(57)【要約】【課題】本発明は、検出軸が１軸の加速度センサを用いつつ、検出回転体の回転角度のより広い範囲で検出精度を向上させることを目的とするものである。【解決手段】検出プーリ３４には、検出軸が１軸のタイプの加速度センサ３６が搭載されている。かご内重量に応じて検出ワイヤ３０が移動されることにより、検出プーリ３４の回転角度が変化される。検出プーリ３４の外周形状は、楕円形である。このため、回転角度が大きい領域では、ワイヤ引き量に対する角度変動が大きくなり、加速度センサ３６による検出値の変動量の減少が抑えられる。【選択図】図２
2013014406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出回転体、
前記検出回転体に巻き掛けられ、かご内重量に応じて移動されることにより前記検出回転体の回転角度を変化させる検出線、及び
前記検出回転体に設けられ、かつ検出軸が１軸であり、重力加速度の前記検出軸方向の成分に応じた検出信号を出力する加速度センサ
を備え、
前記検出回転体の外周の前記検出線が接離される領域の少なくとも一部は、前記検出回転体の回転中心までの距離が周方向に沿って徐々に変化する形状となっていることを特徴とするエレベータのかご内重量検出装置。
【請求項２】
前記検出回転体の外周の前記検出線が接離される領域の少なくとも一部は、楕円の外周形状となっていることを特徴とする請求項１記載のエレベータのかご内重量検出装置。
【請求項３】
前記加速度センサは、重力加速度をｇ、基準位置からの前記検出回転体の回転角度をθとしたとき、ｇ・ｓｉｎθの検出信号を出力し、
前記検出回転体の外周の前記検出線が接離される領域の少なくとも一部は、前記検出回転体の回転中心までの距離が、前記回転角度θが大きくなるに従って徐々に小さくなる形状となってい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のかご内重量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、かご内重量の変化に応じて回転される検出回転体の傾き角度を加速度センサにより検出するエレベータのかご内重量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、かご内重量の変動によるシャックルばねの移動量が、ワイヤを介してプーリに伝達され、プーリの回転に変換される。プーリには、加速度センサが設けられており、この加速度センサからの出力に基づいて、かご内重量が検出される。そして、検出されたかご内重量は、乗り過ぎ検知や運転制御に利用される。
【０００３】
このとき、加速度センサでは、検出軸方向に発生する重力加速度成分が検出される。即ち、加速度センサでの傾き検出値は、傾き角をθとすると、ｇ・ｓｉｎθであらわされる（ｇ：重力加速度）。
【０００４】
さらに、シャックルばねの移動量、それに基づくワイヤの引き量、及びプーリの回転角度は、かご内重量に対し一定である。しかし、傾き検出値の変動量は、ワイヤの引き量に対して一定ではなく、そのときの角度によって変動する。
【０００５】
例えば、角度が１０°から２０°に変動した場合の傾き検出値の変動量は、ｇ・ｓｉｎ２０°−ｇ・ｓｉｎ１０°≒０．１６８ｇである。しかし、角度が６０°から７０°に変動した場合の傾き検出値の変動量は、ｇ・ｓｉｎ７０°−ｇ・ｓｉｎ６０°≒０．０７４ｇとなる。
【０００６】
即ち、この方法では、プーリの回転角度が大きい（９０°に近い）領域で、ワイヤの引き量に対して加速度センサの出力値の変動が小さくなり、分解能が低下する。このため、かご内重量の検出に利用するプーリの回転角度が、例えば±４５°の範囲に制限される。
【０００７】
