(57)【要約】渦電流の表皮深さに対し板厚が同等の導体と、十分に厚い導体とで構成された識別板（１２０）と、識別板と相対的に移動するセンサ（１３０）とを備え、センサには交流磁界を発生する励磁コイル（１３１Ｂ）と、識別板から生じる渦電流磁界の振幅と位相とを検出する検出コイル（１３１Ａ）と、検出コイルの出力信号からドアゾーン、リレベルゾーンにセンサが対向中か否かを検出する信号処理部（１３３〜１３７）とを備える。
2013118317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
識別用部材（１２０）をセンサ（１３０）が検出することでエレベータのかご位置を検出するかご位置検出装置において、
上記センサは、識別用部材に磁界を発生させる磁界発生器（１３１Ｂ）と、磁界発生器と対にて配置される磁界検出器（１３１Ａ）と、磁界検出器に接続される信号処理部（１３３〜１３７）とを備え、
上記識別用部材は、上記磁界発生器によって当該識別用部材に発生する渦電流の表皮深さに対して相対的に板厚を異ならせて形成された複数の導体部（１２１，１２２）を有し、
上記磁界検出器は、上記磁界発生器によって上記識別用部材から発生する渦電流磁界を検出し、
上記信号処理部は、識別用部材の設置位置付近に乗りかごが昇降した際、乗りかごが上記識別用部材におけるいずれの導体部の範囲に位置するか、上記識別用部材の範囲外に位置するかを、上記磁界検出器の出力から得られる渦電流磁界の振幅及び位相の情報によって識別する、
ことを特徴とするかご位置検出装置。
【請求項２】
上記識別用部材における導体部は、当該識別用部材の板厚に対して渦電流の表皮深さが大きいものと、上記板厚に対して渦電流の表皮深さが小さいものとを有する、請求項１記載のかご位置検出装置。
【請求項３】
上記識別用部材における導体部の少なくとも一つは、当該識別用部材の板厚に対する渦電流の表皮深さを変更した、他とは異種の金属である、請求項１記載のかご位置検出装置。
【請求項４】
上記識別用部材における導体部は、その長手方向において異なる板厚を有する、請求項１記載のかご位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータのかご位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータは、客が乗車する乗りかごと、つり合いおもりとをロープで接続し、このロープをモータで巻き上げたり、巻き下ろしたりすることよって、昇降路内にて乗りかごを低負荷で昇降制御している。乗りかごの位置は、モータに接続されたエンコーダから出力されるインクリメンタルパルスをカウントすることによって検出することができる。しかしながら、実際には、モータのシャフトに連結される滑車におけるロープの滑りや、ロープの伸び等が生じるため、エンコーダの出力パルスをカウントする方法では、かごの位置と、実際の乗りかご位置とが相違する場合が生じる。【０００３】
即ち、ある指定階に乗りかごを着床しようとする際、エンコーダの出力パルスカウント数に基づいて、乗りかごの床面と停止予定階の乗り場側の床面との段差がゼロになるように、乗りかごの位置をモータで制御すると、着床誤差つまり段差が生じる恐れがある。【０００４】
このような段差の発生を防止するために、以下のような手法が採られている。
即ち、各階の乗り場側の床面から一定の高さの位置に例えば金属板を設置し、乗りかごに設けた金属板検出器が金属板のエッジを検出した時点で、エンコーダの出力パルスカウント数に基づき定めていた停止予定階までの残距離を一旦リセットする。そして、乗り場側の床面から金属板の設置位置までの距離（設定値）をモータ制御に反映する。尚、リセットを行う領域（金属板の範囲）は、ドアゾーンと呼ばれる。【０００５】
また、日本国の建築基準法では、乗りかごの床面と乗り場側の床面とが、ある一定高さ以上離れている状態では戸開動作を行ってはいけないという規則が定められているため、乗りかごの位置が戸開動作可能ゾーン（リレベルゾーン）に位置するか否かを判定する機能も必要になる。【０００６】
上述のような、乗りかごが昇降する昇降路内に金属板等の識別板を据え付け、一方、乗りかごには、識別板の検出器を設けて、この検出器が識別板のエッジを検出する機能、及び、乗りかごがリレベルゾーンに滞在中か否かを判定する機能を有するエレベータの着床位置検出装置が存在する。このような着床位置検出装置における識別板の検出方法には、以下のようないくつかの方式が知られている。
例えば、光電センサを用いた光学式、磁気センサや磁気リードスイッチを用いた磁気式、他にも静電容量式、渦電流式、共振コイル式などが挙げられる。光学式は、識別板を高精度に検出できるが、埃や水滴、外乱光に弱いといった欠点がある。これに対し、磁気式、静電容量式、渦電流式、共振コイル式などは、光学式に比べ、耐環境性に優れている。そのため、エレベータにおいて重大な事故を未然に防ぐ安全系の役割を果たすスイッチやセンサには、光学式以外の方式を採用することが一般的である。【０００７】
識別板の検出方法として、特許文献１では渦電流方式が示されている。即ち、ガイドレールと呼ばれる、エレベータの乗りかご及びつり合いおもりの昇降を案内するレールに、導電性を有する金属板を識別板として設置し、乗りかごには渦電流センサを設ける。この渦電流センサと識別板とが対向した際における渦電流センサからの出力信号を用いて、乗りかごの位置及び速度を検出する方式が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開特開２００８−３７５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した着床位置検出装置において、識別板に対向して磁気式検出器を用いた位置検出装置では、一般に、識別板と検出器との間の距離の変動に応じて、検出器の出力が大きく変動することが知られている。そのため、リレベルゾーン及びドアゾーンを識別して検出するために、検出器からの出力を二つの閾値で分割すると、識別板と検出器との間の距離変動に対してリレベルゾーンとドアゾーンとを正確に識別することが困難になるという課題がある。【００１０】
