JP6214404B2 - Car position detector - Google Patents
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Description
本発明は、渦電流方式により、エレベータのかご位置を検出するための装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for detecting an elevator car position by an eddy current method.
一般に、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、巻き下ろしすることよって、昇降路内にてかごを低負荷で昇降制御している。かご位置は、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で検出可能である。しかし実際には、モータのシャフトに連結された滑車で、ロープの滑り、伸びなどが生じるため、エンコーダの出力パルスをカウントする方法では、かご位置を正確に検出できない場合が生じ得る。 In general, an elevator connects a passenger car and a counterweight on which a passenger gets on with a rope, and the rope is wound up and down by a motor to control the elevator in a hoistway with a low load. The car position can be detected by counting incremental pulses output from an encoder connected to the motor. However, in reality, the pulley connected to the shaft of the motor causes slipping and stretching of the rope. Therefore, the method of counting the output pulses of the encoder may not detect the car position accurately.
即ち、ある指定階に乗りかごを着床させる際、エンコーダの出力パルスカウント数に基づいて、かごの床面と停止予定階の乗り場側床面との段差がゼロになるように、かご位置を制御すると、着床誤差(段差)が生じるおそれがある。 That is, when landing a car on a specified floor, the car position is set so that the step between the floor of the car and the landing floor of the planned floor will be zero based on the output pulse count of the encoder. If controlled, a landing error (step) may occur.
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、各階の乗り場側床面から一定の高さの位置に金属板を設置する。そして、乗りかごに設けた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。さらに、乗り場側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させる。なお、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。
In order to prevent the occurrence of such a level difference, the following method is employed.
That is, a metal plate is installed at a certain height from the landing side floor surface of each floor. Then, when the detector provided on the car detects the edge of the metal plate, the remaining distance to the planned stop floor determined based on the output pulse count of the encoder is once reset. Furthermore, the distance (setting value) from the landing side floor surface to the installation position of the metal plate is reflected in the motor control. Note that the area where the reset is performed (the range of the metal plate) is called a door zone.
また、建築基準法の規則によれば、乗りかごの床面と乗り場側床面とが一定高さ以上離れた状態で戸開動作を行ってはならない。それゆえ、かご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。 Further, according to the rules of the Building Standard Law, the door opening operation must not be performed in a state where the floor surface of the car and the floor surface on the landing side are separated by a certain height or more. Therefore, it is necessary to have a function for determining whether or not the car position is located in the door opening operable zone (relevel zone).
上述のような、乗りかごが昇降する昇降路内に金属板などの識別板を据え付けると共に、乗りかごには識別板を検出する検出器を設け、この検出器が識別板のエッジを検出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。 A function of installing an identification plate such as a metal plate in the hoistway where the car ascends and descends as described above, and a detector for detecting the identification plate is provided on the car, and this detector detects the edge of the identification plate. There is an elevator landing position detecting device having
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、光電センサを用いた光学式、磁気センサ、磁気リードスイッチなどを用いた磁気式、その他、静電容量式、渦電流式、共振コイル式など、いくつかの方式が用いられる。光学式は、識別板を高精度に検出できるが、埃、水滴、外乱光に弱いという欠点がある。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、光学式に比べて耐環境性に優れる。それゆえ、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、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。 The detection method of the identification plate in such a landing position detecting device includes an optical type using a photoelectric sensor, a magnetic type using a magnetic sensor, a magnetic reed switch, etc., a capacitance type, an eddy current type, a resonance type, etc. Several methods such as a coil type are used. The optical type can detect the identification plate with high accuracy, but has a disadvantage that it is vulnerable to dust, water droplets, and ambient light. On the other hand, the magnetic type, the capacitance type, the eddy current type, the resonance coil type, etc. are superior in environmental resistance compared to the optical type. Therefore, it is common to employ a system other than the optical system for the switch and sensor that play the role of a safety system that prevents a serious accident in an elevator.
例えば特許文献1では、渦電流方式の検出方法が開示されている。具体的には、エレベータの乗りかごとつり合いおもりの昇降を案内するガイドレールに、導電性を有する金属板が設置されると共に、乗りかごには渦電流センサが設けられる。そして、この渦電流センサと識別板とが対向した際のセンサからの出力信号を用いて、かごの位置及び速度が検出されるようになっている。
For example,
上述のような着床位置検出装置では、識別板と検出器との距離変動に応じて検出器の出力も大きく変動することが知られている。また、当該装置の中には、乗りかごがリレベルゾーン内に位置するか否かを判定する機能を有するものも存在する。 In the landing position detection apparatus as described above, it is known that the output of the detector varies greatly according to the variation in the distance between the identification plate and the detector. Some of the devices have a function of determining whether or not the car is located in the relevel zone.
このとき、ドアゾーン及びリレベルゾーンを識別するために、検出器からの出力を複数の閾値で分割することが考えられる。しかしこの場合、識別板と検出器との距離が変動すると、正確な識別が困難になるという問題がある。 At this time, in order to identify the door zone and the relevel zone, it is conceivable to divide the output from the detector by a plurality of threshold values. However, in this case, when the distance between the identification plate and the detector varies, there is a problem that accurate identification becomes difficult.
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、複数の検出器及び識別板が必要になり、コスト高になるという問題がある。 In addition, when the door zone and the relevel zone are detected by separate position detecting means, a plurality of detectors and an identification plate are required, which increases the cost.
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あり、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を高精度で検出可能なかご位置検出装置を、低コストで提供することを基本的な目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and is based on providing a car position detecting device capable of detecting the position of a car with respect to a door zone and a relevel zone with high accuracy at a low cost. Purpose.
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、識別用導体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。識別用導体は、第1コンダクタンスを有するように複数の穴が形成された第1領域と、第1コンダクタンスと異なる第2コンダクタンスを有する第2領域とを含む。センサは、識別用導体に対して磁界を発生させる磁界発生器と、当該磁界発生器と対にて配置された磁界検出器と、当該磁界検出器に電気的に接続された信号処理部とを備える。磁界検出器は、磁界発生器からの磁界によって識別用導体から発生する渦電流磁界を検出し、信号処理部は、磁界検出器の出力から得られる渦電流磁界の振幅及び/又は位相の情報によって、識別用導体とセンサとの位置関係を識別する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
In other words, the car position detection device according to one aspect of the present invention detects the car position of the elevator by the sensor detecting the identification conductor. The identification conductor includes a first region in which a plurality of holes are formed so as to have a first conductance, and a second region having a second conductance different from the first conductance. The sensor includes a magnetic field generator that generates a magnetic field with respect to the identification conductor, a magnetic field detector disposed in a pair with the magnetic field generator, and a signal processing unit electrically connected to the magnetic field detector. Prepare. The magnetic field detector detects an eddy current magnetic field generated from the identification conductor by the magnetic field from the magnetic field generator, and the signal processing unit uses the amplitude and / or phase information of the eddy current magnetic field obtained from the output of the magnetic field detector. The positional relationship between the identification conductor and the sensor is identified.
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、磁界検出器の出力を信号処理部にて位相及び/又は位相の情報として取り出すことで、エレベータのかご位置が、例えばドアゾーン内にあるか、リレベルゾーン内にあるか、或いは両ゾーン外にあるかを検出することができる。また、例えば磁界検出器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、かご位置の検出精度が高い装置が実現される。 According to the car position detection apparatus of one aspect of the present invention, the elevator car is provided with a magnetic field detector and a signal processing unit, and the output of the magnetic field detector is extracted as phase and / or phase information by the signal processing unit. It can be detected whether the position is, for example, in the door zone, in the relevel zone, or outside both zones. Further, for example, by dividing the detection signal from the magnetic field detector by a plurality of threshold values, it is possible to make it less susceptible to the influence of fluctuations in the detection signal, thereby realizing an apparatus with high car position detection accuracy.
