JP5087853B2 - エレベータ装置 - Google Patents

Description

この発明は、ＧＰＳ等を利用して建物の変位情報を計測するエレベータ装置に関するものである。

エレベータの昇降路内には、エレベータのかごを駆動する主ロープ、主ロープの重量アンバランスを補償する釣合いロープ、調速機に使用されるガバナロープ、かごに連結された制御ケーブル等の長尺物（以下、「ロープ系」という）が設置されている。エレベータの備えられた建物が地震や強風等によって揺れると、このようなロープ系には横振動が発生する。そして、これらのロープ系が昇降路内で大きく振れると、昇降路内の機器類に接触することによるロープ系や機器類の損傷、ロープ系の引っ掛かり等の不具合が容易に生じ得る。

なお、従来のエレベータ装置には、加速度計をエレベータの機械室に設置して、この加速度計から得られる加速度データからエレベータが備えられた建物の揺れを検知するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２７９２１５号公報

地震や強風等における高層の建築物の揺れは、その周波数が低く、長時間に渡って振動が継続することが多い。一方、高層の建築物に備えられたエレベータでは、使用されるロープ系も必然的に長くなってその振動周波数も低くなるため、ロープ系が建物の揺れに共振する可能性が出てくる。この場合、建物の揺れが非常に小さいにも関らずロープ系の振幅が大きくなり、昇降路内機器類の破損やロープ系の引っ掛かり等の不具合が発生してしまうという問題があった。なお、従来のエレベータ装置において、上記問題を解決するには、低周波の小さな加速度を精度良く測定するために、高価な高感度加速度計が必要となって、コスト高を招来する要因となっていた。

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もので、その目的は、エレベータが備えられた建物の揺れが低周波である場合でも、その揺れを簡単に且つ正確に検知して、ロープ系の揺れを低減させることができるエレベータ装置を提供することである。

この発明に係るエレベータ装置は、エレベータが備えられた建物の変位情報を計測する変位計測器と、変位計測器の計測結果に基づいて、建物の揺れ変位、振動時間、振動周波数を演算する建物情報演算手段と、かご位置に応じたエレベータのロープ系の振動周波数を演算するロープ系情報演算手段と、建物情報演算手段により演算された建物の振動周波数とロープ系情報演算手段により演算されたロープ系の振動周波数とを比較して、エレベータのかごをロープ系が共振しない位置に移動させる管制運行制御手段と、地震後に実施する自動復旧運転のレベルを複数の中から選択する選択手段とを備え、建物情報演算手段は、建物の揺れ変位及び振動時間の少なくとも何れか一方が所定値を超えた場合に、ロープ系の振動周波数を演算するための演算指令を出力し、ロープ系情報演算手段は、建物情報演算手段から演算指令が入力されると、ロープ系の振動周波数の演算を開始し、また、ロープ系情報演算手段は、建物情報演算手段の演算結果に基づいて、ロープ系の振幅と振幅成長時間とを演算し、選択手段は、ロープ系情報演算手段によって演算されたロープ系の振幅と振幅成長時間とに基づいて、上記選択を行うものである。

この発明に係るエレベータ装置であれば、エレベータが備えられた建物の揺れが低周波である場合でも、その揺れを簡単に且つ正確に検知して、ロープ系の揺れを低減させることができる。

この発明をより詳細に説明するため、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ装置の概略図、図２はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ装置を示すブロック構成図である。図１において、１はエレベータが備えられた建物、２は建物１内に設けられたエレベータ昇降路、３は建物１内における昇降路２の上方に設けられたエレベータ機械室、４はＧＰＳ衛星、５は機械室３に近接する建物１の上部に設けられ、ＧＰＳ衛星４からの電波を受信して、建物１上部の変位情報を計測するＧＰＳ装置（変位計測器）である。

６はエレベータ昇降路２内を昇降するかご、７は昇降路２内をかご６とは逆方向に昇降する釣合い重り、８はかご６及び釣合い重り７を釣瓶式に懸架する主ロープ、９はかご６の下部と釣合い重り７の下部とに連結されて、かご６の位置における主ロープ８の重量アンバランスを補償する釣合いロープ、１０は調速機に使用され、かご６の昇降範囲に渡って昇降路２内に配置されたガバナロープ、１１は一端部がかご６に連結された制御ケーブル、１２は機械室３に設けられ、巻上機１３等の各種機器類の制御を司る制御盤である。

