(57)【要約】【課題】本発明は、プーリの回転角に対する分解能を小さくすることができ、かご荷重の検出精度を向上させることができるエレベータの荷重検出装置を得ることを目的とするものである。【解決手段】プーリ１４の回転面の外周には、加速度検出手段としての２軸加速度センサ１５が取り付けられている。２軸加速度センサ１５は、かご荷重が釣合おもり（図示せず）の重量と釣り合う負荷（ＢＬ状態）であるときに、プーリ１４の回転面の垂直中心線上の最頂点に、ＢＬ位置として配置されている。また、２軸加速度センサ１５は、プーリ１４の周方向（Ｘ軸）への重力加速度（Ｇ）の成分であるＧ・ｓｉｎθと、プーリ１４の径方向（Ｙ軸）への重力加速度の成分であるＧ・ｃｏｓθとをそれぞれ検出する。【選択図】図２
2008019071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
かご荷重に応じたシャックルロッドの変位に応じて回転するプーリの回転面に設けられ、上記プーリの回転角に応じた上記プーリの径方向及び周方向への重力加速度の成分をそれぞれ検出する加速度検出手段、及び
上記加速度検出手段の各検出値に基づいて上記かご荷重を検出する荷重検出部
を備えていることを特徴とするエレベータの荷重検出装置。
【請求項２】
上記荷重検出部には、上記加速度検出手段の各検出値の合成出力を算出するための複数の荷重算出式が、上記回転角の有効検出範囲の区分に対応付けて登録されており、
上記荷重検出部は、上記加速度検出手段の各検出値に対応する上記荷重算出式を用いて算出された上記合成出力に基づいて上記かご荷重を検出することを特徴とする請求項１記載のエレベータの荷重検出装置。
【請求項３】
上記複数の荷重算出式とは、互いの組み合わせによって、上記有効検出範囲内での上記合成出力の特性が上記回転角に対して所定の増加量となるような算出式であることを特徴とする請求項２記載のエレベータの荷重検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シャックルロッドの変位に伴うプーリの回転を監視することによってかご荷重を検出するエレベータの荷重検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のエレベータの荷重検出装置では、主索に連結されかご荷重を受けるシャックルの変位に応じてプーリが回転し、このプーリに取り付けられた加速度センサによって、プーリの周方向への重力加速度の成分であるＧ・ｓｉｎθが検出され、Ｇ・ｓｉｎθの検出値に基づいてかご荷重が検出される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０２／０６４４７８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来のエレベータの荷重検出装置では、プーリの回転角の有効検出範囲がＧ・ｓｉｎθの直線増加領域となるような範囲（基準位置の±２０°程度）であるため、プーリの回転角の有効検出範囲が狭く、プーリの回転角に対する分解能（Ｗｇ／θｓｃａｌｅ）が大きくなっており、かご荷重の検出精度が低くなっている。