JP2011063405A - エレベータのドア制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動ベルトの張力異常を簡略な構成で精度良く検出する。
【解決手段】エレベータのドア制御装置１において、ドア２を開閉するための駆動ベルトに動力を供給するモータ３の理想トルクを記憶する理想トルク演算部１０と、その理想トルク演算部１０により記憶された理想トルクとモータ３の駆動トルクとを比較し、トルク振動成分を抽出し、抽出したトルク振動成分と異常を判定するためのしきい値とを比較し、駆動ベルトの張力異常を検出する張力異常検出部１１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。なお、ドアパネルはハンガーを介して駆動ベルトと締結されており、駆動ベルトは一対のプーリに架け渡されている。これらのプーリのどちらか一方に駆動用のモータが連結されている。

特開２００２−３０２３６７号公報 特開２００５−２３９３４９号公報

しかしながら、前述の駆動ベルトの張力調整が不完全であったり、あるいは、経年的に張力が低くなったりすると、ドア開閉時にドアパネルの振動が発生したり、駆動ベルトのスリップが生じたり、さらに、駆動ベルトがタイミングベルトである場合には歯飛びが発生したりするという不具合が生じてしまう。このため、駆動ベルトの張力異常を検出する必要があるが、その駆動ベルトの張力異常を簡略な構成で精度良く検出することは困難である。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動ベルトの張力異常を簡略な構成で精度良く検出す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、ドアを開閉するための駆動ベルトに動力を供給するモータの理想トルクを記憶するトルク記憶部と、トルク記憶部により記憶された理想トルクとモータの駆動トルクとを比較し、トルク振動成分を抽出する振動抽出手段と、振動抽出手段により抽出されたトルク振動成分と、異常を判定するためのしきい値とを比較し、駆動ベルトの張力異常を検出する異常検出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、ドアを開閉するための駆動ベルトに動力を供給するモータの回転角を検出するエンコーダと、ドアの開閉端のどちらか一方の手前に設けられ、ドアの開状態又は閉状態を検出するスイッチと、モータが停止した場合、エンコーダにより検出された回転角をモータ停止位置として検出する停止位置検出手段と、スイッチが動作した場合、エンコーダにより検出された回転角をスイッチ位置として検出するスイッチ位置検出手段と、停止位置検出手段により検出されたモータ停止位置とスイッチ位置検出手段により検出されたスイッチ位置との差分と、異常を判定するためのしきい値とを比較し、駆動ベルトの張力異常を検出する異常検出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３の特徴は、エレベータのドア制御装置において、ドアを開閉するための駆動ベルトに動力を供給するモータの回転角を検出するエンコーダと、モータが停止した場合、エンコーダにより検出された回転角をモータ停止位置として検出する停止位置検出手段と、モータにおけるドアの開状態又は閉状態を維持するドア開閉保持トルクを上げるトルク上昇手段と、トルク上昇手段によりドア開閉保持トルクが上げられたことによるモータ停止位置の変化量と、異常を判定するためのしきい値とを比較し、駆動ベルトの張力異常を検出する異常検出手段とを備えることである。

本発明によれば、駆動ベルトの張力異常を簡略な構成で精度良く検出することができる。

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が制御するモータにより開閉するドア機構を示す模式図である。 図１に示すドア制御装置による張力異常の検出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。 図６に示すドア制御装置による張力異常の検出を説明するための説明図である。 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。 本発明の第６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ないし図３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５、速度検出器６、減算器７、速度制御器８、電力変換器９、理想トルク演算部１０及び張力異常検出部１１を備えている。

なお、図２に示すように、ドア２、すなわち一対のドアパネル２ａ、２ｂは、各々ハンガー２１ａ、２１ｂを介して駆動ベルト（ドア駆動用のベルト）２２と締結されており、この駆動ベルト２２は一対のプーリ２３ａ、２３ｂに架け渡されている。これらのプーリ２３ａ、２３ｂのどちらか一方に駆動用のモータ３が連結されている。このモータ３が駆動ベルト２２に動力を供給する。

また、戸開検出スイッチ２４ａ及び戸閉検出スイッチ２４ｂが設けられている。詳しくは、戸開検出スイッチ２４ａはドアパネル２ａ、２ｂの全開状態における全開端の手前、例えば１０ｍｍ程度で動作するように配置されており、戸閉検出スイッチ２４ｂはドアパネル２ａ、２ｂの全閉状態における全閉端の手前、例えば１０ｍｍ程度で動作するように配置されている。

図１に戻り、開閉パターン出力部５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６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７により算出され、速度制御器８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６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８は、減算器７により出力された速度偏差に応じたトルク指令を出力する。電力変換器９は、速度制御器８から出力されたトルク指令に基づき、モータ３に供給する電力を制御する。

