JPWO2002064478A1 - エレベータの荷重検出装置 - Google Patents

Abstract

エレベータかごを吊り下げた主索１に結合されたシャックル２のかごの積載荷重に従った変位をワイヤ５を介してほぼ鉛直な姿勢で回転面が設けられたプーリ１００の回転運動に変換し、前記プーリにこれの回転角を検出するための加速度センサ１１０を固定し、プーリの回転角からかごの積載荷重を検出するエレベータの荷重検出装置。

Description

技術分野
この発明は、エレベータかごの積載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
図９に例えば特開平７−１０１６４６号公報に記載された従来のエレベータの荷重検出装置を示す。図において、１は主索（ロープ）、２はシャックル、３は検出板、４はスタッド、５はワイヤ、６はプーリー、７は差動トランスである。
このエレベータの荷重検出装置は、エレベータかごの昇降路頂部の機械室に設けられる。エレベータかごを吊り下げる主索１の端部が接続される複数のシャックル２が荷重により移動すると、この移動によりスタッド４に案内されながら検出板３が変位する。この変位した位置に基づいてかごの積載荷重を検出する。
検出板３の変位はワイヤ５を介して一度、プーリー６により回転運動に変換し、方向を変えた上で再度直線運動に変換し、差動トランス７を動作させて荷重を検出する。差動トランス７はワイヤ５を介して伝わる検出板３の変位を電気信号に変換する。
以上のように構成された従来の装置では、差動トランスを設置するスペースが必要であり、またセンサである差動トランスそのものが摺動部を有するために、検出動作が長期間安定せず、頻繁に検査を行う必要があった。
発明の開示
この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、省スペース、さらに長期間の検出動作の安定性維持を可能にしたエレベータの荷重検出装置を提供することを目的とする。
上記の目的に鑑み、この発明は、エレベータかごを吊り下げた主索に結合されたシャックルのかごの積載荷重に従った変位をワイヤを介してほぼ鉛直な姿勢で回転面が設けられたプーリの回転運動に変換し、前記プーリにこれの回転角を検出するための加速度センサを固定し、プーリの回転角からかごの積載荷重を検出することを特徴とするエレベータの荷重検出装置にある。
また、前記ワイヤとプーリの間にワイヤのスリップを防止するための摩擦力を発生させるために、ワイヤのシャックル側と反対側の端にワイヤを引っ張ってプーリ側に押しつけるためのバネを接続したことを特徴とする。
また、前記ワイヤとプーリの間にワイヤのスリップを防止するための摩擦力を発生させるために、ワイヤのシャックル側と反対側の端にワイヤを引っ張ってプーリ側に押しつけるためのおもりを吊り下げたことを特徴とする。
また、前記シャックルの変位を検出するために、シャックルと結合しこれとほぼ直交してシャックルと共に変位する面を有する検出板を備え、前記ワイヤが前記検出板に接続されていることを特徴とする。
また、前記加速度センサをプーリの外周側に固定したことを特徴とする。
また、前記加速度センサをプーリの中心に固定したことを特徴とする。
また、前記加速度センサを半導体加速度センサで構成し、前記半導体加速度センサを一定の温度に保つための温度維持機構を備えたことを特徴とする。
また、前記温度維持機構が、前記半導体加速度センサの温度を測定する温度測定部と、半導体加速度センサを加熱するヒータ部と、前記温度測定部で測定された温度と所定の基準温度との比較に基づいて前記ヒータ部を駆動させる差動アンプ部と、からなることを特徴とする。
また、前記半導体加速度センサのチップが基板上に実装され、前記温度測定部および差動アンプ部が前記半導体加速度センサチップに内蔵された温度測定・ヒータ駆動回路部で構成され、前記ヒータ部がリードにより前記半導体加速度センサチップ上に支持されたヒータ用トランジスタから構成されることを特徴とする。