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、プーリの回転角に対する分解能を小さくすることができ、かご荷重の検出精度を向上させることができるエレベータの荷重検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るエレベータの荷重検出装置は、かご荷重に応じたシャックルロッドの変位に応じて回転するプーリの回転面に設けられ、プーリの回転角に応じたプーリの径方向及び周方向への重力加速度の成分をそれぞれ検出する加速度検出手段、及び加速度検出手段の各検出値に基づいてかご荷重を検出する荷重検出部を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明のエレベータの荷重検出装置は、プーリの周方向及び径方向への重力加速度の成分の検出値に基づいてかご荷重を検出するので、プーリの回転角の有効検出範囲が従来のエレベータの荷重検出装置のようなＧ・ｓｉｎθの直線増加領域に限定されず、プーリの回転角の有効検出範囲が拡大することにより、プーリの回転角に対する分解能を小さくすることができ、かご荷重の検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるエレベータの荷重検出装置を示す正面図である。
図において、昇降路の機械室１には、かご（図示せず）が吊り下げられた主ロープ２からかご荷重を受ける綱止梁３が設けられている。綱止梁３には、底板４と、底板４に平行な上板５と、底板４及び上板５を連結する複数本の支柱６とが設けられている。綱止梁３、底板４及び上板５は、主ロープ２の端部に連結された複数のシャックルロッド７に挿通されている。シャックルロッド７は、シャックルロッド７の上板５から突出する箇所を囲繞するシャックルばね８を介して、上板５に接続されている。また、シャックルロッド７は、主ロープ２を介して受けたかご荷重に応じて上下方向へ変位する。
【０００９】
さらに、シャックルロッド７の底板４と上板５との間には、検出板９がほぼ直交となるように取り付けられている。検出板９は、上板５の下面に立設された複数本のスタッド１０に挿通されている。また、検出板９は、検出ばね１１を介して、スタッド１０の反上板５側の端部に接続されている。さらに、検出板９は、スタッド１０に摺動を案内されて上下動可能となっている。さらにまた、検出板９は、シャックルロッド７の上下方向への変位に伴い、上下方向へ変位する。
【００１０】
また、検出板９の上面には、ワイヤ１１の一端部がワイヤ止具１２によって接続されている。ワイヤ１１の他端部は、ワイヤ止ばね１３を介して、上板５の下面に接続されている。また、ワイヤ１１の中間部は、上板５の下面に取り付けられたプーリ１４に巻き掛けられている。さらに、ワイヤ１１は、ワイヤ止ばね１３からの張力によって緊張されており、検出板９の変位に応じてプーリ１４を回転させる。さらにまた、検出板９の上下動の動作範囲は、プーリ１４の１回転と同一になるように調整されている。プーリ１４は、上板５の下面からほぼ鉛直方向へ向くように配置されている。また、プーリ１４の回転面の外周には、加速度検出手段としての２軸加速度センサ１５が取り付けられている。
【００１１】
図２は、図１のプーリ１４及び２軸加速度センサ１５を拡大して示す正面図である。図において、２軸加速度センサ１５は、かご荷重が釣合おもり（図示せず）の重量と釣り合う負荷（ＢＬ状態）であるときに、プーリ１４の回転面の垂直中心線上の最頂点に、ＢＬ位置として配置されている。また、２軸加速度センサ１５は、プーリ１４の周方向（Ｘ軸）への重力加速度（Ｇ）の成分であるＧ・ｓｉｎθと、プーリ１４の径方向（Ｘ軸に直交するＹ軸）への重力加速度の成分であるＧ・ｃｏｓθとをそれぞれ検出する。２軸加速度センサ１５のＢＬ位置は、プーリ１４の回転角（傾斜角）θの基準位置となっており、ワイヤ１１による検出板９方向（プーリ１４の時計回り）へのプーリ１４の回転角が＋θとなり、この逆方向（プーリ１４の反時計回り）へのプーリ１４の回転角が−θとなる。
【００１２】
