JP5183914B2

JP5183914B2 - エレベータの荷重検出装置

Info

Publication number: JP5183914B2
Application number: JP2006316862A
Authority: JP
Inventors: 智信川村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2026-11-24
Also published as: JP2008127187A

Description

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。

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、加速度センサ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）。

国際公開第０２／０６４４７８号パンフレット

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なっている。そして、プーリの回転角の有効検出範囲と加速度センサの移動範囲とは、互いに対応付けられている。
そして、かごが無負荷（ＮＬ）状態のときの加速度センサの位置であるＮＬ位置、かごが釣合荷重積載（ＢＬ）状態のときの加速度センサの位置であるＢＬ位置、及びかごが最大荷重積載（ＯＬ）状態のときの加速度センサの位置であるＯＬ位置の各位置での加速度センサの実測値に基づいて、直線近似の補正が加速度センサの出力特性に施されている。
このため、据付時に、かご負荷がＢＬ状態及びＯＬ状態のときの加速度センサの出力が測定される。この据付時の測定作業は、かご荷重がＢＬ状態及びＯＬ状態となるようなテストウェイトをかごのほぼ中央に乗せる等の煩雑な作業となっているため、据付時の作業効率が低下してしまう。

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、据付時のかご荷重の測定作業を不要とすることができ、据付時の作業効率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。

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伴って回転するプーリに設けられ、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ための加速度検出手段、及び加速度検出手段の各方向の検出成分に基づいてプーリの回転角を算出し、算出されたプーリの回転角に応じてかご荷重を検出する荷重検出部を備えているものである。

この発明のエレベータの荷重検出装置は、加速度検出手段の各方向の検出成分に基づいて算出されたプーリの回転角に応じてかご荷重が検出されるので、かご荷重の実測値に基づく直線近似の補正が不要となることにより、据付時のかご負荷の測定作業を不要とすることができ、据付時の作業効率を向上させることができる。

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。

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がシャックルロッド７に対してほぼ直交に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。

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。

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。２軸加速度センサ１５は、かご荷重が釣合おもり（図示せず）の重量と釣り合う釣合負荷積載（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。

ここで、２軸加速度センサ１５は、両軸出力の各方向の検出特性がやや異なっており、各検出方向での最大振幅値が互いに一致していない。このため、２軸加速度センサ１５により検出されたＧ・ｓｉｎθ及びＧ・ｃｏｓθの測定値は、それぞれＧｓ・ｓｉｎθ及びＧｃ・ｃｏｓθとなっている。重力加速度Ｇと、重力加速度の径方向成分の検出値の最大振幅値Ｇｃと、重力加速度の周方向成分の検出値の最大振幅値Ｇｓとは、それぞれ異なる値となっている。

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。

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θが＋πに近似した値となり、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θが−πに近似した値となり、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位置とほぼ同一の位置となる。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。

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。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Ｇｓ・ｓｉｎθ及びＧｃ・ｃｏｓθの値を荷重検出部１６に送る。荷重検出部１６は、２軸加速度センサ１５からのＧｓ・ｓｉｎθ及びＧｃ・ｃｏｓθの値に基づいて、プーリ１４の回転角θを算出する。また、荷重検出部１６は、プーリ１４の回転角θに基づいてかご荷重を検出する。

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。

次に、荷重検出部１６による２軸加速度センサ１５の各検出値の補正方法、及びかご荷重の検出方法について具体的に説明する。荷重検出部１６には、２軸加速度センサ１５の重力加速度周方向成分の最大振幅値である補正係数Ｇ_Ｓ０、及び２軸加速度センサ１５の重力加速度径方向成分の最大振幅値である補正係数Ｇ_Ｃ０が補正係数として予め登録されている。各補正係数の一例として、補正係数Ｇ_Ｓ０は、θ＝±π／２のときの｜Ｇｓ・ｓｉｎθ｜の実測値であり、補正係数Ｇ_Ｃ０は、θ＝０のときの｜Ｇｃ・ｃｏｓθ｜の実測値である。ここで、２軸加速度センサ１５の補正係数Ｇ_Ｓ０，Ｇ_Ｃ０は、プーリ１４に２軸加速度センサ１５が取り付けられたときに、プーリ１４が１周（又は１周以上）回転されることによって測定される。

