WO2021064786A1

WO2021064786A1 - エレベーターの索状体の状態推定装置およびエレベーターシステム

Info

Publication number: WO2021064786A1
Application number: PCT/JP2019/038497
Authority: WO
Inventors: 知洋浅村; 英一齊藤
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2021-04-08
Also published as: CN114423699A; JP7188610B2; JPWO2021064786A1; CN114423699B

Abstract

エレベーターの索状体の振動の節部においても、腹部の振幅を安定に推定できる状態推定装置およびエレベーターシステムを提供する。エレベーターシステム（１）の状態推定装置（２１）は、一対の接触体（２２）と、接触検知部（２３）と、振幅推定部（２４）と、を備える。一対の接触体（２２）は、エレベーターの索状体の基本振動の節部に沿って、索状体に関して互いに対称な位置に設けられる。接触検知部（２３）は、一対の接触体（２２）の少なくとも一方への節部の接触を検知する。振幅推定部（２４）は、一対の接触体（２２）の各々への接触の開始時刻および終了時刻のうち少なくとも２種類の時刻に基づいて索状体の基本振動の腹部の振幅を推定する。

Description

エレベーターの索状体の状態推定装置およびエレベーターシステム

　本発明は、エレベーターの索状体の状態推定装置およびエレベーターシステムに関する。

　特許文献１は、エレベーターの異常状態検出装置の例を開示する。異常状態検出装置は、ガバナーロープの画像をキャプチャするＴＯＦカメラ（ＴＯＦ：Ｔｉｍｅ　Ｏｆ　Ｆｌｉｇｈｔ）を備える。異常状態検出装置は、ＴＯＦカメラがキャプチャした画像に基づいて、ＴＯＦカメラが設けられた位置におけるガバナーロープの振動方向および振幅を計算する。異常状態検出装置は、計算した振動方向および振幅に基づいてガバナーロープの最大振幅を推定する。

日本特開２０１８－１７７５３２号公報

　しかしながら、特許文献１の異常状態検出装置は、振幅の大きさに基づいてガバナーロープの最大振幅を推定する。一方、ロープの振動の節部の振幅は微小であるため、節部において計測される振幅の大きさは、外乱の影響を受けやすい。このため、特許文献１の異常状態検出装置において、ＴＯＦカメラが節部に設けられるときに、振幅を安定に推定できない場合がある。

　本発明は、このような課題を解決するためになされた。本発明の目的は、エレベーターの索状体の振動の節部においても、腹部の振幅を安定に推定できる状態推定装置およびエレベーターシステムを提供することである。

　本発明に係るエレベーターの索状体の状態推定装置は、エレベーターの索状体の基本振動の節部に沿って、索状体に関して互いに対称な位置に設けられる一対の接触体と、一対の接触体の少なくとも一方への節部の接触を検知する接触検知部と、一対の接触体の各々への接触の開始時刻および終了時刻のうち少なくとも２種類の時刻に基づいて索状体の基本振動の腹部の振幅を推定する振幅推定部と、を備える。

　本発明に係るエレベーターシステムは、エレベーターの索状体の基本振動の節部に沿って、索状体に関して互いに対称な位置に設けられる一対の接触体と、一対の接触体の少なくとも一方への節部の接触を検知する接触検知部と、一対の接触体の各々への接触の開始時刻および終了時刻のうち少なくとも２種類の時刻に基づいて索状体の基本振動の腹部の振幅を推定する振幅推定部と、を備える。

　本発明に係る状態推定装置またはエレベーターシステムであれば、エレベーターの索状体の振動の節部において腹部の振幅を安定に推定できる。

実施の形態１に係るエレベーターシステムの構成図である。実施の形態１に係るエレベーターシステムの構成図である。実施の形態１に係る状態推定装置の構成図である。実施の形態１に係る状態推定装置による推定の例を示す図である。実施の形態１に係る状態推定装置による推定の例を示す図である。実施の形態１に係るエレベーターシステムの動作の例を示すフローチャートである。実施の形態１に係るエレベーターシステムの主要部のハードウェア構成図である。実施の形態２に係る状態推定装置の構成図である。実施の形態３に係る状態推定装置の構成図である。

　本発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一または相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化または省略する。

　実施の形態１．
　図１および図２は、実施の形態１に係るエレベーターシステムの構成図である。

　図１に示す例において、エレベーターシステム１は、複数の階床を有する建物２に適用される。エレベーターシステム１において、昇降路３が、建物２の複数の階床にわたって設けられる。エレベーターシステム１において、機械室４が、昇降路３の上方に設けられる。機械室４において、ロープダクト５が、床面に設けられる。ロープダクト５は、機械室４から昇降路３に通じる開口である。エレベーターシステム１において、例えばピット６が、昇降路３の下端部に設けられる。

