JP4774427B2 - エレベータの位置検出装置、並びにエレベータ - Google Patents

Description

本発明は、エレベータの位置検出装置に係り、特に昇降路内で乗りかごの位置を検出するものに関する。

図１３に従来のエレベータの全体構成を示す。従来のエレベータでは、乗りかご１を駆動する電動機６に接続されたエンコーダ７の出力パルスを計数することにより、移動中の乗りかご１の移動方向の位置を間接的に検出していた。この検出した乗りかご１の間接的な位置情報は、ロープの伸びや滑りによって実際の位置情報に対し差が生じる。この差が乗り場と乗りかご１との段差である着床誤差となる。この着床誤差を補正するために、各階の停止位置近傍には遮へい板と呼ばれる被検出板１３が昇降路内の建屋側に設置され、乗りかご１側には被検出板を検出する検出器１２が設置される。検出器１２が被検出板１３を検出することにより、停止階までの正確な距離を補正量として乗りかご１の停止運転制御に加える。

検出器１２は非接触式であり、光電式と呼ばれるものである。昇降路内の鉛直方向から見てカタカナのコの字型をしており、コの字の内側の一端に発光素子が、発光素子から発光される光に最大に反応する最短距離の他端に受光素子が設けられている。このコの字の開口部分を通るように、昇降路内の各着床階付近に被検出板１３が設置されており、乗りかご１が移動し着床する際に被検出板１３が発光素子からの光を遮ることで受光素子への光が遮断される。光が遮られると、検出器は２値的な電気信号を出力する。このレベルの変化を利用して乗りかご１の位置を検出し、位置検出信号をエレベータ制御装置９へと送信する。

検出器１２には、以前は磁気式のものが利用されていたが、ヒステリシスが強く、また機械的な接点スイッチが使用されていたため、故障しやすいという欠点があった。そのため安価でヒステリシスの小さい光電式の検出器が多く利用されている。

しかしながら、光電式の検出器は外乱の影響を受け易い。すなわち、光を利用するため、太陽光をはじめとする外乱光の影響を受ける。また、経年的に付着する埃や、寒暖差による結露、乗りかご１と乗り場の隙間より落ちるゴミ等によっても影響を受ける。加えて、発光素子や受光素子も使用時間に応じて経年劣化し、発光ダイオード等の発光素子は樹脂劣化や金属部分の腐食による発光光量の減少、フォトダイオード等の受光素子は感度が低下する。

光電式検出器の経年劣化を検出する技術として、従来、発光素子に基準電流を流した場合と低減された電流を流した場合の受光素子の出力電圧信号を比較し、両者の変化量が所定値以上であるかどうかで検出器の寿命を診断するという技術が知られている（特許文献１）。

特開平１１−２１０３７号公報

しかしながら、従来の技術では、被検出板１３によって光軸が遮蔽されていない状態で、かつ乗客が存在しないときに診断処理を行うので、乗客がいないときに乗りかごを階床間へ移動する特殊な動作モードが必要である。このため、頻度の高い診断処理を行うことが出来ないので、検出器にかかる漏水や結露など突発的な事故には対応が難しい。また、検出器が診断機能を備えるために、検出器内部までの設計を必要とするため、設計に関して多くの工数を必要とする。

本発明は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、比較的簡易な構成にて、診断頻度を高め信頼度を向上させることができるエレベータの位置検出装置を提供する。

上記目的を達成するため、本発明は、昇降路内の建屋側に設けられた被検出板と、乗りかごに設けられ、前記被検出板を検出する光電式検出器と、を備え、前記光電式検出器が前記被検出板を検出する出力信号に基づいて、前記乗りかごの位置を検出するエレベータの位置検出装置において、前記光電式検出器の出力が入力され、前記乗りかごの位置を検出するための論理信号を出力するコンパレータと、前記光電式検出器により検出され、出力信号が前記被検出板を検出する出力信号よりも小さくなる検出器出力確認板と、を有し、前記検出器出力確認板を検出したときの出力信号の値が前記光電式検出器の汚れ・劣化を判断する閾値Ｖ２以下であった場合、前記光電式検出器は性能劣化していると判断し、報知信号を出力するものである。