理想トルク演算部１０は、ドア重量（ドアパネル重量）と加減速度の積から加減速トルクを算出し、予め設定された走行摩擦値から定常トルクを算出し、それらの加減速トルク及び定常トルクの両者によりドア開閉時の理想トルクを算出して記憶する。この理想トルク演算部１０がトルク記憶部として機能する。

張力異常検出部１１は、速度制御器８から出力されたトルク指令（指令トルク）と理想トルク演算部１０から得られる理想トルクとを比較し、駆動ベルト２２の張力異常を検出する。なお、速度制御器８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。

通常、駆動ベルト２２の張力が適正である場合には、指令トルクと理想トルクとはほぼ一致するが、駆動ベルト２２の張力が低い場合には、図３に示すように、加減速のタイミングで実トルク（指令トルクも同様）の振動が発生する。

張力異常検出部１１は、指令トルクと理想トルクとの差分を求めてトルク振動成分を抽出し、その成分の周波数及び振幅がそれぞれ所定のしきい値（異常を検出するためのしきい値）を超えた場合、駆動ベルト２２の張力異常が発生したと判断する。これにより、駆動ベルト２２の張力異常を検出することができる。この張力異常検出部１１が振動抽出手段及び異常検出手段として機能する。

このように、モータ３への指令トルクに着目し、その指令トルクが特定の周波数で振動していることを監視し、駆動ベルト２２の張力異常を検出することによって、ドア開閉中の駆動トルクの振動成分が用いられ、駆動ベルト２２の張力異常が検出されるので、その張力異常を簡単な構成で精度良く検出することができる。これにより、張力異常検出に応じて異常報知などの各種の処理を行うことが可能となり、その結果、駆動ベルト２２の張力異常による不具合の発生、例えば、ドア開閉時にドアパネル２ａ、２ｂの振動が発生したり、駆動ベルト２２のスリップが生じたり、さらに、駆動ベルト２２がタイミングベルトである場合には歯飛びが発生したりするという不具合を事前に防止することができる。

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の駆動トルク（指令トルクあるいは実トルク）と理想駆動トルクとを比較してトルク振動成分を抽出し、抽出したトルク振動成分と異常を判定するためのしきい値とを比較し、駆動ベルト２２の張力異常を検出することによって、ドア開閉中の駆動トルクの振動成分を用いて駆動ベルト２２の張力異常が検出されるので、駆動ベルト２２の張力異常を簡単な構成で精度良く検出することができる。これにより、張力異常検出に応じて異常報知などの各種の処理を行うことが可能となり、その結果、駆動ベルト２２の張力異常による不具合の発生を防止することができる。

（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４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ないし第６の実施の形態も同様に説明を省略する）。

図４に示すように、本発明の第２の実施の形態では、第１の実施の形態の構成に加え、しきい値切換部３１が設けられている。ここで、駆動トルクの振動、すなわち、指令トルクまたは実トルクの振動は、ドア重量（ドアパネル重量）によって変化する。

しきい値切換部３１は、予め設定された複数のドア重量に応じて、異常検出に用いるしきい値を切り換えて張力異常検出部１１に出力する。なお、このしきい値切換部３１には、各ドア重量に対応させてしきい値が予め設定されている。これにより、ドア重量に応じて適切なベルト張力の異常検出が可能となる。ドア２が片開きや両開きのように構造が異なる場合などそのドア重量も変わる。

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、しきい値切換部３１により張力異常検出部１１で用いるしきい値を変更することによって、ドア重量に応じてしきい値が切り換えられるので、ドア仕様に応じて適切に駆動ベルト２２の張力異常の検出を行うことができる。

（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５を参照して説明する。

図５に示すように、本発明の第３の実施の形態では、第１の実施の形態に係る理想トルク演算部１０に替えて、停止位置検出部４１及びスイッチ位置検出部４２が設けられている。

停止位置検出部４１は、パルスエンコーダ４から出力された回転角と、速度検出器６から出力された実速度とを取得し、モータ３の停止、すなわち実速度がゼロのときのモータ回転角Ｘ０をモータ停止位置として出力する。この停止位置検出部４１が停止位置検出手段として機能する。

スイッチ位置検出部４２は、戸開検出スイッチ２４ａの出力信号ＯＰＳあるいは戸閉検出スイッチ２４ｂの出力信号ＣＬＳと、パルスエンコーダ４から出力された回転角とを取得し、戸開検出スイッチ２４ａ及び戸閉検出スイッチ２４ｂのどちらか一方がオンするタイミングにおけるモータ回転角ＸＳＷをスイッチ位置として出力する。このスイッチ位置検出部４２がスイッチ位置検出手段として機能する。

