CN101312899B - 控制电梯门的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种控制电梯门(22)的设备(21)包括：电机(24)；与电机连接的编码器(25)和电机控制单元(26)，所述编码器和所述电机控制单元被集成到密合的电机单元(23)；电梯控制系统(28)；电源装置(29)，用于将来自控制系统的操作电源提供给电机单元；和数据传输总线(30)，用于控制系统与电机单元之间的数据传输。根据本发明，数据传输总线(30)是双向的，并且电机单元(23)包括电机数据存储单元(31)。

Description

控制电梯门的设备和方法

技术领域

本发明涉及控制电梯门的设备和方法。

背景技术

与电梯轿厢一起移动的电梯门通常包括一扇或两扇门叶，它们由所谓的门操作器来移动。门操作器的重要组件是用于生成被用来以期望的方式移动门叶的驱动力的电机。另外，每一层通常提供有单独的登陆门(landing door)。登陆门也可以通过门操作器以打开或闭合轿厢门叶也充当登陆门叶的方式来移动。

控制电梯门的设备通常另外包括用于控制门操作器电机的门控制单元和与电机轴一起布置的编码器，以便将来自电机的反馈提供给控制单元。控制单元被用来控制电机的操作，例如电机的启动、停止、旋转的速度和其他相应参数。实际上，控制单元例如可以是提供有电机电子控制所需的功率电子组件的电路板。控制单元又被电梯控制系统控制，控制系统的一部分可以与电梯轿厢一起布置。通过控制系统，发出例如关于关闭门和打开门的瞬时以及门叶的运动速度的命令，所述命令被控制单元转换为电机控制中所需的量，例如合适的电压电平。也经由控制系统来提供到控制单元和电机的驱动功率。

与电梯轿厢一起布置的上述电机、控制单元和控制系统部分通常是按照需要通过电缆相互连接的独立的部件。这样的设备对安装来说既费时又费钱。大量的组件也导致附加的成本。而且，当电梯轿厢外部的部件所需的空间要达到最小时，该解决方案并不是最佳的。

在功能方面，上述的传统解决方案也具有不足之处。通常没有反馈从电机提供到控制系统。因此，控制系统接收不到例如有关电机的精确速度和扭矩的信息或者通常关于它的操作历史的信息。另一方面，在典型的系统中，不能将关于例如电梯当前所在的层的信息发送到门操作器电机的控制单元。因此，如果不同层上的登陆门重量不同，则必须根据最重的登陆门来设计电机扭矩，这在效率方面不是最佳可能的解决方案。在安装电梯期间，必须彼此校准独立的电机和控制电子单元，以便确保实际上足够精确地实现通过控制所获得的电机操作参数。例如，确保系统不会超过电机将会抗拒可能的障碍物而关闭门叶的安全规则所允许的最大力是相当重要的。这样的校准自然增加了安装时间并且产生额外的成本。另外，每种电机类型需要特定的控制电子单元，这包括更复杂的生产工艺，尤其在包括不同类型的许多电梯系统的广大产品范围的情况下。替换受损的电机和控制电子单元是费力的任务，通常需要在电梯的安装地点重新校准控制电子单元。

为了便于安装电梯门控制设备，专利说明书EP1277689提出了一种控制装置，其中电机、编码器和电子控制系统以及大量电位计被集成在相同的架构中。当在不同的电梯门上安装控制装置时，安装人员将所述电位计调节到与所讨论的门的属性对应的位置。这消除了对每个部件单独调节的需要。然而，该专利说明书没有给出对其他功能性缺陷或者上面提到的问题的解决方案。