また、前記温度測定・ヒータ駆動回路部がサーミスタおよび差動アンプを含み、前記ヒータ用トランジスタがトランジスタのコレクタ損失を利用して発熱するトランジスタを含むことを特徴とする。
また、前記半導体加速度センサチップとヒータ用トランジスタの間に高熱伝導材料を挿入したことを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
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の構成を示す図である。図において、１は主索、２はシャックル、３はシャックル２と結合しこれとほぼ直交してシャックルと共に変位する面を有する検出板、４はスタッド、５はワイヤ、１０はバネ、１００は後述する加速度センサが設けられたプーリーである。従来のものと同一もしくは相当部分は同一符号で示す。
この発明では、かごの積載荷重の変動によりシャックル２に係合する検出板３が変位するとワイヤ５が動き、これによりプーリ１００が回転するため、このプーリ１００の基準位置からの回転位置をプーリ１００上に固定されて設けられた加速度センサによって求めることで、かご荷重検出を行う。
プーリ１００とワイヤ５との間にスリップが生じないように、これらの間に摩擦力を生じさせるものとしてバネ１０が設けられている。ワイヤ５はバネ１０によりプーリ１００側に押しつけられるため、プーリ１００とワイヤ５との間に摩擦力が生じ、スリップが生じない。
図２は加速度センサ１１０を設けたプーリ１００の拡大図を示した。ワイヤ５の一端は荷重により変位する例えば検出板３に固定されている。ワイヤ５の他端はワイヤ５をプーリ１００側に押しつけてプーリ１００を回す摩擦を確保するためのバネ１０に接続されている。
図２において、荷重大の時、ワイヤ５が検出板３側に引っ張られるため、これに伴いプーリ１００は右回りで回転する。一方、荷重小の時は、ワイヤ５がバネ１０側に引っ張られるためプーリ１００は左回りで回転する。
最大荷重時をＯＬ位置、中間（バランス・ロード）時をＢＬ位置、最小荷重時をＮＬ位置とする。加速度センサ１１０はプーリ１００上に固定され、基準位置（ＢＬ位置）にある時の例えば矢印Ｎ（任意の方向でよい）で示す方向の重力加速度の分力、すなわち例えばここでは重力加速度のプーリ１００の周方向の分力を検出する。
図３には図２のバランスのとれている位置である基準位置（ＢＬ位置）を基準にした、プーリ１００が回転角θにある時の加速度センサ１１０の出力を示した。この出力はプーリ１００の回転角θにおける、加速度センサ１１０の位置での重力加速度のプーリ１００の周方向（径方向と直交する方向の）の分力であるＧ・ｓｉｎθ（Ｇ：重力加速度）となる。
なおこれはプーリ１００が鉛直方向に立った姿勢で設けられた場合であり、プーリ１００の面が鉛直方向に対して傾いている場合はＡ・ｓｉｎθ（Ａ：係数）となる。この発明ではプーリ１００はほぼ鉛直方向に立った姿勢で設けられているのが理想的である。
従って加速度センサ１１０の出力レベルからプーリ１００の回転角θが求まり、これから検出板３の変位、さらには荷重に換算できる。
なお回転角θの絶対値が大きくなると変化率が小さくなるため、−２０°〜＋２０°程度が有効検出範囲（実用範囲）となる。
また、最大荷重位置ＯＬ、中間位置ＢＬおよび最小荷重位置ＮＬのうちの２点で実際の機械における出力データを基に補正を行えば、原理的に加速度センサのオフセットおよびゲインを全検出範囲で補正可能である。
図４に示すように、例えば加速度センサ１１０の出力を検出、処理して荷重を検出する専用の荷重検出用マイクロコンピュータ３０を設け、この荷重検出用マイクロコンピュータ３０をエレベータの駆動制御を行うエレベータ制御用コンピュータ４０にデータ通信線５０を介してに接続する。