また、ドアゾーンとリレベルゾーンとを別々の位置検出手段で検出する場合には、検出するゾーンの数だけ検出装置及び識別板が必要になり、コストアップになるという問題がある。【００１１】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、ドアゾーン及びリレベルゾーンに対する乗りかごの位置検出を従来に比べて高精度で行うことができ、かつ低コストである、かご位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様におけるかご位置検出装置は、識別用部材をセンサが検出することでエレベータのかご位置を検出するかご位置検出装置において、上記センサは、識別用部材に磁界を発生させる磁界発生器と、磁界発生器と対にて配置される磁界検出器と、磁界検出器に接続される信号処理部とを備え、上記識別用部材は、上記磁界発生器によって当該識別用部材に発生する渦電流の表皮深さに対して相対的に板厚を異ならせて形成された複数の導体部を有し、上記磁界検出器は、上記磁界発生器によって上記識別用部材から発生する渦電流磁界を検出し、上記信号処理部は、識別用部材の設置位置付近に乗りかごが昇降した際、乗りかごが上記識別用部材におけるいずれの導体部の範囲に位置するか、識別用部材の導体部の範囲外に位置するかを、上記磁界検出器の出力から得られる渦電流磁界の振幅及び位相の情報によって識別することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様におけるかご位置検出装置によれば、磁界検出器及び信号処理部を備え、磁界検出部の出力信号を信号処理部にて位相と振幅との２つの異なる検出信号として取り出すことで、識別用部材の異なる導体部、及び識別用部材の範囲外にて、ドアゾーンとリレベルゾーンとを、さらにこれら二つのゾーン外とを、それぞれ独立して検出することができ、かつ、磁界検出部からの検出信号を複数の閾値で分割することにより、検出信号の変動の影響を受け難くすることができる。さらに、磁界検出部の出力信号から信号処理部にて、位相と振幅との２つの異なる検出信号を取り出すことから、磁界検出部は一つで済み、製造コストの低減を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるかご位置検出装置を用いたエレベータの構成を示す図である。
【図２】図１に示すかご位置検出装置の構成を示す図である。
【図３Ａ】導体の表皮深さに対する板厚の比と、渦電流磁界の強度との関係の一例を示すグラフである。
【図３Ｂ】導体の表皮深さに対する板厚の比と、渦電流磁界の強度との関係の一例を示すグラフである。
【図４】図２に示すセンサが移動するときの、各時間における、センサと識別板との位置関係の一例を示す図である。
【図５】図４に示す時間経過における検出コイルの出力波形及び信号処理回路の出力波形の一例を示す図である。
【図６】図４に示すセンサ移動において、識別板に対するセンサの位置と、位相差検出回路、振幅値検出回路、及びコンパレータの各出力信号との関係の一例を示す図である。
【図７】センサと識別板との間の隙間と、渦電流磁界の強度との関係の一例を示すグラフである。
【図８Ａ】図２に示すセンサの一変形例における構成を示す図である。
【図８Ｂ】図２に示すセンサの別の変形例における構成を示す図である。
【図９】図２に示すセンサのさらに別の変形例における構成を示す図である。
【図１０】図２に示すセンサの他の変形例における構成を示す図である。
【図１１】図２に示すセンサのさらに他の変形例における構成を示す図である。
【図１２】図１１に示すセンサにおける磁力線の一例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態２におけるかご位置検出装置の構成を示す図である。
【図１４Ａ】導体の表皮深さに対する板厚の比と、渦電流磁界及び交流磁界の合成波形の強度との関係の一例を示すグラフである。
【図１４Ｂ】導体の表皮深さに対する板厚の比と、渦電流磁界及び交流磁界の合成波形の強度との関係の一例を示すグラフである。
【図１５】図１３に示すセンサが移動するときの、各時間における、センサと識別板との位置関係の一例を示す図である。
【図１６】図１５に示す時間経過における検出コイルの出力波形及び信号処理回路の出力波形の一例を示す図である。
【図１７】図１５に示すセンサ移動において、識別板に対するセンサの位置と、位相差検出回路、振幅値検出回路、及びコンパレータとの関係の一例を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態３におけるかご位置検出装置に備わる識別板に対するセンサの位置と、位相差検出回路、振幅値検出回路、及びコンパレータの各出力信号との関係の一例を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態４におけるかご位置検出装置の構成の一例を示す図である。
【図２０】図１９に示すかご位置検出装置に備わる識別板に対するセンサの位置と、位相差検出回路、振幅値検出回路、及びオフセット補正回路の各出力信号との関係の一例を示す図である。
【図２１Ａ】図１９に示すかご位置検出装置に備わる識別板の変形例を示す図である。