さらに、磁界検出器の出力信号から位相と振幅の2つの異なる検出信号を取り出すことから、磁界検出器は1つで足りる。また、1つの部材から型抜きする際に同時に穴あけ処理を行うことで、識別用導体を1つの部材で製造できる。これらにより、かご位置検出装置を低コストで提供可能となる。 Furthermore, since two different detection signals of phase and amplitude are extracted from the output signal of the magnetic field detector, only one magnetic field detector is sufficient. In addition, the identification conductor can be manufactured with one member by simultaneously performing the punching process when the die is cut out from one member. As a result, the car position detection device can be provided at low cost.
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。なお、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。 A car position detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected about the same or similar component.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るかご位置検出装置を用いたエレベータの構成を示す概略図である。
この図1は、乗りかご40が乗り場口10にある状態を示している。乗り場口10は、乗り場天井1と乗り場床面2とで構成される。このようなエレベータでは、乗りかご40とつり合いおもりとをロープ60で接続し、ロープ60をモータで巻き上げ、巻き下ろしすることよって、乗りかご40が昇降路50内で昇降するようになっている。昇降路50は、乗り場口10と側壁3とで構成される。ロープ60の移動量及び移動方向は、図示しないエレベータ制御装置によって管理されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an elevator using the car position detection device according to
FIG. 1 shows a state in which the
また、乗りかご40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で検出できる。パルスのカウント値は、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る。その後、設定値によってモータが制御されて、乗りかご40の所定階への着床がなされる。また、乗りかごの下部には、乗りかご40とエレベータ制御装置との間で信号伝送を行うための信号ケーブルが設けられている。
Further, the position of the
図2Aは、本発明の実施の形態1に係るかご位置検出装置を示す構成図である。なお、図2Aにおいても、識別板120は昇降路50の側壁に固定される。また、センサ130は乗りかご40に設置されており、エレベータの昇降方向(±X方向)に可動である。
かご位置検出装置101は、図2Aに示すように、識別板120とセンサ130とを備え、識別板120をセンサ130が検出することで、かご位置を検出するための装置である。識別板120は、特許請求の範囲の「識別用導体」の一例に相当する。
FIG. 2A is a configuration diagram showing the car position detection device according to
As shown in FIG. 2A, the car
図1に示したように、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、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、それぞれ固定されている。ただし、これらに限定されることなく、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されてもよく、また同様に、識別板120は昇降路50のどの位置に固定されても構わない。さらに、本実施形態1とは逆に、センサ130が昇降路50側、識別板120が乗りかご40側にそれぞれ配置されても構わない。
As shown in FIG. 1, the
次に、センサ130の構成について説明する。
センサ130は、識別板120に対して磁界を発生させる励磁コイル131Bと、励磁コイル131Bと対にて配置された検出コイル131Aと、検出コイル131A及び励磁コイル131Bに電気的に接続された信号処理部とを主として備える。さらにセンサ130は、励磁コイル131Bに周波数fの交流電圧を印加する交流電源132を備えている。検出コイル131A、励磁コイル131Bは、それぞれ特許請求の範囲の「磁界検出器」「磁界発生器」の一例に相当する。
Next, the configuration of the
The
検出コイル131A及び励磁コイル131Bは、例えば非磁性体からなるコイルボビン131Cに巻回されている。励磁コイル131Bは、交流電源132に電気的に接続されている。図2Aに示すように、検出コイル131Aは、例えば識別板120に近接配置されている。また、コイルボビン131Cは、1つの部材であって、識別板120の長手方向に対して交差、好ましくは直交する方向に延在している。各図では、コイルボビン131Cが識別板120の長手方向に対して直交配置された場合について示している。
The
信号処理部は、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及びコンパレータ136,137などで構成される。交流磁界成分除去回路133は、位相差検出回路134及び振幅値検出回路135に電気的に接続され、位相差検出回路134はコンパレータ137に、振幅値検出回路135はコンパレータ136に、それぞれ電気的に接続されている。コンパレータ136,137は、特許請求の範囲の「比較部」の一例に相当する。
The signal processing unit includes an AC magnetic field
交流磁界成分除去回路133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。この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、又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。
The AC magnetic field
振幅値検出回路135は、交流磁界成分除去回路133の出力電圧V1から、振幅電圧V2を抽出し、コンパレータ136へ出力する。コンパレータ136は、入力された振幅電圧V2と所定の閾値とを比較し、振幅電圧V2が閾値以上の値である場合には、電圧V4をHigh(1)として出力する。一方、振幅電圧V2が閾値未満の値である場合、コンパレータ136は、電圧V4をLow(0)として出力する。
The amplitude
位相差検出回路134は、交流磁界成分除去回路133の出力電圧V1と、励磁コイル131Bの出力電流波形との位相差に比例した電圧V3をコンパレータ137へ出力する。コンパレータ137は、入力された電圧V3と所定の閾値とを比較し、位相差が閾値以上の値である場合、電圧V5をHigh(1)として出力する。一方、位相差が閾値未満の値である場合、コンパレータ137は、電圧V5をLow(0)として出力する。
The phase
電圧V2,V3のそれぞれの閾値の設定方法については後述するが、このように複数の閾値を設定することにより、識別板120とセンサ130との位置関係を識別することができる。
Although the setting method of each threshold value of the voltages V2 and V3 will be described later, the positional relationship between the
図2Bは、かご位置検出装置の識別板をセンサ側から見た図である。
識別板120は、1枚の導体板であって、穴無し部121及び穴空き部122を含み、外部から交流磁界が作用したときに渦電流を生じるようになっている。識別板120の穴無し部121及び穴空き部122は、エレベータの昇降方向に沿った長手方向に連続して配置されている。穴空き部122に形成された穴の形状としては円形を想定しているが、例えば三角形、四角形のような多角形、その他楕円形など任意の形状でも構わない。ただし、穴の形状は、乗りかご40の昇降方向(X方向)と当該昇降方向に対して垂直な方向(Y方向)とで等方的であることが好ましい。また、識別板120の材料として、例えば磁性SUS(ステンレス)、非磁性SUS、Cu、Alなどを用いることができる。また、識別板120は、1つの板材から型抜きする際に同時に穴あけ処理を行って製造される。
FIG. 2B is a view of the identification plate of the car position detection device as viewed from the sensor side.
The
ここで、図3A、図3Bを参照し、複数の穴が形成された導体と、検出コイル131A及び励磁コイル131Bとの一般的な相互作用について説明する。なお、図3A、図3Bで導体に形成された穴は、導体と検出コイル131A又は励磁コイル131Bとの最近接距離Lより充分小さく、穴は略均一に形成されているとする。導体としては、本実施形態1のような板状の導体を想定している。
Here, with reference to FIG. 3A and FIG. 3B, a general interaction between the conductor in which a plurality of holes are formed and the
この図3A、図3Bは、導体の導電率×板厚、及び穴の占有率と、それぞれ渦電流磁界の大きさ(振幅)、位相との関係の一例を示すグラフである。図3A、図3Bで、横軸は導電率×板厚σ・d、及び穴の占有率pであり、縦軸はそれぞれ渦電流磁界の大きさ(振幅)、位相である。
「穴の占有率」は、穴径と穴間隔を基に計算可能な、穴が導体にて占める割合(パーセント)を示す。p=0%は穴が存在しないことを、p=100%は導体が存在しないことを示す。
FIG. 3A and FIG. 3B are graphs showing an example of the relationship between the conductivity of the conductor × the plate thickness and the hole occupancy, and the magnitude (amplitude) and phase of the eddy current magnetic field. 3A and 3B, the horizontal axis represents conductivity × plate thickness σ · d and the hole occupation ratio p, and the vertical axis represents the magnitude (amplitude) and phase of the eddy current magnetic field, respectively.
“Hole occupation ratio” indicates a ratio (percentage) of a hole occupied by a conductor, which can be calculated based on a hole diameter and a hole interval. p = 0% indicates that there is no hole, and p = 100% indicates that there is no conductor.
