CN1057626A - 减小自动门夹人危险的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的方法和装置，用于一个自动门，特别是 用于带有受控门驱动装置的电梯，该驱动装置借助一 个具有机械传动的电机，经由机械传动使一个电梯厢 门的门扇运动，并经由一个机械离合装置使一个井道 门的门扇运动，借助一个恒定力值使门关闭运行动作 直到最后的毫米行程也能提供来人保护。

Description

本发明涉及一种减小自动门夹人危险的方法和装置，特别是用于带有受控门驱动装置的电梯，该装置利用一个带有机械传动的电机经由机械传动使一个电梯厢门的门扇由关闭位置至开启位置、并经由一个机械离合装置使一个井道门的门扇由关闭位置至开启位置运动或是相反使该两种门扇由开至关闭运动，该装置也可使这些门扇在两个终端位置即打开或关闭位置之间的任一位置上向着同一方向、继续运动或相反地动作。根据有关规定必须借助适当的装置防止正在关闭的电梯门夹挤乘用者。这种装置大多是由以机电关闭力的限界形式构成，其中有一个弹性元件达到电机与门之间的能量传递，当有某个不允许的作用力作用于门上时，该弹性元件通过偏置而操作一个电触头，然后经由门控制器使门导致在反向上运动。
美国专利US.4，563，625中公布了一个解决方法，这种方法对在门上出现的不允许作用力是采用非机电检测。通过一个在电机电路中的测量电阻（230，图4）将与电机电流成比例的电压降体现为扭矩值，并与一个设定的限界值相比较。如果超过其值将执行停止运行和反向运行。
该种方法本质上的一个缺点在于，关闭门的力绝不会大于规定的许可值。这将不必要地减小了驱动器的加速力，也没有充分使用电动机的短时间超载允许可能性。另外，在机械驱动系统中，当效率逐渐变化时会出现关闭动力限界值的误响应，并由此招至门的扰动。
本发明的任务在于：创造一种关门动力限界给定的方法和装置，其中没有附加的及非连续的限制电机功率的测量及开关电路。
该发明任务由权利要求书中的发明特征来实现。
由本发明而得到的优点主要在于：关门力限界的响应力（Ansprechkraft）保持恒定，夹人保持保证到关门运动直至最后的毫米行程。另一个优点在于，对于本方法可继续应用现有的调节技术装置及电机可得到更好的利用。
以下的附图描绘了本发明所述的一个实施例，其为：
图1，一个自动电梯门的前视图;
图2，一个方框图;
图3，一个调节框图;
图4，一个运行曲线图;
图4a，一个方框图及
图5，一个流程图。
图1表示为一个自动电梯门1，它带有一个门电机1.1，一个门驱动控制器1.2，一个齿轮皮带1.3及一个驱动皮带1.4。利用门拔杆1.5使得门扇1.6运动，门扇1.6包括控门滑轮1.7，导向块1.13，和带有控制器1.12的安全保护挡边1.11。另外，在门扇1.6上分别装有可张开的井道门拔杆1.10。在右门扇1.6的上边上装有一个开关拨块1.15，它在开门位置上操作一个开门位置终端开关1.9，并且在关门位置上操作一个关门位置终端开关1.8。
图2为一方框图。图中表示为对于电梯厢2的功能单元及彼此之间的关联。门驱动控制器1.2包含有一个μp-控制器2.3，和一个开关电路2.4。门驱动电机1.1由一个直流电机2.1和一个数字测速计2.2组成。图1中所示的驱动单元1.3，1.4和1.5在这里概括为机械传动装置2.5。井道门拨杆1.10作用于一个井道门2.8。功能单元2.5，1.6和2.8还作用于机械闭锁装置2.6，后者并再作用于闭锁接触器2.7。由电梯厢门扇1.6通过开关拨块1.15（图1）操作的终端开关1.8，1.9与μp-控制器2.3中的图中未示出的控制逻辑单元相连接。该μp控制器连续通过悬吊电缆2.12把相应的信号传输到机器房2.13，门安全挡边1.11和一个厢前监测装置2.10对一个外围设备2.11的作用起反应，且与μp-控制器2.3及与机器房2.13相连接，在机器房中有一个图中未表示出来的电梯控制器。一个供电设备2.9为整个门驱动控制器1.2供电。