戸開検出スイッチ２４ａが全開端から手前１０ｍｍ程度の位置で動作し、さらに、戸閉検出スイッチ２４ｂが全閉端から手前１０ｍｍ程度の位置で動作する取り付け条件で、戸開検出スイッチ２４ａ及び戸閉検出スイッチ２４ｂが設置されている。このため、理想状態におけるモータ停止位置（モータ回転角Ｘ０）とスイッチ位置（モータ回転角ＸＳＷ）との差は１０ｍｍとなる。ところが、駆動ベルト２２の張力が低下している場合には、駆動ベルト２２の緩み分だけモータ３が余分に回転することになり、モータ３が停止する位置はベルト張力が適正な場合に比べて長くなる。

張力異常検出部１１は、モータ停止位置を示すモータ停止時のモータ回転角Ｘ０と、スイッチ位置を示すスイッチ動作時のモータ回転角ＸＳＷとの差分を算出し、その差分を異常を検出するためのしきい値（回転角に関するしきい値）と比較する。これにより、駆動ベルト２２の張力異常を検出することができる。

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、モータ３が停止した場合の回転角をモータ停止位置として検出し、スイッチ２４ａ、２４ｂが動作した場合の回転角をスイッチ位置として検出し、そのモータ停止位置とスイッチ位置との差分と、異常を判定するためのしきい値とを比較し、駆動ベルト２２の張力異常を検出することによって、モータ３の回転角を用いて駆動ベルト２２の張力異常が検出されるので、第１の実施の形態と同じように、駆動ベルト２２の張力異常を簡単な構成で精度良く検出することができる。これにより、張力異常検出に応じて異常報知などの各種の処理を行うことが可能となり、その結果、駆動ベルト２２の張力異常による不具合の発生を防止することができる。

なお、戸開検出スイッチ２４ａや戸閉検出スイッチ２４ｂが動作したときのモータ回転角ＸＳＷは戸開検出スイッチ２４ａや戸閉検出スイッチ２４ｂの位置によって変化する。また、モータ３が停止したときのモータ回転角Ｘ０はベルト以外の機構部の状態、例えば、ギヤ付きモータであればギヤのバックラッシュによって変化する。このような変動による影響を抑制するためには、しきい値初期化部を設け、保守員などによるドア２の調整完了後にそのしきい値初期化部によりしきい値を初期化し、張力異常検出部１１に出力するようにする。これにより、ドア２の調整状態に左右されることなく、正確に駆動ベルト２２の張力異常を検出することができる。

（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６及び図７を参照して説明する。

図６に示すように、本発明の第４の実施の形態では、第１の実施の形態に係る理想トルク演算部１０に替えて、停止位置検出部５１及びトルクブースト出力部５２が設けられている。

停止位置検出部５１は、パルスエンコーダ４から出力された回転角と、速度検出器６から出力された実速度とを取得し、モータ３の停止、すなわち実速度がゼロのときのモータ回転角Ｘ０をモータ停止位置として出力する。この停止位置検出部５１が停止位置検出手段として機能する。

トルクブースト出力部５２は、全開又は全閉中の速度指令値がゼロの場合に、所定値だけ指令トルクをブーストする、すなわち、ドア２の開状態又は閉状態を維持するドア開閉保持トルクを上げる。このトルクブースト出力部５２がトルク上昇手段として機能する。

図７に示すように、ブースト信号がオンである場合には、トルク指令（指令トルク）をブーストし、ブースト信号がオフである場合には、指令トルクをブーストしない。指令トルクをブーストした場合には、ブースト前の停止位置からモータが回転する。このとき、ベルト張力が低下している場合には、しきい値を超えてモータ回転角が増加する。

張力異常検出部１１は、ブースト信号がオンである場合のモータ回転角と、ブースト信号がオフである場合のモータ回転角との差分を算出し、その差分としきい値とを比較する。これにより、駆動ベルト２２の張力異常を検出することができる。

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、モータ３が停止した場合の回転角をモータ停止位置として検出し、モータ３のドア開閉保持トルクをブーストし、そのドア開閉保持トルクのブーストによるモータ停止位置の変化量と、異常を判定するためのしきい値とを比較し、駆動ベルト２２の張力異常を検出することによって、ブーストオン及びオフにおけるモータ３の回転角を用いて駆動ベルト２２の張力異常が検出されるので、第１の実施の形態と同じように、駆動ベルト２２の張力異常を簡単な構成で精度良く検出することができる。これにより、張力異常検出に応じて異常報知などの各種の処理を行うことが可能となり、その結果、駆動ベルト２２の張力異常による不具合の発生を防止することができる。

