JP4111551B2 - 閉動作中のドアに近づく小さな障害物を検出する安全システム - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、ドアシステムに関し、特に、その安全検出システムに関する。
発明の背景
多くの自動式スライドドアには、ドアの閉動作中に障害物の存在を検出するための安全システムが設けられている。通常、これらの安全システムには、一方のドアに配置された複数の信号源と、他方のドアに配置された複数の受信器と、が設けられている。上記信号源は、複数の受信器によって検出されるように、ドアの敷居部に沿うカーテン状に信号を放射する。このカーテン状の信号が遮られると、安全システムはドア制御部と連絡し、ドアの初期位置に応じて、ドア閉動作を中断してドアを開くか、あるいはドアを開状態に保持する。
ジェラルド氏（Ｇｅｒａｌｄ Ｗ．Ｍｉｌｌｓ）に付与された米国特許第４，０２９，１７６号の”ドア出入口部の安全デバイス”に記載されたドア出入口部の安全システムでは、障害物や人を検出するために音波発信器及び受信器が使用されている。この特許のシステムでは、ドアの間やドア敷居部を横切る障害物を検出するだけでなく、検出範囲を入口通路まで広げている。すなわち、この入口通路には発信器から角度を持つ信号が発信される。障害物が検出範囲に入ると、上記信号が障害物から反射して受信器によって検出される。
同様に、メムコ社（Ｍｅｍｃｏ Ｌｉｍｉｔｅｄ）の欧州特許出願ＥＰ０６９９６１９Ａ２の”スライドドアの早まった閉動作を防止する昇降設備”には、ドア敷居部を横切る障害物や人に加えて、入口通路に位置する障害物や人を検出する三次元システムが記載されている。
これらの既存の安全システムの一つの課題は、ドアが部分的に閉じた後の障害物の検出にある。つまり、ドアの閉動作に伴って、検出範囲も移動するため、ドアを支持する壁やドアの外枠のような障害となる構造物が検出範囲に入ってしまう。このような障害となる構造物によって信号が一旦遮られると、その信号が他の構造物へ次々と反射して受信器に検出される。ドアの閉動作に伴って受信器と発信器との間の距離が徐々に短くなるほど、上記の壁や他の建築物で反射された信号がより短い距離を伝達することとなり、受信器によって受信される信号強度が大きくなってしまう。既存の安全システムでは、ドア間の距離が短くなることに応じて誤った目標物から検出される信号と、本来の障害物から検出される信号と、を区別することができない。また、強い信号が受信器に過度に作用してしまう。このため、上記の安全システムでは、ドアの閉動作に伴って、適切に機能する能力が失われてしまう。多くの既存の安全システムでは、誤った目標物の検出を抑制するために、ドアの閉動作中に所定の位置で安全システムを停止させている。
上記欧州特許出願には、このような課題を解決するために、受信器のゲインを減少させる技術が記載されている。しかしながら、受信器のゲインをあまり減少させると、本来の目標物も検出されなくなってしまう。このように既存の安全システムでは、誤った目標物と本来の目標物とを区別する能力がないので、閉動作中のドア間に差し入れられたり閉動作中のドアに近づく足や手のような小さな障害物に応答することは不可能である。
発明の開示
本発明の一つの目的は、スライドドアに対する安全検出システムを改善することである。
本発明の他の目的は、安全システムによって閉動作中のドアに近づく小さな障害物（ｏｂｊｅｃｔ）を検出することである。
本発明では、閉動作中のドアに近づく人や障害物を検出する安全システムは、一方のドアに設けられた検出スタックと、他方のドアに設けられた発信スタックと、閉動作中のドアに近づく小さな障害物を検出する手段と、を有している。閉動作中の両ドア間の距離が徐々に短くなるに従って、安全システムの制御部は、順次電力供給される各発信器に応じた検出スタックからの出力を記録（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）する。次いで、個々の出力が全ての出力の平均値と比較される。個々の出力が上記平均値を越えていれば、その信号は本来の目標物（ｔａｒｇｅｔ）として処理され、ドアの閉動作が反転される。ドアの閉動作中に小さな障害物を検出する他の方法として、変化率を用いた方法がある。
本発明によれば、手や足のような閉動作中のドアに近づく小さな障害物を検出することができる。本発明によれば、誤った目標物や障害となる構造物の検出が最小限に抑制される。
