JP6533471B2 - エレベーターの乗り心地診断装置および乗り心地診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、エレベーターの負荷荷重に基づいて、乗り心地の状態を診断するエレベーターの乗り心地診断装置および乗り心地診断方法に関する。

エレベーターの乗り心地によって利用客に不快感や不安感を与えることがあるため、エレベーターを乗り心地良く運行させることは利用客をエレベーターで移送する場合の重要な条件である。特に、エレベーターの走行時の起動端においては飛び出し走行や反転走行が発生しないよう、起動時の加速度を零から所定の加速度まで滑らかに増加させるようにエレベーターを制御する。

このエレベーター起動時の制御状態においては、乗りかご内の積載量を含めた乗りかご全体の重量とカウンタウェートの重量のアンバランスから生じる起動時の飛び出し走行や反転走行を防ぐため、乗りかごの下に設置されているかご内荷重検出器により、乗りかご内の積載量を検出し、起動時にモータのトルク補償を行う。しかし、この乗りかごの下のかご内荷重検出器のセット状態も、経年的に乗りかごの下の防振ゴムのたわみ等により変化していくので、起動時の飛び出しや反転走行につながる。

このような乗り心地異常を検出するためには、保守員などの専門技術者が現地のエレベーターに乗って体感的に異常を感じるか、または正確な振動を測定するために加速度センサを用いて、振動発生箇所や振動周波数を分析する。このように、乗り心地異常を専門技術者が発見する方法では、異常を検出できるのは定期点検の時などに限られており、専門技術者が異常に対処する前に、利用者からクレームが発生する可能性がある。また、加速度を計測するためには加速度センサ等の計測器が必要であり、計測器の準備や計測操作に手間がかかる。

これに対し、従来、特許文献１（段落００１０、図１、図７）に記載されるような、乗り心地の状態を早期に検出する技術が知られている。本従来術においては、エレベーターの負荷荷重を検出する荷重センサを用いて、荷重センサの出力である荷重データが距離データとして蓄積され、蓄積された距離データを時間微分して加速度が演算され、判定用しきい値との比較によって運転状況の良否が判定される。

特開２００６−２６４８５３号公報

前述の従来技術においては、荷重データを距離データとして蓄積するため、蓄積される距離データと実際の距離との間には誤差が生じる。すなわち、荷重センサ自体は、かご内の荷重によって変動する、かご床面との距離を電圧などの電気量に変換して荷重データとして出力するものであるから、荷重データを、距離データに戻すことになるため、誤差が生じ易い。さらに、距離データを時間微分して加速度を演算するため、精度を上げるためにはサンプリング時間を短くする必要がある。しかしながら、サンプリング時間の短縮は、マイクロコンピュータなどの演算処理装置の処理能力に依存するため、コスト面を考慮すると、精度向上が難しい。

そこで、本発明は、エレベーターの負荷荷重に基づいて、加速度を精度よく検出できるエレベーターの乗り心地診断装置および乗り心地診断方法を提供する。

上記課題を解決するために、本発明によるエレベーターの乗り心地診断装置は、加速度指令値に基づいてかごを昇降駆動するエレベーターの乗り心地を、かごの加速度に基づいて診断するものであって、かごの負荷荷重を検出する荷重センサと、荷重センサが検出する負荷荷重を、加速度指令値に基づいて、かごの加速度に変換する制御装置と、を備え、制御装置は、かごが加速度一定にて運転中における負荷荷重と、加速度指令値のうち一定加速度指令値と、に基づいて、負荷荷重をかごの加速度に変換する。

また、本発明によるエレベーターの乗り心地診断方法は、かごの加速度に基づいて乗り心地を診断する方法であって、かごの負荷荷重を検出し、検出される負荷荷重を、かごが加速度一定にて運転中における負荷荷重と、加速度指令値のうち一定加速度指令値と、に基づいて、かごの加速度に変換する。

本発明によれば、検出される負荷荷重を、加速度指令値に基づいて、かごの加速度に変換するので、かごの加速度を精度よく検出することができる。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施例であるエレベーターの乗り心地診断装置の構成図である。 荷重データ＆加速度データ系列記録部１５のデータ配列例を示す。 エレベーター走行時の加速度指令と速度指令を表したグラフである。 加速度センサで計測した加速度波形を表したグラフである。 エレベーター走行時の荷重データの変化を表したグラフである。 図５の荷重データを０点補正した０点補正後荷重データを表したグラフである。 図６の０点補正後荷重データを加速度変換した結果のグラフである。 本実施例における乗り心地診断の処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。