これに対して、従来の他の荷重検出装置では、プーリの径方向及び周方向への重力加速度成分をそれぞれ検出する２軸の加速度センサが設けられている。加速度センサからの信号は、荷重検出部に入力される。荷重検出部には、加速度センサ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、回転角の有効検出範囲の区分に対応付けて登録されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１９０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に示されたような従来の荷重検出装置では、１軸の加速度センサにおけるプーリの回転角９０°付近での検出精度低下の問題を解決するため、２軸の加速度センサを必要とし、また、加速度センサの各検出値の合成出力を算出するための複雑な構成を必要としていた。
【００１０】
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、検出軸が１軸の加速度センサを用いつつ、検出回転体の回転角度のより広い範囲で検出精度を向上させることができるエレベータのかご内重量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】
【００１１】
この発明に係るエレベータのかご内重量検出装置は、検出回転体、検出回転体に巻き掛けられ、かご内重量に応じて移動されることにより検出回転体の回転角度を変化させる検出線、及び検出回転体に設けられ、かつ検出軸が１軸であり、重力加速度の検出軸方向の成分に応じた検出信号を出力する加速度センサを備え、検出回転体の外周の検出線が接離される領域の少なくとも一部は、検出回転体の回転中心までの距離が周方向に沿って徐々に変化する形状となっている。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のエレベータのかご内重量検出装置は、検出回転体の外周の検出線が接離される領域の少なくとも一部を、検出回転体の回転中心までの距離が周方向に沿って徐々に変化する形状としたため、検出線の移動量に対する検出回転体の角度変動を回転角度によって変化させることができ、これにより検出軸が１軸の加速度センサを用いつつ、検出回転体の回転角度のより広い範囲で検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１によるエレベータを示す構成図である。
【図２】図１のかご内重量検出装置を示す正面図である。
【図３】図２の要部を示す側面図である。
【図４】図２の検出プーリを示す正面図である。
【図５】図１のエレベータの制御系の一部を示すブロック図である。
【図６】図２の検出プーリがＢＬ位置からＯＬ位置まで回転される際の動きを角度順に示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２によるかご内重量検出装置の検出プーリを示す正面図である。
【図８】この発明の実施の形態３によるエレベータを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明を実施するための形態について、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によるエレベータを示す構成図であり、この例では機械室レスエレベータを示している。図において、昇降路１の頂部には、支持梁２が固定されている。支持梁２には、巻上機３が支持されている。巻上機３は、駆動シーブ４及び巻上機本体５を有している。巻上機本体５は、駆動シーブ４を回転させるモータと、駆動シーブ４の回転を制動するブレーキとを有している。
【００１５】
駆動シーブ４には、懸架手段としての複数本の主索６が巻き掛けられている。かご７及び釣合おもり８は、主索６により昇降路１内に吊り下げられており、巻上機３により昇降される。かご７の下部には、一対のかご吊り車９ａ，９ｂが設けられている。釣合おもり８の上部には、釣合おもり吊り車１０が設けられている。
【００１６】