荷重検出用マイクロコンピュータ３０とエレベータ制御用コンピュータ４０の間でデータ通信を行うようにすることで、加速度センサ１１０で検出された荷重検出結果をエレベータの駆動制御に直接利用できる。このようにすれば、最小限のチップにより信頼性の高い荷重データに基づくエレベータ制御が可能になる。
また、ワイヤ５をプーリ１００側に押しつける機構として、バネの代わりに図５に示すように、ワイヤ５の検出板３に接続された端と反対側の端におもり２０を吊すようにしてもよく、同様にプーリ１００とワイヤ５との間に摩擦力が生じ、スリップが生じない。
さらに、加速度センサ１１０はプーリ１００の回転角を重力加速度の分力として検出できればプーリ１００のどこに固定されてもよく、上述のようにプーリ１００の外周側に限定されることはなく、例えば図５の１１０Ｓに示すようにプーリ１００の中心部分に固定されていてもよい。
実施の形態２．
また、上記加速度センサとして半導体加速度センサを使用した場合、周囲温度の影響による出力誤差（以下温度ドリフト）が生じる。特にエレベータは温度差の激しい環境で使用されることもあり、加速度センサの温度変化によって受ける影響は充分に留意する必要がある。そこでこの実施の形態では半導体加速度センサを一定の温度に保つことにより温度ドリフトを抑えるようにした。
図６はこの実施の形態によるエレベータの荷重検出装置で使用される半導体加速度センサの周囲の構成を示す図である。図６において、１１０ａは上記実施の形態で説明した加速度センサを構成する半導体加速度センサ、６１は半導体を実装するために基板、６２は半導体加速度センサ１１０ａのチップ内に内蔵されてこれの温度を測定するサーミスタおよびこの測定された温度と所定の基準温度との関係に基づいてヒータを駆動させる差動アンプを含む温度測定・ヒータ駆動回路部である。
６３は半導体加速度センサ１１０ａを一定温度に保つための、例えばトランジスタのコレクタ損失により実現されるヒータの役割を果たすヒータ用トランジスタ、６４はこのヒータ用トランジスタ６３を半導体加速度センサ１１０ａ上に支持すると共に電気的接続をとるリード、６５は半導体加速度センサ１１０ａとヒータ用トランジスタ６３の間の熱伝導率を向上させるための高熱伝導性材料からなる樹脂または接着剤である。この樹脂または接着剤６５は半導体加速度センサ１１０ａとヒータ用トランジスタ６３の間に挿入され、半導体加速度センサ１１０ａは接着剤６５で覆われている（図６では透視して示した）。
また、図７は図６の温度維持機構の構成を一般的に示したブロック図である。６２ａは例えばサーミスタで構成される温度測定部、６２ｂは温度測定部６２ａで測定された温度に従う電圧Ｖ_Ｔと所定の基準温度に相当する基準電圧Ｖｒｅｆとの関係に基づいてヒータを駆動させる差動アンプ部で、これらは図６の温度測定・ヒータ駆動回路部６２に相当する。６３ａは差動アンプ部６２ｂの出力に従って駆動されるヒータ部であり、図６のヒータ用トランジスタ６３に相当する。
図７に示すように、温度測定部６２ａで測定される半導体加速度センサ１１０ａにおける温度が高い（Ｖ_Ｔが大）程、ヒータ部６３ａでの発熱が少なくなるように負帰還ループを構成し、半導体加速度センサ１１０ａにおける温度が一定温度になるよにヒータ部を制御することにより、半導体加速度センサ１１０ａを一定温度に保ち、温度によるドリフトを低減する。
温度を一定に制御する場合、差動アンプ部６２ｂにおいて、例えば基準温度に相当する基準電圧Ｖｒｅｆを半導体加速度センサ１００ａを使用する最高周囲温度に相当する電圧以上に設定すればよい。そして、ヒータ部６３ａは最低周囲温度時でも上記最高周囲温度まで加熱が可能なヒータ能力を有する必要がある。このようにすれば、全使用温度範囲で半導体加速度センサ１１０ａを一定温度に保つことができる。