本発明によれば、光電式検出器により検出され、その出力信号が被検出板を検出する出力信号よりも小さくなる検出器出力確認板を有し、検出器出力確認板を検出したときの出力信号が閾値Ｖ２以下であった場合、光電式検出器は性能劣化していると判断するので、検出器出力確認板による出力は、光電式検出器への埃の付着や結露，発光素子及び受光素子の経年劣化などにより、被検出板によるものよりも特性劣化を早い段階で見つけることができる。従って、エレベータの位置検出器の信頼性を向上することができる。

図１は本発明による位置検出装置を備えるエレベータの全体構成を示す。乗りかご１と釣り合い錘１４は、シーブ４及び方向転換プーリ５に巻き掛けられる主ロープ２によって、つるべ状に懸垂されている。電動機６によって回転駆動されるシーブ４によって主ロープ２が駆動されることにより、乗りかご１は昇降路内を上下に移動する。この際に、電動機６の回転軸に取り付けられるエンコーダ７のパルスを計数することで乗りかご１の位置を間接的に測定するが、主ロープ２の滑りや伸びにより間接的に測定した位置情報は、昇降路内における乗りかご１の絶対位置に対しずれを生じる。このずれを補償するものとして、乗りかご１が着床動作を行うとき検出器１２ａ〜ｃにより被検出板１３を検出し、位置情報を出力する。被検出板１３は、昇降路内において、着床レベルの絶対位置である建屋側の床面と同じレベルである乗り場の敷居３に設置する。

エンコーダ７のパルス信号と、検出器１２ａ〜ｃ及び被検出板１３によって得られた位置情報信号とは、エレベータ制御装置９に入力される。これらの信号に基づいて、エレベータ制御装置９は、電動機６を駆動する駆動装置８（インバータなど）を制御する。駆動装置８は、制御装置９からの制御信号に基づいて、乗りかご１を所定の階床に着床させるように電動機６を駆動する。

検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び被検出板１３の具体的な取り付け位置を図２及び図３に示す。図２は取り付け位置をエレベータの上から見た俯瞰図である。図３は乗りかご１及び乗り場をそれぞれドア１０，１１側から見た取り付け位置を示す図である。検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃは後述するコンパレータ４３，マイクロコンピュータ４５を含む検出回路部１７にパッケージされている。また、検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃは検出面をエレベータの移動方向に水平にして乗りかご１の下に設置する。被検出板１３は、被検出面となる平板部をエレベータの移動方向に水平にしてかつ検出器１２ａ〜ｃの検出面と対向するようにして、乗り場の敷居３に取り付ける。このときの検出器１２ａ〜ｃの検出面と被検出板１３の検出面の位置関係は互いに平行である。また、検出器１２ａ〜ｃは、被検出板１３を検出することが可能な範囲、すなわち検出器１２ａ〜ｃのエレベータ移動方向における中心線が、被検出板１３の昇降路内に向かう投影内に検出器全体または一部が位置する範囲で、被検出板１３に対し向き合っている。このため、使用する検出器１２ａ〜ｃは、光の反射や干渉を利用して検出する種類のものを利用する。

検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃは被検出物との測定距離に応じて出力を変化させる測距型の光電式検出器である。検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃは乗りかご１の床面に対して水平に、３つ平行して並んでいる。これらの検出器は、被検出板１３の所定の被検出面（図６，６１）と対向するときに乗りかご１の床面と乗り場の床面が一致するように、乗りかご１に取り付けられている。