图3表示一个具有门驱动的调节框图。μp-控制器2.3的虚线框内包含有所有门电机调节器的单元，一个给定值给定器3.5实际上是由存贮的运行曲线3.20，3.21和3.22以及一个运行曲线选择器3.18组成的。这个选择器受控于电梯控制器317。由给定值给定器3.5给出一个给定值Vref被送入到第一个比较器3.1，另一方面由数字测速计2.2经由一个数模转换器3.15给出的实际值Vist也被送入到该比较器3.1中。后面跟着是一个差值给定装置3.6，它一方面与极限值比较器3.7相连接，另一方面也与第二个比较器3.2相连接，在极限值比较器3.7中当超出极限值时，将给出一个相应的信号送到电梯控制器3.17中，比较器3.7通过其第二输入端还附加地接收由给定值给定器3.5给出的容许偏差值。一个受控于电梯控制器3.17的试运转选择器3.19用于起动一个试运转计算器3.11，该计算器求出用于质量校正器3.12和摩擦校正器3.13的值。这些计算值将被输入到第四个比较器3.4中进行相加，其总和作为校正值VK被送入到第二个比较器3.2中。第二个比较器3.2的输出端接到一个调节器3.8上。在调节器3.8中产生相应的调节量值作用于其后的一个开关电路2.4中。开关电路2.4的第二个输入端与电梯控制器3.17相连接。直流电机2.1由开关电路2.4根据脉宽调制原理控制。电机拖动力Fmot经过一个第三比较器3.3送入到驱动负载3.10中。作为响应，在该负载上引起了驱动反作用力FA。一个外加干扰力3.9作为负作用力Fw在干扰情况下作用于第三比较器3.3。直流电机2.1与数字测速计2.2为机械性连接。数字测速计2.2与数字滤波器3.15为电连接。数字测速计并经过试运转选择器3.19与试运转计算器3.11相连接。
图4表示具有关门运行曲线3.22的曲线图。关门运行曲线上有顶点a，b，c，d，e和f。一个实际给定值曲线4.1是由关门运行曲线3.22经过使其圆滑的滤波器线路而获得。由这个实际给定值曲线4.1将得到与实际给定值曲线相距一个+dvmax值的正偏差曲线4.3和相距一个-dvmax值的负偏差曲线4.2。
图4a描绘了这个过程。一滤波器3.22.1使得关门运行曲线3.22上的顶点变得圆滑，从而形成这个实施给定值曲线4.1在给定值给定器3.5的输出端上就以这个给定值曲线的形状作为Vref输出。这个同样数值还送入到一个除法器3.22.2中。它将连续地获得例如瞬间实际给定值4.1的5%，并由此获得一个正偏差极限值+dvmax。在其后面的反相器3.22.3中形成负偏差极限值-dvmax。
图5表示为一个流程图，其表示一个门关闭运行的功能。以下将借助这一流程图及图3对本发明的工作方式进一步地阐明。
对于打开的门及对电梯当前执行运行命令时，电梯控制器3.7使得运行曲线选择器3.18处于关门位置。这个过程并非触点式的、而是通过地址存贮形式进行的。从图中未标出的存贮器中调出的关门运行曲线3.22是以带有顶点a，b，c，d，e及f的一定数量的直线被存贮的。这些顶点由第一次试运行而被确定的，例如对于门的总关闭运行路程a点为其中的30%，b点为其中的50%，c点为其中的70%，d点为其中的75%，e点为其中的85%，及f点为其中的95%。
当门打开保持时间期满之后，如果没有检测到障碍时，将由门控制逻辑线路3.14实现启动关门运动。然后根据实际给定值4.1开始给出Vref。在第一个比较器3.1中还输入由数字测速计2.2给出的并在DA-转换器3.15中转换为模拟量的实际值Vist。这两个值的差值作为调节误差dv。
在极限值比较器3.7中，调节误差dv被检验其偏差程度。在未受干扰的正常情况下，即dv＜dvmax，值dv与由第四个比较器3.4输出的校正值VK在第二个比较器3.2中相加，并形成调节器3.8的输入信号。
调节器3.8为开关电路2.4产生一个输出控制信号。开关电路本身根据前面提到的脉宽调制原理控制直流电机2.1。