また、かご荷重がＢＬ状態から増加した場合の２軸加速度センサ１５の位置は、ＢＬ位置から＋θ方向へのプーリ１４の回転に伴って変位する。そして、かご荷重が最大負荷（ＯＬ状態）となると、プーリ１４の回転角が＋πとなり、２軸加速度センサ１５の位置は、プーリ１４の垂直中心線上の最底点であるＯＬ位置となる。一方、かご荷重がＢＬ状態から減少した場合の２軸加速度センサ１５の位置は、ＢＬ位置から−θ方向へのプーリ１４の回転に伴って変位する。そして、かご荷重が最小負荷（ＮＬ状態）となると、プーリ１４の回転角が−πとなり、２軸加速度センサ１５の位置は、プーリ１４の回転面の垂直中心線上の最底点であるＮＬ位置となり、ＯＬ位置と同一の位置となる。即ち、２軸加速度センサ１５による回転角θの有効検出範囲は、−π＜θ＜＋πとなっている。
【００１３】
図３は、図１の２軸加速度センサ１５に接続された荷重検出部１６を示すブロック図である。図において、２軸加速度センサ１５には、荷重検出部（荷重検出用マイクロコンピュータ）１６が接続されている。また、２軸加速度センサ１５は、検出したＧ・ｓｉｎθ及びＧ・ｃｏｓθの値を荷重検出部１６に送る。荷重検出部１６には、２軸加速度センサ１５のＢＬ位置、ＮＬ位置及びＯＬ位置が登録されている。また、荷重検出部１６は、２軸加速度センサ１５から受けたＧ・ｓｉｎθ及びＧ・ｃｏｓθの値を合成し、Ｇ・ｓｉｎθ及びＧ・ｃｏｓθの合成出力に基づいてかご荷重を検出する。
【００１４】
さらに、荷重検出部１６は、かごの運転を制御するエレベータ制御装置１７に接続されており、検出したかご荷重の情報をエレベータ制御装置１７に送る。さらにまた、荷重検出部１６は、演算処理部（ＣＰＵ）、記憶部（ＲＯＭ及びＲＡＭ等）及び信号入出力部を有している。荷重検出部１６の記憶部には、荷重検出部１６の機能を実現するためのプログラムが格納されている。
【００１５】
ここで、荷重検出部１６による２軸加速度センサ１５の検出値の合成出力の算出方法、及びかご荷重の検出方法について具体的に説明する。図４は、図３の荷重検出部１６による２軸加速度センサ１５の各検出値の合成出力の算出方法を説明するための説明図である。図において、荷重検出部１６には、複数（４区分）の状態（フェーズ）ａ〜ｄが設定されている。状態ａ〜ｄとは、回転角θの有効検出範囲（−π＜θ＜＋π）を区分けした範囲での２軸加速度センサ１５の各検出値の合成出力を算出するための状態である。また、荷重検出部１６には、状態毎に異なる荷重算出式が登録されている。
【００１６】
状態ａとは、２軸加速度センサ１５による回転角θの検出範囲が−π＜θ＜−π／２となる範囲での２軸加速度センサ１５の各検出値を合成するための状態であり、荷重検出部１６には、状態ａの荷重算出式として式（１）が登録されている。
ｙ＝−Ｇ／２・｛２＋（ｓｉｎθ−ｃｏｓθ）｝・・・（１）
【００１７】
状態ｂとは、２軸加速度センサ１５による回転角θの検出範囲が−π／２≦θ＜０となる範囲での２軸加速度センサ１５の各検出値を合成するための状態であり、荷重検出部１６には、状態ｂの荷重算出式として式（２）が登録されている。
ｙ＝Ｇ／２・（ｓｉｎθ−ｃｏｓθ）・・・（２）
【００１８】
状態ｃとは、２軸加速度センサ１５による回転角θの検出範囲が０≦θ＜π／２となる範囲での２軸加速度センサ１５の各検出値を合成するための状態であり、荷重検出部１６には、状態ｃの荷重算出式として式（３）が登録されている。
ｙ＝Ｇ／２・｛２＋（ｓｉｎθ−ｃｏｓθ）｝・・・（３）
【００１９】
状態ｄとは、２軸加速度センサ１５による回転角θの検出範囲がπ／２≦θ＜πとなる範囲での２軸加速度センサ１５の各検出値を合成するための状態であり、荷重検出部１６には、状態ｄの荷重算出式として式（４）が登録されている。
ｙ＝Ｇ／２・｛４−（ｓｉｎθ＋ｃｏｓθ）｝・・・（４）
【００２０】