　エレベーターシステム１は、巻上機７と、主ロープ８と、そらせ車９と、かご１０と、釣合い錘１１と、釣合いロープ１２と、張り車１３と、を備える。巻上機７は、例えば機械室４に設けられる。巻上機７は、シーブおよびモーターを有する。巻上機７のシーブは、巻上機７のモーターの回転軸に接続される。巻上機７のモーターは、巻上機７のシーブを回転させる駆動力を発生させる機器である。主ロープ８は、巻上機７のシーブおよびそらせ車９に巻き掛けられる。そらせ車９は、例えば機械室４に設けられる。そらせ車９は、シーブである。主ロープ８は、ロープダクト５を通じて機械室４から昇降路３に延びる。かご１０および釣合い錘１１は、昇降路３において主ロープ８によって吊られている。かご１０は、昇降路３の内部を鉛直方向に走行することで乗客などを複数の階床の間で輸送する機器である。釣合い錘１１は、主ロープ８を通じて巻上機７のシーブにかかる荷重の釣合いをかご１０との間でとる機器である。かご１０および釣合い錘１１は、巻上機７のシーブの回転によって主ロープ８が移動することで、昇降路３において互いに反対方向に走行する。釣合いロープ１２は、主ロープ８の移動によって生じる主ロープ８のかご１０の側の自重および主ロープ８の釣合い錘１１の側の自重の不均衡を補償する機器である。釣合いロープ１２の一端は、かご１０に取り付けられる。釣合いロープ１２の他端は、釣合い錘１１に取り付けられる。釣合いロープ１２は、張り車１３に巻き掛けられる。張り車１３は、釣合いロープ１２に張力をかけるシーブである。張り車１３は、例えばピット６に設けられる。主ロープ８は、エレベーターの索状体の例である。釣合いロープ１２は、エレベーターの索状体の例である。エレベーターの索状体は、例えばワイヤロープ、ベルトロープ、またはチェーンなどを含んでもよい。

　エレベーターシステム１は、調速機１４と、調速機ロープ１５と、張り車１６と、を備える。調速機１４は、例えば機械室４に設けられる。調速機１４は、かご１０の過剰な走行速度を抑える機器である。調速機１４は、シーブを有する。調速機ロープ１５は、調速機１４のシーブに巻き掛けられる。調速機ロープ１５の両端は、かご１０に取り付けられる。調速機ロープ１５は、張り車１６に巻き掛けられる。張り車１６は、調速機ロープ１５に張力をかけるシーブである。張り車１６は、例えばピット６に設けられる。調速機ロープ１５は、エレベーターの索状体の例である。

　エレベーターシステム１は、制御ケーブル１７と、制御盤１８と、を備える。制御ケーブル１７は、制御信号などを通信するケーブルである。制御ケーブル１７の一端は、かご１０に接続される。制御ケーブル１７の他端は、例えば昇降路３の壁面に取付けられる。制御盤１８は、エレベーターの動作を制御する装置である。制御盤１８は、例えば機械室４に設けられる。制御盤１８は、例えば制御ケーブル１７を通じてかご１０との間で制御信号を通信する。制御ケーブル１７は、エレベーターの索状体の例である。

　以下において、次のように設定されるｘｙｚ直交座標系を用いて説明する。ｘ軸の正の方向は、鉛直下方向である。ｙｚ平面は、水平面である。ｚ軸の方向は、巻上機７のシーブの回転軸の方向である。

　図２は、エレベーターシステム１において、建物揺れ１９が発生している状態を示す図である。建物揺れ１９は、例えば地震、または風などの外乱によって発生する建物２の揺れである。建物揺れ１９の発生によって、建物２に固定されている巻上機７および調速機１４などは、建物２とともに揺れる。これにより、エレベーターの索状体の例である主ロープ８、釣合いロープ１２、調速機ロープ１５、および制御ケーブル１７は、振動を加えられる。ここで、建物揺れ１９の周波数および索状体の固有振動数が一致するときに、索状体の揺れは、共振現象によって大きくなる。エレベーターシステム１において共振現象が発生する場合に、索状体は、基本振動によって共振することが多い。基本振動は、最も低い固有振動数に対応する振動である。図２に示す例において、主ロープ８のかご１０の側の部分の基本振動による共振現象が発生している。

　この例において、主ロープ８のかご１０の側の部分は、巻上機７のシーブから昇降路３に引き出されてかご１０に取り付けられる。このため、主ロープ８のかご１０の側の部分の基本振動の節は、巻上機７のシーブから引き出される点Ｎ１、およびかご１０に取り付けられる点Ｎ２である。主ロープ８のかご１０の側の部分の基本振動の腹は、２つの節の中間の点Ｍである。主ロープ８のかご１０の側の部分は、平衡位置２０を中心として振動する。平衡位置２０は、２つの節を結ぶ線分上の位置である。

　なお、釣合いロープ１２のかご１０の側の部分の基本振動の節は、例えば張り車１３から引き出される点およびかご１０に取り付けられる点である。このとき、釣合いロープ１２のかご１０の側の部分の基本振動の腹は、２つの節の中間の点である。また、調速機ロープ１５の基本振動の節は、例えば調速機１４のシーブから引き出される点および張り車１６から引き出される点である。このとき、調速機ロープ１５の基本振動の腹は、２つの節の中間の点である。また、制御ケーブル１７の基本振動の節は、例えばかご１０に取り付けられる点である。このとき、制御ケーブル１７の基本振動の腹は、例えばかご１０から下がる部分の下端部である。以下において、主ロープ８のかご１０側の部分を、索状体の振動部分の例とする。

　エレベーターシステム１は、状態推定装置２１を備える。状態推定装置２１は、エレベーターの索状体の振動部分の揺れの状態を推定する装置である。状態推定装置２１は、例えば機械室４のロープダクト５に設けられる。

　続いて、状態推定装置２１の構成を説明する。
　図３は、実施の形態１に係る状態推定装置の構成図である。
　この例において、状態推定装置２１は、主ロープ８のｙ軸方向の揺れの状態を推定するように設けられる。状態推定装置２１は、例えばｚ軸方向など水平方向の他の方向の揺れの状態を推定するように設けられてもよい。