主索６は、第１の端部（かご側端部）６ａと第２の端部（釣合おもり側端部）６ｂとを有している。第１の端部６ａは、第１の綱止め部（かご側綱止め部）１１ａを介して支持梁２に接続されている。第２の端部６ｂは、第２の綱止め部（釣合おもり側綱止め部）１１ｂを介して支持梁２に接続されている。また、第１の綱止め部１１ａには、かご内重量検出装置１２が設けられている。
【００１７】
主索６は、第１の端部６ａ側から順に、かご吊り車９ａ，９ｂ、駆動シーブ４及び釣合おもり吊り車１０に巻き掛けられ、第２の端部６ｂに至っている。即ち、かご７及び釣合おもり８は、主索６により、２：１ローピング方式で吊り下げられている。
【００１８】
次に、図２は図１のかご内重量検出装置１２を示す正面図、図３は図２の要部を示す側面図である。支持梁２を貫通する複数本のシャックルロッド２１の下端部には、それぞれ主索６が接続されている。各シャックルロッド２１の上端部には、ばね座２２が取り付けられている。また、各シャックルロッド２１の上端部には、シャックルロッド２１に対するばね座２２の上方への移動を規制する複数のナット２３が螺着されている。
【００１９】
支持梁２と各ばね座２２との間には、シャックルロッド２１の荷重を受けるシャックルばね（コイルばね）２４が配置されている。各シャックルロッド２１は、シャックルばね２４を貫通している。かご内重量が変化すると、シャックルロッド２１が上下方向へ変位されるとともに、シャックルばね２４が伸縮される。
【００２０】
第１の綱止め部１１ａは、シャックルロッド２１、ばね座２２、ナット２３及びシャックルばね２４を有している。
【００２１】
各シャックルロッド２１の上端部には、シャックルロッド２１とともに変位するプーリ支持部材２５が複数のナット２６により取り付けられている。各プーリ支持部材２５には、回転可能なロッド側プーリ２７が搭載されている。
【００２２】
支持梁２上には、フレーム２８が立設されている。フレーム２８には、回転可能な複数のフレーム側プーリ２９が搭載されている。フレーム側プーリ２９は、ロッド側プーリ２７の上方に配置されている。また、ロッド側プーリ２７及びフレーム側プーリ２９は、真上から見て交互に並ぶように配置されている。
【００２３】
ロッド側プーリ２７及びフレーム側プーリ２９には、検出線としての検出ワイヤ３０の中間部が交互に巻き掛けられている。即ち、検出ワイヤ３０は、プーリ２７，２９間を蛇行するように配置されている。検出ワイヤ３０は、第１の端部３０ａと第２の端部とを有している。
【００２４】
検出ワイヤ３０の第１の端部３０ａは、締結具３１を介してフレーム２８に締結されている。締結具３１は、棒ねじ３１ａ及び複数のナット３１ｂを有している。
【００２５】
フレーム２８には、検出ワイヤ３０を介してシャックルロッド２１の変位量（シャックルばね２４の伸縮量）を検出する検出器３２が搭載されている。検出器３２は、支持軸３３、検出回転体としての検出プーリ３４、張力付与手段としての捻りばね３５、及び加速度センサ３６を有している。
【００２６】
支持軸３３は、フレーム２８に水平に固定されている。検出プーリ３４は、支持軸３３を中心として回転可能である。また、検出プーリ３４の外周形状は、楕円形である。検出プーリ３４の外周には、検出ワイヤ３０が部分的に巻き掛けられているとともに、検出ワイヤ３０の第２の端部が固定されている。
【００２７】
捻りばね３５は、検出ワイヤ３０を巻き取る方向（図２の反時計方向）へ検出プーリ３４を付勢し、検出ワイヤ３０に張力を与える。捻りばね３５のばね力は、シャックルばね２４のばね力よりも十分に小さい。
【００２８】
かご内重量の変化によりシャックルロッド２１が変位すると、プーリ支持部材２５及びロッド側プーリ２７も一体に変位され、検出ワイヤ３０の第１の端部３０ａから検出プーリ３４に進入する部分までの長さが変化し、検出プーリ３４の回転角度が変化される。即ち、かご内重量に応じて検出ワイヤ３０が移動されることにより、検出プーリ３４の回転角度も変化される。このとき、検出プーリ３４の外周上の検出ワイヤ３０が接触している範囲は変化する。