図４は、パッケージされた検出回路部１７の内部を示したものである。検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃの各々の出力４０ａ，４０ｂ，４０ｃはそれぞれ並列にコンパレータ４３とＡ／Ｄ変換器４１を通してマイクロコンピュータ４５に入力される。コンパレータ４３より出力されるＨｉｇｈ／Ｌｏｗまたは０／１の論理信号４４ａ，４４ｂ，４４ｃは、マイクロコンピュータ４５及びエレベータ制御装置９に出力される。マイクロコンピュータ４５は検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃの診断用途として利用される。

コンパレータ４３の論理出力の方法について、図５（ａ）を用いて説明する。５０は光電式の測距型検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃの、横軸を被検出物との距離、縦軸を検出器の出力とした出力特性を示すグラフである。距離が近いところでは高い検出値を出力し、遠くのものほど検出しづらい特性となっている。検出器１２ａと被検出板１３との対向したときの距離がＬａ付近のとき、コンパレータ４３の論理出力信号４４ａがＨｉｇｈとなる。ここでは、検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃの出力が劣化した場合でも出力が可能なように、Ｖ１ｂをコンパレータ４３で比較する値とする。またコンパレータ４３にヒステリシスを設けることで、出力の安定化を図る。このときコンパレータ４３の論理出力信号４４ａの距離に対する出力特性は、図５（ｂ）の実線５４のようになる。このようにすることで、被検出板１３を論理信号を利用して検出することが可能となる。

ここで、本実施形態における劣化診断の方法について以下に記す。図５（ａ）の出力特性５０は正常時における検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃの出力特性であるが、これら検出器への埃の付着や結露，発光素子及び受光素子の経年劣化などにより、出力特性５１のように特性が劣化する。このとき、距離が近いものはまだ検出することが可能であるが、遠くにあるものほど検出器の出力下限値に到達し、検出が困難になる。これを利用し、特性の劣化を早い段階で見つけることができる。すなわち、被検出板１３において、乗りかご１の位置を検出するための被検出面の存在する距離Ｌａより離れた距離Ｌｂに、検出器出力を確認するための被検出面を設け、この被検出面を検出した際の検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃの出力をマイクロコンピュータ４５で取り込み、汚れ・経年劣化であると判断する閾値Ｖ２を下回った場合に、マイクロコンピュータ４５が整備・交換を示す報知信号４６を出力するようにする。報知信号４６（図４）は、視認しやすい場所に設置したＬＥＤや、乗りかご１内に設置した画面へ出力すれば、検出器１２ａ〜ｃを効率の良く保守・交換することができる。

なお、本実施形態においては、被検出板が、乗りかごの位置を検出するための被検出面と光電式検出器の劣化を診断するための被検出面とを備えるので、エレベータが通常のサービス運転中において、従って、乗りかご内に乗客がいるときでも検出器の劣化を診断できる。従って、診断の頻度を増加することができる。

以下、本発明の実施例であるエレベータの位置検出装置について説明する。

図６は本発明による第一の実施例を示す。被検出板１３を、床面という絶対位置との対応付けができる対象物である乗り場の敷居３に取り付け、３軸の光電式の検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃを、被検出板１３に対向するように乗りかご１に取り付ける。

検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃの性能劣化を早期検出するための被検出面６２を有する被検出板６０（以降、検出器出力確認板６０と記す）を、被検出板１３に乗りかご１のドアから乗り場方向の奥手側に取り付ける。すなわち、検出器１２ａ〜ｃが検出器出力確認板６０の被検出面６２に対向するときの同検出器と被検出面６２との距離は、同検出器が被検出板１３における位置検出用の被検出面６１に対向するときの同検出器と被検出面６１との距離よりも大きく設定される。また、検出器出力確認板６０の取り付ける位置は、被検出板１３と鉛直方向に同一平面上で、英文字“ｈ”型をしている被検出板１３の、“ｈ”の下側の足の部分に取り付ける。すなわち、検出器出力確認板６０は、被検出面６２が乗りかご１の移動方向に沿って被検出面６１の下方に位置するように取り付けられる。