　状態推定装置２１は、一対の接触体２２と、接触検知部２３と、振幅推定部２４と、を備える。

　一対の接触体２２は、例えばロープダクト５の縁の部分に設けられる。一対の接触体２２の各々は、主ロープ８の振動部分の節部に沿って設けられる。ここで、主ロープ８の節部は、振動部分の基本振動の節側の端部において振動する部分である。節部は、振動部分の基本振動の腹Ｍよりも節Ｎ１または節Ｎ２のいずれかに近い部分である。節部は振動部分の振動する部分であるため、節部は、節Ｎ１または節Ｎ２そのものではない。また、主ロープ８の腹部は、振動部分の腹の部分である。腹部は、振動部分の基本振動の節Ｎ１および節Ｎ２よりも腹Ｍに近い部分である。腹部は、腹Ｍそのものであってもよい。一対の接触体２２は、平衡位置２０にある主ロープ８に関して互いに対称な位置に設けられる。一対の接触体２２は、主ロープ８を挟んで対向する。この例において、一方の接触体２２は、主ロープ８の平衡位置２０よりｙ軸の正側に配置される。他方の接触体２２は、主ロープ８の平衡位置２０よりｙ軸の負側に配置される。一対の接触体２２の各々は、主ロープ８の平衡位置２０から距離Ｙだけ離して配置される。一対の接触体２２の間隔は、ロープダクト５の幅より狭い。この例において、ロープダクト５の幅は、振動部分に共振現象が発生しても主ロープ８が接触しない幅に設定されている。一対の接触体２２の各々の下端は、振動体の節Ｎ１からｘ軸方向に距離ｘ_０だけ離れた位置に配置される。

　接触検知部２３は、一対の接触検知センサー２５を備える。一方の接触検知センサー２５は、主ロープ８の平衡位置２０よりｙ軸の正側に配置される接触体２２に対応する。他方の接触検知センサー２５は、主ロープ８の平衡位置２０よりｙ軸の負側に配置される接触体２２に対応する。接触検知センサー２５は、対応する接触体２２への主ロープ８の接触の開始および終了を検知するセンサーである。接触検知センサー２５は、例えば力センサーまたは圧力センサーである。接触検知センサー２５は、接触の強弱を検知することなく接触の有無を検知する例えばプッシュスイッチなどであってもよい。

　振幅推定部２４は、接触検知部２３が検知した接触の開始および終了の信号を取得しうるように、接触検知部２３に接続される。振幅推定部２４は、接触の開始および終了の時刻を取得しうるように、例えば時計機能を搭載する。

　エレベーターシステム１の制御盤１８は、運転モード管理部２６を備える。運転モード管理部２６は、エレベーターの運転モードを管理する部分である。エレベーターの運転モードは、例えば通常運転モードおよび管制運転モードを含む。通常運転モードは、乗客などを輸送する通常時の運転モードである。管制運転モードは、例えば診断運転などを行う異常発生時などの運転モードである。

　続いて、図４および図５を用いて、状態推定装置２１による索状体の揺れの状態の推定の例を説明する。
　図４および図５は、実施の形態１に係る状態推定装置による推定の例を示す図である。

　図４の左側において、エレベーターシステム１に接触体２２が設けられていなかった場合の主ロープ８の振動部分の揺れが示される。主ロープ８の振動部分の長さは、節Ｎ１から節Ｎ２までの長さＬである。節Ｎ１から腹Ｍまでの長さは、Ｌ／２である。主ロープ８の振動部分の基本振動において、振幅のｘ軸方向の分布は、正弦関数状である。このため、節Ｎ１を基準としたｘ軸方向の位置ｘ_０における振幅Ｙ´は、腹部の振幅Ａ´を用いて次の式（１）で表される。

　　　　　　・・・・・・（１）

　一方、図４の右側において、接触体２２が設けられているエレベーターシステム１における主ロープ８の振動部分の揺れが示される。位置ｘ_０において主ロープ８の平衡位置２０から距離Ｙを隔てて設けられている接触体２２によって、位置ｘ_０における主ロープ８の変位は、Ｙを超えない範囲に制限される。ここで、節Ｎ１から接触体２２までの長さｘ_０は、振動部分の長さＬに対して十分短い。このため、接触体２２が設けられているエレベーターシステム１における位置ｘ_０より下方の振動部分の振動は、エレベーターシステム１に接触体２２が設けられていなかった場合の振動部分の全体の振動と同様とみなすことができる。このとき、接触体２２が設けられているエレベーターシステム１における振動部分の振動は、接触体２２の間隔による変位Ｙのオフセットを加えた振動として近似できる。このため、エレベーターシステム１における腹部の振幅Ａは、エレベーターシステム１に接触体２２が設けられていなかった場合の腹部における振幅Ａ´を用いて次の式（２）で表される。

　　　　　　・・・・・・（２）

　なお、ｘ_０はＬに対して十分短い。このとき、Ａ＝Ａ´としてもよい。このため、エレベーターシステム１における腹部の振幅Ａは、次の式（３）で表される。

　　　　　　・・・・・・（３）

　図５の上側において、エレベーターシステム１に接触体２２が設けられていなかった場合の、主ロープ８の節部である位置ｘ_０における変位の時間変化のグラフが示される。このグラフにおいて、横軸は時間変化を表す。縦軸は主ロープ８の平衡位置２０からの変位を表す。グラフの太い実線は、節部の変位を表す。このとき、節部は、振幅がＹ´の正弦関数状に振動する。このため、振動の周期をＴとすると、平衡位置２０における節部の速度ｖ´は、次の式（４）で表される。

　　　　　　・・・・・・（４）

　一方、図５の下側において、接触体２２が設けられているエレベーターシステム１について、主ロープ８の節部である位置ｘ_０における変位の時間変化のグラフが示される。このグラフにおいて、横軸は時間変化を表す。縦軸は主ロープ８の平衡位置２０からの変位を表す。グラフの太い実線は、節部の実際の変位を表す。グラフの太い破線は、エレベーターシステム１に接触体２２が設けられていなかった場合における振幅がＹ´の正弦関数状の振動を表す。