【図２１Ｂ】図１９に示すかご位置検出装置に備わる識別板の別の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態であるかご位置検出装置について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１におけるかご位置検出装置１０１を備えたエレベータの概略構成を示した図であり、客が乗車する乗りかご４０が乗り場口１０にある状態を示している。このようなエレベータは、かご４０と、つり合いおもり（不図示）とをロープ６０で接続し、ロープ６０をモータ（不図示）で巻き上げ、巻き下ろしすることよって、かご４０を昇降路５０内で昇降される。尚、乗り場口１０は、乗り場天井１と乗り場床面２とから構成され、昇降路５０は、乗り場口１０と側壁３とによって形成される。また、乗りかご４０の位置は、上記モータに接続されたエンコーダから出力されるインクリメンタルパルスをカウントすることによって検出することができる。尚、パルスのカウント値は、上述したように、かご位置検出装置１０１がドアゾーンを検出した時点でリセットされ、その後、設定値にて上記モータが制御されてかご４０の所定階への着床がなされる。
【００１７】
かご位置検出装置１０１は、図２に示すように、識別用部材の一例に相当する識別板１２０と、センサ１３０とを備え、センサ１３０によって識別板１２０を検出することで、かご４０の位置を検出するための装置である。本実施形態では、乗りかご４０側にセンサ１３０が設置され、識別板１２０は昇降路５０の側面に設置され、識別板１２０とセンサ１３０とは、隙間を介して配置されている。また、本実施形態では、図１に示すように、識別板１２０は乗り場床の下側に、センサ１３０は乗りかご４０の下部で乗り場側に、それぞれ固定しているが、センサ１３０が識別板１２０を検出可能であれば、センサ１３０は、乗りかご４０のいずれの部分に設置してもよく、また、同様に識別板１２０も昇降路５０のどの位置に固定しても構わない。また、本実施形態では図１に示すように、センサ１３０を乗りかご４０側、識別板１２０を昇降路５０側に設置したが、その逆でも構わない。
【００１８】
図２を参照して、かご位置検出装置１０１についてさらに詳しく説明する。尚、図２においても、識別板１２０は昇降路５０の側壁に固定され、センサ１３０は、乗りかご４０に設置されて±Ｘ方向（昇降方向）に可動である。
識別板１２０は、外部から交流磁界が作用したときに、渦電流を生じる導体１２１及び導体１２２で構成され、本実施形態では、上記昇降方向に沿って導体１２１、導体１２２、導体１２１の順で、各導体の間隔を開けずに連続して配置される。
【００１９】
一方、センサ１３０は、周波数ｆの交流電源１３２、磁界検出器の一例に相当する検出コイル１３１Ａ、磁界発生器の一例に相当する励磁コイル１３１Ｂ、交流磁界成分除去回路１３３、位相差検出回路１３４、振幅値検出回路１３５、コンパレータ１３６、１３７を有する。また、検出コイル１３１Ａ及び励磁コイル１３１Ｂは、非磁性体からなるコイルボビン１３１Ｃに巻回され保持されており、図２に示すように、例えば、識別板１２０に近接して検出コイル１３１Ａが配置されている。尚、これら検出コイル１３１Ａ、励磁コイル１３１Ｂ、及びコイルボビン１３１Ｃにて励磁磁界検出器１３１とする。また、本実施形態では、コイルボビン１３１Ｃは、一本からなり、識別板１２０に対して直交する方向に延在するように配置される。また、励磁コイル１３１Ｂには、交流電源１３２が電気的に接続されている。また、交流磁界成分除去回路１３３には、位相差検出回路１３４及び振幅値検出回路１３５が電気的に接続され、位相差検出回路１３４にはコンパレータ１３７が、振幅値検出回路１３５にはコンパレータ１３６がそれぞれ電気的に接続されている。さらに、交流磁界成分除去回路１３３、位相差検出回路１３４、振幅値検出回路１３５、コンパレータ１３６、１３７にて信号処理部を構成する。
【００２０】
上述のような構成の内、識別板１２０と、検出コイル１３１Ａ及び励磁コイル１３１Ｂとの相互作用について説明する。
一般に、導体に交流磁界を印加すると、導体表面から内部にかけて渦電流が流れることが知られている。この渦電流の大きさは、導体表面から内部に進むほど、指数関数的に小さくなり、且つ、この渦電流の位相は、内部に進むほど、その深さに比例して遅れる。導体表面での渦電流に対して、渦電流の大きさが１／ｅになる深さ（導体表面での渦電流に対して、渦電流の位相が１ｒａｄ遅れる深さ）を「表皮深さδ」と言い、印加する交流磁界の周波数ｆ、透磁率μ、導電率σを用いて、δ＝１／√（πｆμσ）、で表すことができる。導体外部にて観測される渦電流磁界は、この導体中に流れる各深さでの渦電流から生じた励磁磁界を全て加算したものとなる。
【００２１】
この渦電流磁界の大きさ（振幅）と、導体の表皮深さδに対する板厚ｄの比との関係を図３Ａに示し、渦電流磁界の位相と、導体の表皮深さδに対する板厚ｄの比との関係を図３Ｂに示す。図３Ａでは、横軸を表皮深さδに対する導体の厚さｄの割合ｎ（＝ｄ／δ）とし、縦軸を渦電流磁界の大きさ（振幅）とし、図３Ｂでは、横軸をｎ、縦軸を渦電流磁界の位相とする。これら図３Ａ及び図３Ｂによれば、渦電流の振幅及び位相は、共にｎ＜１未満では単調増加し、ｎ＞１では一定値に収束する傾向を示すことがわかる。詳しくは、渦電流磁界の振幅値及び位相は、「導体無」＜「導体の板厚に対して渦電流の表皮深さが大きいもの」＜「導体の板厚に対して渦電流の表皮深さが小さいもの」の関係となる。この関係を利用して、渦電流磁界の振幅値及び位相を検出することで、検出コイル１３１Ａ及び励磁コイル１３１Ｂと識別板１２０との位置関係を知ることができる。
【００２２】