検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃは被検出物との測定距離に応じて出力を変化させる測距型の光電式検出器である。検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃは乗りかご１の床面に対して水平に、３つ平行して並んでいる。これらの検出器は、被検出面６１に対向するときに乗りかご１の床面と乗り場の床面が一致するように乗りかご１に取り付けられている。敷居の斜線部６３は、検出器１２ｂ，１２ｃが乗り場の敷居３を誤検出しないように反射率の低いもの、例えばつや消しの黒で塗装を行うか、反射率の低い材質を利用する。

検出器の出力信号６４Ｓ（実線）及び６５Ｓ（点線）は、検出器１２ａが被検出板１３及び検出器出力確認板６０上を通過した際の出力信号４０ａを表している。ここで、出力信号６４Ｓは検出器１２ａが正常動作のとき、つまり埃，結露，ゴミなどが付着しておらず、また経年劣化による出力信号の低下も起きていない状態である。また、出力信号６５Ｓは異常動作のとき、つまり埃，結露，ゴミなどが付着しているか、経年劣化による出力信号の低下が起きている状態である。検出器１２ｂ，１２ｃについても通過する被検出板１３に応じた信号が出力される。

次にマイクロコンピュータ４５における検出器の劣化診断処理の手順について図７のフローチャートを用いて説明する。まず、着床動作が行われたかどうかを検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃの論理出力である４４ａ，４４ｂ，４４ｃが全てＨｉｇｈであるかどうかで判断する（ステップ７０）。着床動作終了後、乗りかご１はエレベータ制御器の指令により上下どちらかの方向に移動するが、下階に移動する際、１２ｂのみ信号出力がＬｏｗとなるので、この立下りをエッジ検出する（ステップ７２）。エッジ検出後、検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃの位置が検出器出力確認板６０上の方向へ移動しているのかを確認するため、検出器１２ａ，１２ｃの論理出力がＨｉｇｈかつ４４ｂがＬｏｗであるかどうかを検出する（ステップ７３）。前記のように各論理信号が検出された場合は、検出器出力確認板６０がある方向すなわち被検出面６２の方向に検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃが移動していると判断しステップ７４へ進み、検出されなかった場合はエレベータの乗りかご１は上昇しているので、診断処理を行わない（ステップ７５）。ステップ７４では、検出器１２ａ，２ｂ，２ｃが検出器出力確認板６０上に到達したことを検出するために、検出器１２ａの立下りエッジを検出する。立ち下がりエッジ検出後、検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃの検出器出力確認板６０上での出力値を取得する（ステップ７６）。この処理後、各検出器出力の取り込んだ値を検出器が汚れ・劣化しているかどうかを判断する閾値Ｖ２と比較する（ステップ７７）。該当検出器の出力値が閾値Ｖ２以下であった場合は、該当検出器は性能劣化していると判断し、マイクロコンピュータ４５より整備・交換の報知出力４６を出力する（ステップ７８）。そうでない場合は、各検出器には特に問題は生じていないと判断し、診断処理を終了する。

ここではマイクロコンピュータを利用した方法について述べたが、コンパレータやリレー回路を利用した場合でも同様のシステムを構成可能である。

本実施例によれば、検出器出力確認板６０を、被検出板１３の乗りかご１から乗り場方向で見て奥手側に取り付けることにより、エレベータの乗りかご１が着床し、下降する際に検出器出力確認板６０を利用して検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃの性能劣化を早期に知ることが可能である。また、被検出板が、乗りかごの位置を検出するための被検出面と光電式検出器の劣化を診断するための被検出面とを備えるので、エレベータが通常のサービス運転中において検出器の劣化を診断出るので、診断の頻度を増加することができるので、位置検出装置の信頼性が向上する。