図１は、本発明の一実施例であるエレベーターの乗り心地診断装置の構成図である。

図１に示すように、診断対象のエレベーターは、かご１および釣り合い錘（カウンタウェート）３を備え、図示されない昇降路内において、かご１および釣り合い錘３はワイヤーロープ２によって吊られる。電動巻上機４によってワイヤーロープ２が駆動されると、昇降路内において、かご１および釣り合い錘３が昇降する。

かご１は、乗客が乗るかご内室１ａと、かご内室１ａを支持するかご外枠１ｂとで構成されている。かご内室１ａとかご外枠１ｂとの間には、荷重変動に伴うかご内室１ａの沈み量に応じた距離変化を緩やかに吸収し、同時に防振効果を得るための防振ゴム５が介在している。また、かご内室１ａとかご外枠１ｂとの間には、荷重変動に伴う起動負荷補償を行うために、公知の荷重センサ６が設置されている。この荷重センサ６は、本実施例においては、かご内室１ａの加速度検出にも用いられる。

本実施例における荷重センサ６は、かご内室１ａとかご外枠１ｂとの距離変動を計測し、計測された距離変動を用いて、防振ゴム５の弾性を考慮して、負荷荷重を検出する。従って、乗り心地に直接的に影響する、かご内室１ａとかご外枠１ｂとの距離変動、すなわちかごの振動を計測するので、乗り心地の診断精度が向上できる。なお、荷重センサとして、他の検出手段、例えば防振ゴムに設けられた歪センサなどを用いても良い。

以下に説明するような、本実施例における一連の処理動作は、制御装置１０によって実行される。制御装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）からなり、所定のプログラムに従って、一連の処理動作を行う。図１に示す制御装置１０の各部の機能は次のとおりである。

Ａ／Ｄ変換器１１は、荷重センサ６の出力であるアナログ電圧信号を制御装置１０に取り込むために、デジタル信号である荷重データに変換する。かご内負荷荷重検出部１２は、Ａ／Ｄ変換器１１からの荷重データをかご内負荷荷重に変換するもので、かご内負荷荷重０％時の荷重データと、かご内負荷荷重１００％時の荷重データを記憶し、これらと、検出される荷重データとに基づいて、かご内負荷荷重が何％かを演算する。

加減速走行指令部１３はエレベーターの速度制御を司り、例えば、加速時は何ｍ／ｓ^２で加速するか等の指令を行う。モータ制御部１４は、加減速走行指令部１３からの指令に従って、電動巻上機４の周波数制御を行うことでエレベーターを指令に基づき走行させる。

荷重データ＆加速度データ系列記録部１５は、Ａ／Ｄ変換器１１からの荷重データ等を時系列に記録する。

停止中＆一定加速時平均荷重データ算出＆０点（零点）補正部１６は、エレベーターが起動する前の所定時間内の荷重データの平均値と、一定加速時の所定時間内の荷重データの平均値とを算出すると共に、荷重データを加速度データに変換するための前処理として荷重データの０点を補正する。加速度変換部１７は、停止中＆一定加速時平均荷重データ算出＆０点補正部１６にて算出された停止中平均荷重データ及び一定加速時平均荷重データと、加減速走行指令部１３にて発せられた一定加速度指令値とを用いて、荷重データ＆加速度データ系列記録部１５に記録された荷重データを加速度データに変換し、さらに、この加速度データを荷重データ＆加速度データ系列記録部１５に記録する。

異常振動検出報知部１８は、荷重データ＆加速度データ系列記録部１５に記録された加速度データを、所定の判定しきい値と比較して異常の有無を検出すると共に、異常を検出した場合には加速度データ系列と、かご内負荷荷重とを外部の監視センター２０に、電話回線もしくはインターネット回線からなる通信回線１９を介して報知する。

図２は、図１に示した荷重データ＆加速度データ系列記録部１５のデータ配列例を示す。図２に示すように、荷重データ＆加速度データ系列記録部１５には、荷重センサ６からの信号を取り込むサンプリング時間、加減速走行指令部１３によって切り替えられる走行モード、荷重センサ６から出力されるアナログ電圧信号をＡ／Ｄ変換器１１を介してデータ化した荷重データ、荷重データを停止中＆一定加速時平均荷重データ算出＆０点補正部１６によって０点補正した結果である０点補正後荷重データ、また、０点補正後荷重データを加速度変換部１７によって加速度に変換した結果である加速度変換データが時系列に蓄積される。