このように導体に交流磁界を印加すると、導体の持つ表皮深さと板厚に対応した渦電流が導体に発生し、それに伴い導体から渦電流磁界が発生する。そのため、導体の近くに、例えばコイルもしくはホール素子、磁気抵抗素子等の磁気センサを、渦電流磁界と交流磁界を検出する磁界検出器として設けることによって、コイルもしくはホール素子や磁気抵抗素子等の磁界検出器の出力信号から、渦電流磁界単独、または渦電流磁界と交流磁界とを合成した磁界の振幅値、及び、交流磁界に対する位相の変化量を知ることが可能となる。
【００２３】
以上の理論を、識別板１２０と、検出コイル１３１Ａ及び励磁コイル１３１Ｂとに適用すると以下のように説明できる。
即ち、交流電源１３２から励磁コイル１３１Ｂに周波数ｆの一定振幅の交流電流を通電することにより、励磁コイル１３１Ｂの周辺には、周波数ｆの交流磁界が発生し、励磁コイル１３１Ｂと同軸上に配置した検出コイル１３１Ａにて、励磁コイル１３１Ｂが発生する交流磁界を検出することができる。そのため、励磁コイル１３１Ｂ及び検出コイル１３１Ａの近傍に導体がない場合には、検出コイル１３１Ａの出力は、周波数ｆで、かつ一定振幅の交流信号のみとなる。
【００２４】
一方、励磁コイル１３１Ｂが導体１２１、１２２に対向した場合を考える。この場合、励磁コイル１３１Ｂから生じる周波数ｆの交流磁界が導体１２１、１２２に印加されるため、導体１２１、１２２の内部では渦電流が発生し、渦電流磁界が導体１２１、１２２から生じることになる。よって、検出コイル１３１Ａの出力電圧は、励磁コイル１３１Ｂからの交流磁界成分だけではなく、この交流磁界成分に、導体１２１、１２２からの渦電流磁界成分を合成した波形となる。
【００２５】
次に、上述のように構成され作用する検出コイル１３１Ａ及び励磁コイル１３１Ｂが接続されている上述の信号処理部について、説明を行う。
交流磁界成分除去回路１３３では、検出コイル１３１Ａから出力された電圧波形の内、渦電流磁界成分のみを取り出した電圧Ｖ１を出力する。交流磁界成分除去回路１３３は、例えば、ディレイ回路と差動増幅器、またはホイーストンブリッジ回路により構成することができる。
【００２６】
振幅値検出回路１３５では、交流磁界成分除去回路１３３からの電圧波形Ｖ１から振幅電圧Ｖ２をコンパレータ１３６へ出力する。コンパレータ１３６では、振幅電圧Ｖ２が閾値以上であるか否かを判別し、閾値以上である場合、つまり識別板１２０を検出している場合には、コンパレータ１３６は、電圧Ｖ４をＨｉｇｈ（１）として出力する。一方、閾値未満である場合、つまり識別板１２０を検出していない場合には、コンパレータ１３６は、電圧Ｖ４をＬｏｗ（０）として出力する。
このように、識別板１２０つまり導体１２１、１２２が検出コイル１３１Ａ及び励磁コイル１３１Ｂと対向したか否かを判別することが可能となる。
【００２７】
また位相差検出回路１３４には、交流磁界成分除去回路１３３から出力された電圧波形Ｖ１と、励磁コイル１３１Ｂの出力電流波形とが供給され、位相差検出回路１３４は、これらの位相差をコンパレータ１３７へ出力する。コンパレータ１３７は、その位相差が閾値以上であるか否かを判断する。位相差が閾値以上である場合、つまり識別板１２０を検出している場合には、コンパレータ１３７は、電圧Ｖ５をＨｉｇｈ（１）として出力する。一方、閾値未満である場合、つまり識別板１２０を検出していない場合には、コンパレータ１３７は、電圧Ｖ５をＬｏｗ（０）として出力する。
このように、識別板１２０の導体１２１または導体１２２のどちらかが検出コイル１３１Ａ及び励磁コイル１３１Ｂと対向したか否かを判別することが可能となる。
【００２８】
既に説明したように、ある階へのかご４０の着床制御では、ドアゾーン及びリレベルゾーンを考慮する必要がある。即ち、識別板１２０によってドアゾーン及びリレベルゾーンのいずれにセンサ１３０が位置するのか、二つのゾーン範囲外にセンサ１３０が位置するのかを識別することが望ましい。
そこで、識別板１２０の導体１２１は、図３Ａ及び図３Ｂの横軸に示す、表皮深さδに対する導体の厚さｄの割合ｎが「Ａ」になる、板厚及び表皮深さδを有するように調整され、識別板１２０の導体１２２は、図３Ａ及び図３Ｂの横軸に示す割合ｎが「Ｂ」になる、板厚及び表皮深さδを有するように調整される。さらに、図２に示すように、リレベルゾーンを検出すべき領域に導体１２２を位置決めし、かつリレベルゾーンを除くドアゾーンを検出すべき領域に導体１２１を位置決めする。例えば一例として、交流電源１３２の交流磁界の周波数が１００ｋＨｚの場合には、導体１２１を板厚０．５ｍｍの非磁性ステンレス（ＳＵＳ３０４）（δ＝１．４ｍｍ）とし、導体１２２を板厚１ｍｍのアルミニウム合金（Ａ５０５２）（δ＝０．３６ｍｍ）とする。
【００２９】
上述したように、渦電流磁界の振幅値及び位相は、識別板１２０の導体の板厚に対して渦電流の表皮深さが小さいもの程、大きくなる。よって、導体の板厚に対して渦電流の表皮深さを小さくするために、導体の板厚を厚くする代わりに、導体の金属種を変更し、つまり抵抗率や透磁率が異なる金属種を用いることで表皮深さを変更することによって、識別板１２０の板厚を一定または薄くすることができる。これにより、低コスト化及び重量減少が図られ、識別板１２０の据付性を向上することができる。
【００３０】
以上のように構成されるかご位置検出装置１０１における動作について以下に説明する。ここでは、図２において、センサ１３０を識別板１２０の範囲外から識別板１２０の方へ向かう方向、例えば＋Ｘ方向に移動する場合について、図４を参照して説明する。
図４は、時間がｔ０からｔ５まで経過した場合の、識別板１２０と検出コイル１３１Ａ及び励磁コイル１３１Ｂとの位置関係を示しており、検出コイル１３１Ａ及び励磁コイル１３１Ｂは、導体なし（ｔ０からｔ１）→  導体１２１（ｔ１からｔ２）→  導体１２２（ｔ２からｔ３）→  導体１２１（ｔ３からｔ４）→  導体なし（ｔ４からｔ５）の順に、識別板１２０内の各導体と対向する。また図５には、このような動作における時間軸を横軸に取り、励磁電流、交流磁界成分除去回路１３３の出力Ｖ１、振幅値検出回路１３５の出力Ｖ２、位相差検出回路１３４の出力Ｖ３を縦軸に取り、時間経過におけるＶ１、Ｖ２等の変化が示されている。