发明目的

本发明的目的是克服上面提到的缺陷。

本发明的具体目的是公开一种新型的控制电梯门的设备，仅包括几个部件的设备易于安装和维护，同时能够比以前更灵活和精确地控制电梯门。

本发明的另一目的是公开一种控制电梯门的新方法，通过所述方法，以比以前更灵活和精确的方式控制电梯门。

发明的简要描述

用于控制电梯门的本发明的设备的特征在权利要求1中得以记载。用于控制电梯门的本发明的方法的特征在权利要求6中得以记载。本发明的其他实施例的特征在其他权利要求中得以记载。发明性的实施例也呈现于本申请的描述部分和附图中。申请中公开的发明性内容也可以以权利要求中实现的其他方式来定义。发明性内容也可以包括几个独立的发明，尤其是如果鉴于明确或不明确的子任务或者在所实现的优点或者优点组方面考虑本发明。在这种情况下，从独立的发明性概念的观点来看，权利要求书中包含的一些属性可能是多余的。在本发明的基本概念的框架内，本发明的不同实施例的特征可以结合其他实施例来应用。

用于控制电梯门的本发明的设备包括电机、编码器和电机控制单元，这些部件被集成到密合的电机单元。而且，所述设备包括电梯控制系统、用于将来自控制系统的操作电源提供给电机单元的电源装置、用于控制系统与电机单元之间的数据传输的数据传输总线。所述电机可以是在相应应用中使用的任何传统的电子电机。编码器连接到电机轴以便收集有关电机操作的信息。电子电机由控制单元操作，其包括提供电机的电子控制的功率电子装置。集成到紧致组件的电机单元被安装在电梯轿厢中电梯的门机构的附近之处。集成的电机单元在其他事务中由于电缆的显著减少而节省空间和成本。由控制单元、电机和齿轮系统组成的组件在制造期间也可以被预先校准，从而在电梯的安装和维护以及可能的电梯更换期间节省了时间。

根据本发明，所述数据传输总线是双向的。与现有技术的解决方案不同，通过使用双向数据传输总线，对于控制系统也能够收集有关电机的操作和属性以及门的运动的信息。因此，当生成将要从控制系统发出的操作命令时，系统可以考虑电机和门的实际操作。另外，由于电机的操作历史已知，因此能够优化例如维护任务实施的时间表。

而且，根据本发明，所述设备包括用于存储电机数据的单元。在该存储单元中，能够存储例如有关电机和可能与其关联的齿轮的特征数据，例如电机的电子控制参数的值、表示电机的制造日期和齿轮的信息或者例如齿轮承受的最大扭矩的信息。这些特征数据可以被电子地读入到控制单元，因此在控制电梯门时可以考虑所述特征数据。这种结构的具体重要优势在于，由于电机、编码器、控制单元和包括特征数据的存储单元被集成到单个组件，因此可以使用相同的控制系统命令来控制不同类型的由不同组件组成的多个电机单元。这使得当电梯系统在设计时能够以非常灵活的方式来组合不同的电梯系统模块。存储单元实际上可以例如是集成在控制单元的电子装置卡中的存储元件。

在本发明的实施例中，电机单元包括一齿轮，用于将电机轴的旋转速度转换为适于电梯门的运动机构的速度。

在本发明的优选实施例中，数据传输总线包括串行通信总线。串行通信总线可以仅使用两线电缆来实现，因此，除了数据传输功能，与现有技术的解决方案相比，它也使得电缆的数量得以减少。

数据传输总线可以也包括用于控制系统和电机单元之间的数据的无线传输的无线数据传输部件。这对于电缆的减少是尤其有效的解决方案。

在本发明的优选实施例中，用于电梯门的维护操作的按钮被集成为与电梯轿厢一起放置的控制系统部分的一部分。在传统的解决方案中，在维护操作期间控制电梯所需的维护操作按钮被实现为与控制系统分离的部件，该部件经由电缆连接到控制系统。在控制系统中集成该按钮减少了电缆以及门控制所需的独立的部件的数量。用于电梯门的维护操作的按钮以及其他维护操作按钮可被例如直接集成在放置于电梯轿厢顶部的控制系统部分中的电子装置卡上。