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。この渦電流から生じる渦電流磁界の値、即ち振幅と位相は、導体の外形寸法(縦、横)、透磁率μ、及び交流磁界の周波数が一定の場合、導体の導電率σ×板厚dに比例する。したがって、導体外部の検出コイル131Aからの出力電圧は、導電率σ×板厚dに比例したものとなる。
In general, when an AC magnetic field is applied to a conductor, an eddy current flows from the conductor surface to the inside. The value of the eddy current magnetic field generated from this eddy current, that is, the amplitude and the phase, is determined when the conductor external dimensions (vertical and horizontal), magnetic permeability μ, and AC magnetic field frequency are constant. Is proportional to Therefore, the output voltage from the
図22は、導体の表面に流れる渦電流の分布を示すコンター図である。図23は、検出コイル131Aおよび励磁コイル131Bと導体との間の結合関係を示す概念図である。
導体が充分大きい場合、図22に示すように渦電流は円形に流れる。このとき、導体外部の検出コイル131Aから見て、渦電流が流れる導体部分は、渦電流分布の形状に沿ったインダクタンスLを有する仮想コイル部と見なすことができる。即ち、図23に示すように、検出コイル131A、励磁コイル131Bおよび導体は、ある結合定数K1、K2で結合した電気回路と見なすことができる。また、導体を示す回路全体は、上記インダクタンスLと導体のレジスタンスR(即ち、導電率σ×板厚dに比例)の直列回路となる。したがって、導体中の穴の占有率を変化させることにより、導体の見かけ上のレジスタンスを変化させ、導体中の渦電流発生量を任意に変化させることが可能である。
以上より、導体外部の検出コイル131Aからの出力電圧は、穴の占有率にも比例したものとなる。
FIG. 22 is a contour diagram showing the distribution of eddy current flowing on the surface of the conductor. FIG. 23 is a conceptual diagram showing a coupling relationship between the
When the conductor is sufficiently large, the eddy current flows circularly as shown in FIG. At this time, when viewed from the
From the above, the output voltage from the
図3A、図3Bに戻り、横軸σ・dに注目すると、渦電流磁界の振幅及び位相は、導電率×板厚の上昇に伴って、共に始めは単調増加し、以降は一定値に収束する傾向を示すことが判る。次に、横軸pに注目すると、導体での穴の占有率の上昇は、導電率×板厚の上昇と逆の挙動を示すことが判る。 Returning to FIG. 3A and FIG. 3B, focusing on the horizontal axis σ · d, the amplitude and phase of the eddy current magnetic field increase monotonically at the beginning as the conductivity × plate thickness increases, and thereafter converge to a constant value. It turns out that it shows the tendency to do. Next, paying attention to the horizontal axis p, it can be seen that the increase in the hole occupancy rate in the conductor exhibits the opposite behavior to the increase in the conductivity × plate thickness.
このように、穴の占有率を変更することは、見かけ上、導電率、板厚を変更するのと同じ効果がある。例えば板厚が一定の場合、穴の占有率が変化すると、見かけ上の導電率、換言すると導体のコンダクタンスが変化する。これは図23では、導体中のレジスタンスR(=1/コンダクタンス)が変化することに相当する。さらに、穴の穴径が大きい、穴が不均一に形成されているなどの場合、センサ130がエレベータの昇降方向(X方向)に移動すると、個々の穴に対応して渦電流の流れ方が変化する。これは図23では、導体中のインダクタンスLが変化することに相当する。これにより、発生する渦電流磁界も個々の穴に対応して変化する。インダクタンスLの変化について、詳しくは後述する。
Thus, changing the occupancy rate of the holes has the same effect as changing the conductivity and the plate thickness. For example, when the plate thickness is constant, when the hole occupation ratio changes, the apparent conductivity, in other words, the conductance of the conductor changes. This corresponds to a change in resistance R (= 1 / conductance) in the conductor in FIG. Furthermore, when the hole diameter is large or the holes are formed unevenly, when the
それゆえ、穴空き部122の穴の穴径は充分に小さいことが好ましい。このとき、当該穴径は、少なくとも識別板120と検出コイル131A又は励磁コイル131Bとの最近接距離Lより小さいようにする。穴の形状が円形以外の場合、穴の面積が、検出コイル131A又は励磁コイル131Bと識別板120との最近接距離Lを直径とした円の面積より小さいようにする。
Therefore, it is preferable that the hole diameter of the
また、各穴は、均一な寸法及び間隔で形成されていることが好ましい。さらに、各穴は、X方向とY方向とで等方的に分布していることが好ましい。これにより、乗りかご40がX方向に移動しても渦電流の流れ方は殆ど変わらないため、結果として、個々の穴に対応した渦電流磁界の変化を抑制できる。
Each hole is preferably formed with uniform dimensions and intervals. Furthermore, it is preferable that each hole is isotropically distributed in the X direction and the Y direction. Thereby, even when the
さらに、同様の理由で、穴空き部122では、L2で規定される面積当たり2つ以上の密度で穴が形成されることが好ましい。
Furthermore, for the same reason, the
このように、導体の導電率、板厚だけでなく、穴の占有率(穴径、穴間隔)を変更することにより、同じ導体にて、コンダクタンス、即ち渦電流の振幅、位相を自由に変更可能である。渦電流磁界の振幅値及び位相は、「導体無」<「導体穴有り」<「導体穴無し」の関係となるため、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し、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。
In this way, by changing not only the conductivity and plate thickness of the conductor, but also the hole occupancy (hole diameter, hole interval), the conductance, that is, the amplitude and phase of the eddy current can be freely changed in the same conductor. Is possible. The amplitude value and phase of the eddy current magnetic field have a relationship of “no conductor” <“with conductor hole” <“without conductor hole”, and this relationship is used to detect the amplitude value and phase of the eddy current magnetic field. The positional relationship between the
またこのように、導体に交流磁界を印加すると、導体の導電率、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。それゆえ、導体の近傍に、渦電流磁界と交流磁界を検出する磁界検出器として、コイル又はホール素子、磁気抵抗素子などの磁気センサを設けることによって、当該磁気センサの出力信号から、渦電流磁界のみ、又は渦電流磁界と交流磁界との合成磁界の振幅値、及び、交流磁界に対する位相の変化量を知ることができる。 In addition, when an AC magnetic field is applied to the conductor, an eddy current corresponding to the conductivity and thickness of the conductor is generated in the conductor, and an eddy current magnetic field is generated from the conductor accordingly. Therefore, by providing a magnetic sensor such as a coil, a Hall element, or a magnetoresistive element as a magnetic field detector for detecting an eddy current magnetic field and an alternating magnetic field in the vicinity of the conductor, an eddy current magnetic field can be obtained from the output signal of the magnetic sensor. Only, or the amplitude value of the combined magnetic field of the eddy current magnetic field and the alternating magnetic field, and the amount of phase change with respect to the alternating magnetic field.