【００３１】
図５から明らかなように、出力Ｖ２、Ｖ３は、時間ｔ１からｔ４で値が増減する。各時間と識別板１２０との位置関係より、識別板１２０の位置と電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５との関係を図６に示す。ここで、閾値１、２は、コンパレータ１３６、１３７を動作するための基準電圧であり、これらの値を適切に設定することによって、ドアゾーン内または外、及びリレベルゾーン内または外に対応したＨｉｇｈ（１）、Ｌｏｗ（０）の信号Ｖ５、Ｖ６を別々にセンサ１３０から出力することができる。
【００３２】
ここで、各コンパレータ１３６、１３７における閾値１、２の設定方法について説明する。
一般的に、エレベータの乗りかご４０は、昇降路５０にレールに沿って吊り下げられているため、乗りかご４０は、昇降方向にほぼ直交する方向において、ある一定の範囲内で揺れることがある。そのため、昇降路５０側に設置した識別板１２０と、乗りかご４０側に設置したセンサ１３０との間の隙間は、変動することになる。この変動の中心位置をＬ、変動幅を「１」とした場合の、渦電流磁界の大きさ（振幅）、渦電流磁界の位相を図７に示す。
【００３３】
上記隙間が増大すると、識別板１２０における導体１２１，１２２と、検出コイル１３１Ａ及び励磁コイル１３１Ｂとの距離が大きくなるため、検出コイル１３１Ａが受ける渦電流磁界は小さくなる。そのため、隙間増大時における渦電流磁界の振幅は、図７に示すように単調に減少する。
一方、渦電流磁界の位相について、検出コイル１３１Ａで捕らえられる渦電流磁界は、導体１２１，１２２内に流れる渦電流から生じる励磁磁界の足し合わせであるため、隙間値に対して、導体１２１，１２２の板厚が十分に小さければ、隙間が変動しても、渦電流磁界の位相そのものは変動しない。
【００３４】
そこで、ドアゾーンを決定するコンパレータ１３６の閾値１は、隙間増大時の渦電流磁界の振幅が閾値以上となるようにすればよいので、図７に点線で示すような値に設定すればよい。
【００３５】
次に、リレベルゾーンを決定するコンパレータ１３７の閾値２は、隙間変動時も渦電流の位相差そのものは変化しないため、図３Ｂに示すように、導体１２１（Ａの箇所）と導体１２２（Ｂの箇所）との間に閾値２を設定すればよい。
尚、本実施形態では図２に示すように、導体１２２をリレベルゾーンの検出に用いているが、導体１２１と導体１２２とを入れ替えて導体１２１をリレベルゾーン検出用に用いても良い。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態１のかご位置検出装置１０１によれば、一つの検出コイル１３１Ａ、位相差検出回路１３４、振幅値検出回路１３５を備え、検出コイル１３１Ａから、位相と振幅との２つの異なる検出信号を取り出すことで、識別板１２０の範囲内か範囲外かに加えて、識別板１２０における導体１２１でドアゾーン範囲内か範囲外かを、導体１２２でリレベルゾーン範囲内か範囲外かをそれぞれ独立して検出することができ、かつ、検出コイル１３１Ａからの検出信号を複数の閾値で分割することにより、検出信号の変動の影響を受け難くすることができる。また、識別板１２０を検出する検出器は、一つの検出コイル１３１Ａであることから、製造コストの低減を図ることもできる。
【００３７】
以下には、本実施形態１における上述した構成の変形例について説明する。
励磁コイル１３１Ｂからの交流磁界の増強もしくは検出磁界の増強のために、図８Ａに示すように、検出コイル１３１Ａ及び励磁コイル１３１Ｂのコイル内部に高透磁率の棒状磁性体コア１３１Ｄを挿入しても良い。
また、図８Ｂに示すように、検出コイル１３１Ａ及び励磁コイル１３１Ｂに対して、端部を尖らせた針状磁性体コア１３１Ｅを挿入し、交流磁界の指向性や位置検出精度を高めるように構成することも可能である。
また、検出コイル１３１Ａと励磁コイル１３１Ｂとを、同一の一つの非磁性体からなるコイルボビンに巻回する必要もなく、例えば図９に示すように、昇降方向に直交する左右方向から識別板１２０を挟み込む形態を採ることもできる。
【００３８】
また、図１０に示すセンサ１３０−２、及び図１１に示すセンサ１３０−３のように、交流磁界成分除去回路１３３を用いずに、検出コイル１３１Ａの出力電圧から交流磁界成分を除去しても良い。例えば図１０に示すように検出コイル１３１Ａを差動出力としても良く、図１１に示すように検出コイル１３１Ａと励磁コイル１３１Ｂとの向きを９０度異なるように配置しても良い。それぞれについて以下に詳しく説明する。
【００３９】
図１０に示すセンサ１３０−２では、２つの検出コイル１３１Ａを有し、各検出コイル１３１Ａは、昇降方向に直交する方向つまり隙間方向において、励磁コイル１３１Ｂを挟んで、且つ励磁コイル１３１Ｂから等距離の位置に配置されている。よって、各検出コイル１３１Ａには、同強度の交流磁界が加わっている。そこで、識別板１２０と検出コイル１３１Ａとの間の隙間寸法に対して、識別板１２０の板厚を大きくすることにより、渦電流磁界の位相の隙間変動をある程度大きくする。これにより、各検出コイル１３１Ａの出力を差動出力とすると、励磁コイル１３１Ｂによる交流磁界は、２箇所にある検出コイル１３１Ａの各位置で同一であるが、渦電流磁界は識別板１２０からの距離に応じて異なるため、渦電流磁界成分のみを検出コイル１３１Ａから出力することができる。これにより、交流磁界成分除去回路１３３を省くことができる。したがって、センサコストの更なる低減を図ることができる。
【００４０】