図３は、エレベーター走行時の加速度指令と速度指令を表したグラフである。グラフ（ａ）は、加減速走行指令部１３によって、加速度指令値α^＊を、停止状態から起動、加速前半、一定加速、加速後半、定常走行、減速前半、一定減速、減速後半、着床、停止と、経過時間と共に変化させた様子を表している。また、グラフ（ｂ）は、グラフ（ａ）の加速度指令値α^＊に従って作成される速度指令値Ｖ^＊を示したものである。図３に示す通り、一定加速域における一定加速度指令値αａ^＊が、走行中の加速度指令値α^＊の中では最大となる。

図４は、加速度センサで計測したエレベーター走行時の加速度波形αｓを表したグラフであり、図４中のＡはエレベーター起動時に飛び出しによる振動が発生した場合の波形の一例を示す。なお、本図４と、本実施例により検出される加速度（図７）との比較については、後述する。

図５は、エレベーター走行時の荷重データの変化を表したグラフである。図５中のＫｒはエレベーター走行時の荷重データの変化を示し、図２中の荷重データＫｒを時系列にグラフ化したものである。また、Ｋ０は停止中の所定時間内の荷重データ系列群を示し、Ｋ０Ａは荷重データ系列群Ｋ０の平均値を示す。一方、Ｋｒａは一定加速時の所定時間内の荷重データ系列群を示し、ＫｒａＡは荷重データ系列群Ｋｒａの平均値を示す。そして、ＫΔＡは、一定加速時の荷重データ平均値ＫｒａＡと、停止中の荷重データ平均値Ｋ０Ａとの差分から求められる一定加速変化量を示す。

図６は、図５の荷重データを０点補正した０点補正後荷重データを表したグラフである。すなわち、図５中のエレベーター走行時の荷重データ系列Ｋｒから、停止中の荷重データ平均値Ｋ０Ａを減算した結果をＫｒ０として表したものである。なお、エレベーター起動前である停止中の荷重データは、その時々のかご内の乗客人数によって変化するため、走行毎に停止中の荷重データ平均値Ｋ０Ａを算出し、０点の補正を行う。

図７は、図６の０点補正後荷重データを加速度変換した結果のグラフである。αｒは加速度変換データ系列を示す。また、図７中において破線で示すαＵおよびαＬは、それぞれ加速度上限判定しきい値および加速度下限判定しきい値を示す。図７のグラフは、図４のグラフと実質同じ波形を示している。このように、本実施例によれば、精度良く、加速度を検出することができる。また、図７においても、図４と同様に、Ａ部すなわち起動時における急峻な加速度の変化が検出されており、乗り心地の許容範囲外の加速度が的確に検出されている。従って、本実施例によれば、乗り心地診断の精度が向上する。

なお、図３から図７までは、同じタイミングでのエレベーター走行時の波形データを表している。

図８は、本実施例の乗り心地診断装置の処理動作の流れを示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、荷重データ＆加速度データ系列記録部１５（図１）では、エレベーター走行開始の所定時間前より、荷重センサ６からの荷重データを所定のサンプリング時間毎に記録する。この時、荷重データ＆加速度データ系列記録部１５は、図２中に示すように、荷重データを、荷重データ系列Ｋｒとして時系列に記録すると共に、加減速走行指令部１３より走行モードを受信して走行モードＭも時系列に記録する。

次に、ステップＳ２では、停止中のかご内負荷荷重（％）をかご内負荷荷重検出部１２に記録しておく。

次に、ステップＳ３では、エレベーターが走行開始したかを、すなわちエレベーターが起動したかを確認する。エレベーターの起動を確認した場合（ステップＳ３のＹ（ＹＥＳ））、ステップＳ４に進み、加速度変換部１７は加減速走行指令部１３から一定加速時の一定加速度指令値αａ^＊を受信し、記録しておく。エレベーターの起動を確認できない場合（ステップＳ３のＮ（ＮＯ））、ステップＳ３の処理を再度実行する。

ステップＳ４が実行されると、次に、ステップＳ５において、エレベーターが停止しているかを確認する。エレベーターの停止を確認した場合（ステップＳ５のＹ）、ステップＳ６に進み、荷重データ系列Ｋｒの記録を停止して、ステップＳ７以降の乗り心地診断処理に移行する。エレベーターの停止を確認できない場合（ステップＳ５のＮ）、再度ステップＳ４の処理を実行する。

ステップＳ６の処理が実行されると、次に、ステップＳ７では、停止中＆一定加速時平均荷重データ算出＆０点補正部１６において、荷重データ＆加速度データ系列記録部１５の荷重データ系列Ｋｒから、停止中の所定時間内の荷重データを系列Ｋ０（図５）として抽出し、停止中の荷重データ平均値Ｋ０Ａ（図５）を算出する。

