JP2011063404A - エレベータのドア制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドアパネルに発生するドア駆動力を正確に求める。
【解決手段】エレベータのドア制御装置１において、ドア開閉の駆動源であるモータ３に印加する電流値を取得し、モータ３の駆動トルクと印加電流との相関関係を示すトルク−電流特性情報を用いてモータ３の駆動トルクを算出するトルク算出手段１４と、トルク算出手段１４により算出されたモータ３の駆動トルクからドアに発生するドア駆動力を算出する駆動力算出手段１５と、モータ３の温度を検出する温度検出手段５，１６と、温度検出手段５，１６により検出されたモータ３の温度に応じてトルク−電流特性情報を補正する補正手段１７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレベータのドアを制御するエレベータのドア制御装置に関する。

エレベータ装置は、乗客や荷物などが積載された乗りかごを巻上機により移動させ、乗客や荷物などを目的階まで搬送する装置である。このエレベータ装置には、乗りかごのドア（ドアパネル）などを制御するドア制御装置が設けられている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

ドア制御装置は、ドアの駆動源であるモータに取り付けられたパルスエンコーダによるフィードバック制御により所定の開閉パターンに応じてモータを制御し、ドアの開閉速度を調整する。また、ドア制御装置は、モータのトルクと印加電流との相関関係を示すトルク−電流特性を用いてモータに印加する電流値からドアパネルに発生するドア駆動力を算出する。このドア駆動力は、ドアへの挟まれや引き込まれを検出する過負荷検出や、加速時の駆動力と開閉時の加減速度からドア重量（ドアパネルの重量）を求めるドア重量推定などに用いられる。

特開２００２−３０２３６７号公報 特開２０００−１５９４６１号公報

前述のモータの周囲温度や内部温度が変化すると、それに応じてトルク−電流特性が変動する。例えば、温度が常温時に比べ高くなると、特性の関係を示す直線の傾きは常温時より小さくなり（トルク減少）、逆に、温度が常温時に比べ低くなると、その傾きは常温時より大きくなる（トルク増加）。また、モータの個体差や制御用のアナログ回路のバラツキなどによりトルク−電流特性が変動する場合もある。このようなトルク−電流特性の変動は、電流値からドア駆動力（ドアパネルの駆動力）を算出する機能に影響を与えるため、そのドア駆動力を正確に求めることが困難になってしまう。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、ドアパネルに発生するドア駆動力を正確に求めることができるエレベータのドア制御装置を提供することである。

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、エレベータのドア制御装置において、ドア開閉の駆動源であるモータに印加する電流値を取得し、モータの駆動トルクと印加電流との相関関係を示すトルク−電流特性情報を用いてモータの駆動トルクを算出するトルク算出手段と、トルク算出手段により算出されたモータの駆動トルクからドアに発生するドア駆動力を算出する駆動力算出手段と、モータの温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段により検出されたモータの温度に応じてトルク−電流特性情報を補正する補正手段とを備えることである。

本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、エレベータのドア制御装置において、ドア開閉の駆動源であるモータに印加する電流値を取得し、モータの駆動トルクと印加電流との相関関係を示すトルク−電流特性情報を用いてモータの駆動トルクを算出するトルク算出手段と、トルク算出手段により算出されたモータの駆動トルクからドアに発生するドア駆動力を算出する駆動力算出手段と、モータの理想トルクを算出する理想トルク算出手段と、理想トルク算出手段により算出された理想トルクとモータの駆動トルクとを比較して補正値を算出し、算出した補正値を用いてトルク−電流特性情報を補正する補正手段とを備えることである。

本発明によれば、ドアパネルに発生するドア駆動力を正確に求めることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るエレベータのドア制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示すドア制御装置によるモータ温度に応じたトルク補正を説明するための説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係るエレベータのドア制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係るエレベータのドア制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に係るエレベータのドア制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施の形態に係るエレベータのドア制御装置の概略構成を示すブロック図である。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について図１及び図２を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るエレベータのドア制御装置１は、エレベータのドア（ドアパネル）２を開閉するための駆動源であるモータ３を制御する制御装置である。モータ３には、パルスエンコーダ４及び温度センサ５が設けられている。