図８は本発明による第二の実施例である。検出器出力確認板６０を、乗り場の敷居３に乗りかご１の移動方向に対し水平に取り付ける。被検出板１３は、検出器出力確認板６０の平板部と水平に、かつ一定の高さにスペーサ等を用いて取り付ける。従って、検出器出力確認板６０の被検出面は、乗りかご１の移動方向において、被検出板１３の被検出面の両側で、検出器１２ａ〜ｃと対向する。

第一の実施例では、被検出板１３の形状から乗りかご１が下降する際に検出器の性能劣化を検出している。このため、マイクロコンピュータ内で処理する「乗りかご１の下降を判断するためのステップ」を備えている。これに対し、本実施例においては、検出器出力確認板６０を、乗りかご１の上下の移動方向と同一方向に、被検出板１３の下側を覆うように延長しているので、乗りかごの移動方向の判断処理は行わない。

本実施例におけるマイクロコンピュータ４５の検出器の診断処理手順を図９のフローチャートに示す。検出器出力確認板６０を乗りかご１の移動方向と同一方向に延長したことにより、図７におけるステップ７２，ステップ７３，ステップ７５を除いた処理になっている。

ここではマイクロコンピュータを利用した方法について述べたが、コンパレータやリレー回路のみを利用した場合でも同様のシステムを構成可能である。

本実施例によれば、被検出板１３に、検出器出力確認板６０を、乗りかごのドアから乗り場方向の奥手側に取り付けることにより、エレベータの乗りかごが着床し、上下降する際に検出器出力確認板６０を利用して検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃの性能劣化を早期に知ることが可能である。

図１０は本発明による第三の実施例である。本実施例では、被検出面６１と被検出面６２を同じ板材により一体形成している。一体形成された被検出板において、検出器１２ａ〜ｃの劣化を検出するための被検出面６２と検出器１２ａ〜ｃとの間には、距離測定方向に距離８１を設けている。距離８１は、検出器１２ａ〜ｃと、乗りかごが着床したかどうかを判断するための被検出面との間において測定方向に設定される距離８０よりも大きい。すなわち、検出器１２ａ〜ｃと、一体形成された被検出板との距離８０及び距離８１は、それぞれ図５（ａ）における距離Ｌａ及びＬｂに相当する。

乗りかごの着床時に検出器の出力を距離８１を利用して測定することで、第一，第二の実施例と同様に検出器の劣化診断を行うことが可能である。

また、本実施例においては一体形成された被検出板の形状は凹型形状をしているが、凸型形状でも良い。

図１１は本発明による第四の実施例である。本実施例では、被検出板１３の少なくとも一部の反射率を異ならしめることにより、乗りかご１の位置を検出するための被検出面６１と検出器１２ａ〜ｃの劣化を検出するための被検出面６２を設ける。図１１に示すように、被検出面６１及び６２には、互いに反射率の異なる明暗のはっきりした２色（たとえば白色と黒色）を材質の違いまたは塗装などにより付ける。

白色と黒色といった反射率の大きさの違いは、図５では距離Ｌａと距離Ｌｂの違いに相当する。つまり、黒色に塗装した部分は、検出器１２が劣化した場合、明るい白色の部分よりも早く出力が低下する。この出力の低下を利用することで、第三の実施例と同様に検出器１２ａ〜ｃの劣化診断を行うことができる。また、その他の色の塗装模様例について図１２に示す。図１２（ａ）及び（ｂ）は、図１１の実施例の変形例、すなわちそれぞれ第一及び第二の実施例と同様の機能を有する塗装模様であり、被検出板１３の白色（通常出力部分）付近、すなわち第１及び第二の実施例における検出器出力確認板６０の被検出面に対応する領域に、黒色の塗装を施している。

第四の実施例によれば、被検出板１３の表面に反射率の異なる色分けを材質の違いまたは塗装などで与え、反射率の違いによって出力の異なる信号を利用することにより、検出器１２の劣化検出を行うことができる。