また、図２において、１４はＧＰＳ装置５による結果に基づいて、建物１の揺れ変位、振動周波数、振動時間等からなる建物情報を演算する建物情報演算手段、１５はエレベータに関する各種情報が記憶されたエレベータ情報記憶部、１６はエレベータ情報記憶部１５内の各種情報と建物情報演算手段１４の演算結果とに基づいて、主ロープ８等のロープ系の振動周波数、振幅、振幅成長時間等からなるロープ系情報を演算するロープ系情報演算手段、１７は建物情報演算手段１４により演算された建物情報とロープ系情報演算手段１６により演算されたロープ系情報とに基づいて、ロープ系の揺れを低減させるようにかご６を運行する管制運行制御手段である。ここで、上記ロープ系の振幅成長時間とは、ロープ系の揺れ振幅が危険状態に達するまでの時間をいい、例えば、ロープ系の揺れ振幅が成長してロープ系が昇降路２内に設置された各種機器類等に接触するまでの時間をいう。

なお、上記エレベータ情報記憶部１５には、エレベータの仕様に関する揚程やかご６の重量、ロープ系の長さ、ロープ系の線密度、ローピング等、エレベータの運行によっても変化することのない固定情報と、かご６の位置や速度、かご６内の積載荷重等、エレベータの運行によって逐次更新される更新情報とが記憶されている。また、上記管制運行制御手段１７は、例えば、建物情報演算手段１４により演算された建物１の揺れ変位及び振動時間の少なくとも何れか一方が予め設定された値を超えた場合に、建物情報演算手段１４により演算された建物１の振動周波数と、ロープ系情報演算手段１６により演算されたロープ系の振動周波数とを比較して、かご６を、ロープ系が共振しない位置に移動させたりする。また、上記管制運行制御手段１７は、建物情報演算手段１４により演算された建物１の振動周波数と、ロープ系情報演算手段１６により演算されたロープ系の振動周波数とを比較して、かご６がロープ系の共振位置にあると判断する場合には、ロープ系情報演算手段１６によって演算されたロープ系の振幅成長時間内にかご６を他の位置へ移動させたりする。

次に、上記構成を有するエレベータ装置の動作を図３のフローチャートに基づいて説明する。図２及び図３において、上記構成を有するエレベータ装置では、ＧＰＳ衛星４からのＧＰＳ信号を受信したＧＰＳ装置５によって建物１上部の位置情報及びその位置情報を計測した時間情報等が計測され（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）、その計測結果が建物変位情報としてエレベータ制御盤１２内の建物情報演算手段１４に対して出力される。

建物情報演算手段１４では、ＧＰＳ装置５から入力された建物変位情報に基づいて、建物１の実際の揺れ変位や、振動周波数、振動時間等の建物情報が演算される（ステップＳ１０３）。また、建物情報演算手段１４は、演算された建物情報に基づいて、ロープ系の揺れの振幅が大きくなる可能性が高い場合に、ロープ系情報演算手段１６に対して、ロープ系情報を演算する旨の指令を出力する。ここで、建物情報演算手段１４が上記ロープ系情報を演算する旨の指令を出力する場合には、例えば、建物１の揺れ変位が所定値を超えた場合や、建物１の振動時間が所定値を超えた場合等がある（ステップＳ１０４）。なお、建物１の揺れ変位や振動時間が所定値を超えていない場合等、ロープ系の揺れ振幅が大きくなる可能性が低い場合には、ＧＰＳ装置５によって随時建物変位情報が取得されて建物情報演算手段１４により建物情報が更新される。

また、ロープ系情報演算手段１６は、建物情報演算手段１４からロープ系情報を演算する旨の指令が入力されることにより、かご位置情報等、エレベータ情報記憶部１５から必要な情報を抽出して、ロープ系の振動周波数を演算する。また、建物情報演算手段１４から得た建物の変位や振動時間を元に、ロープ系の振幅、及び振幅成長時間を演算する（ステップＳ１０５、Ｓ１０６）。ここで、上記ロープ系の振動周波数は、ロープ系の長さ、張力及び線密度によって算出される。例えば、かご６側の主ロープ８の場合は、主ロープ８の長さは現在のかご６の位置等から算出することができる。また、主ロープ８の張力は、かご６の重量とかご６に備えられた秤装置の出力から算出することができる。なお、主ロープ８の線密度は、予めエレベータ情報記憶部１５内に記憶されて保存されている。また、ロープ系の振幅、及び振幅成長時間は、建物情報演算手段１４から得た建物変位と振動時間を、ロープ横振動方程式の加振入力とすることにより、算出することができる。そして、演算されたロープ系情報が管制運行制御手段１７に対して出力される。

