电梯门的控制装置.pdf

本发明实现在能够遵守运动能量限制的范围内加快门速度或者缩短门开闭时间那样的谋求门速度适当化的电梯门的控制装置，该电梯门的控制装置向电梯门的驱动单元输出与从多个电机速度图形选择出的电机速度图形相对应的转矩指令进行电梯门的开闭控制，根据每一层的电梯门的质量和门开闭时的门速度信息计算每一层的门运动能量，根据其计算结果作为电机速度图形在每一层分别选择上述多个电机速度图形的某一个。

1.  一种电梯门的控制装置，该控制装置向电梯门的驱动单元输出与从多个电机速度图形中选择出的电机速度图形相对应的转矩指令，进行上述电梯门的开闭控制，其特征在于：
具备
根据每一层的电梯门的质量而计算每一层的门参数的门参数计算单元；
根据由上述门参数计算单元得到的计算结果，作为开闭控制每一层的电梯门的电机速度图形而在每一层分别选择上述多个电机速度图形的某一个的速度图形选择单元。

2.  根据权利要求1所述的电梯门的控制装置，其特征在于：
上述门参数计算单元是根据每一层的电梯门的质量和门开闭动作时的门速度信息，计算每一层的门运动能量的运动能量计算单元，
上述速度图形选择单元根据由上述运动能量计算单元得到的每一层的门运动能量的计算结果，作为开闭控制每一层的电梯门的电机速度图形而在每一层分别选择上述多个电机速度图形的某一个。

3.  根据权利要求2所述的电梯门的控制装置，其特征在于：
上述速度图形选择单元从由上述运动能量计算单元计算出的多个门运动能量中满足预定的门运动能量限制的电机速度图形，选择上述电梯门的开闭时间为最短的电机速度图形。

4.  根据权利要求3所述的电梯门的控制装置，其特征在于：
上述速度图形选择单元当存在多个上述电梯门的开闭时间为最短的电机速度图形时，选择该多个最短电机速度图形中最大门速度为最小的电机速度图形。

5.  根据权利要求2所述的电梯门的控制装置，其特征在于：
上述速度图形选择单元选择得到如下门运动能量的电机速度图形，即该门运动能量是在由上述运动能量计算单元计算出的多个门运动能量中满足预定的门运动能量限制的最大的门运动能量。

6.  根据权利要求1所述的电梯门的控制装置，其特征在于：
上述门参数计算单元是根据每一层的电梯门的质量和预定的门运动能量限制，计算每一层的平均门速度乃至最大门速度的限制值的速度限制值计算单元，
上述速度图形选择单元根据由上述速度限制值计算单元计算出的每一层的平均门速度至最大门速度的限制值的计算结果，作为开闭控制每一层的电梯门的电机速度图形而在每一层分别选择上述多个电机速度图形的某一个。

7.  根据权利要求6所述的电梯门的控制装置，其特征在于：
上述速度图形选择单元从满足计算出的平均门速度乃至最大门速度的限制值的电机速度图形中选择上述电梯门的开闭时间最短的电机速度图形。

8.  根据权利要求7所述的电梯门的控制装置，其特征在于：
上述速度图形选择单元当存在多个上述电梯门的开闭时间为最短的电机速度图形时，选择该多个最短电机速度图形中最大门速度为最小的电机速度图形。

9.  根据权利要求1所述的电梯门的控制装置，其特征在于：
代替上述门参数计算单元，具有预先存储了使上述多个电机速度图形与上述电梯门的质量建立对应关系的映像的映像存储单元，
上述速度图形选择单元根据每一层的上述电梯门的质量，通过从预先存储在上述映像存储单元中的映像读取相对应的电机速度图形从而选择电机速度图形，根据该读取的电机速度图形进行电梯门的开闭控制。

10.  根据权利要求1至9的任一项所述的电梯门的控制装置，其特征在于：
还具备根据上述电梯门的门开闭动作时的上述驱动单元的电机速度和上述转矩指令而计算上述电梯门的质量的门质量计算单元。