【００２９】
加速度センサ３６は、検出プーリ３４に搭載されたセンサ基板と、センサ基板に実装されたセンサ本体とを有している。センサ本体としては、検出軸が１軸の静電容量型（半導体式）のセンサが用いられている。検出プーリ３４に最も近いフレーム側プーリ２９と検出プーリ３４との間には、検出ワイヤ３０を案内する一対のガイドプーリ３７が設けられている。
【００３０】
図４は図２の検出プーリ３４を示す正面図である。検出プーリ３４は、かご内重量が増大すると、図の時計方向へ回転され、かご内重量が減少すると、図の反時計方向へ回転される。
【００３１】
検出プーリ３４の回転により、加速度センサ３６は、検出プーリ３４の回転中心を中心とする円周上を、傾き角度を変化させながら変位される。実施の形態１では、かご７側の荷重と釣合おもり８の荷重とが等しい（バランス・ロード）ときに、加速度センサ３６が円周の最上位置に位置するように設定されている（ＢＬ位置：基準位置）。
【００３２】
また、検出プーリ３４は、加速度センサ３６がＢＬ位置に位置するとき、短軸が水平、長軸が鉛直となるように配置されている。加速度センサ３６は、検出プーリ３４の長軸上に配置されている。また、加速度センサ３６の検出軸方向は、加速度センサ３６がＢＬ位置に位置するときに水平となるように設定されている。
【００３３】
加速度センサ３６は、かご内重量が最大になるとＯＬ（オーバー・ロード）位置に変位され、かご内重量が最小になるとＮＬ（ノー・ロード）位置に変位される。実施の形態１では、ＢＬ位置に対して、ＯＬ位置が＋９０°、ＮＬ位置が−９０°に設定されている。また、加速度センサ３６は、その傾き角度に応じた傾き検出値として、重力加速度ｇの検出軸方向成分であるｇ・ｓｉｎθの検出信号を出力する。さらに、加速度センサ３６は、ＮＬ位置からＯＬ位置側へ傾斜した場合とＮＬ位置側へ傾斜した場合とで、極性の異なる信号を出力する。
【００３４】
図５は図１のエレベータの制御系の一部を示すブロック図である。加速度センサ３６からの検出信号は、重量検出部３８に入力される。重量検出部３８は、例えばマイクロコンピュータにより構成され、加速度センサ３６からの検出信号に基づいて、かご内重量を算出する。
【００３５】
重量検出部３８で算出されたかご内重量の情報は、かご７の運行を制御するエレベータ制御装置３９に送られる。エレベータ制御装置３９は、検出されたかご内重量に基づいて、乗り過ぎ検知や運転制御を行う。例えば、エレベータ制御装置３９は、かご内重量に応じて、かご７の最高速度や加速度を変化させる。
【００３６】
図６は図２の検出プーリ３４がＢＬ位置からＯＬ位置まで回転される際の動きを角度順に示す説明図である。一例として、検出プーリ３４の長径を１００ｍｍ、短径を５０ｍｍ、検出プーリ３４の回転中心からガイドプーリ３７までの水平距離を７５ｍｍとした場合を考えると、検出プーリ３４の回転角度を１０°から２０°に変動させるのに必要なワイヤ引き量は約１１ｍｍである。
【００３７】
これに対して、６０°から７０°に変動させるのに必要なワイヤ引き量は約７ｍｍ、７０°から８０°に変動させるのに必要なワイヤ引き量は約５ｍｍで済む。言い換えると、同じワイヤ引き量で約２０°分も検出プーリ３４を回転させることができる。
【００３８】
検出プーリ３４の回転角度が１０°から２０°に変動した場合、加速度センサ３６による傾き検出値の変動量は、前述のとおり、ｇ・ｓｉｎ２０°−ｇ・ｓｉｎ１０°≒０．１６８ｇである。
【００３９】
実施の形態１のかご内重量検出装置１２では、この１０°近辺とほぼ同じ引き量で、６０°から８０°まで回転させることができ、このときの傾き検出値の変動量は、ｇ・ｓｉｎ８０°−ｇ・ｓｉｎ６０°≒０．１１８ｇとなる。
【００４０】