また、図１１に示すセンサ１３０−３では、検出コイル１３１Ａは、識別板１２０と平行又はほぼ平行に配置され、励磁コイル１３１Ｂは、昇降方向に直交方向に沿って配置される。このように配置された検出コイル１３１Ａにおける交流磁界及び渦電流磁界の磁力線を図１２に示す。実線で示す磁力線が励磁磁界のものであり、その磁界の向きは、検出コイル１３１Ａの軸方向と直交している。そのため、検出コイル１３１Ａの出力は、交流磁界成分を含まない。さらに図１２において、点線で示す磁力線は、渦電流磁界のものであり、検出コイル１３１Ａの位置での渦電流磁界の向きと、検出コイル１３１Ａの軸の向きとは一致する。そのため、検出コイル１３１Ａには渦電流磁界のみが加わるため、検出コイル１３１Ａからは渦電流磁界成分のみが出力される。よって、交流磁界成分除去回路１３３を省くことができ、これにより、センサコストの更なる低減を図ることができる。
【００４１】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２におけるかご位置検出装置について、図１３を用いて説明する。  本実施の形態２におけるかご位置検出装置１０２は、図１３に示すように、昇降方向に直交する方向において識別板１２０を挟んで、検出コイル１３１Ａと励磁コイル１３１Ｂとを配置した。このような構成は、実施の形態１のかご位置検出装置１０１で、図９を参照して説明した構成に同じであるが、図９に示すセンサ１３０と、図１３に示すセンサ１３０−４との構成上の相違点は、図９に示す交流磁界成分除去回路１３３を省いた点である。
このような構成では、検出コイル１３１Ａは、交流磁界と渦電流磁界とを合成した電圧を出力する。
【００４２】
本実施の形態２におけるかご位置検出装置１０２のセンサ１３０−４における、交流磁界と渦電流磁界との合成磁界の大きさ（振幅）と、導体の表皮深さδに対する板厚ｄの割合ｎ（＝ｄ／δ）との関係を図１４Ａに示し、交流磁界と渦電流磁界との合成磁界の位相と、導体の表皮深さδに対する板厚ｄの割合との関係を図１４Ｂに示す。
図１４Ａに示すように、合成磁界の振幅は、ｎ≦１では単調減少し、ｎ＞１では一定値に収束する傾向を示す。一方、図１４Ｂに示すように、合成磁界の位相は、ｎ＝１で最大となるピークを持つ振る舞いを示し、ｎ＞＞１ではｎ＝０（導体なし：渦電流磁界なし）と位相がほぼ等しくなる。
【００４３】
そこで、本実施の形態２におけるかご位置検出装置１０２では、導体１２１について、図１４Ａ及び図１４Ｂに示す、ｎがＢとなるように、導体１２１の板厚及び表皮深さを調整した導体とし、導体１２２について、図１４Ａ及び図１４Ｂに示す、ｎがＡとなるように、板厚及び表皮深さを調整した導体とする。
このような識別板１２０について、図１３に示すように、リレベルゾーンを検出したい領域に導体１２２を設け、リレベルゾーンを除くドアゾーンの領域に導体１２１を設置する。例えば一例として、交流電源１３２の交流磁界の周波数が１００ｋＨｚの場合には、導体１２２を板厚１．４ｍｍの非磁性ステンレス（ＳＵＳ３０４）（δ＝１．４ｍｍ）、導体１２１を板厚１ｍｍのアルミ合金（Ａ５０５２）（δ＝０．３６ｍｍ）とする。
【００４４】
以上のように構成されるかご位置検出装置１０２における動作について以下に説明する。ここでは、図１５を参照して、センサ１３０−４を識別板１２０の範囲外から識別板１２０の方へ向かう方向、例えば＋Ｘ方向に、時間ｔ６からｔ１１の時間軸で、移動する場合について説明する。
【００４５】
このような状態の時間軸に対する励磁電流、検出コイル１３１Ａの検出電圧、振幅値検出回路１３５の出力Ｖ２、位相差検出回路１３４の出力Ｖ３を図１６に示す。出力Ｖ２及び出力Ｖ３は、時間ｔ７からｔ１０の間で値が増減し、各時間と識別板１２０との位置関係よって、識別板１２０の位置と、電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５との関係は、図１７に示すようになる。ここで、閾値１、２は、コンパレータ１３６、１３７を動作するための基準電圧であり、これらの値を適切に設定することにより、ドアゾーン範囲内か範囲外か及びリレベルゾーン範囲外か範囲内かに応じたＨｉｇｈ（１）、Ｌｏｗ（０）の信号Ｖ４、Ｖ５を別々にセンサ１３０−４から出力することができる。
【００４６】
ここで、各コンパレータ１３６、１３７における閾値１、２の設定方法について説明する。
本実施形態２では、図１３に示すように識別板１２０を挟んで、検出コイル１３１Ａと励磁コイル１３１Ｂとが配置されている。上述したように走行中に乗りかご４０の揺れが生じ、検出コイル１３１Ａと識別板１２０との間の距離が増大すると、識別板１２０から検出コイル１３１Ａに届く渦電流磁界の割合は減少するが、一方、励磁コイル１３１Ｂと識別板１２０との間の距離は減少するため、識別板１２０から生じる渦電流磁界の強度は増大する。結果的に、乗りかご４０が揺れたとしても、検出コイル１３１Ａに加わる渦電流磁界の強度は、ほとんど変動しないため、検出コイル１３１Ａが出力する交流磁界と励磁磁界との合成磁界も、ほとんど変動しない。
【００４７】
以上のことから、ドアゾーンを決定するコンパレータ１３６の閾値１は、図１４Ａに示すように、ｎ＝０（導体無し）と導体１２２（Ａの箇所）との間に閾値１を設定すればよい。次に、リレベルゾーンを決定するコンパレータ１３７の閾値２は、図１４Ｂに示すように、導体１２１（Ｂの箇所）と導体１２２（Ａの箇所）との間に閾値２を設定すればよい。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態２のかご位置検出装置１０２においても、上述した実施形態１のかご位置検出装置１０１が奏する効果を得ることができる。