　２つの接触体２２によって、主ロープ８の節部の変位は、Ｙを超えない範囲に制限される。この例において、節部は、主ロープ８の平衡位置２０よりｙ軸の負側に配置される接触体２２に振動によって接触する。当該接触体２２に対応する接触検知センサー２５は、節部の接触体２２への接触の開始を検知する。このとき、主ロープ８の振動部分の接触体２２より下方の部分は、慣性によってそのまま運動する。ここで、ｘ_０はＬに対して十分短いため、接触体２２より下方の部分は、エレベーターシステム１に接触体２２が設けられていなかった場合と同様に振動する。この間に接触体２２に接触している節部の変位は、接触体２２によってＹのまま変動しない。接触体２２より下方の部分の変位が最大となった後に、当該部分は平衡位置２０に戻る方向に運動する。

　その後の時刻ｔ_１において、接触体２２より下方の部分が平衡位置２０に戻るときに、節部は、接触していた接触体２２から離れる。当該接触体２２に対応する接触検知センサー２５は、節部の接触体２２への接触の終了を検知する。主ロープ８の節部は、ｙ軸の正の方向に速度ｖで平衡位置２０を通過する。

　その後の時刻ｔ_２において、節部は、主ロープ８の平衡位置２０よりｙ軸の正側に配置される接触体２２に接触する。当該接触体２２に対応する接触検知センサー２５は、節部の接触体２２への接触の開始を検知する。主ロープ８の振動部分の接触体２２より下方の部分は、慣性によってそのまま運動する。この間に接触体２２に接触している節部の変位は、接触体２２によってＹのまま変動しない。接触体２２より下方の部分の変位が最大となった後に、当該部分は平衡位置２０に戻る方向に運動する。

　その後の時刻ｔ_３において、接触体２２より下方の部分が平衡位置２０に戻るときに、節部は、接触していた接触体２２から離れる。当該接触体２２に対応する接触検知センサー２５は、節部の接触体２２への接触の終了を検知する。主ロープ８の節部は、ｙ軸の負の方向に速度ｖで平衡位置２０を通過する。

　その後の時刻ｔ_４において、節部は、主ロープ８の平衡位置２０よりｙ軸の負側に配置される接触体２２に再び接触する。当該接触体２２に対応する接触検知センサー２５は、節部の接触体２２への接触の開始を検知する。ここで、接触体２２より下方の部分は、エレベーターシステム１に接触体２２が設けられていなかった場合と同様に振動する。このため、主ロープ８は、建物揺れ１９による振動において同様の運動を周期Ｔで繰り返す。主ロープ８が接触体２２に接触しながら振動しているときに、振幅推定部２４は、接触検知部２３が検知した節部の接触体２２への接触の開始時刻および終了時刻を取得する。

　ここで、ｔ_２－ｔ_１などの主ロープ８の節部が一対の接触体２２の間で運動している時間は、ｔ_３－ｔ_２などの節部の接触が継続している時間より十分短い。このため、節部が平衡位置２０を通過する速度ｖ´は、ｖ´＝ｖとして近似できる。一対の接触体２２の間隔は２Ｙであるので、振幅推定部２４は、例えば次の式（５）によってｖを算出する。

　　　　　　・・・・・・（５）

　また、振幅推定部２４は、例えば次の式（６）によって主ロープ８の振動の周期Ｔを算出する。

　　　　　　・・・・・・（６）

　振幅推定部２４は、式（４）から式（６）に基づいて、次の式（７）のようにＹ´を算出する。

　　　　　　・・・・・・（７）

　振幅推定部２４は、式（３）および式（７）に基づいて、腹部の振幅Ａを推定する。

　振幅推定部２４は、推定した振幅Ａが閾値を超える場合に、索状体の異常振動を検出する。閾値は、例えば昇降路３に設けられる振れ止めに索状体が接触する振幅などに対応する値として予め設定される。振幅推定部２４は、異常振動を検出する場合に、検出信号を制御盤１８の運転モード管理部２６に出力する。運転モード管理部２６は、振幅推定部２４から検出信号が入力されるときに、エレベーターの運転モードを通常運転モードから管制運転モードに切り替える。

　続いて、図６を用いて、エレベーターシステム１の動作の例を説明する。
　図６は、実施の形態１に係るエレベーターシステムの動作の例を示すフローチャートである。

　ステップＳ１において、状態推定装置２１は、接触検知部２３によって主ロープ８の節部が接触体２２に接触したかを判定する。判定結果がＮｏの場合に、状態推定装置２１についてのエレベーターシステム１の動作は、ステップＳ１に進む。判定結果がＹｅｓの場合に、状態推定装置２１についてのエレベーターシステム１の動作は、ステップＳ２に進む。

　ステップＳ２において、状態推定装置２１は、接触検知部２３によって主ロープ８の節部の接触体２２への接触の開始時刻および終了時刻として、ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、およびｔ_４を順次取得する。その後、状態推定装置２１についてのエレベーターシステム１の動作は、ステップＳ３に進む。

　ステップＳ３において、振幅推定部２４は、主ロープ８の節部の速度ｖおよび主ロープ８の振動の周期Ｔを、開始時刻および終了時刻に基づいて推定する。その後、状態推定装置２１についてのエレベーターシステム１の動作は、ステップＳ４に進む。