次に、ステップＳ８では、停止中＆一定加速時平均荷重データ算出＆０点補正部１６において、荷重データ＆加速度データ系列記録部１５の荷重データ系列Ｋｒから、一定加速時の所定時間内の荷重データを系列Ｋｒａ（図５）として抽出し、一定加速時の荷重データ平均値ＫｒａＡ（図５）を算出する。

次に、ステップＳ９において、加速度変換部１７では、一定加速時の荷重データ平均値ＫｒａＡと停止中の荷重データ平均値Ｋ０Ａとの差分より、一定加速変化量ＫΔＡ（図５）を算出する。

次に、ステップＳ１０では、加速度変換部１７において、ステップＳ４で記録しておいた一定加速度指令値αａ^＊を、ステップＳ９で算出した一定加速変化量ＫΔＡで除算することによって、荷重データ１データ当りの加速度変化量αｄｉｇ（＝αａ^＊／ＫΔＡ：digit値）を算出する。

次に、ステップＳ１１では、荷重データ＆加速度データ系列記録部１５に記録してある荷重データ系列Ｋｒから、ステップＳ７にて算出した停止中の荷重データ平均値Ｋ０Ａを減算することによって、０点を補正した０点補正後荷重データ系列Ｋｒ０を算出して、荷重データ＆加速度データ系列記録部１５に記録する。

次に、ステップＳ１２では、加速度変換部１７において、荷重データ＆加速度データ系列記録部１５に記録された０点補正後荷重データ系列Ｋｒ０に、ステップＳ１０で算出した荷重データ１データ当りの加速度変化量αｄｉｇを乗算することで加速度に変換し、加速度変換データ系列αｒとして荷重データ＆加速度データ系列記録部１５に記録する。

以上述べたように、走行中のかご１においては、かご内室１ａとかご外枠１ｂとの距離が加速度に応じて変化するため、この時の荷重センサ６が出力する荷重データの変化量を捉え、加速度が最大となる一定加速時の一定加速度指令値αａ^＊を用いることで、精度良く荷重データを加速度に変換することができる。

すなわち、ステップＳ７からステップＳ１２で述べたように、一定加速度指令値αａ^＊を、一定加速時の荷重データ平均値ＫｒａＡと停止中の荷重データ平均値Ｋ０Ａとの差分量である一定加速変化量ＫΔＡで除算すれば、荷重データ１データ当りの加速度変化量αｄｉｇを算出することができるため、荷重データ系列Ｋｒに荷重データ１データ当りの加速度変化量αｄｉｇを乗算すれば、荷重データ系列Ｋｒを加速度変換データ系列αｒに精度良く変換できる。またこれにより、図７に示す加速度変換データ系列αｒは、図４に示す加速度センサで計測したエレベーター走行時の加速度波形αｓとほぼ同一波形となる。従って、図７のように、加速度変換データ系列αｒをグラフ化して表示すれば、振動の発生箇所や大きさ等を容易かつ的確に視認することができる。

次に、同図８（ステップＳ１３以降）を用いて、エレベーター乗り心地診断における異常判定処理と、異常検出時の報知処理について説明する。

ステップＳ１３では、異常振動検出報知部１８において、荷重データ＆加速度データ系列記録部１５に記録された加速度変換データ系列αｒと、予め設定された所定の加速度上限判定値αＵとを比較し、加速度変換データ系列αｒが加速度上限判定値αＵを超えているかを判定する。加速度変換データ系列αｒが所定の加速度上限判定値αＵを超えていない場合（ステップＳ１３のＮ）、後述するステップＳ１４に進むが、図７のＡ部のように、加速度変換データ系列αｒが所定の加速度上限判定値αＵを超えている場合（ステップＳ１３のＹ）、ステップＳ１５へと進み、監視センター２０に異常を報知する。

ステップＳ１４では、異常振動検出報知部１８において、荷重データ＆加速度データ系列記録部１５に記録された加速度変換データ系列αｒと、予め設定された所定の加速度下限判定値αＬとを比較し、加速度変換データ系列αｒが加速度下限判定値αＬを超えているか（下回るか）を判定する。加速度変換データ系列αｒが所定の加速度下限判定値αＬを超えていない場合（ステップＳ１４のＮ）、エレベーター乗り心地診断の一連の処理は終了する。また、加速度変換データ系列αｒが所定の加速度下限判定値αＬを超えている場合（ステップＳ１４のＹ）、ステップＳ１５へと進み、監視センター２０に異常を報知する。