（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８を参照して説明する。

図８に示すように、本発明の第５の実施の形態では、第１の実施の形態の構成に加え、低速パターン切換部６１が設けられている。なお、前述の張力異常検出部１１は、ベルトの張力異常を検出した場合、異常検出信号を出力する。

低速パターン切換部６１は、張力異常検出部１１から出力された異常検出信号を受け、開閉パターン出力部５に対して、低速開閉パターン切換信号を出力する。これにより、ベルトの張力異常時に、ドア開閉が低速となり、ドア開閉時の異常振動やベルトの歯飛びを確実に回避することができる。この低速パターン切換部６１が切換手段として機能する。

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１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、張力異常検出部１１により駆動ベルト２２の張力異常が検出された場合、ドア２を開閉する加速度及び速度を規定する開閉速度パターンを、その開閉速度パターンより加速度及び速度が低い開閉速度パターンに切り換える低速パターン切換部６１を設けることによって、駆動ベルト２２の張力異常時にドアの開閉速度が低速となるので、例えば、ドア開閉時の異常振動や駆動ベルト２２のスリップ、さらに、駆動ベルト２２がタイミングベルトである場合の歯飛びなどを回避することができる。

なお、前述の低速パターン切換部６１を第１の実施の形態以外の他の実施の形態にも適用することが可能であり、他の実施の形態でも前述と同様の効果を得ることができる。

（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態について図９を参照して説明する。

図９に示すように、本発明の第６の実施の形態では、第１の実施の形態の構成に加え、異常情報記憶部７１及び異常情報出力部７２が設けられている。なお、前述の張力異常検出部１１は、ベルトの張力異常を検出した場合、異常検出信号を出力する。

異常情報記憶部７１は、張力異常検出部１１から出力された異常検出信号を格納して記憶する。また、異常情報出力部７２は、張力異常検出部１１から出力された異常検出信号を受けて、エレベータ主制御装置１ａに異常検出信号を出力する。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６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、異常情報記憶部７１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。また、異常情報出力部７２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。

（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
２ ドア
３ モータ
４ エンコーダ
１０ 理想トルク演算部（トルク記憶部）
１１ 張力異常検出部（振動抽出手段、異常検出手段）
２２ 駆動ベルト
２４ａ スイッチ
２４ｂ スイッチ
４１ 停止位置検出部（停止位置検出手段）
４２ スイッチ位置検出部（スイッチ位置検出手段）
５１ 停止位置検出部（停止位置検出手段）
５２ トルクブースト出力部（トルク上昇手段）
６１ 低速パターン切換部（切換手段）

Claims (4)

1. ドアを開閉するための駆動ベルトに動力を供給するモータの理想トルクを記憶するトルク記憶部と、
   前記トルク記憶部により記憶された前記理想トルクと前記モータの駆動トルクとを比較し、トルク振動成分を抽出する振動抽出手段と、
   前記振動抽出手段により抽出された前記トルク振動成分と、異常を判定するためのしきい値とを比較し、前記駆動ベルトの張力異常を検出する異常検出手段と、
   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. ドアを開閉するための駆動ベルトに動力を供給するモータの回転角を検出するエンコーダと、
   前記ドアの開閉端のどちらか一方の手前に設けられ、前記ドアの開状態又は閉状態を検出するスイッチと、
   前記モータが停止した場合、前記エンコーダにより検出された前記回転角をモータ停止位置として検出する停止位置検出手段と、
   前記スイッチが動作した場合、前記エンコーダにより検出された前記回転角をスイッチ位置として検出するスイッチ位置検出手段と、
   前記停止位置検出手段により検出された前記モータ停止位置と前記スイッチ位置検出手段により検出された前記スイッチ位置との差分と、異常を判定するためのしきい値とを比較し、前記駆動ベルトの張力異常を検出する異常検出手段と、
   を備えることを特徴とするエレベータのドア制御装置。
3. ドアを開閉するための駆動ベルトに動力を供給するモータの回転角を検出するエンコーダと、
   前記モータが停止した場合、前記エンコーダにより検出された前記回転角をモータ停止位置として検出する停止位置検出手段と、
   前記モータにおける前記ドアの開状態又は閉状態を維持するドア開閉保持トルクを上げるトルク上昇手段と、
   前記トルク上昇手段により前記ドア開閉保持トルクが上げられたことによる前記モータ停止位置の変化量と、異常を判定するためのしきい値とを比較し、前記駆動ベルトの張力異常を検出する異常検出手段と、
   を備えることを特徴とするエレベータのドア制御装置。
4. 前記異常検出手段により前記駆動ベルトの張力異常が検出された場合、前記ドアを開閉する加速度及び速度を規定する開閉速度パターンを、その開閉速度パターンより加速度及び速度が低い開閉速度パターンに切り換える切換手段を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載のエレベータのドア制御装置。

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