电梯门的控制装置
技术领域
本发明涉及电梯门的控制装置，特别是涉及对于电梯使用者实现兼顾高安全性和舒适性的电梯门的控制装置。
背景技术
电梯门由于处在电梯与使用者的连接部分，因此要求对于使用者兼顾安全性和舒适性。
所谓安全性的问题是如何能够减少使用者被电梯门夹住或者拉入的事故等灾害的问题。对于该问题，降低门速度是一个有效的解决对策。
另一方面，所谓舒适性的问题是如何能够抑制利用电梯时的使用者的等待时间。对于该问题，由于有效的是迅速地把使用者运送到要到达的层，因此加快门速度或者缩短门开闭时间是一个有效的解决对策。
如上所述，在电梯门的控制装置中，兼顾安全性和舒适性的问题是重要的课题，对于这种课题，作为以往的电梯门的控制装置，具有使用进行门的开闭驱动的电机的转矩指令(电机电流指令)的信息谋求兼顾安全性和舒适性的方法(例如，参照专利文献1)。
对于安全性，使用作为控制驱动电梯门的门驱动用电机的门速度的速度控制单元的输出的转矩指令的信息实现。具体地讲，把转矩指令与称为过负载检测图形的门异常判定用的图形进行比较，当转矩指令超过了过负载检测图形时判定为门开闭动作异常。另外，为了提高门开闭动作异常检测灵敏度，提高安全性，利用当门质量大时转矩指令增大，当门质量小时转矩指令减小这样的关系，从多个过负载检测图形中选择这里的过负载检测图形。具体地讲，当门质量大时选择尺寸大的过负载检测图形，当门质量小时选择尺寸小的过负载检测图形。
另一方面，对于舒适性，通过从多个电机速度图形中选择一个考虑了转矩指令(电机电流指令)的大小的适宜电机速度图形实现。具体地讲根据每一层的门质量与转矩指令的大小，利用门质量大时转矩指令增大，门质量小时转矩指令减小的关系，从多个电机速度图形中选择适宜的电机速度图形使得每一层的转矩指令的大小几乎相同。
[专利文献1]：特开2000-159461号公报
即，在以往的电梯门的控制装置中，考虑转矩指令的大小，选择与每一层的门质量对应的电机速度图形，使得当门质量大时减慢门速度，当门质量小时加快门速度。但是，根据以下的理由，具有不能够实现可以兼顾安全性和舒适性这样的门速度的优化的问题点。
为了理解这一点，需要来自门的运动能量的观点的关于安全性与舒适性的基本知识。
关于电梯门，从安全性和舒适性的观点出发，在海外法规(例如，ASME Rule 112.4)中，特别是关于门闭动作，规定了门的运动能量。作为门的运动能量，具体地讲，如下式(1)所示，根据门质量(正确地讲，门单体的质量与机械连接到门上的各构件质量的总和)与门速度求出。
运动能量＝(1/2)×(门质量)×(门速度)²    (1)
这里，为了满足上述海外规则的基准值，需要与门质量相对应，变更门速度即电机速度。
进而，作为关于该运动能量的补充说明，门速度示出平均速度，对于这一点在上述海外规则等中也明确记录。具体地讲，根据下式(2)求出。
平均门关闭速度＝(从全打开到全关闭的门移动距离)/(行走时间)                             (2)
另外，对于这里的行走时间也有规定，例如，在中央对开门的情况下，定为行走从门开以及门闭的每一个减去25[mm]的部分所需要地时间。
另外，作为使用了该平均速度的运动能量限制的值，具体地讲定为10[Joules]以下。
在上述中，通常仅指出了关于门闭时的运动能量限制，而不仅是门闭时，对于门开时，值也可以不同，但用相同的运动能量进行管理在电梯门的安全方面认为是有效的。因此，在后述中运动能量在门开·门闭时的每一个中处理为能够用相同的形式定义。
另外，作为评价运动能量时的门速度，在上述中，说明了使用平均速度的情况，而为了满足考虑了冲击性故障的安全性，认为使用瞬时速度即最大速度是适宜的。为此，在后述中，作为用上式(1)表示的运动能量的门速度，处理为能够使用平均速度或者最大速度。其中，根据所使用的速度，运动能量的限制值不同。