上述の及び他の本発明の特徴は、添付図面に図示されるような、後述する具体的な実施例の詳細な説明に基づいて更に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る安全検出システムが取り付けられたドアシステムを示す一部破断概略斜視図である。
図２は、図１の安全検出システムの発信スタック及び検出スタックを示す一部破断概略斜視図である。
図３は、図１の安全システムを備えたドアシステムのドアを完全に開いた状態での概略平面図である。
図４は、図１の安全システムを備えたドアシステムのドアを部分的に閉じた状態での概略平面図である。
図５は、両ドアが閉じる際に、図１の安全システムにより実行され、誤った目標物と本来の小さな目標物との識別処理を示す高レベルなロジックの流れ図である。
図６は、両ドアが閉じる際に、図１の安全システムにより実行され、誤った目標物と本来の小さな目標物との他の識別処理を示す高レベルなロジックの流れ図である。
発明の最良の実施態様
図１を参照して、ドアシステム１０は、乗場通路１４からエレベータかご室１６内へのドア出入口１２を開閉するもので、壁１８，２０に近接して配置され、かつ、一対の乗場側ドア２４，２６と、一対のエレベータかご室側ドア２８，３０とを有している。これらのドア２４，２６，２８，３０は、互いに連動して敷居部３４に沿って開，閉方向へスライドし、つまり乗場側のドア２４，２６が少し先に開閉し、続いてかご室側のドア２８，３０が移動する。
ドアの安全検出システム３８は、乗場側ドア２４，２６に近接するかご室側ドア２８，３０に設けられている。ドアの安全システム３８は、発信スタック４０と、検出スタック４２と、を有し、各スタックはドア出入口１２の対向する両側にそれぞれ設けられ、互いに対向している。
図２を参照して、各発信スタック４０は、発信側回路基板５０及び発信側レンズボード５２を保護する透明カバー４８及びハウジング４６を有している。発信側レンズボード５２は、複数の発信側三次元レンズ５６と、複数の発信側カーテンレンズ５８と、を有している。発信側回路基板５０は、各レンズ５６，５８に近接配置されて赤外線の光を放射する複数の発信器すなわちＬＥＤ（発光デバイス）６０を有している。発信側バリア６４は、ハウジング４６を支持するとともに、発信側三次元レンズ５６の光を部分的に遮蔽している。
検出スタック４２は、発信スタック４０に対して鏡像的に構成されている。検出スタック４２は、検出側回路基板７０及び検出側レンズボード７２を保護する透明な検出スタック側カバー６８を備えた検出スタック側ハウジング６６を有している。検出側レンズボード７２は、複数の検出側三次元レンズ７６と、複数の検出側カーテンレンズ７８と、を有している。検出側カーテンレンズ７８は、送信側カーテンレンズ５８と直接的に対向するように配置されている。検出側三次元レンズ７６は、発信側三次元レンズ５６に対して垂直方向に入れ違う千鳥状に（互い違いに）配置されている。検出側回路基板７０は、各レンズ７６，７８に近接配置されて赤外線の光を検出する複数の検出器すなわちフォトダイオード８０を有している。検出側バリア８４は、検出側ハウジング６６を支持するとともに、検出側三次元レンズ７６の光を部分的に遮蔽するようになっている。
また、安全システム３８は（図示しない）コントローラ・ボックスを有し、このコントローラ・ボックスは、（図示しない）ドア制御部と連絡して、スタック４０，４２へ電力を供給，制御するとともに、スタック４０，４２への信号を順次（シーケンス）制御する。
システム作動中に、障害物や人が敷居部３４を横切るか又はドア出入口１２に近づいてきたことが検出されると、この安全システム３８によりかご室側ドア２８，３０の閉動作が抑制される。つまり、発信側カーテンレンズ５８は信号を敷居部３４に沿って検出側カーテンレンズ７８へ放射している。このカーテン信号がドア２８，３０の開閉動作中に遮られると、安全システム３８は、（図示しない）ドア制御部と連絡し、その状況に応じて、ドアを開状態に保持するか、あるいは閉動作を反転させる。検出側カーテンレンズ７８で受信されるカーテン信号の強度は、閉動作中のドア２８，３０間の距離を決める際に利用される。
図３，４に示すように、発信側三次元レンズ５６からは、予め設定された所定の角度で、外側の乗場通路１４側へ向けて三次元的に信号が放射される。本発明の好適な実施例では、発信側三次元レンズ５６のスパン（視野角）は約１０度（１０°）のスパンで、その中心線８８は敷居部３４側から乗場通路１４側への角度が約３０度（３０°）となっており、相対的に狭い視野８６に設定されている。