さらに、本実施形態２のかご位置検出装置１０２では、実施形態１のかご位置検出装置１０１と比べると、交流磁界成分除去回路１３３を省いたことから、さらにセンサコストの低減を図ることができ、且つ、乗りかご４０の揺れに対する検出コイル１３１Ａの出力信号の変動を低く抑えることができるという効果を得ることもできる。
【００４９】
実施の形態３．
次に、図１８を参照して、本発明の実施の形態３におけるかご位置検出装置１０３について説明する。
実施の形態３におけるかご位置検出装置１０３は、上述した実施の形態１のかご位置検出装置１０１における構成と同じ構成を備えるが、実施の形態３のかご位置検出装置１０３では、コンパレータ１３７が二つの閾値を有する点で、実施の形態１のかご位置検出装置１０１と相違する。この相違部分について、以下に詳しく説明する。
【００５０】
センサ１３０が、識別板１２０の範囲外から識別板１２０へ向かう方向、例えば＋Ｘ方向に移動するとき、識別板１２０は、実施形態１の場合と同じであるため、図１８に示すように位相差検出回路１３４の出力Ｖ３、及び振幅値検出回路１３５の出力Ｖ２が変化する。乗りかご４０の揺れに起因する、識別板１２０とセンサ１３０との間の距離変動によって、振幅値検出回路１３５の出力Ｖ２は変動するが、位相差検出回路１３４の出力Ｖ３は、ほとんど変動しない。そのため、図１８に示すように位相差検出回路１３４の出力Ｖ３について、コンパレータ１３７にて、二つの閾値３と閾値４とで三つの出力値に分割して、コンパレータ１３７から電圧Ｖ５として出力することができる。つまり、電圧Ｖ５は、閾値３によってＬｏｗ（０）及びＨｉｇｈ（１）に、さらに閾値４によってＨｉｇｈ（２）として、出力することができる。
【００５１】
以上説明したように、実施の形態３のかご位置検出装置１０３によれば、位相差検出回路１３４の出力のみで、ドアゾーンとリレベルゾーンとを、及びこれら二つのゾーン外とをそれぞれ検出可能となる。したがって、さらに振幅値検出回路１３５の出力Ｖ２が供給されるコンパレータ１３６からのドアゾーンを示す出力値と合わせることで、実施の形態３のかご位置検出装置１０３によれば、より確実に、ドアゾーン、リレベルゾーン、及びこれら二つのゾーン外をそれぞれ検出することが可能となる。
【００５２】
実施の形態４．
次に図１９を参照して、本発明の実施の形態４におけるかご位置検出装置１０４について説明する。
本実施の形態４のかご位置検出装置１０４は、基本的に、上述した実施の形態１のかご位置検出装置１０１と同様の構成を備えるが、識別板１２０を識別板１２０−２に、コンパレータ１３７をオフセット補正回路１３８に、それぞれ変更した構成を有する。これらの相違点について、以下に詳しく説明する。
【００５３】
識別板１２０−２は、図１９に示すように導体１２２について、一方の導体１２１から他方の導体１２１の方へ導体１２２の板厚を徐々に増すように形成した導体１２２を有する。
【００５４】
このような識別板１２０−２に対してセンサ１３０−５が、識別板１２０−２の範囲外から識別板１２０−２へ向かい、例えば＋Ｘ方向に移動した場合、位相差検出回路１３４の出力Ｖ３及び振幅値検出回路１３５の出力Ｖ２は、図２０に示すように、検出コイル１３１Ａ及び励磁コイル１３１Ｂが対向する箇所での導体１２２−２の板厚に応じた出力値となる。つまり、出力Ｖ３及び出力Ｖ２は、導体１２２−２の板厚が大きい程、大きな値を出力する。この特性を利用することで、識別板１２０内でのセンサ１３０−５の絶対位置を検出することができる。
【００５５】
位相差検出回路１３４の出力Ｖ３が供給されるオフセット補正回路１３８は、図２０に示すように、導体１２２−２の領域に対応するリレベルゾーン内でのみ、リレベルゾーン内の絶対位置に対応した電圧Ｖ５をＬｏｗ（０）からＨｉｇｈ（１）の間において無段階で出力する。
【００５６】
したがって、実施の形態４のかご位置検出装置１０４によれば、上述した実施の形態１のかご位置検出装置１０１における効果を得ることができることは勿論、さらに、リレベルゾーン内において、リレベルゾーンの検知だけでなく、リレベルゾーン内でのかご４０の絶対位置を検出することができる。
【００５７】
導体１２２−２の変形例として、以下の構成を採ることもできる。
図２１Ａに示すように、識別板１２０−３の全体に渡り、その板厚を徐々に厚く形成してもよい。このような識別板１２０−３を用いることで、リレベルゾーンを含め、ドアゾーン全体で、各ゾーン内でのかご４０の絶対位置を検出することも可能となる。
また、図２１Ｂに示すように、識別板１２０−４の全体に渡り、その板厚を階段状に厚くすることにより、ドアゾーン内を複数のゾーンとして検出することも可能となる。
【００５８】
本発明の別の態様によるかご位置検出装置は、識別用部材をセンサが検出することでエレベータのかご位置を検出するかご位置検出装置であって、
上記センサは、識別用部材に磁界を発生させる磁界発生器と、磁界発生器と対にて配置される磁界検出器と、磁界検出器に接続される信号処理部とを備え、
上記識別用部材は、上記磁界発生器によって当該識別用部材に発生する渦電流の表皮深さに対して相対的に板厚を異ならせて形成された複数の導体部を有し、
上記磁界検出器は、上記磁界発生器によって上記識別用部材から発生する渦電流磁界を検出し、
上記信号処理部は、識別用部材の設置位置付近に乗りかごが昇降した際、乗りかごが上記識別用部材におけるいずれの導体部の範囲に位置するか、上記識別用部材の範囲外に位置するかを、上記磁界検出器の出力から得られる渦電流磁界の振幅及び位相の情報によって識別する、
ことを特徴とする。
【００５９】
上記別の態様において、上記識別用部材における導体部は、当該識別用部材の板厚に対して渦電流の表皮深さが大きいものと、上記板厚に対して渦電流の表皮深さが小さいものとを有するように構成してもよい。
このように構成することで、磁界検出器及び磁界発生器と識別用部材との位置関係を知ることができる。