本発明による位置検出装置を備えるエレベータの全体構成を示す図である。 被検出板及び検出器の取り付け位置を示す俯瞰図である。 被検出板及び検出器の取り付け位置を示す図である。 検出回路部の内部を示す図である。 本実施形態における劣化診断の動作を説明する図である。 本発明による第一の実施例を説明する図である。 第一の実施例の動作を説明するフローチャートである。 本発明による第二の実施例を説明する図である。 第二の実施例の動作を説明するフローチャートである。 本発明による第三の実施例を説明する図である。 本発明による第四の実施例を説明する図である。 図１１の実施例の変形例を説明する図である。 従来のエレベータの全体構成を示す図である。

符号の説明

１ 乗りかご
２ 主ロープ
３ 敷居
４ シーブ
５ 方向転換プーリ
６ 電動機
７ エンコーダ
８ 駆動装置
９ 制御装置
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 検出器
１３ 被検出板

Claims (7)

1. 昇降路内の建屋側に設けられた被検出板と、乗りかごに設けられ、前記被検出板を検出する光電式検出器と、を備え、前記光電式検出器が前記被検出板を検出する出力信号に基づいて、前記乗りかごの位置を検出するエレベータの位置検出装置において、
   前記光電式検出器の出力が入力され、前記乗りかごの位置を検出するための論理信号を出力するコンパレータと、
   前記光電式検出器により検出され、その出力信号が前記被検出板を検出する出力信号よりも小さくなる検出器出力確認板と、を有し、
   前記検出器出力確認板を検出したときの出力信号の値が前記光電式検出器の汚れ・劣化を判断する閾値Ｖ２以下であった場合、前記光電式検出器は性能劣化していると判断し、報知信号を出力することを特徴とするエレベータの位置検出装置。
2. 請求項１に記載のエレベータの位置検出装置において、前記検出器出力確認板は、前記被検出板に対して前記乗りかごのドアから乗り場方向の奥手側に取り付けられたことを特徴とするエレベータの位置検出装置。
3. 請求項１に記載のエレベータの位置検出装置において、前記検出器出力確認板は前記乗りかごの移動方向に沿って、前記被検出板の下方に設けられていることを特徴とするエレベータの位置検出装置。
4. 請求項１に記載のエレベータの位置検出装置において、前記被検出板及び前記検出器出力確認板が一体形成されていることを特徴とするエレベータの位置検出装置。
5. 請求項１に記載のエレベータの位置検出装置において、前記被検出板及び前記検出器出力確認板は互いに反射率が異なることを特徴とするエレベータの位置検出装置。
6. 請求項１に記載のエレベータの位置検出装置において、前記被検出板は、前記建屋側の敷居に設けられることを特徴とするエレベータの位置検出装置。
7. 主ロープによって懸垂される乗りかご及び釣り合い錘と、前記主ロープが巻き掛けられ、電動機によって回転駆動されることにより前記主ロープを駆動するシーブと、
   昇降路内の建屋側に設けられた被検出板と、乗りかごに設けられ、前記被検出板を検出する光電式検出器とを備え、前記光電式検出器が前記被検出板を検出して出力する信号に基づいて、前記乗りかごの位置を検出する位置検出装置と、前記位置検出装置の出力信号に基づいて、前記電動機を制御することにより前記乗りかごの位置を制御する制御装置と、を備えるエレベータにおいて、
   前記光電式検出器の出力が入力され、前記乗りかごの位置を検出するための論理信号を出力するコンパレータと、
   前記光電式検出器により検出され、その出力信号が前記被検出板を検出する出力信号よりも小さくなる検出器出力確認板と、を有し、
   前記検出器出力確認板を検出したときの出力信号の値が前記光電式検出器の汚れ・劣化を判断する閾値Ｖ２以下であった場合、前記光電式検出器は性能劣化していると判断し、報知信号を出力することを特徴とするエレベータ。

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