このドア制御装置１は、開閉パターン出力部６、速度検出器７、減算器８、速度制御器９、減算器１０、電流制御器１１、電力変換器１２、電流検出器１３、トルク算出部１４、ドア駆動力算出部１５、温度算出部１６及びトルク補正部１７を備えている。

開閉パターン出力部６は、ドア２を開閉するための所定の開閉パターンに基づいて速度指令（速度値）を出力する。また、速度検出器７は、パルスエンコーダ４の出力であるモータ回転角から実速度を算出して出力する。この実速度と速度指令の速度との速度偏差が減算器８により算出され、速度制御器９に出力される。このようにパルスエンコーダ４及び速度検出器７が用いられ、所定の開閉パターンに追従しドア２の開閉速度を制御する速度フィードバック制御系が構成されている。

速度制御器９は、減算器８により出力された速度偏差に応じたトルク指令（ここでは電流値）を出力する。また、電流検出器１３は、電力フィードバック制御用に電流を出力する。この電流とトルク指令の電流との電流偏差が減算器１０により算出され、電流制御器１１に出力される。

電流制御器１１は、減算器１０から出力された電流偏差に基づき、モータ３への電力供給の制御を行う制御指令を出力する。また、電力変換器１２は、電流制御器１１から出力された制御指令に基づいてモータ３に電力を供給する。

トルク算出部１４は、速度制御器９により出力されたトルク指令の電流値を取得し、モータ３の駆動トルクと電流（印加電流）との相関関係を示すトルク−電流特性（特性情報）を用いて、モータ３の駆動トルクを算出する。特性情報は予めトルク算出部１４により記憶されている。このトルク算出部１４がトルク算出手段として機能する。

ドア駆動力算出部１５は、トルク算出部１４により算出されたモータ３の駆動トルクからドア２に発生するドア駆動力を算出する。このドア駆動力は、ドア２への挟まれや引き込まれを検出する過負荷検出や、加速時の駆動力と開閉時の加減速度からドア２の重量（ドアパネル重量）を求めるドア重量推定などを行う際に用いられる。このドア駆動力算出部１５が駆動力算出手段として機能する。

温度算出部１６は、温度センサ５により出力された電気信号からモータ３の温度を算出してトルク補正部１７に出力する。なお、温度センサ５はモータ３の温度を電気信号として出力するセンサである。この温度算出部１６が温度センサ５と共に温度検出手段として機能する。

トルク補正部１７は、温度算出部１６から出力されたモータ３の温度に応じて、トルク算出部１４により記憶されているトルク−電流特性（特性情報）を補正する。このトルク補正部１７が補正手段として機能する。

通常、トルク−電流特性の特性情報は、図２に示すように、モータ３に印加する電流（印加電流）の増加と共にトルクが増加するような特性を示す情報である。このトルク−電流特性は非飽和範囲において直線であり、モータ３の温度変化によりその傾きが変化する。この特性を用いてモータ３の温度に応じたトルク−電流特性がトルク補正部１７により求められる。

例えば、モータ３の常温範囲を所定の温度範囲に設定しておき、モータ３の温度がその所定の温度範囲内である場合には、常温のトルク−電流特性（図２中の実線）をトルク算出に用いる。モータ３の温度がその所定の温度範囲の最小値より小さくなった場合には、低温用の補正値を用いて常温のトルク−電流特性を低温のトルク−電流特性（図２中の一点鎖線）に補正してトルク算出に用いる。一方、モータ３の温度が所定の温度範囲より大きくなった場合には、高温用の補正値を用いて常温のトルク−電流特性を高温のトルク−電流特性（図２中の二点鎖線）に補正してトルク算出に用いる。