　ステップＳ４において、振幅推定部２４は、主ロープ８の節部の速度ｖおよび振動の周期Ｔに基づいて、腹部の振幅Ａを推定する。その後、状態推定装置２１についてのエレベーターシステム１の動作は、ステップＳ５に進む。

　ステップＳ５において、振幅推定部２４は、推定した振幅Ａが閾値を超えるかを判定する。判定結果がＮｏの場合に、状態推定装置２１についてのエレベーターシステム１の動作は、ステップＳ１に進む。判定結果がＹｅｓの場合に、エレベーターシステム１の動作は、ステップＳ６に進む。

　ステップＳ６において、制御盤１８の運転モード管理部２６は、エレベーターの運転モードを管制運転モードに切り替える。その後、索状体の揺れの状態の推定に係るエレベーターシステム１の動作は、終了する。

　なお、振幅推定部２４は、一方の接触体２２への接触の開始時刻および終了時刻、ならびに他方の接触体２２への接触の開始時刻および終了時刻からなる４種類の時刻のうち、いずれか２種類の時刻に基づいて腹部の振幅を推定してもよい。振幅推定部２４は、いずれか１種類の時刻の間隔によって周期Ｔを算出してもよい。１種類の時刻は、例えばいずれかの接触体２２への接触の開始時刻である。このとき、当該１種類の時刻の間隔は、当該接触体２２への接触の開始時刻から、当該接触体２２への次の接触の開始時刻までの時間である。

　また、接触検知部２３は、一方の接触体２２に対応する接触検知センサー２５のみを備えてもよい。主ロープ８の節部は、振動の半周期の間に、平衡位置２０から接触体２２の位置まで速度ｖで変位し、接触を継続し、接触体２２の位置から平衡位置２０まで速度ｖで変位する。このため、振幅推定部２４は、接触の継続時間をΔｔとして、例えば次の式（８）によってｖを算出してもよい。なお、接触の継続時間Δｔは、いずれかの接触体２２への接触の開始時刻から当該接触体２２への接触の終了時刻までの時間である。

　　　　　　・・・・・・（８）

　以上に説明したように、実施の形態１に係る状態推定装置２１は、一対の接触体２２と、接触検知部２３と、振幅推定部２４と、を備える。一対の接触体２２は、エレベーターの索状体の基本振動の節部に沿って、索状体に関して互いに対称な位置に設けられる。接触検知部２３は、一対の接触体２２の少なくとも一方への節部の接触を検知する。振幅推定部２４は、一対の接触体２２の各々への接触の開始時刻および終了時刻のうち少なくとも２種類の時刻に基づいて索状体の基本振動の腹部の振幅を推定する。
　また、実施の形態１に係るエレベーターシステム１は、一対の接触体２２と、接触検知部２３と、振幅推定部２４と、を備える。一対の接触体２２は、エレベーターの索状体の基本振動の節部に沿って、索状体に関して互いに対称な位置に設けられる。接触検知部２３は、一対の接触体２２の少なくとも一方への節部の接触を検知する。振幅推定部２４は、一対の接触体２２の各々への接触の開始時刻および終了時刻のうち少なくとも２種類の時刻に基づいて索状体の基本振動の腹部の振幅を推定する。

　接触の開始時刻および終了時刻は、索状体の接触体２２への接触の有無が切り替わる時刻である。ここで、接触の有無は、二値の情報であるため、外乱の影響を受けにくい。このため、接触の開始時刻および終了時刻は、外乱の影響を受けにくい。したがって、振幅推定部２４は、エレベーターの索状体の節部において、腹部の振幅を安定に推定できる。
　また、エレベーターシステム１における機器の状態を把握することは、ＢＣＰ（Ｂｕｓｉｎｅｓｓ　Ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ）情報プラットフォームを構築する上で重要となる。状態推定装置２１は、機器の状態の１つとして、エレベーターの索状体の揺れの状態を推定できる。
　また、接触体２２は節部に設けられるので、状態推定装置２１は、振動部分の長さが運転によって変化する主ロープ８などに対しても適用しやすい。また、状態推定装置２１は、振動部分において腹部などの複数の箇所にカメラまたは非接触式のセンサーなどの測定機器を設けなくてもよい。

　また、接触検知部２３は、一対の接触体２２の各々への節部の接触を検知する。振幅推定部２４は、一対の接触体２２の各々への接触の開始時刻および終了時刻に基づいて索状体の基本振動の腹部の振幅を推定する。

　振幅推定部２４は、一対の接触体２２の各々への接触の開始時刻および終了時刻からなる４種類の時刻に基づいて腹部の振幅を推定する。当該４種類の時刻は、振動の一周期に満たない時間間隔の間の時刻である。このため、状態推定部は、速やかに振動の推定を行うことができる。

　また、振幅推定部２４は、一対の接触体２２の一方への節部の接触の終了時刻、および一対の接触体２２の他方への節部の接触の開始時刻に基づいて、一対の接触体２２の間において運動する節部の速度を推定する。振幅推定部２４は、一対の接触体２２の各々への節部の接触の開始時刻および終了時刻に基づいて索状体の振動の周期を推定する。振幅推定部２４は、推定した速度および周期に基づいて腹部の振幅を推定する。

　これにより、振幅推定部２４は、単純な処理によって腹部の振幅を推定できる。このため、状態推定装置２１において、振幅の推定による処理の負荷が低減される。

　また、エレベーターシステム１は、運転モード管理部２６を備える。運転モード管理部２６は、振幅推定部２４に推定された腹部の振幅が予め設定された閾値を超えるときに、エレベーターの運転モードを管制運転モードに切り替える。

