技術 エレベータの診断装置

0001

本発明は、エレベータの診断装置に係わり、特にインバータの制御装置にカゴ位置制御機能を備えたものにおけるエレベータロープ等の診断装置に関するものである。

0002

一般的なエレベータシステムでは、ワイヤロープに繋がれたカゴとカウンタウェイトをモータ駆動によって昇降運転される。ワイヤロープは、経年変化により伸びや破断などが生じ、また、地震や故障などによる非常停止時の振動によりワイヤロープがキンクしたり、絡まったりする現象が発生する。

0003

このようなワイヤロープの状態を把握するために、人による目視等による定期点検に代えて、エレベータロープのストランド破断を検出し、その破断検出結果に基づいてエレベータを制御するものとして特許文献１が公知となっている。また、高価な長周期振動感知器に代えて、ロープ外れ止めガイドにロープ揺れ検出センサー取り付けるものとして特許文献２が公知となっている。

0004

特開平８−３０１５４３
特開２０１０−２１５４１０

0005

特許文献１，２は、共にワイヤロープの揺れ検出センサーなどの付加設備を追加していることで、初期投資、点検費用などを要することで高コストとなっている。

0006

インバータの制御装置を用いてエレベータのカゴ昇降用モータを運転する場合、インバータの制御装置に、位置情報やドアセンサー情報などのカゴ位置制御機能を備えたものがある。位置情報としては、カゴ昇降用モータに設置されたエンコーダなどの速度検出器により検出されたパルス信号などであり、ドアセンサー情報としては、カゴの昇降路に設置された各階のドアセンサーである。インバータの制御装置では、このような各情報を取り込んで所定の運転制御を行っている。

0007

本発明が目的とするところは、インバータの制御装置にカゴ位置制御機能を備えたエレベータのロープやレール等のエレベータ構造物の異常診断装置を提供することにある。

0008

本発明は、速度指令と速度検出値との差分に基づき電流指令を生成し、電流指令とトルク電流検出値との差分でトルク指令を生成し、トルク指令に基づいてインバータを介してエレベータのカゴの昇降用モータを制御するインバータの制御装置であって、インバータの制御装置にカゴ位置制御機能を有するものにおいて、
前記電流指令とトルク電流検出値との差分から電流偏差の絶対値を演算し、電流偏差の絶対値が予め設定された閾値を所定回数超過したときエレベータ構造物の異常と判断して異常検出信号を出力する異常検出部を設けたことを特徴としたものである。

0009

本発明の異常検出部は、前記電流指令とトルク電流検出値との差分が閾値を超えたとき前記カゴの位置を記憶する手段と、
前記閾値を越えたときの前記カゴの位置が同位置であったか否かを判断し、同位置の場合に予め設定された閾値を越えたときエレベータ構造物の異常発生信号を出力する手段を備えたことを特徴としたものである。

0010

本発明の異常検出部は、前記電流指令とトルク電流検出値との差分が異常値として判断するときの閾値を、段階的に異常判断するための複数値を設けたことを特徴としたものである。

0011

また、本発明の異常検出部は、前記電流指令とトルク電流検出値との差分発生の継続時間を測定して異常発生と判断することを特徴としたものである。

0012

以上のとおり、本発明によれば、エレベータを運転しながら常時ワイヤロープやレール等のエレベータ構造物の異常診断が可能となるものである。また、異常発生時には即時にエレベータを運転停止する等の安全対応を施すことが可能となる。また、異常診断時においても、新たに部材を追加することなく、従来からあるカゴ位置制御機能を有するインバータの制御装置に、簡単なプログラムによる機能を付加するだけで異常診断の実現が可能となるものである。

0013

本発明の実施形態を示すインバータ装置の構成図。
エレベータ運転時の電流、速度、加速度及び検出電流のタイムチャート。
異常発生時のエレベータ運転時の電流、速度、加速度及び検出電流のタイムチャート。
異常検出部の機能フローチャート。
異常判定時のタイムチャート。

0014

図１は本実施形態によるエレベータの昇降運転装置の構成図を示したものである。１は指令部で、エレベータの制御に必要とする負荷情報、加速度情報、速度情報、位置情報などに基づき変化する速度指令が速度制御部２に出力される。速度制御部２では、入力された速度指令と速度検出器９により検出されたモータ速度との差分が求められ、その差分に基づくＰＩＤ制御などの演算によって電流指令を生成する。

0015

生成された電流指令は、加算部１０で変流器６、電流検出器７による電流検出値との差分が得られ、この差分がトルク指令Ｔrefとして電流制御部３に入力される。電流制御部３ではトルク指令Ｔrefに対応した信号で制御指令を出力し、インバータ４を介してカゴ昇降用のモータ５を制御する。モータ５にはエンコーダ８が取り付けられており、速度検出器９はエンコーダ８のパルス信号を取り込んでモータの速度信号とし、この速度信号を速度制御部２に入力する。また、モータ電流は、変流器６で検出し、検出信号は電流検出器７を介して電流検出値（トルク電流検出値）として加算部１０に出力される。