其次，明确该运动能量与安全性以及舒适性的关系。在安全性的问题中，由于能够容易理解使用者被门夹住或者拉入时人体受到的伤害程度与门的运动能量的大小成比例，因此可知可以尽可能减小门的运动能量。
另一方面，在舒适性的问题中，由于为了缩短电梯门等待时间而且迅速地移动到目的层，希望加快门速度(缩短门开闭时间)，因此可以尽可能加大门的运动能量。
这里，可知安全性与舒适性都是能够根据门的运动能量规定的，同时可知在能够遵守这里的门的运动能量限制的范围内，尽可能加快门速度或者缩短门开闭时间与安全性和舒适性的适当化相关联。
根据以上所述，在以往的电梯门的控制装置中，由于仅考虑转矩指令的大小，作为构成要素并没有计算、评价门的运动能量等的单元，因此不能够实现在可以遵守运动能量限制的范围内，即，以最大限度地利用了运动能量限制的形式，加速门速度或者缩短门开闭时间这样的门速度的适当性，在该意义上具有安全性和舒适性的适当化方面不充分的问题点。
发明内容
本发明是为了解决以上的问题点而产生的，目的在于实现在能够遵守运动能量限制的范围内加快门速度或者缩短门开闭时间的谋求门速度适当化的电梯门的控制装置。
本发明的电梯门的控制装置向电梯门的驱动单元输出从多个电机速度图形选择出的与电机速度图形相对应的转矩指令，进行上述电梯门的开闭控制，具备根据每一层的电梯门的质量计算每一层的门参数的门参数计算单元；根据上述门参数计算单元计算出的每一层门参数的结果，作为开闭每一层电梯门的电机速度图形在每一层分别选择上述多个电机速度图形的某一个的速度图形选择单元。
附图说明
图1是示出本发明实施形态1的电梯门的控制装置的一例的结构图。
图2是本发明实施形态1的电梯门的控制装置中的速度图形选择单元的动作说明图。
图3是示出本发明实施形态2的电梯门的控制装置一例的结构图。
图4是示出本发明实施形态3的电梯门的控制装置一例的结构图。
图5是本发明实施形态4的电梯门控制装置中的位图存储单元的
内容说明图。
具体实施方式
实施形态1
图1是示出本发明实施形态1的电梯门的控制装置的一例的结构图。如图1所示，在驱动电梯门的电梯门机构部分的门驱动用电机1的电机轴上连接脉冲发生器2，该脉冲发生器2发生显示门驱动用电机1的位置的脉冲信息。另外，电流检测器3检测门驱动用电机1的负载电流。另外，作为门驱动用电机1，例如假定矢量控制感应电机或者无电刷DC电机等。
在速度指令单元4中存储多个预定的电机速度图形，输出与该存储的多个电机速度图形相对应的速度指令。加法单元5输出从该速度指令单元4输出的速度指令与从脉冲发生器2经过速度变换单元得到的实际电机速度(反馈速度)的速度差。速度控制单元6作为与从加法单元5输出的速度差相对应的转矩指令，把与该转矩指令相对应的电机电流指令输出到门驱动用电机1进行速度控制。
更正确地讲，从速度控制单元6输出的电机电流指令在加法单元中取得与由电流检测器3检测出的负载电流的电流差，对于电流控制单元10输出。电流控制单元10根据所输入的电流差发生驱动门驱动用电机1的负载电流，进行门驱动用电机1的速度控制。该速度控制时，电流控制单元10根据来自脉冲发生器2的相位信息实现矢量控制。
另外，在门质量存储单元7中，预先存储每一层的门质量，运动能量计算单元9构成根据电梯门的每一层的质量计算每一层的门参数的门参数计算单元，根据门质量存储单元7内的每一层的门质量和平均速度或者速度经过值等门速度信息计算作为门参数的门的运动能量。
速度图形选择单元10根据来自运动能量计算单元9的计算结果使用从存储在速度指令单元4中的多个电机速度图形中选择出的电机速度图形，从速度指令单元4输出速度指令。另外，图1的虚线部分内部示出与通常的电梯门的控制装置相同或者相当的部分。
以下，说明成为本实施形态1的电梯门的控制装置的特征的与电机速度图形的选择有关的动作。由于门开动作和门闭动作进行完全同样的动作，因此在这里仅说明门闭动作的情况。