以上の理論を、本実施形態1の識別板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、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の周辺に周波数fの交流磁界が発生する。そして、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からの交流磁界を検出可能である。それゆえ、励磁コイル131B及び検出コイル131Aの近傍に導体が存在しない場合には、検出コイル131Aは、周波数f、一定振幅の交流信号のみを出力する。
Applying the above theory to the interaction between the
That is, when an alternating current having a frequency f and a constant amplitude is supplied from the
一方、励磁コイル131Bが識別板120に対向した場合、励磁コイル131Bから生じる周波数fの交流磁界が識別板120に印加される。これにより、識別板120で渦電流が発生し、識別板120から渦電流磁界が生じることになる。したがって、検出コイル131Aは、励磁コイル131Bからの交流磁界成分と識別板120からの渦電流磁界成分を合成した信号を出力する。
On the other hand, when the
また、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ことが望ましい。即ち、センサ30がドアゾーンの位置にあるか、リレベルゾーンの位置にあるか、或いは両ゾーン外にあるかを識別することが望ましい。
In addition, in the landing control of the
そこで、識別板120の穴無し部121の導電率σ及び板厚dは、図3A、図3Bの横軸に符号Bで示す最適な導体の導電率×板厚σ・dとなるように調整される。また、識別板120の穴空き部122の穴径及び穴間隔は、穴無し部121で調整された導電率σ及び板厚dを有することを前提として、図3A、図3Bの横軸に符号Aで示す最適な穴の占有率pを有するように調整される。
Therefore, the conductivity σ and the plate thickness d of the hole-
また、図2Aに示したように、穴無し部121は、リレベルゾーンを検出すべき領域に位置決めされ、穴空き部122は、リレベルゾーンを除くドアゾーンを検出すべき領域に位置決めされる。例えば、交流電源132の周波数fが100kHzの場合には、穴無し部121を板厚1.5mmのアルミニウム合金(A5052)とし、穴空き部122を板厚1.5mmの穴あきアルミニウム合金(A5052)(穴の占有率90%)とすることで、最適な識別板120の導電率×板厚σ・d及び穴の占有率pを実現することができる。
As shown in FIG. 2A, the
上述したように、識別板120の導体の板厚と導電率が大きい程、渦電流磁界の振幅値及び位相は大きくなる。よって、導体の板厚を大きくする代わりに、導体の金属種を変更し、即ち導電率が異なる金属種を用いることで、識別板120の板厚を一定又は小さくすることもできる。この場合、低コスト化及び重量減少が図られ、識別板120の据付性を向上させることができる。
As described above, the larger the plate thickness and conductivity of the
次に、かご位置検出装置101の動作について、図4から図7を参照して説明する。まず、図4は、図2Aで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4で、センサ130は、識別板120の範囲外から識別板120の方へ向かう方向(+X方向)に移動するものとする。
検出コイル131A及び励磁コイル131Bは、導体無し(t0からt1)、穴空き部121(t1からt2)、穴無し部122(t2からt3)、穴空き部121(t3からt4)、導体無し(t4からt5)の順に移動し、識別板120の穴無し部121又は穴空き部122と対向する。
Next, the operation of the car
The
図5は、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グラフである。図5のグラフの横軸は時間、縦軸は励磁電流、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及び位相差検出回路134の出力V3である。また、図6は、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、導体における穴の占有率、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説明図である。
FIG. 5 is a graph showing an example of the output waveform of the detection coil and the output waveform of the signal processing circuit over time shown in FIG. The horizontal axis of the graph of FIG. 5 is time, and the vertical axis is the excitation current, the output V1 of the AC magnetic field
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。また図6において、閾値T1,T2は、コンパレータ136,137を動作させるための基準電圧の値である。これらの値T1,T2を適切に設定することによって、ドアゾーン内、リレベルゾーン内又はこれらのゾーン外に対応したHigh(1)、Low(0)の信号V4,V5がセンサ130から出力され、エレベータ制御装置に送信される。例えば、ドアゾーンに対応したHigh(1)の信号V4は、ドア開閉準備信号として、リレベルゾーンに対応するHigh(1)の信号V5は、ドア開閉許可信号として送信される。
As apparent from FIG. 5, the values of the outputs V2 and V3 increase or decrease from time t1 to time t4. In FIG. 6, threshold values T1 and T2 are reference voltage values for operating the
ここで、閾値T1,T2の設定方法について図7を参照して説明する。この図7は、センサと識別板との間の隙間と、渦電流磁界の振幅、位相との関係の一例を示すグラフである。
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、エレベータの昇降方向にほぼ直交する方向において、一定範囲で揺れる。このとき、識別板120とセンサ130との隙間は変動する。図7では、この変動の中心位置での隙間をL、変動幅をΔLとしている。この隙間Lは、上述の検出コイル131A又は励磁コイル131Bと識別板120との最近接距離に一致する。
Here, a method of setting the threshold values T1 and T2 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a graph showing an example of the relationship between the gap between the sensor and the identification plate and the amplitude and phase of the eddy current magnetic field.
In general, since the
上記隙間が増大すると、識別板120と検出コイル131Aとの距離が大きくなるため、検出コイル131Aが検知する渦電流磁界は小さくなる。それゆえ、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、検出コイル131Aが検知する磁界は、穴無し部121、穴空き部122からの渦電流磁界の合成磁界である。それゆえ、隙間の大きさに対して識別板120の板厚が充分に小さければ、図7に示すように、隙間の大きさが変動しても、渦電流磁界の位相そのものは殆ど変動しない。
When the gap increases, the distance between the
そこで、ドアゾーンを決定するコンパレータ136の閾値T1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く、例えば図7に点線で示すような値に設定すればよい。
Therefore, the threshold value T1 of the
次に、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、リレベルゾーンを決定するコンパレータ137の閾値T2は、図3Bに示すように、穴無し部121(符号B)と穴空き部122(符号A)との間で設定すればよい。
なお、本実施形態1では図2に示すように、穴無し部121をリレベルゾーンの検出に用いているが、穴無し部121と穴空き部122とを入れ替えて穴空き部121をリレベルゾーン検出用に用いても構わない。これは、他の実施形態でも同様である。
Next, since the phase difference of the eddy current itself does not change even when the gap is changed, the threshold value T2 of the
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the
以上説明したように、かご位置検出装置101によれば、検出コイル131Aの出力を信号処理部にて位相及び位相の情報として取り出すことで、乗りかご40の位置がドアゾーン内にあるか、リレベルゾーン内にあるか、或いは両ゾーン外にあるかを、独立して検出することができる。また、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、検出精度の高い装置が実現される。
As described above, according to the car
また、識別板120を検出する検出器は、1つの検出コイル131Aで足りる。さらに、1つの板材から型抜きする際に同時に穴あけ処理を行うことで、識別板120を1つの部材で製造できる。これらにより、かご位置検出装置101を低コストで提供可能となる。
Further, a
(変形例)
以下、図8Aから図12を参照し、本実施形態1に係るかご位置検出装置の変形例について説明する。
第1の変形例では、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が挿入される。これにより、励磁コイル131Bからの交流磁界、検出磁界が増強される。或いは、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が挿入されても構わない。これにより、交流磁界の指向性、位置検出精度などを高めることができる。
(Modification)
Hereinafter, a modified example of the car position detection apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 8A to 12.
In the first modification, as shown in FIG. 8A, a high magnetic permeability rod-shaped
第2の変形例では、図9に示すように、検出コイル131A及び励磁コイル131Bが、エレベータの昇降方向に対して交差する、或いは直交する左右方向から識別板120を挟み込む構成が採られる。このように、検出コイル131Aと励磁コイル131Bとは、必ずしも同一のコイルボビンに巻回される必要はない。
In the second modification, as shown in FIG. 9, a configuration is adopted in which the
第3の変形例では、図10、図11に示すように、検出コイル131Aを差動出力とすることにより、或いは検出コイル131Aと励磁コイル131Bとが交差するように配置することで、交流磁界成分除去回路133を用いず、検出コイル131Aの出力電圧から交流磁界成分を除去することができる。これにより、さらに低コストで装置を提供可能となる。以下、それぞれの構成について説明する。
In the third modified example, as shown in FIGS. 10 and 11, an alternating magnetic field can be obtained by making the
図10に示すセンサ130−2では、2つの検出コイル131Aが設けられ、各検出コイル131Aは、エレベータの昇降方向に対して直交する方向、即ち隙間方向において、励磁コイル131Bを挟むように、かつ励磁コイル131Bから等距離の位置に配置されている。それゆえ、各検出コイル131Aには、同強度の交流磁界が加わっている。ここで、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で、渦電流磁界の位相の隙間変動がある程度大きくなる。このとき、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による交流磁界は各検出コイル131Aの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が検出コイル131Aから出力される。
In the sensor 130-2 shown in FIG. 10, two
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、エレベータの昇降方向に対して直交する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での交流磁界及び渦電流磁界の磁力線の一例を図12に示す。実線が励磁磁界の磁力線であり、その向きは、検出コイル131Aの軸方向と直交している。それゆえ、検出コイル131Aの出力は、交流磁界成分を含まない。さらに、点線は渦電流磁界の磁力線であり、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の軸方向とは一致する。このように、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。
In the sensor 130-3 shown in FIG. 11, the
実施の形態2.