図８には図６および図７に示す温度維持機構の具体的な回路構成の一例を示す。温度測定部６２ａにはサーミスタＴＨが含まれ、差動アンプ部６２ｂには差動アンプＡＰが含まれ、ヒータ部６３ａにはコレクタ損失によるヒータ効果を示すトランジスタＴＲが含まれている。
トランジスタＴＲで発生する全損失は
Ｐ_Ｌ≒（Ｖｃｃ−Ｖ_ＦＢ）・（Ｖ_ＦＢ／Ｒ_Ｅ）
ここでＶ_ＦＢ＝Ｖｃｃ−（Ｖｒｅｆ−Ｖ_Ｔ）・（Ｒ_２／Ｒ_１）
で示される。
産業上の利用の可能性
以上のようにこの発明によれば、エレベータかごを吊り下げた主索に結合されたシャックルのかごの積載荷重に従った変位をワイヤを介してほぼ鉛直な姿勢で回転面が設けられたプーリの回転運動に変換し、前記プーリにこれの回転角を検出するための加速度センサを固定し、プーリの回転角からかごの積載荷重を検出することを特徴とするエレベータの荷重検出装置としたので、設置スペースをとりかつ摺動部を有する差動トランスを不要とすることにより、省スペース、さらに長期間の検出動作の安定性維持を可能にする。
また、前記ワイヤとプーリの間にワイヤのスリップを防止するための摩擦力を発生させるために、ワイヤのシャックル側と反対側の端にワイヤを引っ張ってプーリ側に押しつけるためのバネを接続するようにしたので、正確な検出が行える。
また、前記ワイヤとプーリの間にワイヤのスリップを防止するための摩擦力を発生させるために、ワイヤのシャックル側と反対側の端にワイヤを引っ張ってプーリ側に押しつけるためのおもりを吊り下げたので、正確な検出が行える。
また、前記シャックルの変位を検出するために、シャックルと結合しこれとほぼ直交してシャックルと共に変位する面を有する検出板を備え、前記ワイヤが前記検出板に接続されるようにしたので、正確な検出が行える。
また、前記加速度センサをプーリの外周側に固定したので、プーリの外周側で回転角の検出を行い、これに基づきかごの積載荷重を検出できる。
また、前記加速度センサをプーリの中心に固定したので、プーリの中心で回転角の検出を行い、これに基づきかごの積載荷重を検出できる。また、プーリの回転バランスを損ねない。
また、前記加速度センサを半導体加速度センサで構成し、前記半導体加速度センサを一定の温度に保つための温度維持機構を備えたので、省スペースを実現し、さらに周囲温度に変化があっても検出動作の安定性維持を可能にする。
また、前記温度維持機構が、前記半導体加速度センサの温度を測定する温度測定部と、半導体加速度センサを加熱するヒータ部と、前記温度測定部で測定された温度と所定の基準温度との比較に基づいて前記ヒータ部を駆動させる差動アンプ部と、からなるようにしたので、簡単な構成で省スペースを実現し、さらに周囲温度に変化があっても検出動作の安定性維持を可能にする。
また、前記半導体加速度センサのチップが基板上に実装され、前記温度測定部および差動アンプ部が前記半導体加速度センサチップに内蔵された温度測定・ヒータ駆動回路部で構成され、前記ヒータ部がリードにより前記半導体加速度センサチップ上に支持されたヒータ用トランジスタから構成されるようにしたので、簡単な構成で省スペースを実現し、さらに周囲温度に変化があっても検出動作の安定性維持を可能にする。
また、前記温度測定・ヒータ駆動回路部がサーミスタおよび差動アンプを含み、前記ヒータ用トランジスタがトランジスタのコレクタ損失を利用して発熱するトランジスタを含むようにしたので、簡単な構成で省スペースを実現し、さらに周囲温度に変化があっても検出動作の安定性維持を可能にする。
また、前記半導体加速度センサチップとヒータ用トランジスタの間に高熱伝導材料を挿入したので、半導体加速度センサチップとヒータ用トランジスタの間の熱伝導性が向上し、加熱効率を向上させ、かつヒータ用トランジスタでの電力消費を抑えられる。
【図面の簡単な説明】