このように、モータ３の温度を監視し、モータ３の温度に応じてトルク−電流特性を補正することによって、モータ３の温度変化に対して影響が少ないドア駆動力算出を実現することができる。すなわち、トルク−電流特性に温度依存性があることに着目し、温度算出部１６により算出されたモータ３の温度に基づいてトルク−電流特性を補正することから、モータ３の温度が変化しても適正な駆動トルクが求められ、その駆動トルクを用いてドア駆動力が算出されるので、適正なドア駆動力を精度良く得ることができる。

以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、モータ３の温度を検出し、検出したモータ３の温度に応じて、トルク−電流特性情報を補正することによって、モータ３の温度変化に対応して適正なトルク−電流特性情報が得られ、その特性情報がドアパネルに発生するドア駆動力の算出に用いられるので、ドア駆動力を正確に求めることができる。

また、温度検出手段として、モータ３に設けられ温度を電気信号として出力する温度センサ５と、その温度センサ５により出力された電気信号からモータの温度を算出する温度算出部１６とを用いることによって、モータ３の温度を正確に得ることができ、さらに、装置構成を簡略化することができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について図３を参照して説明する。

本発明の第２の実施の形態は第１の実施の形態と基本的に同じである。したがって、第２の実施の形態では、第１の実施の形態と異なる部分について説明し、第２の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する（なお、以降に示す第３及び第４の実施の形態も同様に説明を省略する）。

図３に示すように、本発明の第２の実施の形態では、第１の実施の形態の温度センサ５及び温度算出部１６に替えて、温度検出手段として、抵抗値算出部２１及び温度算出部２２が設けられている。

抵抗値算出部２１は、電流検出器１３により検出されたモータ電流Ｉと、電力変換器１２により出力されたモータ電圧Ｖとから、モータ３の抵抗値を算出する。ここで、電力変換器１２に供給される電源電圧が一定である場合には、モータ電圧Ｖは電流制御器１１の電圧指令出力と等しくなるため、電流制御器１１の出力をモータ電圧Ｖとしている。なお、モータ電圧Ｖとしては、電圧検出器などを設け、その電圧検出器により得られる実電圧を用いるようにしてもよい。

ここで、ドア２が開端あるいは閉端で停止している場合には、駆動用のモータ３も停止しているため、モータ３の回転によって生じる誘起電力はゼロである。したがって、モータ電圧Ｖとモータ電流Ｉには、モータ抵抗値をＲとすると、Ｖ＝Ｒ×Ｉの関係式が成り立つ。この関係式からモータ３の抵抗値（内部抵抗値）が求められる。

温度算出部２２は、モータ３の抵抗値と温度との相関関係を示す抵抗値−温度特性（特性情報）を用いて、抵抗値算出部２１により算出されたモータ３の抵抗値からモータ３の温度を算出する。標準的な抵抗−温度特性の特性情報は予め温度算出部２２により記憶されている。

ここで、一般的に温度Ｔにおけるモータ抵抗値Ｒ（Ｔ）は、Ｒ（Ｔ）＝Ｒ（２５）×（１＋α（Ｔ−２５））と表される。なお、Ｒ（２５）は２５℃時の抵抗値であり、αは巻線材質によって決まる温度係数である。温度算出部２２は、上記の式を用いてモータ３の抵抗値からそのモータ３の温度を算出する。算出されたモータ３の温度はトルク補正部１７に入力され、モータ３の温度に応じた適正なトルク−電流特性がトルク補正部１７により得られる。

以上説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、温度検出手段として、ドア２が停止した状態（モータ３を拘束した場合）のモータ３の電圧及び電流からモータ３の抵抗値を算出する抵抗値算出部２１と、抵抗値−温度特性情報を用いて、抵抗値算出部２１により算出されたモータ３の抵抗値からモータ３の温度を算出する温度算出部２２とを使用することによって、モータ３の温度を正確に得ることができ、さらに、装置構成を簡略化することができる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態について図４を参照して説明する。