図13は、本発明の実施の形態2に係るかご位置検出装置を示す構成図である。
かご位置検出装置102では、図13に示すように、エレベータの昇降方向に対して交差する、或いは直交する方向において、識別板120を挟むように検出コイル131Aと励磁コイル131Bとが配置されている。図13に示すセンサ130−4は、交流磁界成分除去回路133を有しない。このような構成では、検出コイル131Aは、励磁磁界と渦電流磁界との合成磁界に応じた電圧を出力する。その他の構成は、実施形態1の変形例として説明した図9の構成と同様の構成であり、説明を省略する。また、本実施形態2では、穴無し部121と穴空き部122の配置が実施形態1と逆であるが、これに限られることなく、実施形態1と同様の配置でも構わない。
FIG. 13 is a block diagram showing a car position detection apparatus according to
In the car
図14A、図14Bは、導体の導電率×板厚、及び穴の占有率と、それぞれ検出コイルの出力である振幅、位相との関係の一例を示すグラフである。図14、図14Bのグラフは、図3A、図3Bのグラフに対応するところ、両グラフの形状が異なる理由について説明する。
導電率×板厚がゼロの場合、渦電流磁界と交流磁界の位相差は90度である。また、図3Bに示したように、導電率×板厚が充分に大きい場合、渦電流磁界と交流磁界の位相差は飽和して180度に限りなく近づく。それゆえ、導電率×板厚が大きくなると、検出コイル131Aには、交流磁界とほぼ逆位相の渦電流磁界が加わる。さらに、図3Aに示したように、導電率×板厚の上昇に伴って振幅が単調増加する。したがって、図14Aに示すように、導電率×板厚の上昇に伴って、検出コイル131Aの出力(振幅)は小さくなる。
FIG. 14A and FIG. 14B are graphs showing an example of the relationship between the electrical conductivity of the conductor × the plate thickness and the occupation ratio of the holes, and the amplitude and phase, which are the outputs of the detection coils, respectively. The graphs of FIGS. 14 and 14B correspond to the graphs of FIGS. 3A and 3B, and the reason why the shapes of the two graphs are different will be described.
When conductivity × plate thickness is zero, the phase difference between the eddy current magnetic field and the alternating magnetic field is 90 degrees. As shown in FIG. 3B, when the conductivity × plate thickness is sufficiently large, the phase difference between the eddy current magnetic field and the AC magnetic field is saturated and approaches as much as 180 degrees. Therefore, when the conductivity × plate thickness increases, an eddy current magnetic field having an approximately opposite phase to the alternating magnetic field is applied to the
また、図3Bに示したように、導電率×板厚が充分に小さい場合、交流磁界と渦電流磁界の位相差は大きいが、渦電流磁界の振幅が小さい。それゆえ、交流磁界と渦電流磁界との合成磁界の位相は、ほぼ励磁磁界の位相と考えられ、合成磁界の励磁磁界に対する位相差、即ち検出コイル131Aの出力(位相)は充分に小さくなる。一方、導電率×板厚が充分に大きい場合、交流磁界と渦電流磁界とがほぼ逆位相となるため、合成磁界の励磁磁界に対する位相差は小さくなる。したがって、図14Bに示すように、検出コイル131Aの出力(振幅)は、導電率×板厚がある中間値のときに最大となる。さらに導電率×板厚が上昇すると、位相差は、渦電流磁界が生じない、即ち導電率×板厚がゼロ(又は穴の占有率p=100)のときの値に近づく。
As shown in FIG. 3B, when conductivity × plate thickness is sufficiently small, the phase difference between the AC magnetic field and the eddy current magnetic field is large, but the amplitude of the eddy current magnetic field is small. Therefore, the phase of the combined magnetic field of the alternating magnetic field and the eddy current magnetic field is considered to be almost the phase of the exciting magnetic field, and the phase difference of the combined magnetic field with respect to the exciting magnetic field, that is, the output (phase) of the
そこで、識別板120の穴無し部121の導電率σ及び板厚dは、図14A、図14Bの横軸に符号Bで示す最適な導体の導電率×板厚σ・dとなるように調整される。このとき、符号Aで示す位置は、上記の検出コイル131Aの出力(位相)が最大となる位置とすることができる。また、識別板120の穴空き部122の穴径及び穴間隔は、穴無し部121で調整された導電率σ及び板厚dを有することを前提として、図14A、図14の横軸に符号Aで示す最適な穴の占有率pを有するように調整される。
Therefore, the conductivity σ and the plate thickness d of the hole-
また、図13に示したように、穴空き部122は、リレベルゾーンを検出すべき領域に位置決めされ、穴無し部121は、リレベルゾーンを除くドアゾーンを検出すべき領域に位置決めされる。例えば、交流電源132の周波数fが100kHzの場合、穴無し部121を板厚1.5mmのアルミニウム合金(A5052)、とし、穴空き部122を板厚1.5mmの穴あきアルミニウム合金(A5052)(穴の占有率90%)とすることで、最適な識別板120の導電率×板厚σ・d及び穴の占有率pを実現することができる。
Further, as shown in FIG. 13, the
かご位置検出装置102の動作について、図15から図17を参照して説明する。この図15から図17は、図4から図6に対応する。
図15に示すように、出力V2及び出力V3は、時間t7からt10の間で値が増減する。これらの値T1,T2を適切に設定することによって、ドアゾーン内、リレベルゾーン内又はこれらのゾーン外に対応したHigh(1)、Low(0)の信号V4,V5がセンサ130から出力され、エレベータ制御装置に送信される。
The operation of the car
As shown in FIG. 15, the values of the output V2 and the output V3 increase or decrease between times t7 and t10. By appropriately setting these values T1 and T2, signals V4 and V5 of High (1) and Low (0) corresponding to the inside of the door zone, the relevel zone, or outside these zones are output from the
ここで、閾値T1,T2の設定方法について説明する。
本実施形態2では、図13に示したように、識別板120を挟むように検出コイル131Aと励磁コイル131Bとが配置されている。上述したように、昇降中に乗りかご40の揺れが生じ、検出コイル131Aと識別板120との距離が増大すると、検出コイル131Aが検知する合成磁界のうち、識別板120からの渦電流磁界の割合は減少する。一方、励磁コイル131Bと識別板120と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。それゆえ、乗りかご40が揺れても、検出コイル131Aに加わる渦電流磁界の強度は殆ど変動しない。したがって、乗りかご40が揺れても、検出コイル131Aが出力する、励磁磁界と渦電流磁界との合成磁界に相当する電圧も、殆ど変動しない。
Here, a method for setting the threshold values T1 and T2 will be described.
In the second embodiment, as shown in FIG. 13, the
これにより、本実施形態2では、実施形態1のように、識別板120とセンサ130との間の隙間の変動幅ΔLを考慮して閾値T1,T2を決定する必要がない。そこで、ドアゾーンを決定するコンパレータ136の閾値T1は、図14Aに示すように、導体無し(p=100)と穴空き部122(符号A)との間に閾値T1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T2は、図14Bに示すように、穴無し部121(符号B)と穴空き部122(符号A)との間に閾値T2を設定すればよい。
Accordingly, in the second embodiment, unlike the first embodiment, it is not necessary to determine the threshold values T1 and T2 in consideration of the fluctuation range ΔL of the gap between the
以上説明したように、かご位置検出装置102によれば、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。
As described above, according to the car
特に、かご位置検出装置102によれば、交流磁界成分除去回路133を省いたことから、さらに低コストで装置を提供可能である。また、検出コイル131Aと励磁コイル131Bとが識別板120を挟むように配置された構成により、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。これにより、閾値の設定によらず、かご40の位置を検出できるため、装置の検出範囲をさらに広げることができるという効果がある。
In particular, according to the car
実施の形態3.