　これにより、索状体が共振現象などによって大きく振動する場合に、管制運転によってエレベーターの運転の継続の可否などが診断できる。このため、例えば異常振動する索状体が周辺の機器に衝突することなどによる障害の発生を予防できる。

　また、状態推定装置２１は、例えばかご１０の上に設けられてもよい。このとき、接触体２２は、節Ｎ２の側の節部に沿って設けられる。状態推定装置２１は、主ロープ８の釣合い錘１１の側の振動部分に設けられてもよい。状態推定装置２１は、釣合いロープ１２、調速機ロープ１５、または制御ケーブル１７の振動部分に設けられてもよい。また、エレベーターシステム１において、例えば主ロープ８などのローピングは、１：１ローピング、２：１ローピング、またはその他のローピングであってもよい。

　また、エレベーターシステム１において、機械室４は設けられなくてもよい。このとき、巻上機７、および調速機１４などの機器は、昇降路３の上部または下部などに設けられてもよい。

　また、振幅推定部２４のハードウェアは、制御盤１８と一体であってもよい。

　続いて、図７を用いて、エレベーターシステム１のハードウェア構成の例について説明する。
　図７は、実施の形態１に係るエレベーターシステムの主要部のハードウェア構成図である。

　エレベーターシステム１の各機能は、処理回路により実現し得る。処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ１ｂと少なくとも１つのメモリ１ｃとを備える。処理回路は、プロセッサ１ｂおよびメモリ１ｃと共に、あるいはそれらの代用として、少なくとも１つの専用のハードウェア１ａを備えてもよい。

　処理回路がプロセッサ１ｂとメモリ１ｃとを備える場合、エレベーターシステム１の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。そのプログラムはメモリ１ｃに格納される。プロセッサ１ｂは、メモリ１ｃに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、エレベーターシステム１の各機能を実現する。

　プロセッサ１ｂは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰともいう。メモリ１ｃは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどの、不揮発性または揮発性の半導体メモリなどにより構成される。

　処理回路が専用のハードウェア１ａを備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらの組み合わせで実現される。

　エレベーターシステム１の各機能は、それぞれ処理回路で実現することができる。あるいは、エレベーターシステム１の各機能は、まとめて処理回路で実現することもできる。エレベーターシステム１の各機能について、一部を専用のハードウェア１ａで実現し、他部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。このように、処理回路は、ハードウェア１ａ、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせでエレベーターシステム１の各機能を実現する。

　実施の形態２．
　実施の形態２において、実施の形態１で開示される例と相違する点について特に詳しく説明する。実施の形態２で説明しない特徴については、実施の形態１で開示される例のいずれの特徴が採用されてもよい。

　図８は、実施の形態２に係る状態推定装置の構成図である。

　状態推定装置２１は、変位増幅器２７を備える。変位増幅器２７は、主ロープ８の節部の長手方向に垂直な方向の変位を増幅する機器である。変位増幅器２７は、例えば主ロープ８の節部に負の剛性を生じさせる。すなわち、変位増幅器２７は、節部が平衡位置２０から変位するにつれて、当該変位をより強く増幅させる。これにより、状態推定装置２１は、主ロープ８の制振装置としても動作する。

　変位増幅器２７は、例えば２つの電磁石２８を有する。電磁石２８は、通電によって磁界を発生させるコイル２９と、鉄心３０と、を備える。電磁石２８のコイル２９は、第１コイルの例である。一方の電磁石２８は、主ロープ８の平衡位置２０よりｙ軸の正側に配置される接触体２２に対応する。他方の電磁石２８は、主ロープ８の平衡位置２０よりｙ軸の負側に配置される接触体２２に対応する。電磁石２８は、対応する接触体２２について、主ロープ８の平衡位置２０から遠い側に配置される。電磁石２８の磁極は、接触体２２を挟んで主ロープ８の節部に向けられる。

　ここで、主ロープ８は、例えば強磁性体で形成される。あるいは、主ロープ８は、表面に強磁性体を備えることによって強磁性を有してもよい。電磁石２８のコイル２９が発生させる磁界は、主ロープ８に引力を生じさせる。磁界による引力は、節部が電磁石２８に近づくほど強くなる。このため、電磁石２８は、磁界によって節部に負の剛性を生じさせる。

　主ロープ８は、張力などによって平衡位置２０に引き戻す復元力を受ける。復元力は、節部の変位の大きさに対して線形な力を生じさせる。一方、負の剛性は、節部の変位の大きさに対して非線形な力を生じさせる。このため、節部の変位が大きくなる場合に、負の剛性によって節部が平衡位置２０に戻らなくなる不安定な変位の範囲がある。接触体２２は、不安定な範囲まで節部が接触しないように、不安定な変位の範囲よりも平衡位置２０に近い位置に配置される。なお、接触体２２は、例えば非磁性体で形成される。

　接触検知部２３は、電流計３１を備える。電磁石２８のコイル２９を貫く磁束は、強磁性を有する主ロープ８の節部の位置に応じて変化する。ここで、節部が接触体２２に接触するときに、節部は、急に停止する。これにより、電磁石２８のコイル２９を貫く磁束は、急に変化する。磁束の変化によって、電磁石２８のコイル２９に誘導起電力がパルス状に生じる。これにより、電磁石２８のコイル２９にパルス電流が流れる。接触検知部２３の電流計３１は、例えばこのように接触の開始によって流れるパルス電流を検出することで、節部の接触体２２への接触の開始を検知する。同様に、節部の接触体２２への接触が終了するときにも、節部は、急に運動を再開する。接触検知部２３の電流計３１は、例えばこのように接触の終了によって流れるパルス電流を検出することで、節部の接触体２２への接触の開始を検知する。