図４に示すように、本発明の第３の実施の形態では、第１の実施の形態の温度センサ５及び温度算出部１６に替えて、理想トルク算出部３１が設けられている。

理想トルク算出部３１は、開閉パターン出力部６から出力された開閉パターン（速度指令）とドア２の重量（ドアパネル重量）とから得られる加減速度により理想状態の加減速度トルク、すなわち理想トルクを求め、トルク補正部１７に出力する。この理想トルク算出部３１が理想トルク算出手段として機能する。

ここで、ドア２の重量は設計図面や実測から得られる実重量であり、少なくとも１階床分のデータ（かごドア及び乗り場ドア）が設定されている。このドア２の重量は理想トルク算出部３１あるいは他の記憶部に予め設定されている。また、ドアパネル重量Ｍ、加減速度Ａ及びドア駆動力Ｆには、Ｆ＝Ｍ×Ａの関係式が成り立つ。理想トルク算出部３１は、該当する階におけるドア重量と加減速度から理想トルクを求める。なお、ドア駆動力Ｆはモータトルクに比例する。

また、理想トルクを求める際には、モータ３の温度を加味して理想トルクを求めるようにしてもよい。この場合には、第１の実施の形態のように温度センサ５及び温度算出部１６を設け、算出したモータ３の温度を理想トルク算出部３１に入力する。理想トルク算出部３１はそのモータ３の温度に応じて理想トルクを補正しつつ算出する。

トルク補正部１７は、理想トルク算出部３１から出力された理想トルクと速度制御器９により出力されたトルク指令（指令トルク）とを比較して補正値を算出し、その補正値を用いてトルク算出部１４により記憶されているトルク−電流特性（特性情報）を補正する。なお、速度制御器９から得られる駆動トルクである指令トルク以外にも、モータ電流検出値から得られる駆動トルクである実トルクが理想トルクとの比較に用いられてもよい。このトルク補正部１７が補正手段として機能する。

例えば、理想トルクをＴｒとし、指令トルクをＴｆとすると、補正値はＴｒ／Ｔｆの比で求められる。この補正値がトルク算出部１４に入力され、その補正値に基づいてトルク−電流特性（特性情報）が補正され、適正なトルク−電流特性が得られる。

このように、理想トルクと指令トルクとを比較して補正値を取得し、その補正値に基づいてトルク−電流特性を補正することによって、モータ３の個体差やアナログ回路のバラツキなどに対して影響が少ないドア駆動力算出を実現することができる。すなわち、モータ３の個体差やアナログ回路のバラツキによりトルク−電流特性が変動することに着目し、ドアの実重量から得られた理想トルクと指令トルクとの比較に基づいてトルク−電流特性を補正することから、モータ３の個体差やアナログ回路のバラツキによりトルク−電流特性が変動しても適正な駆動トルクが求められ、その駆動トルクを用いてドア駆動力が算出されるので、適正なドア駆動力を精度良く得ることができる。

以上説明したように、本発明の第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、モータ３の理想トルクを算出し、算出した理想トルクとモータ３の駆動トルク（指令トルクあるいは実トルク）とを比較して補正値を算出し、算出した補正値を用いてトルク−電流特性情報を補正することによって、モータ３の個体差やアナログ回路のバラツキなどに対応して適正なトルク−電流特性情報が得られ、その特性情報がドアパネルに発生するドア駆動力の算出に用いられるので、ドア駆動力を正確に求めることができる。

（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態について図５を参照して説明する。

図５に示すように、本発明の第４の実施の形態では、第１の実施の形態の構成に加え、トルク補正異常判定部４１が設けられている。

トルク補正異常判定部４１は、トルク補正部１７から出力された補正値に対してしきい値を設けておき、その補正値がしきい値を超えた場合、温度検出に使用する温度センサ５の異常を判断する。

以上説明したように、本発明の第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、トルク補正異常判定部４１を設けることによって、温度センサ５の異常を監視することができ、その結果、装置信頼性を向上させることができる。

なお、前述のトルク補正異常判定部４１を本発明の第２の実施の形態に適用した場合には、トルク補正異常判定部４１は、温度検出に使用する電流検出器１３の異常を判断する。これにより、電流検出器１３の異常も監視することができ、その結果、装置信頼性を向上させることができる。