次に、図18の説明図を参照して、本発明の実施の形態3に係るかご位置検出装置103について説明する。
かご位置検出装置103は、実施形態2のかご位置検出装置102の構成と基本的に同じ構成を有するところ、コンパレータ137が2つの閾値を有する点で、かご位置検出装置102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。
Next, the car position detection device 103 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to the explanatory diagram of FIG.
The car position detection device 103 has basically the same configuration as that of the car
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(X方向)に移動するとき、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が図18に示すように変化する。このとき、2つの閾値T3,T4を有するコンパレータ137では、位相差検出回路134の出力V3について、2つの閾値T3と閾値T4とで3つの出力値に分割された電圧V5が出力される。即ち、ドアゾーン内、リレベルゾーン内又はこれらのゾーン外に対応したHigh(2)、High(1)、Low(0)の信号V5がセンサ130から出力される。このとき、ドアゾーン内又はゾーン外に対応したHigh(1)、Low(0)の信号V4もまた、センサ130から出力される。
When the
以上説明したように、かご位置検出装置103によれば、位相差検出回路134の出力のみを用いて、乗りかご40の位置がドアゾーン内にあるか、リレベルゾーン内にあるか、或いは両ゾーン外にあるかを検出することができる。
As described above, according to the car position detection device 103, the position of the
さらに、信号V5と、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からの信号V4とを組み合わせることで、かご位置の検出精度をさらに向上させることが可能となる。
Further, by combining the signal V5 and the signal V4 from the
本実施形態3では、位相についてのコンパレータ137が2つの閾値を有するように構成したが、勿論、振幅についてのコンパレータ136が2つの閾値を有するように構成しても構わない。また、本実施形態3のように、1つのコンパレータに複数の閾値を設ける構成を、他の実施形態に適用しても構わないことは自明である。例えば、実施形態1の構成に適用する場合には、乗りかご40の揺れに起因した振幅値検出回路135の出力V2の変動を考慮しても構わない。即ち、当該揺れに対する変動が小さい位相差検出回路134の出力V3に、2つの閾値を設定することができる。
In the third embodiment, the
実施の形態4.
図19は、本発明の実施の形態4に係るかご位置検出装置を示す構成図である。
かご位置検出装置104では、識別板120の構成が変更され、コンパレータ137がオフセット補正回路138に変更されている。その他の構成は、実施形態1のかご位置検出装置101と同様であり、説明を省略する。以下、相違点について詳しく説明する。
FIG. 19 is a block diagram showing a car position detection apparatus according to
In the car
図19に示すように、識別板120−2は、2つの穴空き部122−1,122−2を含む。穴空き部122−1については実施形態1と同様である。穴空き部122−2に形成された穴は、占有率がセンサ130の移動方向(X方向)について徐々に変化するように、即ち、穴の密度が徐々に変化するように形成されている。
As shown in FIG. 19, the identification plate 120-2 includes two perforated portions 122-1 and 122-2. The hole portion 122-1 is the same as that in the first embodiment. The holes formed in the hole portion 122-2 are formed such that the occupation ratio gradually changes in the movement direction (X direction) of the
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へ向かって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の穴の占有率に応じた出力値となる。即ち、出力V3及び出力V2は、導体122−2の穴の占有率が小さい程、大きい値となる。この特性を利用することで、識別板120−2内でのセンサ130−5の絶対位置を検出できる。
When the sensor 130-5 moves in the X direction from the outside of the range of the identification plate 120-2 toward the identification plate 120-2 with respect to such an identification plate 120-2, the output V3 of the phase
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、ゼロ点補正などを行う回路であって、例えばオペアンプなどで構成される。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。
The offset
したがって、かご位置検出装置104によれば、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、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、乗りかご40のリレベルゾーン内での絶対位置を検出することができる。
Therefore, according to the car
本実施形態4では、識別板120−2の全体に渡って穴が形成された構成としたが、実施形態1から3のように、穴無し部と穴空き部とを有する識別板において、穴空き部に徐々に占有率が変化するように穴が形成された構成でも構わない。 In the fourth embodiment, a hole is formed over the entire identification plate 120-2. However, as in the first to third embodiments, in the identification plate having a holeless portion and a hole portion, A configuration in which holes are formed so that the occupation ratio gradually changes in the vacant portion may be employed.
(変形例)
図21A、図21Bは、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21Aに示す変形例では、識別板120−3の全体に渡って穴の占有率が徐々に変化するように形成されている。この構成により、リレベルゾーンを含めたドアゾーン全体で、各ゾーン内でのかご40の絶対位置を検出可能となる。また、図21Bに示す変形例では、識別板120−4の全体に渡って穴の占有率が階段状に変化するように形成されている。この構成により、ドアゾーン内を複数のゾーンとして検出可能となる。
(Modification)
21A and 21B are diagrams showing a modification of the identification plate provided in the car position detection device shown in FIG.
In the modification shown in FIG. 21A, the hole occupation ratio is gradually changed over the entire identification plate 120-3. With this configuration, the absolute position of the
実施の形態5.
図24は、本発明の実施の形態5に係るかご位置検出装置を示す構成図である。
かご位置検出装置105では、信号処理部の構成が変更され、位相差検出回路134及び振幅値検出回路135がIQ検波回路139に変更されている。その他の構成は、実施形態2のかご位置検出装置102と同様であり、説明を省略する。以下、相違点について詳しく説明する。
Embodiment 5. FIG.
FIG. 24 is a block diagram showing a car position detection apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
In the car
IQ検波回路139は交流電源132に接続されており、交流電源132からの信号を基準信号として、検出コイル131Aからの信号をIQ検波(直交検波)する。IQ検波回路139が出力するV2、V3はそれぞれ、検出コイル131Aの出力電圧の実数成分、虚数成分に対応する。図25A、図25Bは、図14A、図14Bでの検出コイル131Aの出力電圧の実数成分、虚数成分を示すグラフであり、それぞれ図14A、図14Bでの検出コイル131Aの振幅と位相から求めた振幅×cos(位相)、振幅×sin(位相)に対応する。
The
図25A、図25Bのグラフは、図14A、図14Bとそれぞれ同様の振る舞いを示すことが判る。それゆえ、実施形態2で、検出コイル131Aの出力電圧の振幅、位相を実数成分、虚数成分に置換しても、実施形態2と同様の効果が得られる。
It can be seen that the graphs of FIGS. 25A and 25B show the same behavior as FIGS. 14A and 14B, respectively. Therefore, even if the amplitude and phase of the output voltage of the
なお、本実施形態5では、図13のセンサ130−4において位相差検出回路134、振幅値検出回路135の代わりにIQ検波回路139を用いる構成について説明したが、同様に、図19のセンサ130−5でIQ検波回路139を用いても構わない。
In the fifth embodiment, the configuration in which the
実施の形態6.
図26は、本発明の実施の形態6に係るかご位置検出装置に備わる識別板を示す構成図である。
本実施形態6は、識別板の構成のみが実施形態1と異なる。その他の構成については同様であり、説明を省略する。以下、相違点について詳しく説明する。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 26 is a configuration diagram illustrating an identification plate provided in the car position detection device according to the sixth embodiment of the present invention.
The sixth embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the identification plate. Other configurations are the same, and the description is omitted. Hereinafter, the differences will be described in detail.
識別板120−5では、穴無し部121と穴空き部122の配置が実施形態1と逆であり、即ち実施形態2の配置と同様である。また、識別板120−5の穴空き部122には、X方向に延びる複数の細長い穴が形成されている。以下、この細長い穴をスロット部123という。スロット部123は長円形に図示しているが、楕円形などでも構わない。スロット部123のX方向の長さは、上記距離Lよりも充分大きい。また、スロット部123は、Y方向に一定のスロット間隔mを隔てて形成されている。なお、スロット部123は、X方向とY方向とで異方的な形状を有し、異方的に分布した穴の一例である。
In the identification plate 120-5, the arrangement of the
次に、図27を用いて、乗りかごの昇降に伴って識別板で生じる渦電流の形状の変化について説明する。 Next, changes in the shape of the eddy current generated on the identification plate as the car is raised and lowered will be described with reference to FIG.