电动机的力Fmot相反地作用于由一个驱动负载3.19引起的反作用力FA。反作用力FA在加速时为负。减速时为正。第三个比较器3.3只是用于表达力的比较。实际上并不存在。在正常情况时，外界干扰力3.9即FW不起作用。
实际给定值4.1在时间上的过程是与路程有关而受控的，这是由数字测速计2.2经过积分器3.16实现的。
关门过程从现在开始直到门关闭为止，门的关闭是由关门位置终端开关1.8来检测的。作为关门运行的结束将是机械和电的闭锁，以及利用降低电动机驱动力和一个图中未示出的、有时会使用的制停闸使关闭与闭锁的门保持紧闭。这些功能同样是由电梯控制装置3.17经过门控制逻辑电路3.14控制的。当错误的电气闭锁出现时，就会形成一个干扰信号“安全回路打开”3.14.2，而在正常情况时将产生一个确认信号3.14.3。这两者均传递到电梯控制装置3.17。
然而本发明的主题是涉及干扰的情况，以下就此作出说明。
一个外加干扰力3.9是在行驶碰到故障而产生的。为了具体举例说明，假定安全挡块1.11及厢前监测装置2.10在这里有意或无意地失效了。
对于这种情况先从极限值比较器3.7开始进行描述。在图5的流程图中，该比较器的功能分成两个步骤，在第一步骤3.7.1中确定极限值被超出。在第二步骤3.7.2中求出该超出值的正负极性。
负的值表示：实际值Vist低于瞬时实际给定值4.1、即Vref的值超出-dvmax，正的值表示：实际值Visf高于瞬时值Vref的值超出+dvmax。
后者例如可能在皮带断裂的情况时出现，在突然脱带的直流电机2.1到它失控的短时间中将经过数字测速计2.2及数字滤波器3.15产生这样一个值。随后产生一个干扰信号3.14.1，由此经由电梯控制装置3.17及门控逻辑电路3.14产生一个关断功能。如果通过一个外界干扰力3.9使得正在关闭的门被阻止或制动，将产生一个负的超出值，即dv＞-dvmax。在该情况下，直流电机被电气制动及有时附加机械制动直到其达到静止状态，并且它将被导致反向，即作开门运动。
与此相联系地还必须回答这样一个问题：为什么在允许的最大作用力中-dvmax例如可高出150牛顿。这是由于电动机特征曲线和调节放大系数在一个确定的外界干扰力3.9下能得到一个可重现的调节误差dv，这两个因素可以用于确定相应的正误差曲线4.2及负误差曲线4.3。
这里要求对于一个停止及反向的起动参数值保持常数不变，这一个常数值保持不变是由在第二比较器3.2上通过与实际校正值V的相加而实现的。实际校正值VK从每次试运行中重新获得。试运行及校正值的求值如下述进行：
给定值给出装置3.5具有一个如开始时所述的试运行曲线3.20。它是根据电梯控制装置3.17的要求通过运行曲线选择器3.18调出的。同时试运行选择器3.19也被启动，作为关门运动的试运行总以一个恒定的及很小的速度进行的。其中由试运行计算器寄存的调节误差dv时间曲线在加速阶段给出关于被加速的质量的指示，并通过全部时间过程根据确定的调节误差dv给出有关的摩擦比例值。首先计算得到一个质量校正值3.12，其后计算得出一个摩擦校正值3.13，两个值在第四个比较器3.4中合成为一个校正值，然后在各个正常关门运行时被输入到第二个比较器3.2。
以这种方式，本身变化缓慢的摩擦比例值随时地被抵消，对于关门动力限界的响应值将保持不变。
如同惯常方式一样，最初的试运行用于得到路程数据，这样就可以对于运行曲线3.21和3.22确定其顶角点、加速度和速度。试运行可以根据需要在任意的时间间隔中进行。例如，它可以在某一次以24小时为时间间隔，或者对于电梯根本不给运行指令，在每次关门时进行。