首先，说明与电机速度图形选择有关的基本动作，接着，为了易于理解，介绍与电机速度图形选择有关的动作的一个具体例子。作为与电机速度图形选择有关的基本动作，在根据某个电机速度图形进行了门闭驱动以后，在运动能量计算单元9中，按照层信息，根据从门质量存储单元7得到的门质量和平均速度或者速度经过值等门速度信息在每一层计算运动能量。
在每一层整理关于通过对多个电机速度图形反复进行计算得到的对于各个电机速度图形的运动能量计算结果。具体地讲，在满足希望的门运动能量限制的各个电机速度图形中，作为每一层的电机速度图形在速度图形选择单元10中选择在每一层的门开闭时间最短的电机速度图形。
另外，在上述中，在速度图形选择单元10中，作为每一层的电机速度图形，在每一场选择门开闭时间最短的电机速度图形，但是并不限于这种选择，作为每一层的电机速度图形，例如，也可以在满足所希望的门运动能量限制的各个电机速度图形中，选择得到最大的门运动能量的电机速度图形。
由此，在每一层通过选择满足所希望的门运动能量限制电机速度图形实现高安全性，进而，在满足所希望的门运动能量限制的范围内选择门运动能量大的电机速度图形，能够实现出色的舒适性。
另外，作为上述的门运动能量限制，不一定仅是上限，也可以采用包括下限的条件，即具有范围的门运动能量的选择条件。
进而，在运动能量计算中使用的作为门速度信息的平均速度除去使用遵从上述法规的公式(2)得到以外，还能够使用以门开闭时间除把门速度(速度经过值)时间积分了的值的数值结果(近似值)。因此，图1中，在计算运动能量的运动能量计算单元9中，作为门速度信息的输入之一，该门速度信息采用平均速度或者速度经过值。
在速度图形选择单元10中，在满足所希望的门运动能量限制的电机速度图形中，在每一层存在多个门开闭时间最短的电机速度图形的情况下，选择最大门速度也最小的电机速度图形作为速度指令。
其次，使用图2所示的动作说明图，说明与电机速度图形选择有关的动作的一个例子。这里，对于在包括已经以从门开闭时间短的一方朝向长的一方顺序排列了多个电机速度图形这样限定了的形式存储了多个电机速度图形的速度图形存储单元的速度指令单元4的情况，说明与其电机速度图形选择有关的动作。其中，设这里所有的电机速度图形是从全开到全闭的门移动距离相同的电机速度图形。
首先，如图2所示，把初始值的电机速度图形例如设定为速度图形B，进行门闭动作驱动，计算这时的运动能量，确认是否满足运动能量限制。当不满足运动能量限制时，由于能量大，因此把速度图形下降一级到速度图形C(1个等级)，当满足运动能量限制时，由于能量小，因此把速度图形上升一级到速度图形A(1个等级)。
通过反复进行上述过程，在满足运动能量限制的时刻确定电机速度图形。通过在每一层实施该确定动作，能够实现本实施形态1的电梯门的控制装置。
在这里的例子中，在速度指令单元4内的速度图形存储单元中，由于存储的多个电机速度图形(门闭速度图形)已经成为门开闭时间从短的一方朝向长的一方顺序排列，因此能够容易实现门速度的适当化。
另外，上述中对于门闭动作进行了说明，而对于门开动作当然同样也能够实现门速度的适当化。
如以上所述，如果依据本实施形态1的电梯门的控制装置，则由于在每一层，在能够遵守运动能量限制的范围内实现最大限度加快门速度或者缩短门开闭时间这样的门速度的适当化，因此作为其结果能够提供对于电梯使用者实现兼顾安全性和舒适性的电梯门的控制装置。
另外，在满足所希望的门运动能量限制的上述多个电机速度图形中，在每一层作为每一层的电机速度图形选择了门开闭时间最短的电机速度图形的情况下，能够实现在能够遵守运动能量限制的范围内加快门速度或者缩短门开闭时间的门速度的适当化。
进而，在满足所希望的门运动能量限制的电机速度图形中，在其每一层都存在多个门开闭时间最短的电机速度图形的情况下，通过选择最大门速度也最小的电机速度图形，能够找到唯一地实现在能够遵守运动能量限制的范围内最大限度地加快门速度或者缩短门开闭时间的门速度的适当化的解。