図27(a)は図2Bの識別板120に対応する。
励磁コイル131Bにより識別板120の穴無し部121に交流磁界が印加されると、上述の通り真円に近い形状の渦電流が流れる。渦電流が流れる導体部分は、渦電流分布の形状に沿ったインダクタンスを有する仮想コイル部124と見なすことができる。乗りかご40が上昇すると、矢印の方向へ渦電流が移動する。識別板120に形成された穴の穴径が充分に小さく、各穴が等方的に形成されている場合、乗りかご40が上昇して穴空き部122に交流磁界が印加されても、渦電流の形状は真円に近いままである。それゆえ、発生する渦電流に対する識別板120のインダクタンスは、乗りかご40の昇降に伴ってほぼ変化しない。
FIG. 27A corresponds to the
When an alternating magnetic field is applied to the
図27(b)は図26の識別板120−5に対応する。
励磁コイル131Bにより識別板120−5の穴無し部121に交流磁界が印加されると、図27(a)と同様に、真円に近い形状の渦電流が流れる。乗りかご40が上昇すると、矢印の方向へ渦電流が移動する。識別板120−5では、乗りかご40が上昇して穴空き部122に交流磁界が印加されると、渦電流は真円でなく、スロット部123の間で長円形または楕円形に近い形状となる。それゆえ、発生する渦電流に対する識別板120のインダクタンスは、乗りかご40の昇降に伴って変化することになる。
FIG. 27B corresponds to the identification plate 120-5 in FIG.
When an alternating magnetic field is applied to the
図35は、上記仮想コイル部のアスペクト比(X方向とY方向の長さの比)を変化させた場合のインダクタンスの変化を示すグラフである。図35から、アスペクト比を1から10に増加させると、インダクタンスが約44倍増加することが判る。 FIG. 35 is a graph showing changes in inductance when the aspect ratio (the ratio of the lengths in the X direction and the Y direction) of the virtual coil portion is changed. From FIG. 35, it can be seen that increasing the aspect ratio from 1 to 10 increases the inductance approximately 44 times.
図28A、図28Bは、渦電流のインダクタンス及びスロット間隔と、渦電流磁界の大きさ(振幅)、位相との関係の一例を示すグラフである。
図28A、図28Bと図3A、図3Bとを比較すると、インダクタンスが増加した(スロット間隔mが減少した)場合と穴の占有率pが減少した場合とで、渦電流磁界の振幅、位相がそれぞれ同様の振る舞いを示すことが判る。それゆえ、識別板120−5を以下のように調整することにより、実施形態1と同様の効果を得ることができる。
28A and 28B are graphs showing an example of the relationship between the inductance and slot interval of eddy current, the magnitude (amplitude) of the eddy current magnetic field, and the phase.
Comparing FIG. 28A, FIG. 28B with FIG. 3A, FIG. 3B, the amplitude and phase of the eddy current magnetic field are different when the inductance is increased (slot interval m is decreased) and when the hole occupancy p is decreased. It turns out that each shows the same behavior. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by adjusting the identification plate 120-5 as follows.
即ち、実施形態1と同様に、まず識別板120−5の穴無し部121の導電率σ及び板厚dを、図28A、図28Bの横軸に符号Aで示す最適な導体の導電率×板厚σ・dとなるように調整する。次に、穴空き部122の穴径及び穴間隔は、識別板120−5の穴無し部121で調整された導電率σ及び板厚dを有することを前提として、図28A、図28Bの横軸に符号Bで示す最適なスロット間隔mを有するように調整する。即ち、識別板120−5の穴空き部122で、導体がX方向とY方向に異なるコンダクタンスを有するように穴を空ける。
That is, as in the first embodiment, first, the conductivity σ and the plate thickness d of the hole-
(変形例)
図29Aから図29Cは、図26に示す識別板の変形例を示す図である。
図29Aに示す識別板120−6では、スロット部123がY方向に延びる。この構成によれば、穴空き部122のX方向の端部近傍にセンサが位置する場合でも、充分な大きさの渦電流を発生させることができる。それゆえ、穴空き部122のX方向の端部近傍での検出コイル131Aの出力波形及び信号処理回路の出力波形の変化を急進にすることができ、リレベルゾーン及びドアゾーンの検出位置精度を高めることができる。
(Modification)
FIG. 29A to FIG. 29C are diagrams showing a modification of the identification plate shown in FIG.
In the identification plate 120-6 shown in FIG. 29A, the
図29Bに示す識別板120−7では、スロット部123がX方向からY方向に向けて傾斜した方向に延びる。図29Cに示す識別板120−8では、スロット部123がジグザグ状に延びる。これらの構成により、スロット間隔mをある一定の大きさ以上に維持しつつ、穴空き部122で渦電流が形成する仮想コイル部124のアスペクト比、即ちインダクタンスを大きい値に維持できる。なお、図29Bでのスロット部123の傾斜角度、図29Cの変形例でのジグザグの形状は任意である。
In the identification plate 120-7 shown in FIG. 29B, the
図30は、図26に示す識別板の第2の変形例を示す図である。
図30に示す識別板120−9では、スロット部123と類似の機能を有する複数の小径の穴が形成されている。以下、識別板120−9に形成された小径の穴をピンホール部125という。
FIG. 30 is a diagram showing a second modification of the identification plate shown in FIG.
In the identification plate 120-9 shown in FIG. 30, a plurality of small-diameter holes having functions similar to those of the
ピンホール部125の径は、上記距離Lよりも充分小さい。ピンホール部125は、Y方向に一定間隔mを隔てて形成されており、X方向に間隔mより充分に小さい一定間隔を隔てて形成されている。間隔mは上記スロット間隔に対応する。このように、識別板120−9では、穴はX方向とY方向とで異方的に分布している。
The diameter of the
この構成により、穴空き部122に交流磁界が印加されると、図30Aの構成と同様に、渦電流はX方向に延びる長円形または楕円形に近い形状となる。ピンホール部125では、スロット部123と異なりX方向にも間隔が存在するため、当該間隔を通り抜けてY方向にも多少の渦電流が流れる。ただし、これらを巨視的に見ると、X方向に対してY方向のコンダクタンスが小さくなり、渦電流の形状が制限されることになる。それゆえ、スロット部123のような長円状の穴を識別板に空けることによる強度低下を抑制しつつ、図26の構成と同様の効果を得ることができる。
With this configuration, when an alternating magnetic field is applied to the
図26のスロット部123に対して図29Aから図29Cの変形例が存在するように、図30のピンホール部125に対して図29Aから図29Cに相当する更なる変形例も想定される。
29A to 29C exist for the
実施の形態7.
図31は、本発明の実施の形態7に係るかご位置検出装置に備わる識別板を示す構成図である。
本実施形態7では、識別板の構成以外は実施形態2と同様である。識別板の構成については、まず、穴無し部121と穴空き部122の配置が実施形態2と逆であり、即ち実施形態1の配置と同様である。また、図31から図34は、図26および図28から図30にそれぞれ対応しており、識別板120−10〜120−14は、120−5〜120−9に対応する。実施形態1と実施形態2との関係は、実施形態6と本実施形態7との関係に相当する。それゆえ、各図について詳細な説明は省略する。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 31 is a configuration diagram illustrating an identification plate provided in the car position detection device according to the seventh embodiment of the present invention.