そして、任意の回転角θのときの重力加速度の周方向成分をＸｓ（＝Ｇｓ・ｓｉｎθ）、及び任意の回転角θのときの重力加速度の径方向成分をＸｃ（＝Ｇｃ・ｃｏｓθ）とした場合、荷重検出部１６は、重力加速度の周方向成分及び径方向成分の係数であるｓｉｎθ及びｃｏｓθを（１），（２）式に基づいてそれぞれ算出可能となる。
ｓｉｎθ＝Ｘｓ／Ｇ_Ｓ０・・・・（１）式
ｃｏｓθ＝Ｘｃ／Ｇ_Ｃ０・・・・（２）式

ここで、荷重検出部１６により算出されたｓｉｎθ及びｃｏｓθとプーリ１４の回転角θとの間には、（３）式の関係が成り立つ。即ち、荷重検出部１６は、任意のｓｉｎθ及びｃｏｓθの組み合わせに基づいて、有効検出範囲−π＜θ＜＋πの中から一元的（一意的）にプーリ１４の回転角θを算出可能（抽出可能）となる。
ｇ（θ）≡ｆ（ｓｉｎθ，ｃｏｓθ）・・・・（３）式
但し、−π＜θ＜＋π

また、荷重検出部１６には、荷重算出式としての（４）式が登録されている。（４）式において、変数ｙは、かご荷重に対応しており、荷重検出部１６は、算出された変数ｙに基づいてかご荷重を換算する。即ち、かご荷重とプーリ１４の回転角θとは、互いに比例関係となっており、荷重検出部１６は、プーリ１４の回転角θに（４）式を用いることによって、かご荷重を算出可能となる。なお、図４は、図３の荷重検出部１６に設定された荷重検出式の特性を示すグラフである。
ｙ＝ａ・θ＋ｂ・・・・（４）式
但し、ａ及びｂは任意の定数

ここで、荷重検出部１６による変数ｙに基づくかご荷重の検出方法の一例について説明する。荷重検出部１６には、変数ｙの最大値に対応するように、かご荷重の最大積載重量が設定されている。荷重検出部１６は、プーリ１４の回転角θを算出することにより、プーリ１４の回転角に対応するかご荷重を検出可能となる。例えばかごの最大積載荷重が６００ｋｇの場合、プーリ１４の回転角θが−π〔ｒａｄ〕に近似した値のときに０ｋｇ（ＮＬ状態）であり、プーリ１４の回転角θが０〔ｒａｄ〕のときに３００ｋｇ（ＢＬ状態）であり、プーリ１４の回転角θが＋π〔ｒａｄ〕に近似した値のときに６００ｋｇ（ＦＬ状態）であると、荷重検出部１６によって検出される。

上記のようなエレベータの荷重検出装置では、２軸加速度センサ１５の各方向の検出成分に基づいて算出されたプーリの回転角θに応じてかご荷重が検出されるので、かご荷重の実測値に基づく直線近似の補正が不要となることにより、据付時のかご負荷がＢＬ状態及びＯＬ状態のときのかご荷重の測定作業を不要とすることができ、据付時の作業効率を向上させることができる。

また、プーリ１４の回転角θの有効検出範囲が−π＜θ＜＋πとなっているので、従来のエレベータの荷重検出装置のよりも有効検出範囲が広くなり、かご荷重のプーリ１４の回転角θに対する分解能が小さくなることにより、かご荷重の検出精度を向上させることができる。

ここで、一般的な多軸加速度センサ（２軸加速度センサを含む）では、出力軸毎の特性にばらつきが生じている場合があり、検出方向で互いに異なる最大振幅値となってしまうことがある。しかしながら、上記のようなエレベータの荷重検出装置では、予め測定された２軸加速度センサ１５の検出方向毎の最大振幅値である補正係数Ｇ_Ｓ０，Ｇ_Ｃ０が荷重検出部１６に設定されており、２軸加速度センサ１５の出力値が補正係数Ｇ_Ｓ０，Ｇ_Ｃ０により補正されるので、２軸加速度センサ１５の出力軸毎の特性にばらつきが生じている場合であっても、そのばらつきを無効にすることができ、かご荷重の検出精度をさらに向上させることができる。