实施形态2
图3是示出本发明实施形态2的电梯门的控制装置一例的结构图。图3中，由于与图1所示的实施形态1相同的符号表示相同或者同等的结构，因此省略其说明。作为新的结构，门/电机速度变换单元8检测作为来自速度变换单元的输出的实际电机速度，把实际电机速度变换为门速度。另外，门质量计算单元11根据由门/电机速度变换单元8变换了的门速度与作为速度控制单元6的输出的转矩指令计算门质量。
即，本实施形态2的电梯门的控制装置的结构虽然与图1所示的实施形态1的电梯门的控制装置的结构几乎相同，但是从电机速度变换为门速度的门/电机速度变换单元8，通过使用从门/电机速度变换单元8得到的门速度和作为速度控制单元6的输出的转矩指令进行运算，计算门质量的门质量计算单元11的部分不同。
因此，以下以该不同的部分为中心进行说明。在图1所示的实施形态1的电梯门的控制装置的门质量存储单元7中，假设预先存储着每一层的门质量。与此不同，在图3所示的本实施形态2的电梯门的控制装置中的门质量存储单元7中，存储着根据从门/电机速度变换单元8得到的门速度和作为速度控制单元6的输出的转矩指令，由门质量计算单元11计算出的门质量。
其次，说明上述门质量计算单元11进行的每一层的门质量的计算方法。这里，为了简单地进行说明，作为门类型，以具有把门驱动用电机1的转矩不是由链接结构而是由皮带直接传递到门部分的门机构的门类型为对象，作为该门的机构构造上的特征，设当断开电源时，使得在门中发生机械的门闭保持力那样，带有利用了重力的非线性发生链接。
这里的门类型具有门速度与电机速度，门加速度与电机加速度分别为线性关系，即恒定放大倍数的关系的特征。因此，在以后的说明中，能够容易地把电机角速度置换为门速度，把电机角加速度置换为门加速度，这一点是很明确的。另外，图3中，示出了作为门质量计算单元11的输入使用了门速度的结构图。
作为对于这里的门类型的运动模型，当把在门电机中起作用的总转矩记为T，把电机转矩指令记为Tm，把非线性发生链接的转矩记为T1，把恒定门闭转矩记为T2，把从门驱动用电机1观看的门惯性(除去门单体以外，包括皮带轮、门驱动用电机1自身等惯性的可动部分的惯性)记为J，把电机角加速度记为a，门行走时的行走阻力(摩擦力)产生的转矩记为b时，能够假设下式所示的忽略了速度粘性项的近似公式。
T＝J·a+b                           (3)
其中
T＝Tm+T1+T2                         (4)
这里，当使用式(3)、(4)求门惯性J时，通过测定能够得到的数据是能够通过电机角速度(与门速度相对应)的差分计算求出的电机加速度a和电机转矩指令Tm，非线性发生链接引起的转矩T1以及恒定门闭转矩T2不能够直接测定。
但是，利用非线性发生链接质量或者形状是已知这一点，通过提供门的开闭位置信息，能够在事先通过计算求出由非线性发生链接引起的转矩T1以及恒定门闭转矩T2。因此，把事先求出的非线性发生链接引起的转矩T1以及恒定门闭转矩T2加入到电机转矩指令Tm上作为门总转矩T，对于门总转矩T和电机角加速度a通过适用最小二乘法求每一层的门惯性J，进而能够从该门惯性J计算门质量。
而且，在本实施形态2的电梯门的控制装置中，与上述实施形态1的电梯门的控制装置相同，使用由该门质量计算单元11计算出的门质量计算运动能量，根据其计算结果，由速度图形选择单元10选择能够实现门速度的适当化的电机速度图形。
如上所述，如果依据本实施形态2的电梯门的控制装置，则通过根据式(3)的数值运算处理能够自动地计算出在计算运动能量方面所需要的每一层的门质量，例如，由于不需要从尺寸、材质等多种信息推求那样的大量劳动力，因此能够防止在人为的错误下，计算出错误的门质量，能够得到精度高的门质量，因此能够得到精度高的运动能量计算结果。