検出器８０及び検出側三次元レンズ７６は、発信側三次元レンズ５６から放射され、所定の角度で目的物から反射された信号を受信する。本発明の好適な実施例では、検出側三次元レンズ７６は、相対的に広い視野９２に設定され、この視野９２は、検出スタックのハウジング６６及び検出側バリア８４のような物理的な制限手段によって制限されている。
これら発信側三次元レンズ５６の視野８６と検出側三次元レンズ７６の視野９２との交差部分が検出範囲９４となる。障害物や人が検出範囲９４に入ると、発信側三次元レンズ５６からの信号が検出範囲９４内に位置する障害物に当たり、検出側三次元レンズ７６へ反射される。検出側三次元レンズ７６が信号を受信すると、安全システム３８はドア制御部と連絡して、閉動作を反転させるか又はドア２８，３０を開状態に保持する。
閉動作中のドア間の距離が相対的に短くなると、安全システムの制御部は一度に一つの三次元発信器６０へ順次電力を供給する。各三次元発信器６０には予め設定された所定期間だけ電力が供給される。一つの三次元発信器へ電力が供給される間、残りの三次元発信器は停止される。本発明に係る好適な実施例では、各発信器へ電力供給を行う上記所定期間を約５００〜１０００マイクロ秒の範囲としている。これと同期して三次元検出器８０が単一の検出器として作動制御される。
図５を参照して、各三次元発信器へ順次電力供給される場合、安全システムの制御部（図示省略）は、個々の三次元発信器が電力供給される期間毎に発信スタックからの信号を記録する。安全システムの制御部では、全ての三次元発信器に対する検出スタックからの出力が得られると、平均出力値が算出される。次に、個々の出力がしきい値をプラスした上記平均出力値と比較される。個々の三次元発信器に応じた出力がしきい値をプラスした平均出力値よりも小さければ、その読取りが無視される。個々の三次元発信器に応じた出力がしきい値をプラスした平均出力値を越えていれば、その読取りが正しい目標物として処理される。続いて、安全システムの制御部は、ドアシステムの制御部と連絡して、ドアの閉動作を反転させる。
図６を参照して、閉作動中の両ドア間の距離が非常に小さく、上述した方法ではもはや小さな障害物と誤った目標物とを適切に区別することが困難な場合、安全システムの制御部では、変化率を利用した検出方法が行われる。先ず安全システムの制御部により第１の出力の組が記録され、この検出スタックからの個々の出力は電力供給される個々の三次元発信器に対応している。次いで、安全システムの制御部は、上記第１の出力の組に対する第１の平均値を算出する。それから安全制御部では第２の出力の組が記録され、この検出スタックからの個々の出力は、上記制御部が各三次元発信器を第２の期間ずつ順次作動させたときに、電力供給される個々の三次元発信器に対応している。続いて安全システムの制御部は、第２の出力の組に対する第２の平均値を算出する。次に、第２の平均値から第１の平均値を減算することによって、平均変化率が算出される。このようにして、個々の三次元発信器に対し、第２の出力から第１の出力を減算することにより複数の変化率が算出され、この結果、各三次元発信器に応じた個々の変化率を得る。次に、各三次元発信器の個々の変化率が、予め設定された所定のしきい値をプラスした平均変化率と比較される。個々の変化率が所定のしきい値をプラスした平均変化率よりも小さければ、その読取りが無視される。個々の変化率が所定のしきい値をプラスした平均変化率を超えていれば、その読取りが適切な目標物として処理される。続いて、安全システムの制御部は、ドアシステムの制御部と連絡して、検出範囲内に非常に小さな障害物が検出されたことを理由に、ドア閉動作を反転させる。
上記ロジックの全体的な効果は、信号自身の強度が強すぎる場合を含めて、検出スタックの垂直方向のスパンにわたっての略同じ大きさの信号を排除することである。例えば、仮に信号が一方の乗場側ドアから他方の乗場側ドアへ反射した後、検出側三次元レンズへ反射した場合に、安全システムがその信号を無視するようになる。しかしながら、腕や手のような小さな障害物の場合、小さい垂直方向範囲内に強い信号が生じることになる。安全システムは、小さい垂直範囲内の強い信号を小さな障害物として認識し、ドアの閉動作を反転させる。
図５に示される小さな障害物の検出方法は、閉動作中のドア間の距離が約１〜２フィート（１’−２’）間の場合に最も効果的である。また、図６に示される変化率を利用した方法は、２フィート（２’）以下の距離に対して効果的であり、かつ、閉動作中のドア間が約１フィート（１’）以下の距離であってもその効果が確保される。上記閉動作中のドア間の距離は、安全システムの制御部によりカーテン信号の強度に基づいて決められる。双方の方法で用いられる上記しきい値は、任意の値であり、誤った目標物の検出を防止するために用いられる。