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。

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、加速度検出手段のＢＬ位置、ＮＬ位置及びＯＬ位置は、この例に限るものではなく、任意の場所に配置されていてもよい。

さらに、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、この例に限るものではなく、加速度検出手段は、例えばプーリの内周又は中心部に取り付けられていてもよい。

さらにまた、実施の形態１の荷重検出部１６では、かごの最大積載荷重が６００ｋｇに設定されていたが、荷重検出部に設定されるかごの最大積載荷重は、６００ｋｇに限るものではなく、例えば７５０ｋｇ及び１０００ｋｇ等の任意の値に設定されていてもよい。

また、実施の形態１の荷重検出部１６では、ｓｉｎθ及びｃｏｓθの組み合わせによって、プーリ１４の回転角θが、有効検出範囲−π＜θ＜＋πから一元的に算出されていたが、プーリの回転角の算出方法としては、この例に限るものではなく、例えばｓｉｎθ又はｃｏｓθを単独で用いた逆三角関数（ｓｉｎ^−１θ及びｃｏｓ^−１θ）の荷重検出部による演算によってプーリの回転角を算出してもよい。

さらに、実施の形態１では、回転角θの有効検出範囲が−π＜θ＜＋πに設定されていたが、回転角θの有効検出範囲は−π＜θ＜＋πに限るものではなく、ｓｉｎθ及びｃｏｓθにより回転角θを一意的に算出可能な範囲であればよく、例えば−π／２≦θ≦＋π／２等に設定されていてもよい。

さらにまた、実施の形態１の２軸加速度センサ１５の補正係数Ｇ_Ｓ０，Ｇ_Ｃ０では、プーリ１４が１回転されることによって測定されていたが、速度検出手段の補正係数の測定方法としては、この例に限るものではなく、速度検出手段をプーリに取り付る前に、例えば試験検査機等に速度検出手段を取り付けて、試験検査機等を１周（又は１周以上）回転させることによって、測定してもよい。

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３の荷重検出部に設定された荷重検出式の特性を示すグラフである。

符号の説明

７シャックルロッド、１４プーリ、１５２軸加速度センサ（加速度検出手段）、１６荷重検出部。

Claims

かご荷重に応じたシャックルロッドの変位に伴って回転するプーリに設けられ、上記プーリの回転角に応じた上記プーリの任意の回転角θのときの重力加速度の径方向成分であるＸｃ（＝Ｇｃ・ｃｏｓθ）及び周方向成分であるＸｓ（＝Ｇｓ・ｓｉｎθ）をそれぞれ検出するための加速度検出手段、及び
上記加速度検出手段の各方向の検出成分Ｘｃ及びＸｓに基づいて上記プーリの回転角を算出し、算出された上記プーリの回転角に応じて上記かご荷重を検出する荷重検出部
を備え、
上記荷重検出部には、上記プーリの回転角の有効検出範囲として−π＜θ＜＋πが予め設定されており、
上記荷重検出部は、
（１）ｃｏｓθ≠０のとき、
θ＝ｔａｎ^−１（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ）
（２）ｃｏｓθ＝０のとき、
（ｉ）ｓｉｎθ＞０で、θ＝＋π／２
（ｉｉ）ｓｉｎθ＜０で、θ＝−π／２
により上記有効検出範囲内から上記プーリの回転角θを一元的に算出し、
さらに、上記荷重検出部には、上記加速度検出手段の検出軸毎の出力特性の最大振幅値が補正係数として予め登録されており、
上記荷重検出部は、上記加速度検出手段の各方向の検出成分を上記補正係数により補正し、補正された上記加速度検出手段の各方向の検出成分に基づいて、上記プーリの回転角を算出することを特徴とするエレベータの荷重検出装置。
上記荷重検出部には、上記加速度検出手段の各方向の検出成分に基づいて算出された上記プーリの回転角と、かご荷重とが互いに比例関係となるような荷重算出式が登録されており、
上記荷重検出部は、算出された上記プーリの回転角と上記荷重算出式とを用いることによって、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。