（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態について図６を参照して説明する。

本発明の第５の実施の形態は第４の実施の形態と基本的に同じである。したがって、第５の実施の形態では、第４の実施の形態と異なる部分について説明し、第４の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。

図６に示すように、本発明の第５の実施の形態では、第４の実施の形態の構成に加え、異常情報格納部５１及び異常情報出力部５２が設けられている。なお、前述のトルク補正異常判定部４１は、温度検出に使用する温度センサ５の異常を判断すると、異常に関する異常情報を出力する。

異常情報格納部５１は、トルク補正異常判定部４１から出力された異常情報を格納して記憶する。また、異常情報出力部５２は、トルク補正異常判定部４１から出力された異常情報を受けて、エレベータ主制御装置１ａに異常情報を出力する。これに応じて、エレベータ主制御装置１ａは情報管理センターに異常発生を通知したり、あるいは、異常ランプの点灯や異常音の発報を行ったりする。

以上説明したように、本発明の第５の実施の形態によれば、第４の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、異常情報出力部５２を設けることによって、異常発生に応じて異常情報がエレベータ主制御装置１ａに出力されるので、その異常に応じた処理、例えば異常発生の報知などの処理を行うことができる。

また、異常情報格納部５１を設けることによって、異常情報を保存することが可能になるので、エレベータ保守員が点検を行う場合など、その異常情報を表示してチェックすることが可能であり、保守点検作業の負担を軽減することができる。

（他の実施の形態）
なお、本発明は、前述の実施の形態に限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、前述の実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよく、さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

また、エレベータのドア制御装置１を構成する機能部はハードウェアだけで実現されてもよく、あるいは、その一部がソフトウェアであるプログラムが実行されることによって実現されてもよい。

１ エレベータのドア制御装置
３ モータ
５ 温度センサ
１４ トルク算出部（トルク算出手段）
１５ ドア駆動力算出部（駆動力算出手段）
１６ 温度算出部
１７ トルク補正部（補正手段）
２１ 抵抗値算出部
２２ 温度算出部
３１ 理想トルク算出部（理想トルク算出手段）

Claims (4)

1. ドア開閉の駆動源であるモータに印加する電流値を取得し、前記モータの駆動トルクと印加電流との相関関係を示すトルク−電流特性情報を用いて前記モータの駆動トルクを算出するトルク算出手段と、
   前記トルク算出手段により算出された前記モータの駆動トルクから前記ドアに発生するドア駆動力を算出する駆動力算出手段と、
   前記モータの温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段により検出された前記モータの温度に応じて前記トルク−電流特性情報を補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とするエレベータのドア制御装置。
2. 前記温度検出手段は、
   前記モータに設けられ、温度を電気信号として出力する温度センサと、
   前記温度センサにより出力された前記電気信号から前記モータの温度を算出する温度算出部と、
   を有していることを特徴とする請求項１記載のエレベータのドア制御装置。
3. 前記温度検出手段は、
   前記ドアが停止した状態の前記モータの電圧及び電流から前記モータの抵抗値を算出する抵抗値算出部と、
   前記モータの抵抗値と温度との相関関係を示す抵抗値−温度特性情報を用いて、前記抵抗値算出手段により算出された前記モータの抵抗値から前記モータの温度を算出する温度算出部と、
   を有していることを特徴とする請求項１記載のエレベータのドア制御装置。
4. ドア開閉の駆動源であるモータに印加する電流値を取得し、前記モータの駆動トルクと印加電流との相関関係を示すトルク−電流特性情報を用いて前記モータの駆動トルクを算出するトルク算出手段と、
   前記トルク算出手段により算出された前記モータの駆動トルクから前記ドアに発生するドア駆動力を算出する駆動力算出手段と、
   前記モータの理想トルクを算出する理想トルク算出手段と、
   前記理想トルク算出手段により算出された理想トルクと前記モータの駆動トルクとを比較して補正値を算出し、算出した補正値を用いて前記トルク−電流特性情報を補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とするエレベータのドア制御装置。

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