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の構成を示す図、
図２はこの発明による加速度センサを設けたプーリの一例を示す拡大図、
図３はこの発明による加速度センサの出力を示す図、
図４はこの発明による加速度センサとエレベータ制御用コンピュータとの接続の一例を示す図、
図５はこの発明による加速度センサを設けたプーリの別の例を示す拡大図、
図６はこの発明によるエレベータの荷重検出装置で使用される半導体加速度センサの周囲の構成を示す図、
図７は図６の温度維持機構の構成を一般的に示したブロック図、
図８には図６および図７に示す温度維持機構の具体的な回路構成の一例を示す図、
図９は従来のこの種のエレベータの荷重検出装置の構成を示す図である。

Claims (11)

1. エレベータかごを吊り下げた主索に結合されたシャックルのかごの積載荷重に従った変位をワイヤを介してほぼ鉛直な姿勢で回転面が設けられたプーリの回転運動に変換し、前記プーリにこれの回転角を検出するための加速度センサを固定し、プーリの回転角からかごの積載荷重を検出することを特徴とするエレベータの荷重検出装置。
2. 前記ワイヤとプーリの間にワイヤのスリップを防止するための摩擦力を発生させるために、ワイヤのシャックル側と反対側の端にワイヤを引っ張ってプーリ側に押しつけるためのバネを接続したことを特徴とする請求項１に記載のエレベータの荷重検出装置。
3. 前記ワイヤとプーリの間にワイヤのスリップを防止するための摩擦力を発生させるために、ワイヤのシャックル側と反対側の端にワイヤを引っ張ってプーリ側に押しつけるためのおもりを吊り下げたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータの荷重検出装置。
4. 前記シャックルの変位を検出するために、シャックルと結合しこれとほぼ直交してシャックルと共に変位する面を有する検出板を備え、前記ワイヤが前記検出板に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のエレベータの荷重検出装置。
5. 前記加速度センサをプーリの外周側に固定したことを特徴とする請求項１に記載のエレベータの荷重検出装置。
6. 前記加速度センサをプーリの中心に固定したことを特徴とする請求項１に記載のエレベータの荷重検出装置。
7. 前記加速度センサを半導体加速度センサで構成し、前記半導体加速度センサを一定の温度に保つための温度維持機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータの荷重検出装置。
8. 前記温度維持機構が、前記半導体加速度センサの温度を測定する温度測定部と、半導体加速度センサを加熱するヒータ部と、前記温度測定部で測定された温度と所定の基準温度との比較に基づいて前記ヒータ部を駆動させる差動アンプ部と、からなることを特徴とする請求項７に記載のエレベータの荷重検出装置。
9. 前記半導体加速度センサのチップが基板上に実装され、前記温度測定部および差動アンプ部が前記半導体加速度センサチップに内蔵された温度測定・ヒータ駆動回路部で構成され、前記ヒータ部がリードにより前記半導体加速度センサチップ上に支持されたヒータ用トランジスタから構成されることを特徴とする請求項８に記載のエレベータの荷重検出装置。
10. 前記温度測定・ヒータ駆動回路部がサーミスタおよび差動アンプを含み、前記ヒータ用トランジスタがトランジスタのコレクタ損失を利用して発熱するトランジスタを含むことを特徴とする請求項９に記載のエレベータの荷重検出装置。
11. 前記半導体加速度センサチップとヒータ用トランジスタの間に高熱伝導材料を挿入したことを特徴とする請求項９に記載のエレベータの荷重検出装置。

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