在本发明的方法中，致动电梯门的电机的特征数据被存储在与电机一起集成的电机数据存储单元中。而且根据本发明，经由双向数据传输总线将用于操作电梯门的命令从电梯控制系统发送到与电机一起集成的电机控制单元，在控制单元中将操作命令转换为与特征数据对应的电机控制信号，通过与电机轴一起集成的编码器生成操作数据，并且经由双向数据传输总线将操作数据从控制单元发送到所述电梯控制系统。所述特征数据可以包括例如电机性能值、表示制造时间的信息、或者例如可能与电机连接的齿轮的传输率和该齿轮承受的最大扭矩。所述特征数据最好例如已在制造阶段被预先存储在存储单元中。因此，当来自控制系统的操作命令正被转换为电机控制信号时，可以考虑该特征数据。当控制单元与电机一起集成时，在控制系统和电机之间不需要独立的控制电子装置，如在现有技术的解决方案中那样。与双向数据传输总线一起，除了减少独立部件的数量，这使得电机和控制系统之间的数据传输更有效更通用。从电梯制造商的角度来看，当电梯控制系统不必知道电机单元的各个部件的属性就可以发送与门运动直接相关的目标值时，设计门控制系统的任务得以简化。因此，可以使用相同的操作命令来控制不同类型的多个电机单元。利用从电机获得的操作数据，控制系统能够以比以前更灵活有效的方式并且更安全地控制电梯门。可以使用从电机传送到控制系统的操作数据来监视例如电机的操作小时，从而优化维护措施的时间。

在本发明的实施例中，操作命令和操作数据是经由串行通信总线来发送的。双向数据传输总线可被实现为仅包含两条导线的电缆，因此使用这种总线有助于减少所需的电缆数目。

在经由无线通信总线发送操作命令和操作数据的本发明实施例中，非常有效地减少了电缆的数目。

操作命令最好包括电梯门的速度的目标值。在这种情况下，相同的操作命令可适用于电机和齿轮以及门运动机制的不同类型的组合。例如从存储单元中存储的数据中可以获得将目标值转换为电机控制信号所需的信息。除了电机的特征数据，这些数据可以包括有关门运动机制的各种信息。

操作命令也可以包括被施加来关闭电梯门的力的最大许可值。与用户安全相关的所述指导值通常在关于电梯的官方规范中规定。

操作命令最好也包括表示电梯门的位置的数据。在电梯门充当登陆层上的登陆门的情况下，可以根据所讨论的该层的门的质量来优化电机控制信号。质量数据可以被存储在控制单元或者存储单元中。

作为来自电机的反馈、由控制单元接收的操作数据最好包括表示电梯门的速度的数据。在这种情况下，速度是指瞬间速度值和速度的变化(即加速度)两者。通过利用表示实际速度的速度数据，对于控制系统能够计算例如每一时刻的门的确切位置，并且基于该确切位置优化随后的操作命令。当已知要移动的门的质量时，基于速度也可以计算门的动量并且将门的动量与符合安全规则的最大值相比较。

操作数据也可以包括表示移动电梯门所使用的力的数据。这可以是例如比较与操作命令一致的最大容许闭合力，并且如果必要，可以改变速度的目标值。

在本发明的实施例中，电机的操作数据中包含的一个或多个数据项被存储在电机数据存储单元中。因此，如果必要，考虑例如要优化的维护时间，可以经由通信总线将电机单元中累积的与电机和可能与其相关的齿轮有关的操作历史读出到控制系统。