0016

本発明は、このようなエレベータ昇降運転の制御装置において異常検出部１１を設けたものである。

0017

エレベータにおける位置情報の取得は、一般的なエレベータ用インバータでは、ドアセンサーの情報を接点入力やシリアル通信といった簡便なハードウェアの追加により取得している。そして、エレベータの運用前に、例えばビルの最下階や最上階層に予めカゴを位置させた状態からカゴを上昇又は降下させ、各階のドアセンサーがオンするまでのエンコーダのパルス数などの情報によって各階の位置を把握する学習運転をする。その運転で各階の位置とエンコーダのパルス数などの情報との対比を記憶しておき、予め減速開始位置などの演算をして記憶されている。記憶されたこれらの情報に基づいてインバータを制御することでエレベータの昇降運転が実現される。

0018

図２はエレベータ運転時のタイムチャートを示したもので、時刻ｔ１でインバータ４に対するオン指令が出されると、エレベータの制御装置に設置される荷重センサーなどから要求される加重分に相当するトルク電流Iload指令（インバータ出力電流指令）が指令部１より指令値として出力される。また、時刻ｔ２からは速度指令及び加速度に対応するトルク電流Iacc指令が指令部１より出力され、カゴの出発階から停止階までの電流検出器７による電流検出値はIlのような波形になる。この電流検出値Ilはワイヤロープやレール等に異常がない場合の波形図である。

0019

図３は、ワイヤロープに一部キンク、絡みの発生、或いはレールのある部分に異常が発生した場合等の異常発生時の波形図である。異常が発生するとその部分のカゴ走行時に走行抵抗が増大してトルクリップルが発生し、このトルクリップルが電流検出値Ilに重畳する。この重畳された負荷電流を変流器６が検出し、その結果、加算部１０で演算されるトルク指令Ｔrefの絶対値が正常時とは異なる値になる。異常検出部１１はこの現象を捉えて異常診断を行う。

0020

図４は異常検出部１１の機能に基づく異常診断のフローチャートである。Ｓ１において、加算部１０で算出されたトルク指令Ｔrefを入力し、速度制御部２で生成されたトルク信号とトルク電流検出値の偏差の絶対値を演算する。Ｓ２ではその偏差の絶対値が予め設定された異常判定値を超えたか否かを判定し、正常の判定値内（False）の場合にはＳ４に移るが、異常判定値を超えていた場合（True）にはＳ３で現在のカゴ位置を記憶し、同時に超えた場合にはその回数を積算する。

0021

Ｓ４では、異常が発生した位置は前回も同じ位置であったか否かを判定し、同じ位置であった場合には、その異常判定値を超えた回数が予め設定された異常判定値を超えたか否かを判定する。異常判定値を超えていた場合には、エレベータ構造物に異常ありと判定してインバータ運転の停止、又はインバータの制御装置からエレベータコントローラに警報を発して最寄りの階で停止させるなど、異常警報の発信や故障処理などの手段を実行し、エレベータ運転中であっても安全に所定階に停止させる。なお、Ｓ４で異常判定値を超えていない場合にはＳ１に戻る。

0022

異常検出部１１における異常判定は、速度制御部２で生成された電流指令と電流検出器７による電流検出値との差分や、その事象が同じ位置で何回発生したら異常とするかなどは任意に設定される。例えば、生成された電流指令と電流検出値との差分による異常判定値を数段階設けておき、差が大きい場合には、同じ位置での発生回数が少なくても異常とするような段階的判定も可能である。

0023

また、段階的判定として、同じカゴ位置での異常発生で、差分の絶対値が５％の時には５回で異常、差分の絶対値が１０％の時には２回で異常と判定する。また、異常判定には、生成された電流指令と電流検出値との差分の情報に加え、その差分が何秒間以上経過したら異常と判定する時限効果を加えるようにしてもよい。

0024

図５は異常検出部１１における異常判定時の内部カウント値のタイムチャートである。図５（ａ）は電流指令（線ア）に対し、負荷電流に円弧状のトルクリップル（線イ）が重畳した電流検出値の状態を示したもので、重畳したトルクリップル以外の電流検出値は電流指令とほぼ一致している。図５（ｂ）のth1は電流指令と電流検出値の偏差絶対値の閾値で、時刻ｔ11より偏差が発生し、時刻ｔ12で閾値th1となったときに図５（ｃ）で示すように異常検出部１１の内部カウンタがカウントを開始し、時刻ｔ13でカウント値が発生回数の閾値th2となったときに異常と判定する。なお、図５では電流偏差絶対値の量が閾値以下に変化したときにカウント値を一定変化率で低減させる方法で示している。

0025

以上本発明によれば、エレベータを運転しながら常時ワイヤロープやレール等のエレベータ構造物の異常診断が可能となるものである。また、異常発生時には即時にエレベータを運転停止する等の安全対応を施すことが可能となる。また、異常診断時においても、新たに部材を追加することなく、従来からあるカゴ位置制御機能を有するインバータの制御装置に、簡単なプログラムによる機能を付加しただけで異常診断の実現が可能となるものである。

0026

１…指令部
２…速度演算部
３…電流制御部
４…インバータ
５…モータ
７…電流検出器
９…速度検出器
１１…異常検出部