ロープの第２位置に到達した際に出力信号が変動する第２センサと、
   前記第１センサからの出力信号と前記第２センサからの出力信号とに基づいて、前記ロープに発生した振動が前記第１位置に到達してから前記第２位置に到達するまでの時間を検出する時間検出部と、
   前記第１位置及び前記第２位置のロープ距離と前記時間検出部によって検出された時間とに基づいて、前記ロープの破断部の位置を検出する位置検出部と、
   を備えた破断検出装置。
2. 前記ロープは、エレベーターのかごを昇降路に吊り下げ、
   前記第１センサ及び前記第２センサからの出力信号の変動を検出する変動検出部と、
   前記変動検出部によって検出された変動が閾値を超えるか否かを判定する変動判定部と、
   変動が閾値を超えると前記変動判定部によって判定された場合に、最大となる変動を前記第１センサ又は前記第２センサが検出した時のかご位置を検出するかご位置検出部と、
   前記かご位置検出部によって検出された複数のかご位置に基づいて、前記ロープに破断部が存在するか否かを判定する破断判定部と、
   を備えた請求項１に記載の破断検出装置。
3. 前記ロープは、エレベーターに備えられた定滑車及び動滑車に巻き掛けられ、
   前記第１位置及び前記第２位置の少なくとも一方は、前記ロープの端部からのロープ距離がかご位置に応じて変化する請求項２に記載の破断検出装置。
4. 前記第１センサ及び前記第２センサからの出力信号は、前記ロープが巻き掛けられた駆動綱車を有する巻上機からのトルク信号、前記かごの積載荷重を検出する秤装置からの秤信号、又は前記かごに設けられた加速度計からの加速度信号である請求項２又は請求項３に記載の破断検出装置。
5. 前記ロープに破断部が存在すると前記破断判定部によって判定された場合に、前記かご内が無人の状態で診断運転を行う動作制御部を更に備え、
   前記診断運転において、前記かごは、前記ロープが巻き掛けられた滑車が前記位置検出部によって検出された破断部の位置を通過するように走行する請求項２から請求項４の何れか一項に記載の破断検出装置。
6. 前記動滑車の位置に基づいて、前記第１位置及び前記第２位置のロープ距離を演算する距離演算部を更に備え、
   前記位置検出部は、前記距離演算部によって演算されたロープ距離と前記時間検出部によって検出された時間とに基づいて、前記ロープの破断部の位置を検出する請求項３に記載の破断検出装置。
7. 前記動滑車は、エレベーターのかごに備えられ、
   前記距離演算部は、前記かごの位置に基づいて前記第１位置及び前記第２位置のロープ距離を演算する請求項６に記載の破断検出装置。
8. 前記時間検出部は、前記かごが移動している時に時間の検出に必要な処理を行う請求項２に記載の破断検出装置。
9. 前記ロープは、巻上機の駆動綱車に巻き掛けられ、
   前記変動検出部は、前記巻上機のエンコーダが出力した回転信号を用いて演算した前記かごの加速度と前記第１センサからの出力信号を用いて演算した前記かごの加速度とを比較することにより、前記第１センサからの出力信号の変動を検出する請求項２に記載の破断検出装置。
10. エレベーターの主ロープに発生した振動が前記主ロープの第１位置に到達した際に出力信号が変動するセンサと、
    前記センサからの出力信号の変動を検出する変動検出部と、
    前記変動検出部によって検出された変動が閾値を超えるか否かを判定する変動判定部と、
    変動が閾値を超えると前記変動判定部によって判定された場合に、最大となる変動を前記センサが検出した時のかご位置を検出するかご位置検出部と、
    前記かご位置検出部によって検出された複数のかご位置に基づいて、前記主ロープに破断部が存在するか否かを判定する破断判定部と、
    を備えた破断検出装置。
11. 前記センサからの出力信号は、前記主ロープが巻き掛けられた駆動綱車を有する巻上機からのトルク信号、前記主ロープによって吊り下げられたかごの積載荷重を検出する秤装置からの秤信号、又は前記かごに設けられた加速度計からの加速度信号である請求項１０に記載の破断検出装置。
12. 前記主ロープは、巻上機の駆動綱車に巻き掛けられ、エレベーターのかごを昇降路に吊り下げ、
    前記変動検出部は、前記巻上機のエンコーダが出力した回転信号を用いて演算した前記かごの加速度と前記センサからの出力信号を用いて演算した前記かごの加速度とを比較することにより、前記センサからの出力信号の変動を検出する請求項１０に記載の破断検出装置。

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