从而，能够高精度地实现每一层在能够遵守运动能量限制的范围内最大限度地加快门速度(缩短门开闭时间)的门速度的适当化，其结果能够提供实现了对于电梯使用者兼顾高安全性和舒适性的电梯门的控制装置。
实施形态3
图4是示出本发明实施形态3的电梯门的控制装置的一个例子的结构图。图4中，由于与图1所示的实施形态1相同的符号表示相同或者相等的结构，因此省略其说明。作为新的结构，代替图1中的运动能量计算单元9设置速度限制值计算单元9a，该速度限制值计算单元9a构成根据电梯门的每一层的质量计算每一层的门参数的门参数计算单元，根据来自门质量存储单元7的每一层的门电梯门的质量和基于式(1)的预定的门运动能量限制值，计算每一层的平均门速度的限制值。
本实施形态3的电梯门的控制装置中，在速度限制值计算单元9a中，通过使用遵从层信息的每一层的电梯门的质量和基于式(1)的预定的门运动能量限制值，预先计算每一层的平均门速度的限制值。另外，该平均门速度的限制值意味着满足门运动能量限制值方面所需要的平均速度的条件。另外，作为该门运动能量限制值，不一定只是上限，也可以作为包括下限的条件，即具有预定范围的门运动能量的选择条件。
在速度图形选择单元10中，使用成为来自速度限制值计算单元9a的平均门速度的条件的限制值，在满足所希望的门运动能量限制的各个电机速度图形中，与前面相同，作为每一层的电机速度图形选择在每一层门开闭时间最短的电机速度图形，从速度指令单元4输出速度指令。
进而，在速度图形选择单元10中，当存在多个上述门开闭时间最短的电机速度图形时，也可以在这些电机速度图形中选择最大门速度为最小的电机速度图形，输出速度指令。
另外，在速度图形选择单元10中，作为每一层的电机速度图形选择在每一层门开闭时间最短的电机速度图形，但是并不限于这种选择，例如，也可以在满足平均门速度的限制值的各个电机速度图形中，选择得到最大的平均门速度的电机速度图形。
如上所述，即使根据本实施形态3的电梯门的控制装置也能够起到与上述实施形态1相同的效果。
实施形态4
另外，如果依据上述实施形态1至3的电梯门的控制装置，则作为门参数计算单元是用运动能量计算单元9或者速度限制值计算单元9a计算了门参数，而代替这些结构，也可以考虑具备预先存储了与多个门速度图形和电梯门的质量相对应的映像(表)的映像存储单元的结构。
图5示出上述映像存储单元的一个例子。在该图中，是准备了4个电机速度图形V1、V2、V3、V4时的例子。图中的平均速度是从使用了这4个电机速度图形时的实验至用计算机仿真得到的门速度波形计算出的值。另外，图中的单位是平均速度[m/sec]，门运动能量[J]，门质量[kg]。
从图5可知指定了门运动能量限制时的各电机速度图形与电梯门的质量范围建立对应关系。图5示出例如如果用指定门运动能量的限制值为8[J]时的情况(与用4角框包围的部分相对应)进行说明，则门质量如果是370kg以下则使用电机速度图形V1，如果是370～462kg的范围则使用电机速度图形V2，如果是462～649kg的范围则使用电机速度图形V3，如果是649～665kg的范围则使用电机速度图形V4，这时的门运动能量一定成为8[J]以下。
速度图形选择单元10根据每一层的电梯门的质量，通过从预先存储在上述映像存储单元中的映像读取相对应的电机速度图形进行选择，速度指令单元4根据该读取的电机速度图形进行电梯门的开闭控制。这样即使通过使用映像或者表，也能够代替门运动能量计算单元9或者速度限制值计算单元9a等进行的实际计算。
另外，在上述实施形态1到实施形态4的电梯门的控制装置中，作为计算运动能量的门速度，在使用平均速度的情况下进行了说明，而除此以外即使是在使用最大速度的情况下也能够起到相同的效果，这一点是十分明确的。
如上所述，如果依据本发明，则能够实现考虑了与运动能量限制有关的门参数的门速度的适当化，作为其结果，能够提供实现对于电梯使用者兼顾安全性和舒适性的电梯门的控制装置。