建物情報及びロープ系情報が入力された管制運行制御手段１７では、建物情報演算手段１４により演算された建物１の振動周波数と、ロープ系情報演算手段１６により演算されたロープ系の振動周波数を比較して、ロープ系が建物１の振動に共振するか否かを判断する（ステップＳ１０７）。ここで、ロープ系が建物１の振動に共振するか否かの判断は、例えば、上記建物１の振動周波数と上記ロープ系の振動周波数が、予め設定された範囲内である場合に共振すると判断される。そして、管制運行制御手段１７によりロープ系が建物１の振動に共振すると判断された場合には、かご６をロープ系が建物１の振動に共振しない位置に移動させる（ステップＳ１０８、Ｓ１０９）。かご６が移動された場合には、移動された位置において再度ロープ系のロープ系情報が演算され、移動後におけるロープ系の共振の有無が判断される。

なお、エレベータのロープ系は主ロープ８、釣合いロープ９等多種に渡るため、かご６を移動させた後においても管制運行制御手段１７によりロープ系の何れかが共振すると判断されることも考えられる。かかる場合には、管制運行制御手段１７は、ロープ系の振幅成長時間内に再度かご６を他の場所に移動させる。もし、振幅成長時間が短い場合は、かご６の移動中に大きなロープ振幅が発生する可能性があり、かご６を動かすことは危険なため、かご６をその位置に停止させておく（ステップＳ１０８、Ｓ１１０）。

一方、管制運行制御手段１７によりロープ系が建物１の振動に共振しないと判断された場合には、かご６をその位置に停止させて、ロープ系の引っ掛かり等の発生を防止する（ステップＳ１１０）。

この発明の実施の形態１によれば、建物１に揺れが発生した場合に、ロープ系の揺れを確実に低減させて、引っ掛かり等の不具合の発生を防止することが可能となる。また、近年高精度化されているＧＰＳを利用して、建物１の揺れ変位を検出しているため、建物１の揺れが低周波で、揺れの加速度が非常に小さい場合であっても、確実且つ高精度にその揺れを検知することができる。したがって、高層の建物１にエレベータが備えられている場合には、特に効果を奏する。

また、かご６がロープ系の共振位置にあると判断された場合でも、ロープ系情報演算手段１６によって演算されたロープ系の振幅成長時間内にかご６を他の位置へ移動させるため、ロープ系の共振位置が昇降路２のある範囲に渡って存在していたとしても、ロープ系の揺れ振幅が危険状態に達することはなく、ロープ系の引っ掛かり等の不具合を確実に防止できる。なお、以上の説明では、建物変位情報を計測する変位計測器として、ＧＰＳを例として説明したが、これは、変位計測器をＧＰＳに限定するものではない。他の例として、エレベータが備えられた建物全体を、地上からカメラで撮影し、建物の揺れと振動周波数を演算する方法や、地上から建物の上下方向にレーザを照射し、建物全体の変位を測長する方法を取っても、同様の効果を得ることができる。

一方、上記構成を有するエレベータ装置は、地震後に実施される自動復旧運転の判断手段にも用いることができる。即ち、上記建物情報及び上記ロープ系情報から演算されるロープ系の振幅と振幅成長時間とに基づいて、地震後に実施する自動復旧運転のレベルを複数の中から１つ選択する選択手段（図示せず）をさらに備え、実際に地震が発生した場合には、上記選択手段により選択されたレベルの自動復旧運転を実施する。例えば、自動復旧運転のレベルをレベル１、２及び３の３段階に設定し、ロープ系の振幅成長時間と想定されるロープ系の振幅、並びに、予め設定された条件を比較して、該当するレベルの自動復旧運転を地震後に実施する。

例えば、上記比較結果からレベル１に該当し、ほとんど危険性がないと判断された場合には、地震後であっても自動復旧運転をすること無しに通常運転に復旧させる。また、上記比較結果からレベル２に該当し、少し危険性があると判断された場合には、通常の速度でロープ系の引っ掛かりの有無の判断や異常音の検出等の異常確認運転（自動復旧運転）を実施し、この異常確認運転で異常が検出されなければ、通常運転に復旧させる。一方、上記比較結果からレベル３に該当し、危険度が高いと判断された場合には、ロープ系の引っ掛かりの有無の判断や異常音の検出等の異常確認運転を、超低速、低速、通常速の３段階で順次実施して、異常が検出されなければ通常運転に復旧させる。