ステップＳ１５では、異常振動検出報知部１８によって、通信回線１９を介して監視センター２０に異常を報知すると共に、荷重データ＆加速度データ系列記録部１５に記録された異常検出時の加速度変換データ系列αｒと、ステップＳ２においてかご内負荷荷重検出部１２に記録されたかご内負荷荷重（％）を監視センター２０へ送信する。

ステップ１５が実行されると、次に、ステップＳ１６では、監視センター２０から連絡を受けた専門技術者が現地に出動して対策復旧作業を行い、乗り心地を改善する。

ステップＳ１５において、予め異常検出時の加速度変換データ系列αｒとかご内負荷荷重（％）を連絡することにより、専門技術者は振動発生箇所と振動が発生するかご内負荷荷重の条件を、現地に出動する前に知ることができるので、現地での対策復旧時間を短縮することができる。

以上のような実施例によれば、加速度センサ等の新たな計測器を設置することなく、既存の荷重センサ６を用いて加速度を精度よく検出することができる。また、異常を検出した際に、専門技術者の出動を指示すると共に、要因調査に必要な情報として、異常が発生した際の加速度変換データ系列αｒとかご内負荷荷重（％）とを報知することで、現地での対策復旧時間を短縮することができる。

なお、本実施例では、荷重データのうち、停止中や一定加速中の所定の荷重データの平均値を用いて、荷重データを加速度に変換するように構成したが、停止中の利用者の乗降に伴う振動や、一定加速中において振動が発生した場合等を考慮すれば、荷重データの平均値に代えて中央値を用いて、振動に伴う異常値や外れ値を除去しても良い。

また、本実施例においては、加速度指令値のうち一定加速度指令値を用いて、荷重データを加速度に変換するが、加速度よりも減速度（すなわち負の加速度）の方が大きいエレベーターにおいては、一定加速度指令値に代えて一定減速度指令値を用いても良い。これにより、Ｓ／Ｎ比を大きくして、精度を向上できる。

なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。

１…かご
１ａ…かご内室
１ｂ…かご外枠
２…ワイヤーロープ
３…釣り合い錘
４…電動巻上機
５…防振ゴム
６…荷重センサ
１０…制御装置
１１…Ａ／Ｄ変換器
１２…かご内負荷荷重検出部
１３…加減速走行指令部
１４…モータ制御部
１５…荷重データ＆加速度データ系列記録部
１６…停止中＆一定加速時平均荷重データ算出＆０点補正部
１７…加速度変換部
１８…異常振動検出報知部
１９…通信回線
２０…監視センター

Claims (6)

1. 加速度指令値に基づいてかごを昇降駆動するエレベーターの乗り心地を、前記かごの加速度に基づいて診断するエレベーターの乗り心地診断装置において、
   前記かごの負荷荷重を検出する荷重センサと、
   前記荷重センサが検出する負荷荷重を、前記加速度指令値に基づいて、前記かごの加速度に変換する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記かごが加速度一定にて運転中における前記負荷荷重と、前記加速度指令値のうち一定加速度指令値と、に基づいて、前記負荷荷重を前記かごの加速度に変換することを特徴とするエレベーターの乗り心地診断装置。
2. 請求項１に記載のエレベーターの乗り心地診断装置において、
   前記荷重センサは、かご内室とかご外枠との間に設置され、前記負荷荷重の変動に伴う前記かご内室と前記かご外枠との距離変動に基づいて前記負荷荷重を検出することを特徴とするエレベーターの乗り心地診断装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のエレベーターの乗り心地診断装置において、
   前記制御装置は、前記かごが停止中における前記負荷荷重に基づいて、前記負荷荷重を前記かごの加速度に変換する際の０点を補正することを特徴とするエレベーターの乗り心地診断装置。
4. 請求項１に記載のエレベーターの乗り心地診断装置において、
   前記制御装置は、前記負荷荷重から変換される前記かごの加速度と、所定のしきい値とを比較して異常を検出することを特徴とするエレベーターの乗り心地診断装置。
5. 請求項４に記載のエレベーターの乗り心地診断装置において、
   前記制御装置は、前記異常を監視センターへ報知すると共に、前記かごの加速度に関するデータを前記監視センターへ送信することを特徴とするエレベーターの乗り心地診断装置。
6. かごの加速度に基づいて乗り心地を診断するエレベーターの乗り心地診断方法において、
   前記かごの負荷荷重を検出し、
   検出される前記負荷荷重を、前記かごが加速度一定にて運転中における前記負荷荷重と、加速度指令値のうち一定加速度指令値と、に基づいて、前記かごの加速度に変換することを特徴とするエレベーターの乗り心地診断方法。

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