このように、検出プーリ３４の外周形状を楕円形にしたので、検出プーリ３４の外周の検出ワイヤ３０が接離される領域では、基準位置からの検出プーリ３４の回転角度が大きくなる（９０°に近付く）に従って、検出プーリ３４の回転中心までの距離が徐々に小さくなっている。即ち、加速度センサ３６の傾き角度が大きくなると、検出ワイヤ３０の検出プーリ３４への進入部（接触開始点）と検出プーリ３４の回転中心との間の距離（検出プーリ３４の見かけ上の径）が小さくなる。
【００４１】
このため、回転角度が大きい領域では、ワイヤ引き量に対する角度変動が大きくなり、加速度センサ３６による検出値の変動量の減少が抑えられる。従って、分解能低下も抑制され、傾き角の大きい領域まで有効に使うことができ、かご内重量をより高精度に検出することができる。また、このような高精度なかご内重量の検出値に基づいてかご７の運転を制御することにより、例えば乗り心地の更なる向上を図ることができる。さらに、検出軸が１軸の加速度センサ３６を用いているので、かご内重量の算出処理も単純であり、構成の複雑化を抑え、コストを抑えることができる。
【００４２】
また、フレーム側プーリ２９と検出プーリ３４との間にガイドプーリ３７を設けたので、検出プーリ３４に対して検出ワイヤ３０をスムーズに出し入れすることができる。
【００４３】
実施の形態２．
次に、図７はこの発明の実施の形態２によるかご内重量検出装置の検出プーリ３４を示す正面図である。実施の形態２では、加速度センサ３６の検出軸方向が、加速度センサ３６がＢＬ位置に位置するときに鉛直となるように設定されている。また、加速度センサ３６は、その傾き角度に応じた傾き検出値として、重力加速度ｇの検出軸方向成分であるｇ・ｃｏｓθの検出信号を出力する。
【００４４】
検出プーリ３４の外周形状は、実施の形態１と同様に楕円形である。但し、検出プーリ３４は、加速度センサ３６がＢＬ位置に位置するとき、長軸が水平、短軸が鉛直となるように配置されている。加速度センサ３６は、検出プーリ３４の短軸上に配置されている。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００４５】
このようなかご内重量検出装置では、検出プーリ３４の外周の検出ワイヤ３０が接離される領域では、基準位置からの検出プーリ３４の回転角度が大きくなる（９０°に近付く）に従って、検出プーリ３４の回転中心までの距離が徐々に大きくなっている。即ち、加速度センサ３６の傾き角度が大きくなると、検出ワイヤ３０の検出プーリ３４への進入部（接触開始点）と検出プーリ３４の回転中心との間の距離（検出プーリ３４の見かけ上の径）が大きくなる。
【００４６】
このため、検出プーリ３４の回転角度が小さい（ＢＬ位置に近い）領域で、ワイヤ引き量に対する角度変動が大きくなり、加速度センサ３６による検出値の変動量の減少が抑えられる。従って、分解能低下も抑制され、傾き角の大きい領域まで有効に使うことができ、かご内重量をより高精度に検出することができる。また、検出軸が１軸の加速度センサ３６を用いているので、かご内重量の算出処理も単純であり、構成の複雑化を抑え、コストを抑えることができる。
【００４７】
このように、加速度センサ３６の検出軸方向が異なる場合であっても、この発明を適用することができ、同様の効果を得ることができる。
なお、実施の形態２では、ＯＬ位置を＋９０°、ＮＬ位置を−９０°に設定すると、ｇ・ｃｏｓθがいずれも０となるため、有効検出範囲を若干狭く設定するか、＋９０°と−９０°との相違を他の手段で検出するのが好適である。
【００４８】
実施の形態３．
次に、図８はこの発明の実施の形態３によるエレベータを示す構成図である。図において、昇降路４１の上部には、機械室４２が設けられている。機械室４２には、巻上機４３が設置されている。巻上機４３は、駆動シーブ４４及び巻上機本体４５を有している。巻上機本体４５は、駆動シーブ４４を回転させるモータと、駆動シーブ４４の回転を制動するブレーキとを有している。
【００４９】