【００６０】
また、上記別の態様において、上記識別用部材における導体部の少なくとも一つは、当該識別用部材の板厚に対する渦電流の表皮深さを変更した、他とは異種の金属であるように構成してもよい。
このように構成することで、識別用部材の低コスト化及び重量減少が図られ、識別用部材の据付性を向上することができる。
【００６１】
また、上記別の態様において、上記識別用部材における導体部は、その長手方向において異なる板厚を有するように構成してもよい。
このように構成することで、識別用部材内における乗りかごの絶対位置を検出することが可能となる。
【００６２】
尚、上述の様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
又、２０１２年２月８日に出願された、日本国特許出願Ｎｏ．特願２０１２−２４７２０号の明細書、図面、特許請求の範囲、及び要約書の開示内容の全ては、参考として本明細書中に編入されるものである。
【符号の説明】
【００６３】
４０  乗りかご、
１０１〜１０４  かご位置検出装置、
１２０  識別板、１２１  導体、１２２  導体、
１３０、１３０−２〜１３０−５  センサ、
１３１Ａ  検出コイル、１３１Ｂ  励磁コイル、１３２  交流電源、
１３３  交流磁界成分除去回路、１３４  位相差検出回路、
１３５  振幅値検出回路、１３６  コンパレータ、１３７  コンパレータ、
１３８  オフセット補正回路。
【図１】
2013118317.tif 000003
【図２】
2013118317.tif 000004
【図３Ａ】
2013118317.tif 000005
【図３Ｂ】
2013118317.tif 000006
【図４】
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【図５】
2013118317.tif 000008
【図６】
2013118317.tif 000009
【図７】
2013118317.tif 000010
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
2013118317.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
2013118317.tif 000016
【図１３】
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【図１４Ａ】
2013118317.tif 000018
【図１４Ｂ】
2013118317.tif 000019
【図１５】
2013118317.tif 000020
【図１６】
2013118317.tif 000021
【図１７】
2013118317.tif 000022
【図１８】
2013118317.tif 000023
【図１９】
2013118317.tif 000024
【図２０】
2013118317.tif 000025
【図２１Ａ】
2013118317.tif 000026
【図２１Ｂ】
2013118317.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月2日(2014.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
識別用部材（１２０）をセンサ（１３０）が検出することでエレベータのかご位置を検出するかご位置検出装置において、
上記センサは、識別用部材に磁界を発生させる磁界発生器（１３１Ｂ）と、磁界発生器と対にて配置される磁界検出器（１３１Ａ）と、磁界検出器に接続される信号処理部（１３３〜１３７）とを備え、
上記識別用部材は、上記磁界発生器によって当該識別用部材に発生する渦電流の表皮深さと板厚との相対的関係を異ならせて形成された複数の導体部（１２１，１２２）を有し、
上記磁界検出器は、上記磁界発生器によって上記識別用部材から発生する渦電流磁界を検出し、
上記信号処理部は、識別用部材の設置位置付近に乗りかごが昇降した際、乗りかごが上記識別用部材におけるいずれの導体部の範囲に位置するか、上記識別用部材の範囲外に位置するかを、上記磁界検出器の出力から得られる渦電流磁界の振幅及び位相の情報によって識別する、
ことを特徴とするかご位置検出装置。
【請求項２】
上記識別用部材における導体部は、当該識別用部材の板厚に対して渦電流の表皮深さが大きいものと、上記板厚に対して渦電流の表皮深さが小さいものとを有する、請求項１記載のかご位置検出装置。
【請求項３】
上記識別用部材における導体部の少なくとも一つは、当該識別用部材の板厚に対する渦電流の表皮深さを変更した、他とは異種の金属である、請求項１記載のかご位置検出装置。
【請求項４】
上記識別用部材における導体部の少なくとも一つは、非磁性ステンレスである、請求項３記載のかご位置検出装置。
【請求項５】
上記識別用部材における導体部の少なくとも一つは、アルミニウム合金である、請求項３記載のかご位置検出装置。
【請求項６】
上記識別用部材における導体部の少なくとも一つは、当該導体部の板厚が他の導体部とは異なる、請求項１記載のかご位置検出装置。
【請求項７】
上記識別用部材は、第１の導体部と第２の導体部とを有し、
上記第１の導体部と第２の導体部とは、上記乗りかごの昇降方向に互いに隣接して配置される、請求項１記載のかご位置検出装置。
【請求項８】
上記第１の導体部は、上記第２の導体部の両側に配置される、請求項７記載のかご位置検出装置。
【請求項９】
上記識別用部材における導体部は、その長手方向において異なる板厚を有する、請求項１記載のかご位置検出装置。
【国際調査報告】
2013118317.tif 000028
2013118317.tif 000029