図５は、図３の荷重検出部１６の状態遷移を説明するための説明図である。図において、荷重検出部１６は、２軸加速度センサ１５の検出値に応じて、状態遷移を行う。また、荷重検出部１６は、状態ａのときにＧ・ｃｏｓθ≧０となることを検出すると、状態ａから状態ｂに遷移し、荷重算出式を式（１）から式（２）へと切り換える。さらに、荷重検出部１６は、状態ｂのときにＧ・ｃｏｓθ＜０となることを検出すると、状態ａへと遷移し、荷重算出式を式（２）から式（１）へと切り換える。即ち、荷重検出部１６は、状態ａ又は状態ｂのときに、Ｇ・ｃｏｓθのゼロクロスを検出することにより、状態ａと状態ｂとの間で状態遷移を行う。
【００２１】
さらにまた、荷重検出部１６は、状態ｂのときにＧ・ｓｉｎθ≧０となることを検出すると、状態ｃへと遷移し、荷重算出式を式（２）から式（３）へと切り換える。また、荷重検出部１６は、状態ｃのときにＧ・ｓｉｎθ＜０となることを検出すると、状態ｂへと遷移し、荷重算出式を式（３）から式（２）へと切り換える。即ち、荷重検出部１６は、状態ｂ又は状態ｃのときに、Ｇ・ｓｉｎθのゼロクロスを検出することにより、状態ｂと状態ｃとの間で状態遷移を行う。
【００２２】
さらに、荷重検出部１６は、状態ｃのときにＧ・ｃｏｓθ≦０となることを検出すると、状態ｄへと遷移し、荷重算出式を式（３）から式（４）へと切り換える。さらにまた、荷重検出部１６は、状態ｄのときにＧ・ｃｏｓθ＞０となることを検出すると、状態ｃへと遷移し荷重算出式を式（４）から式（３）へと切り換える。即ち、荷重検出部１６は、状態ｃ又は状態ｄのときに、Ｇ・ｃｏｓθのゼロクロスを検出することにより、状態ｃと状態ｄとの間で状態遷移を行う。
【００２３】
そして、荷重検出部１６は、状態毎に登録された荷重算出式を用いて２軸加速度センサ１５の各検出値を合成することによって、図６に示すようなほぼ直線状な合成出力特性を算出可能となる。また、荷重検出部１６は、２軸加速度センサ１５の合成出力からかご荷重を算出する際に、合成出力特性の傾き（所定の増加量）を示す合成係数Ａを用いている。図６に示すような合成出力特性の場合、荷重検出部１６には、Ａ＝Ｇ／２として設定されており、合成係数Ａを用いることによって、２軸加速度センサ１５の検出値の合成出力特性の傾きを任意に変更可能となる。
【００２４】
また、荷重検出部１６には、２軸加速度センサ１５による回転角θの有効検出範囲である−π＜θ＜＋πに対応するように、かごの最小負荷及び最大負荷が設定されている。ここで、かごの最大負荷の一例として、６００ｋｇ、７５０ｋｇ又は１０００ｋｇが荷重検出部１６に設定されている。さらに、荷重検出部１６には、ＮＬ状態、ＢＬ状態及びＯＬ状態のいずれか２点でのかご荷重の実測値が登録されており、荷重検出部１６は、かご荷重の実測値と、合成係数Ａと、２軸加速度センサ１５の検出値の合成出力とに基づいてかご荷重を検出する。
【００２５】
上記のようなエレベータの荷重検出装置では、プーリの周方向及び径方向への重力加速度の成分の検出値に基づいてかご荷重を検出するので、プーリの回転角の有効検出範囲が従来のエレベータの荷重検出装置のようなＧ・ｓｉｎθの直線増加領域に限定されず、プーリの回転角の有効検出範囲が拡大することにより、プーリの回転角に対する分解能を小さくすることができ、かご荷重の検出精度を向上させることができる。
【００２６】
また、プーリの回転角に対する分解能を小さくすることができることにより、加速度センサ自体の検出精度を向上させることなく、かご荷重の検出精度を格段に向上させることができる。
【００２７】
さらに、回転角の有効検出範囲の区分毎に複数の荷重検出式を２軸加速度センサの合成出力の算出に用いているので、回転角の有効検出範囲内の全域でほぼ直線状な合成出力特性を得ることができ、安定した荷重検出を行うことができる。