駆動シーブ４４には、懸架手段としての複数本の主索４６が巻き掛けられている。主索４６は、第１の端部（かご側端部）４６ａと第２の端部（釣合おもり側端部）４６ｂとを有している。
【００５０】
第１の端部４６ａには、かご４７が接続されている。第２の端部４６ｂには、釣合おもり４８が接続されている。かご４７及び釣合おもり４８は、主索６により１：１ローピング方式で昇降路１内に吊り下げられており、巻上機４３により昇降される。
【００５１】
第１の端部４６ａは、第１の主索接続装置４９ａを介してかご４７の上梁に接続されている。第２の端部４６ｂは、第２の主索接続装置４９ｂを介して釣合おもり４８の上部に接続されている。また、第１の主索接続装置４９ａには、かご内重量検出装置１２が設けられている。第１の主索接続装置４９ａ及びかご内重量検出装置１２の構成は、図２を上下逆にしたものと同様である。
【００５２】
このような１：１ローピング方式のエレベータにも、実施の形態１（又は実施の形態２）と同様のかご内重量検出装置１２を適用することができ、同様の効果を得ることができる。
【００５３】
なお、上記の例では、検出プーリ３４の外周形状を楕円形としたが、正確な楕円形でなくてもよい。
また、検出プーリ３４の全体形状を楕円形にする必要はなく、検出プーリ３４の外周の検出ワイヤ３０が接離される領域（検出プーリ３４の回転角度によって検出ワイヤ３０が巻き付けられたり離れたりする領域）、即ち有効検出範囲に対応する領域のみを楕円の外周形状又はそれに類似の形状としてもよい。例えば、図２の検出プーリ３４の下半分をカットして、半楕円形としてもよい。
さらに、検出プーリ３４の外周の検出ワイヤ３０が接離される領域の一部のみを、楕円の外周形状又はそれに類似の形状としてもよい。
【００５４】
さらにまた、加速度センサ３６の検出軸方向は、実施の形態１、２に限定されるものではなく、任意に設定することができる。
また、実施の形態１、２では、検出プーリ３４の回転角度の有効検出範囲をＢＬ位置に対して±９０°としたが、これに限定されるものではなく、例えば範囲を縮小して±８０°としてもよい。
さらに、検出ワイヤ３０に張力を付与する手段は捻りばね３５に限定されるものではなく、例えば、検出ワイヤ３０の第２の端部に引きばねを接続したり、錘を吊り下げたりしてもよい。
さらにまた、検出線は、検出ワイヤ３０に限定されるものではなく、例えば、紐、ベルト、又は金属や樹脂からなる単線等であってもよい。
【００５５】
また、かご内重量に応じて検出ワイヤ３０を移動させる機構は、上記の例に限定されない。
さらに、上記の例では、検出プーリ３４の外周の検出ワイヤ３０が接離される領域全体で回転中心までの距離を変化させたが、領域内の一部のみで変化させてもよい。
【００５６】
さらにまた、上記の例では懸架手段として主索６，４６を示したが、懸架手段として複数本のベルトを用いてもよい。
また、エレベータ機器のレイアウトは、図１や図８に限定されるものではない。例えば、図１の巻上機３を昇降路１の下部に設置したり、駆動シーブ４の回転軸がほぼ鉛直となるように巻上機３を配置したり、釣合おもり８を複数個に分割したりしてもよい。
さらに、この発明は、例えば、ダブルデッキエレベータや、共通の昇降路内に複数のかごが設けられているマルチカー式エレベータなど、あらゆるタイプのエレベータにも適用できる。
【符号の説明】
【００５７】
３０  検出ワイヤ（検出線）、３４  検出プーリ（検出回転体）、３６  加速度センサ。
【図１】
2013014406.tif 000003
【図２】
2013014406.tif 000004
【図３】
2013014406.tif 000005
【図４】
2013014406.tif 000006
【図５】
2013014406.tif 000007
【図６】
2013014406.tif 000008
【図７】
2013014406.tif 000009
【図８】
2013014406.tif 000010