かかる構成を有することにより、建物１の揺れに起因する危険度が低い場合には早期にエレベータを通常運転に復旧させて、サービス低下を防止することができるとともに、危険度が高い場合には、確実に異常検出を実施して、より安全な状態で通常運転に復旧させることが可能となる。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２におけるエレベータ装置の概略図である。図４において、ＧＰＳ装置５はエレベータが備えられた建物１の途中階にも設けられ、建物１の上下方向に複数配置されている。そして、各ＧＰＳ装置５によって建物１の位置情報及びその位置情報を計測した時間情報等が計測される。

実施の形態１においては、ＧＰＳ装置５が建物１の上部にしか設けられていないため、機械室３が建物１の上部にあり、かご６が最下階付近に停止している場合には特に問題は生じないが、かご６が途中階に停止している場合には、かご６の停止位置での建物１の変位を正確に求めることができない。したがって、建物１の上部の変位データを元に建物１全体の変位を求めるには、建物１の振動に対して、低次の建物振動モードを事前に情報として、エレベータ情報記憶部１５に保存しておく必要がある。

一方、本実施の形態では、建物情報演算手段１４において、建物１の上下に渡る建物変位情報から、建物１全体の揺れ変位、振動周波数、振動時間等の各種情報を演算することができるため、その演算結果の精度をより向上させることが可能となる。したがって、ロープ系の振幅の評価の精度も向上する。その他の構成及び動作、効果は、実施の形態１と同様である。

この発明の実施の形態１におけるエレベータ装置の概略図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ装置の動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態２におけるエレベータ装置の概略図である。

符号の説明

１ 建物、 ２ 昇降路、 ３ 機械室、 ４ ＧＰＳ衛星、 ５ ＧＰＳ装置、
６ かご、 ７ 釣合い重り、 ８ 主ロープ、 ９ 釣合いロープ、
１０ ガバナロープ、 １１ 制御ケーブル、 １２ 制御盤、 １３ 巻上機、
１４ 建物情報演算手段、 １５ エレベータ情報記憶部、
１６ ロープ系情報演算手段、 １７ 管制運行制御手段

Claims (4)

1. エレベータが備えられた建物の変位情報を計測する変位計測器と、
   前記変位計測器の計測結果に基づいて、前記建物の揺れ変位、振動時間、振動周波数を演算する建物情報演算手段と、
   かご位置に応じたエレベータのロープ系の振動周波数を演算するロープ系情報演算手段と、
   前記建物情報演算手段により演算された前記建物の振動周波数と前記ロープ系情報演算手段により演算された前記ロープ系の振動周波数とを比較して、エレベータのかごを前記ロープ系が共振しない位置に移動させる管制運行制御手段と、
   地震後に実施する自動復旧運転のレベルを複数の中から選択する選択手段と
   を備え、
   前記建物情報演算手段は、前記建物の揺れ変位及び振動時間の少なくとも何れか一方が所定値を超えた場合に、ロープ系の振動周波数を演算するための演算指令を出力し、
   前記ロープ系情報演算手段は、前記建物情報演算手段から前記演算指令が入力されると、ロープ系の振動周波数の演算を開始し、また、
   前記ロープ系情報演算手段は、前記建物情報演算手段の演算結果に基づいて、ロープ系の振幅と振幅成長時間とを演算し、
   前記選択手段は、前記ロープ系情報演算手段によって演算されたロープ系の振幅と振幅成長時間とに基づいて、上記選択を行う
   ことを特徴とするエレベータ装置。
2. ロープ系情報演算手段は、ロープ系の振幅成長時間を演算し、
   管制運行制御手段は、建物情報演算手段により演算された建物の振動周波数と前記ロープ系情報演算手段により演算されたロープ系の振動周波数とを比較して、かごが前記ロープ系の共振位置にある場合には、前記振幅成長時間内に前記かごを移動させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ装置。
3. 変位計測器は、エレベータが備えられた建物の上部に設けられたＧＰＳ装置からなり、
   前記ＧＰＳ装置は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、前記建物上部の変位情報を計測する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエレベータ装置。
4. 変位計測器は、エレベータが備えられた建物の上下方向に複数設けられたＧＰＳ装置からなり、
   前記各ＧＰＳ装置は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、前記建物の変位情報を計測する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエレベータ装置。

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