　以上に説明したように、実施の形態２に係る状態推定装置２１は、変位増幅器２７を備える。変位増幅器２７は、索状体の節部の長手方向に垂直な方向の変位を増幅する。

　節部の微小な変位が増幅されることによって、接触検知部２３は、節部の接触体２２への接触をより安定に検知できる。
　また、状態推定装置２１は、索状体の制振装置を兼ねることができる。このため、状態推定装置２１および制振装置のエレベーターシステム１への適用がより容易になる。
　状態推定装置２１が制振装置として働くことによって、異常振動にまで至らない索状体の揺れが抑制される。これにより、エレベーターシステム１がより安定に運転されるようになる。また、制振装置としての制振能力を超える規模の建物揺れ１９に対して、状態推定装置２１は、索状体の揺れの状態を推定することでエレベーターシステム１の障害の発生を抑えることができる。

　また、一対の接触体２２の各々は、変位増幅器２７の変位の増幅によって索状体の節部が基本振動の平衡位置２０に戻らなくなる位置より平衡位置２０に近い位置に配置される。

　これにより、一対の接触体２２の各々は、節部が不安定な位置まで変位することを抑制する制限部材として働く。このため、変位増幅器２７は、節部の振動による変位を安定に増幅することができる。

　また、変位増幅器２７は、第１コイルを備える。第１コイルは、節部の変位を増幅する磁界を発生させる。接触検知部２３は、節部の接触体２２への接触の開始または終了のときの第１コイルを貫く磁束の変化で生じる起電力によって、節部の接触体２２への接触を検知する。

　節部の接触体２２への接触の開始または終了のときの誘導起電力は、パルス状に発生する。このため、当該起電力の検知は、外乱の影響を受けにくい。これにより、接触検知部２３は、接触を安定に検知できる。また、変位増幅器２７の電磁石２８のコイル２９は、接触検知部２３を兼ねることができる。これにより、状態推定装置２１の構成がより簡単になる。このため、状態推定装置２１は、エレベーターシステム１により適用しやすくなる。なお、接触検知部２３は、例えば電圧計によってパルス状の誘導起電力を検知してもよい。

　実施の形態３．
　実施の形態３において、実施の形態１または実施の形態２で開示される例と相違する点について特に詳しく説明する。実施の形態３で説明しない特徴については、実施の形態１または実施の形態２で開示される例のいずれの特徴が採用されてもよい。

　図９は、実施の形態３に係る状態推定装置の構成図である。
　この例において、状態推定装置２１は、主ロープ８のｚ軸方向の揺れの状態を推定するように設けられる。状態推定装置２１は、例えばｙ軸方向など水平方向の他の方向の揺れの状態を推定するように設けられてもよい。

　この例において、一方の接触体２２は、主ロープ８の平衡位置２０よりｚ軸の正側に配置される。他方の接触体２２は、主ロープ８の平衡位置２０よりｚ軸の負側に配置される。

　変位増幅器２７は、例えば２つの磁石ユニット３２を備える。一方の磁石ユニット３２は、主ロープ８の平衡位置２０よりｚ軸の正側に配置される接触体２２に対応する。他方の磁石ユニット３２は、主ロープ８の平衡位置２０よりｚ軸の負側に配置される接触体２２に対応する。

　この例において、磁石ユニット３２は、２つの磁石３３と、ヨーク３４と、コイル３５と、抵抗器３６と、を有する。磁石ユニット３２のコイル３５は、第２コイルの例である。磁石３３は、例えば永久磁石または電磁石２８である。一方の磁石３３は、上側に配置される。他方の磁石３３は、下側に配置される。２つの磁石３３の各々の磁極は、接触体２２を挟んで主ロープ８の節部に向けられる。ヨーク３４は、２つの磁石３３の各々について、主ロープ８の節部に向けられていない側の磁極にわたって設けられる。ヨーク３４は、磁石３３の磁束を導く例えば鉄などの透磁率の高い材料で形成される。磁石ユニット３２のコイル３５は、ヨーク３４に巻きつけられる。ヨーク３４に導かれる磁石３３の磁束は、磁石ユニット３２のコイル３５を貫く。抵抗器３６は、磁石ユニット３２のコイル３５に電気的に接続される。

　ここで、主ロープ８は、例えば強磁性体で形成される。磁石３３による磁界は、主ロープ８に引力を生じさせる。磁界による引力は、節部が磁石３３に近づくほど強くなる。このため、磁石３３は、磁界によって節部に負の剛性を生じさせる。

　磁石ユニット３２のコイル３５を貫く磁束は、強磁性を有する主ロープ８の節部の位置に応じて変化する。このため、接触体２２の間における節部の運動によって、磁石ユニット３２のコイル３５に誘導起電力が生じる。誘導起電力により、磁石ユニット３２のコイル３５および抵抗器３６に電流が流れる。これにより、抵抗器３６は、主ロープ８の節部の振動の運動エネルギーをジュール熱に変換する。すなわち、磁石ユニット３２は、減衰器としても機能する。

　接触検知部２３は、電流計３１を備える。磁石ユニット３２のコイル３５を貫く磁束は、強磁性を有する主ロープ８の節部の位置に応じて変化する。ここで、節部が接触体２２に接触するときに、節部は、急に停止する。これにより、磁石ユニット３２のコイル３５を貫く磁束は、急に変化する。磁束の変化によって、磁石ユニット３２のコイル３５に誘導起電力がパルス状に生じる。これにより、磁石ユニット３２のコイル３５にパルス電流が流れる。接触検知部２３の電流計３１は、例えばこのように接触の開始によって流れるパルス電流を検出することで、節部の接触体２２への接触の開始を検知する。同様に、節部の接触体２２への接触が終了するときにも、節部は、急に運動を再開する。接触検知部２３の電流計３１は、例えばこのように接触の終了によって流れるパルス電流を検出することで、節部の接触体２２への接触の開始を検知する。