在超载或规定的运行效率变差的情况下将不再产生校正值VK，代之的是对电梯控制装置给出一个干扰信号。为了获得匀加速运动，特别是对于开门运动能获得足够高的开门速度，要求电动机达到相应大的电流。根据直流电动机的热惯性，在短时间内能够达到很大的电流，该电流能达到允许的持续电流的四倍，且带载时不至使电机受损。其电流极限仅由电机内炭刷整流子而定。而这些可选取相应参数从而满足要求。在开关电路中装上一个作为半导体器件保护的电子保险达到限制电流的目的是很有好处的。进而还要求，直到关门运行状态结束仍要保证夹人保护起作用。本发明所描述的方法及装置能够作到：即使在关门运动直到最后的毫米（mm）行程关闭动力限界仍在起作用。这对于免于使窄细的四肢例如人的手，手指甚至衣服角被夹持及损伤是特别有效的。在关门运动的最后阶段对夹人保护的重要性从另一方面也需强调：如图1所示，一般情况自动电梯门1上装有安全挡边1.11。该挡边仅在彼此到达一个确定的距离时才起作用。因当关门运动中门的前缘靠近到五至二厘米时，为了防止检测到挡边自身，安全挡边的检测系统此时必须降低其灵敏度或完全关断。
本发明实现了直到最后毫米行程的对夹人全面保护的要求。在关门运动的这个结束阶段门速度可以小到这样的程度，以使动态分量小得可忽略，而只有其静态分量起作用。基于这一事实能表明，为了更好地使电梯乘用者得以保护，关闭力限界响应值可以调整到明显地低于上述最高值，且不会防碍门的操作。本发明之方法及装置可应用于各种自动门的情况，不是只限于在电梯的技术领域中。例如所述之发明可以应用在旅馆大门，商店门及住宅门上，还可装在铁路及城市的交通工具上。

Claims (7)

1、减少自动门夹人危险的方法，特别是用于带有受控门驱动装置的电梯。该驱动装置利用一个带有机械传动的电机，经由机械传动使一个电梯厢门的门扇由关闭位置至开启位置，并经由一个机械离合装置使一个井道门的门扇由关闭位置至开启位置运动，或是相反使该两种门扇由开至关闭运动，该装置也可使这些门扇在两个终端位置即打开及关闭位置之间的任一位置上停止、向同一方向继续运动或相反地动作，
其特征在于
通过一个由外界干扰作用力(3.9)产生的、超过一个被定义的偏差值的调节误差(+/-dvmax)而达到使正在关闭的电梯门在整个行程中关门动作的停止或反向。
2、根据权利要求1的方法，其特征在于：
基于一个实际给定值（4.1）各产生一个正和负的偏差曲线（4.2）和（4.3）。
3、根据权利要求1的方法，其特征在于：
产生一个补偿值（VK）它使外界干扰力（3.9）与调节误差（dv）之比保持常数，该值VK是由在一次试运行时所得到的质量校正值3.12和摩擦校正值3.13合成的。
4、根据权利要求1的方法，其特征在于：
为获得实际校正值（VK）的试运行是在对相应的电梯不给出运行指令的情况下使电梯门关闭来进行的。
5、实施根据权利要求1方法的装置，特别用于带有受控门驱动装置的自动门的电梯，该驱动装置利用一个带有机械传动的电机，经由机械传动使一个电梯厢门的门扇由关闭位置至开启位置，并经由一个机械离合装置使一个井道门的门扇由关闭位置至开启位置运动，或是相反使该两种门扇由开至关地运动，该装置也可使这些门扇在两个终端位置即打开及关闭位置之间的任一位置上停止，向同一方向继续地运动或相反地动作，
其特征在于：
自动电梯门1具有一个μp-控制器（2.3），一个开关电路（2.4），一个直流电机（2.1）和一个数字测速计（2.2）。
6、根据权利要求5的装置，其特征在于：
μp-控制器（2.3）包含有：一个给定值给出装置（2.5），一个运行曲线选择器（3.18），一个第一比较器（3.1），一个差动值给出器（3.6），一个限界值比较器（3.1），一个第二比较器（3.2），一个调节器（3.8），一个试运行运算器（3.11），一个第四比较器（3.4），一个试运转选择器（3.19），一个数字滤波器（3.15）及一个积分器（3.16）。
7、根据权利要求5和6的装置，其特征在于：
额定值给出器3.5包含有一个滤波器（3.22.1），
一个除法器（3.22，2），和一个反相器（3.22.3）。
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