附图说明

下文中，将通过参考一些实施例示例和附图来详细描述本发明，其中：

图1示出了用于控制电梯门的现有技术的设备；

图2示出了根据本发明的电梯门控制设备；和

图3表示根据本发明的方法。

具体实施方式

如图1中所示的用于控制电梯门2的现有技术设备1包括电机3、与电机连接的编码器4和位于电梯轿厢5顶部上的电机控制电子单元6。而且，该设备包括位于电梯轿厢顶部上的电梯控制系统部分7。在位于电梯轿厢顶部上的电梯控制系统部分7和控制电子单元6之间连接电源电缆8和串行数据通信电缆9。在控制单元6和电机3之间连接用于电机控制信号的传输的信号电缆10。另外，编码器4被反馈电缆11连接到控制电子单元6，用于将反馈信号从电机传输到控制电子单元。电机耦接到齿轮12，该齿轮12具有输出轴13，该输出轴13其上安装有第一嵌齿轮14a(cogwheel)。相应的第二嵌齿轮14b可旋转地安装在电梯轿厢5的顶部上。嵌齿轮周围安装了齿轮带15。电梯门2被布置成以下列方式与齿轮带15衔接：当电机正在旋转第一齿轮14a并且因此旋转齿轮带15时，门2根据电机的旋转方向，用齿轮带15移动到打开或闭合位置。附图也示出了电梯的维护操作按钮16，该维护操作按钮通过电线17连接到控制系统7。使用维护操作按钮，可以操作电梯，并且它的门可以从电梯轿厢5的顶部打开和闭合。从附图中可以看出，现有技术的解决方案具有放置在电梯轿厢顶部上的大量笨重的组件以及大量电缆。另外，由于控制单元6和电机3是彼此分离的组件，因此控制单元和电机的每个组合在安装电梯期间必须彼此被校准。另外，没有直接的反馈从电机3提供给电梯控制系统7，因此收集有关电机的操作的信息是比较困难的。

与现有技术的技术方案相比，图2中所示的设备21包括相当少的独立的部件和电缆连接。用于控制电梯门22的设备21包括电机单元23，在电机单元23中电机24、与电机连接的编码器25以及电机控制单元26被集成为单个组件。附图中，与电机轴连接的编码器25和电子控制单元26被隐藏在电机单元23的外壳内。电梯控制系统的一部分28与电梯轿厢27一起放置，最好是在电梯轿厢顶部上放置，其可以包括执行不同功能的电子设备。在控制系统部分28和电机单元之间连接电源电缆29以及用于控制系统部分和电机单元之间的双向数据传输的串行通信电缆30。另外，电机单元包括电机数据存储单元31作为重要元件，该电机数据存储单元在附图中同样被隐藏在电机单元23的外壳内。实际上，存储单元可以是控制单元的电子设备的集成部件。齿轮32与电机连接。电梯门的运动机构包括与齿轮32的轮轴连接的第一钝齿轮33a、距第一钝齿轮一段距离安装在电梯轿厢上的第二钝齿轮33b、以及在钝齿轮33a、33b周围安装的齿轮带34。电梯门22被布置成以下列方式与齿轮带34咬合：当齿轮带移动时，门2根据电机24的旋转方向移动到打开位置或闭合位置。位于电梯轿厢顶部上的电梯控制系统部分28集成有用于维护电梯的操作的按钮35，允许例如在维护操作期间打开电梯门。与有线连接到控制系统的传统的独立的维护操作按钮的情况相比，该按钮可以直接连接到控制系统部分28中的电路卡，从而降低材料成本并且简化设备的制造。除了减少独立部件的数目，图2中呈现的控制设备使能比先前方法更灵活并多样化的电梯控制方法。在其他事务中，被作为电机单元一部分集成的控制单元允许控制系统的相同操作命令被用来控制不同类型的多个电机单元。存储单元使能电子标签功能，其中电机单元的所有重要属性能够以电子形式存储，如果需要可以由存储单元或控制系统读取。类似地，能够将有关电机单元的操作历史纪录的数据持续地保存到存储单元。

为了简单，从图1和图2中省略了许多对本发明不重要的细节，例如电机的安全性或者放置于电梯轿厢顶部的控制系统部分与控制系统的其他部件之间的连接。而且，门动作机构以简化的形式呈现。另外，附图仅示出了一扇门叶，但是现实中，门通常包括在相反方向上运动的两扇门叶。