　以上に説明したように、実施の形態３に係る状態推定装置２１の変位増幅器２７は、磁石３３と、第２コイルと、を備える。磁石３３は、索状体の変位を増幅する磁界を発生させる。第２コイルは、磁石３３の磁束に貫かれる。接触検知部２３は、節部の接触体２２への接触の開始または終了のときの第２コイルを貫く磁束の変化で生じる起電力によって、節部の接触体２２への接触を検知する。

　第２コイルを有する変位増幅器２７が減衰器として働くことによって、異常振動にまで至らない索状体の揺れが抑制される。これにより、エレベーターシステム１がより安定に運転されるようになる。
　また、節部の接触体２２への接触の開始または終了のときの誘導起電力は、パルス状に発生する。このため、当該起電力の検知は、外乱の影響を受けにくい。これにより、接触検知部２３は、接触を安定に検知できる。

　なお、磁石ユニット３２は、１つの磁石３３のみを備えてもよい。磁石ユニット３２は、３つ以上の磁石３３を備えてもよい。

　本発明に係る状態推定装置は、エレベーターシステムに適用できる。本発明に係るエレベーターシステムは、複数の階床を有する建物に適用できる。

　１　エレベーターシステム、　２　建物、　３　昇降路、　４　機械室、　５　ロープダクト、　６　ピット、　７　巻上機、　８　主ロープ、　９　そらせ車、　１０　かご、　１１　釣合い錘、　１２　釣合いロープ、　１３　張り車、　１４　調速機、　１５　調速機ロープ、　１６　張り車、　１７　制御ケーブル、　１８　制御盤、　１９　建物揺れ、　２０　平衡位置、　２１　状態推定装置、　２２　接触体、　２３　接触検知部、　２４　振幅推定部、　２５　接触検知センサー、　２６　運転モード管理部、　２７　変位増幅器、　２８　電磁石、　２９　コイル、　３０　鉄心、　３１　電流計、　３２　磁石ユニット、　３３　磁石、　３４　ヨーク、　３５　コイル、　３６　抵抗器、　１ａ　ハードウェア、　１ｂ　プロセッサ、　１ｃ　メモリ

Claims

　エレベーターの索状体の基本振動の節部に沿って、前記索状体に関して互いに対称な位置に設けられる一対の接触体と、
　前記一対の接触体の少なくとも一方への前記節部の接触を検知する接触検知部と、
　前記一対の接触体の各々への接触の開始時刻および終了時刻のうち少なくとも２種類の時刻に基づいて前記索状体の基本振動の腹部の振幅を推定する振幅推定部と、
　を備えるエレベーターの索状体の状態推定装置。
　前記索状体の前記節部の長手方向に垂直な方向の変位を増幅する変位増幅器
　を備える請求項１に記載のエレベーターの索状体の状態推定装置。
　前記一対の接触体の各々は、前記変位増幅器の変位の増幅によって前記索状体の前記節部が基本振動の平衡位置に戻らなくなる位置より前記平衡位置に近い位置に配置される
　請求項２に記載のエレベーターの索状体の状態推定装置。
　前記変位増幅器は、前記節部の変位を増幅する磁界を発生させる第１コイルを備え、
　前記接触検知部は、前記節部の前記接触体への接触の開始または終了のときの前記第１コイルを貫く磁束の変化で生じる起電力によって前記節部の前記接触体への接触を検知する
　請求項２または請求項３に記載のエレベーターの索状体の状態推定装置。
　前記変位増幅器は、前記索状体の変位を増幅する磁界を発生させる磁石と、前記磁石の磁束に貫かれる第２コイルと、を備え、
　前記接触検知部は、前記節部の前記接触体への接触の開始または終了のときの前記第２コイルを貫く磁束の変化で生じる起電力によって前記節部の前記接触体への接触を検知する
　請求項２または請求項３に記載のエレベーターの索状体の状態推定装置。
　前記接触検知部は、前記一対の接触体の各々への前記節部の接触を検知し、
　前記振幅推定部は、前記一対の接触体の各々への接触の開始時刻および終了時刻に基づいて前記索状体の基本振動の腹部の振幅を推定する
　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のエレベーターの索状体の状態推定装置。
　前記振幅推定部は、前記一対の接触体の一方への前記節部の接触の終了時刻および前記一対の接触体の他方への前記節部の接触の開始時刻に基づいて前記一対の接触体の間において運動する前記節部の速度を推定し、前記一対の接触体の各々への前記節部の接触の開始時刻および終了時刻に基づいて前記索状体の振動の周期を推定し、推定した前記速度および前記周期に基づいて前記腹部の振幅を推定する
　請求項６に記載のエレベーターの索状体の状態推定装置。
　エレベーターの索状体の基本振動の節部に沿って、前記索状体に関して互いに対称な位置に設けられる一対の接触体と、
　前記一対の接触体の少なくとも一方への前記節部の接触を検知する接触検知部と、
　前記一対の接触体の各々への接触の開始時刻および終了時刻のうち少なくとも２種類の時刻に基づいて前記索状体の基本振動の腹部の振幅を推定する振幅推定部と、
　を備えるエレベーターシステム。
　前記振幅推定部に推定された前記腹部の振幅が予め設定された閾値を超えるときに、エレベーターの運転モードを管制運転モードに切り替える運転モード管理部
　を備える請求項８に記載のエレベーターシステム。