The seventh embodiment is the same as the second embodiment except for the configuration of the identification plate. Regarding the configuration of the identification plate, first, the arrangement of the
図32A、図32Bは、渦電流のインダクタンス及びスロット間隔と、渦電流磁界の大きさ(振幅)、位相との関係の一例を示すグラフである。実施形態2と同様に、識別板120−10の穴無し部121の導電率σ及び板厚dを、図32A、図32Bの横軸に符号Aで示す最適な導体の導電率×板厚σ・dとなるように調整する。次に、穴空き部122の穴径及び穴間隔は、識別板120−10の穴無し部121で調整された導電率σ及び板厚dを有することを前提として、図32A、図32Bの横軸に符号Bで示す最適なスロット間隔mを有するように調整する。
32A and 32B are graphs showing an example of the relationship between the inductance and slot interval of eddy current, the magnitude (amplitude) of the eddy current magnetic field, and the phase. As in the second embodiment, the conductivity σ and the plate thickness d of the hole-
なお、本実施形態7は、実施形態3の構成においても好適に実現可能である。 The seventh embodiment can be suitably realized even in the configuration of the third embodiment.
以上で説明したように、本発明は、コンダクタンス及び/又は発生する渦電流に対するインダクタンスが異なる複数の領域(第1領域、第2領域など)を識別用導体(識別板)内に形成することにより、エレベータのかご位置を検出するものである。この発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、各実施の形態は、組み合わせられ、あるいは種々の変更、改良が加えられてもよい。 As described above, the present invention forms a plurality of regions (first region, second region, etc.) having different conductances and / or inductances with respect to generated eddy currents in the identification conductor (identification plate). The elevator car position is detected. As long as they do not depart from the gist of the present invention, the embodiments may be combined or various changes and improvements may be added.
40 乗りかご、 101〜104 かご位置検出装置、 120、120−2〜120−14 識別板、 121 穴無し部、 122 穴空き部、 123 スロット部、 124 仮想コイル部、 125 ピンホール部、 130、130−2〜130−6 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、 136,137 コンパレータ、 138 オフセット補正回路、 139 IQ検波回路。 40 car, 101-104 car position detection device, 120, 120-2 to 120-14 identification plate, 121 holeless portion, 122 hole portion, 123 slot portion, 124 virtual coil portion, 125 pinhole portion, 130, 130-2 to 130-6 sensor, 131A detection coil, 131B excitation coil, 132 AC power supply, 133 AC magnetic field component removal circuit, 134 phase difference detection circuit, 135 amplitude value detection circuit, 136,137 comparator, 138 offset correction circuit, 139 IQ detection circuit.
Claims (13)
前記識別用導体は、第1コンダクタンスを有するように複数の穴が形成された第1領域と、前記第1コンダクタンスと異なる第2コンダクタンスを有する第2領域とを含み、
前記センサは、前記識別用導体に対して磁界を発生させる磁界発生器と、該磁界発生器と対にて配置された2つの磁界検出器と、該磁界検出器に電気的に接続された信号処理部とを備え、
前記磁界検出器は、前記磁界発生器からの磁界によって前記識別用導体から発生する渦電流磁界を検出し、
前記信号処理部は、前記磁界検出器の出力から得られる前記渦電流磁界の振幅及び/又は位相の情報によって、前記識別用導体と前記センサとの位置関係を識別し、
前記磁界発生器は、前記かごの昇降方向に対して垂直な方向に配置され、
前記2つの磁界検出器は、前記磁界発生器を前記識別用導体の検出面と垂直な方向で挟むように、かつ、前記磁界発生器から等距離の位置に配置されたことを特徴とするかご位置検出装置。 A car position detection device that detects a car position of an elevator by detecting a conductor for identification,
The identification conductor includes a first region having a plurality of holes formed to have a first conductance, and a second region having a second conductance different from the first conductance,
The sensor includes a magnetic field generator that generates a magnetic field for the identification conductor, two magnetic field detectors arranged in pairs with the magnetic field generator, and a signal electrically connected to the magnetic field detector. A processing unit,
The magnetic field detector detects an eddy current magnetic field generated from the identification conductor by a magnetic field from the magnetic field generator,
The signal processing unit identifies the positional relationship between the identification conductor and the sensor based on the amplitude and / or phase information of the eddy current magnetic field obtained from the output of the magnetic field detector,
The magnetic field generator is arranged in a direction perpendicular to the raising / lowering direction of the car,
The cage is characterized in that the two magnetic field detectors are disposed so as to sandwich the magnetic field generator in a direction perpendicular to the detection surface of the identification conductor and at an equal distance from the magnetic field generator. Position detection device.
前記識別用導体は、第1コンダクタンスを有するように複数の穴が形成された第1領域と、前記第1コンダクタンスと異なる第2コンダクタンスを有する第2領域とを含み、
前記センサは、前記識別用導体に対して磁界を発生させる磁界発生器と、該磁界発生器と対にて配置された磁界検出器と、該磁界検出器に電気的に接続された信号処理部とを備え、
前記磁界検出器は、前記磁界発生器からの磁界によって前記識別用導体から発生する渦電流磁界を検出し、
前記信号処理部は、前記磁界検出器の出力から得られる前記渦電流磁界の振幅及び/又は位相の情報によって、前記識別用導体と前記センサとの位置関係を識別し、
前記磁界発生器は、前記かごの昇降方向に対して垂直な方向に沿って配置されたコイルボビンと、該コイルボビンに巻回されたコイルとを有し、
前記磁界検出器は、前記識別用導体と平行であって前記かごの昇降方向に沿って配置されたコイルボビンと、該コイルボビンに巻回されたコイルとを有することを特徴とするかご位置検出装置。 A car position detection device that detects a car position of an elevator by detecting a conductor for identification,
The identification conductor includes a first region having a plurality of holes formed to have a first conductance, and a second region having a second conductance different from the first conductance,
The sensor includes a magnetic field generator that generates a magnetic field for the identification conductor, a magnetic field detector disposed in a pair with the magnetic field generator, and a signal processing unit electrically connected to the magnetic field detector. And
The magnetic field detector detects an eddy current magnetic field generated from the identification conductor by a magnetic field from the magnetic field generator,
The signal processing unit identifies the positional relationship between the identification conductor and the sensor based on the amplitude and / or phase information of the eddy current magnetic field obtained from the output of the magnetic field detector,
The magnetic field generator has a coil bobbin disposed along a direction perpendicular to the raising / lowering direction of the car , and a coil wound around the coil bobbin ,
2. The car position detecting device according to claim 1, wherein the magnetic field detector includes a coil bobbin arranged in parallel with the identification conductor and along the raising / lowering direction of the car , and a coil wound around the coil bobbin .
前記複数の穴は、L2で規定される面積当たり2つ以上の密度で形成されたことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のかご位置検出装置。 L is the closest distance between the magnetic field generator and the identification conductor, or the closest distance between the magnetic field detector and the identification conductor.
Wherein the plurality of holes is characterized in that it is formed by two or more density per area defined by L 2, the car position detecting apparatus according to any one of claims 1-6.
前記信号処理部は、入力された信号の大きさと所定の閾値とを比較する比較部を有し、
前記比較部は、比較結果に応じて、前記識別用導体と前記センサとの位置関係を示す信号を発生することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載のかご位置検出装置。 The information on the amplitude and / or phase of the eddy current magnetic field is a signal corresponding to the amplitude of the eddy current magnetic field and / or a signal corresponding to the phase difference between the eddy current magnetic field and the magnetic field from the magnetic field generator. Yes,
The signal processing unit includes a comparison unit that compares the magnitude of the input signal with a predetermined threshold,
The car position detection according to any one of claims 1 to 9, wherein the comparison unit generates a signal indicating a positional relationship between the identification conductor and the sensor in accordance with a comparison result. apparatus.
前記信号処理部は、入力された信号の大きさと所定の閾値とを比較する比較部を有し、
前記比較部は、比較結果に応じて、前記識別用導体と前記センサとの位置関係を示す信号を発生することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載のかご位置検出装置。 The information on the amplitude and / or phase of the eddy current magnetic field is a signal corresponding to the real component and / or imaginary component of the eddy current magnetic field obtained from the output of the magnetic field detector,
The signal processing unit includes a comparison unit that compares the magnitude of the input signal with a predetermined threshold,
The car position detection according to any one of claims 1 to 9, wherein the comparison unit generates a signal indicating a positional relationship between the identification conductor and the sensor in accordance with a comparison result. apparatus.
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