图3通过呈现电梯门控制方法中包含的一些步骤来形象化本发明的方法。在第一步骤中，预先、优选地已在集成的电机单元的制造阶段将特征数据存储在与电机集成的电机数据存储单元中。特征数据项之一可以例如是与电机连接的齿轮的传输比。有关对电机的旋转速度和门动作的速度之间的比率影响的其他部件的信息可被类似地被预先存储。当电梯控制系统检测时，例如当电梯正到达一层时，电梯门应当被致动，在控制系统中生成操作命令并且将该操作命令发送到集成电机单元的控制单元。操作命令可以包括例如门速度的第一目标值。目标门速度值可以基于预定的速度简档，在该预定的速度简档中，门速度被定义为增加给定的加速度，直到达到最大速度为止，并且其中当门接近它的路径末尾时，速度以给定的减速度的相应方式最终减小。如果登陆门与电梯门一起移动，则操作命令可以另外地包括例如表示该讨论的层上的登陆门的质量的数据。考虑存储单元中存储的特征数据、如齿轮的传输比，在控制单元中将该操作命令转换为电子电机控制信号。当电机操作时，与电机轴连接的编码器产生操作数据，该操作数据可以包括例如表示电梯门的动作的实际速度和电机的旋转速度的信息。接着，例如，将包含电机的旋转速度的操作数据存储到存储单元。这使得能够监视电机的操作历史。接着，经由双向数据传输总线将包含例如门速度的操作数据发送到控制系统。以这种方式，系统被通知速度距目标的任何可能偏差，该偏差可以由于例如门路径上的障碍物或者门动作机构中的污垢引起的。基于实际速度，在控制系统中可以计算电梯门的瞬间位置。在生成包含目标速度值的下一操作命令时考虑这一点。以这种方式，继续控制系统和电机单元之间各自的操作命令和操作数据的交换，直到门移动到期望位置为止。

本发明并不专门限于上述的实施例示例，而是在权利要求限定的发明性概念的范围之内，许多变化都是可能的。

Claims (14)

1.一种控制电梯门(22)的设备(21)，所述设备包括：电机单元(23)，在所述电机单元(23)中集成电机(24)、与电机连接的编码器(25)和电机控制单元(26)；被放置在电梯轿厢(27)顶部的电梯控制系统部分(28)；电源装置(29)，用于将来自电梯控制系统部分的操作电源提供给电机单元；和数据传输总线，用于该电梯控制系统部分与电机单元之间的数据传输，其特征在于，所述数据传输总线是双向的，并且电机单元(23)包括电机数据存储单元(31)。

2.如权利要求1所述的设备(21)，其特征在于，所述电机单元(23)包括用于将电机(24)的旋转速度转换为适于电梯门(22)的动作机构(33a-b，34)的速度的齿轮(32)。

3.如权利要求1或2所述的设备(21)，其特征在于，所述数据传输总线包括串行通信总线(30)。

4.如权利要求3所述的设备(21)，其特征在于，所述串行通信总线包括无线数据传输装置。

5.如权利要求1所述的设备(21)，其特征在于，用于电梯的维护操作的按钮(35)被集成为被放置在电梯轿厢顶部的电梯控制系统部分(28)的一部分。

6.一种控制电梯门(22)的方法，其特征在于：

致动电梯门(22)的电机(24)的特征数据被存储在与电机一起集成的电机数据存储单元(31)中；

经由双向数据传输总线将用于操作电梯门(22)的命令从被放置在电梯轿厢(27)顶部的电梯控制系统部分(28)发送到与电机(24)一起集成的电机控制单元(26)；

在电机控制单元(26)中将操作命令转换为与特征数据对应的电机(24)控制信号；

通过与电机(24)一起集成的编码器(25)来生成操作数据；和

经由双向数据传输总线将操作数据从电机控制单元(26)发送到所述电梯控制系统部分(28)。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，操作命令和操作数据是经由串行通信总线(30)来发送的。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，操作命令和操作数据是经由无线通信总线来发送的。

9.如权利要求6-8中的任一项所述的方法，其特征在于，操作命令包括电梯门(22)的速度的目标值。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，操作命令包括用于关闭电梯门(22)的力的最大许可值。

11.如权利要求6所述的方法，其特征在于，操作命令包括表示电梯门(22)的位置的数据。

12.如权利要求6所述的方法，其特征在于，操作数据包括表示电梯门(22)的速度的数据。

13.如权利要求6所述的方法，其特征在于，操作数据包括表示被施加来移动电梯门(22)的力的数据。

14.如权利要求6所述的方法，其特征在于，电机(24)的操作数据中包含的一个或多个数据项被存储到电机数据存储单元(31)。

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