【００２８】
さらにまた、かごの定格荷重、及びワイヤ止ばねのばね定数が初期値から変化し、ＯＬ位置及びＮＬ位置が変化した場合でも、有効検出範囲内での２軸加速度センサの合成出力の特性は保たれているので、有効検出範囲内でのかご荷重を安定して検出することができる。
【００２９】
なお、実施の形態１では、綱止梁３及びシャックルロッド７が機械室１に配置されたＮ：１ローピングのエレベータについて説明したが、この発明は、綱止梁及びシャックルロッドがかご上部に配置された１：１ローピングのエレベータに適用してもよい。
【００３０】
また、実施の形態１の２軸加速度センサ１５のＢＬ位置は、プーリ１４の垂直中心線の最頂点であり、ＮＬ位置及びＯＬ位置は、プーリ１４の垂直中心線の最底点であったが、この例に限るものではなく、加速度検出手段のＢＬ位置、ＮＬ位置及びＯＬ位置は、任意の場所に配置してもよい。
【００３１】
さらに、実施の形態１の荷重検出部１６では、２軸加速度センサ１５の各検出値（Ｇ・ｓｉｎθ及びＧ・ｃｏｓθ）の状態毎の合成出力に基づいてかご荷重を検出していたが、この例に限るものではなく、加速度検出手段の検出値を単独で用いてかご荷重を検出してもよい。
【００３２】
さらにまた、実施の形態１の荷重検出部１６では、式（１）〜（４）のような荷重算出式を用いていたが、この例に限るものではなく、他の四則演算等を用いた荷重算出式を用いてもよい。
【００３３】
また、実施の形態１の荷重検出部１６では、回転角の有効検出範囲内の区分毎で異なる荷重算出式を用いていたが、加速度検出手段による回転角の検出範囲に対応する荷重算出式であればよく、回転角の有効検出範囲内で同一の荷重算出式を用いてもよい。
【００３４】
さらに、実施の形態１の荷重検出部１６では、２軸加速度センサ１５による回転角θの有効検出範囲を状態ａ〜状態ｄの４区分の状態に分けていたが、２区分、３区分、又は５区分以上の状態に分けてもよい。
【００３５】
さらにまた、実施の形態１では、プーリ１４の外周に２軸加速度センサ１５が取り付けられていたが、プーリの外周に限るものではなく、例えばプーリの内周又は中心部に加速度検出手段が取り付けられてもよい。
【００３６】
また、実施の形態１の荷重検出部１６には、２軸加速度センサ１５による回転角θの有効検出範囲が−π＜θ＜＋πであったが、この例に限るものではなく、かご荷重の検出誤差が許容範囲内であれば、加速度検出手段による回転角の有効検出範囲が例えば−π／２＜θ＜＋π／２であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の実施の形態１によるエレベータの荷重検出装置を示す正面図である。
【図２】図１のプーリ及び２軸加速度センサを拡大して示す正面図である。
【図３】図１の２軸加速度センサに接続された荷重検出部を示すブロック図である。
【図４】図３の荷重検出部による２軸加速度センサの各検出値の合成出力の算出方法を説明するための説明図である。
【図５】図３の荷重検出部の状態遷移を説明するための説明図である。
【図６】図３の荷重検出部により算出された２軸加速度センサの各検出値の合成出力特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
７  シャックルロッド、１４  プーリ、１５  ２軸加速度センサ（加速度検出手段）、１６  荷重検出部。
【図１】
2008019071.tif 000003
【図２】
2008019071.tif 000004
【図３】
2008019071.tif 000005
【図４】
2008019071.tif 000006
【図５】
2008019071.tif 000007
【図６】
2008019071.tif 000008