閉動作中のドアに近づく小さな障害物を検出する上記両方法によれば、安全システムによって、障害となる構造物と小さな目標物とが区別される。図４に良く示されるように、ドアの閉動作に伴い、検出範囲９４が反対側のドア側へ近づくとともに壁や乗場側ドアのような建築物へ近づくように移動する。建築物が検出範囲９４に入った場合でも、本発明によれば、閉動作中のドアに近づく手や足のような小さな目標物を検出することができる。このような本発明に対し、既存の安全システムでは、小さな障害物を検出する能力がないため、誤った目標物が検出されてしまうか、あるいは閉動作中のドア間の距離が小さい場合に安全検出システムを停止させる必要がある。
本発明をダブルスライド式エレベータドアに適用した実施例について説明したが、シングルスライド式ドアや、上下スライド式ドアや、他の同様なドアシステムに本発明を適用することも可能である。シングルスライド式のドア構成では、一方のスタックがドアに取り付けられるのに対し、第２のスタックはドア出入口を介して反対側の壁に取り付けられる。上下スライド式のドア構成は、貨物用エレベータに良く用いられ、この場合、各スタックを水平方向に並べている。
本発明を具体的な実施例に基づいて図示説明してきたが、当業者が容易に理解できる範囲で、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく、様々な変更が可能である。例えば、上記実施例では発信側三次元レンズと検出側三次元レンズとが千鳥状の配列で描かれている。しかしながら本発明では、その目的に応じて、あらゆる三次元レンズの配列を適用することが可能である。更に、他のエネルギー源を発信器として適用することも可能である。本発明の好適な実施例では三次元発信器が一度に一つずつ電力供給されているが、複数の発信器毎あるいは小さなグループ毎に電力供給される構成でも良い。

Claims (5)

1. 乗場通路のスライドドアに近づく障害物を検出する安全システムにおいて、
   電力供給に応じて予め設定された所定の角度範囲で上記乗場通路へ信号を放射する複数の発信器と、
   上記障害物から反射された上記信号を受信する複数の検出器と、
   上記スライドドアの閉動作中に、誤った目標物と小さな障害物とを区別するように設定された制御部と、を有し、
   上記複数の発信器は順次電力供給され、
   上記発信器への電力供給に応じて上記検出器から出力がなされ、
   上記制御部は、上記検出器からの一つの出力がしきい値を加味した全ての出力の平均値を超えると、上記ドアの閉動作を反転させることを特徴とする安全システム。
2. 上記複数の検出器により複数の出力がなされる検出スタックが形成され、
   上記制御部は、上記しきい値を加味した全ての出力の平均値を超える検出スタックからの出力を選び出し、上記検出器からの個々の出力は上記発信器への順次電力供給に応じてなされることを特徴とする請求項１に記載の安全システム。
3. 上記発信器は、予め設定された所定の角度範囲で上記乗場通路へ信号を放射する複数の三次元発信器を有し、
   上記検出器は、上記障害物から反射された信号を受信し、
   上記制御部は、上記スライドドアの閉動作を反転させるために、しきい値をプラスした全出力の平均値を超えていると記録された出力を選び出すことを特徴とする請求項１又は２に記載の安全システム。
4. 閉動作中の一対のドアに近づく小さな障害物の検出方法において、
   複数の発信器へ順次電力供給するステップと、
   個々の発信器への電力供給に応じた検出スタックからの出力を得るステップと、
   全ての上記出力の平均値を算出するステップと、
   個々の出力を、しきい値を加味した上記平均値と比較するステップと、
   上記しきい値を加味した平均値を超える値をもつ出力を選び出すステップと、
   上記平均値を超える出力がある場合に、閉動作中のドアの作動を反転させるステップと、を有することを特徴とする検出方法。
5. 閉動作中の一対のドアに近づく小さな障害物の検出方法において、
   複数の発信器へ順次電力供給するステップと、
   第１の出力の組を得るステップと、を有し、各第１の出力は、第１の期間における発信器への電力供給に応じて検出スタックから出力されるものであり、
   かつ、全ての上記第１の出力の第１の平均値を算出するステップと、
   複数の発信器へ第２の期間に順次電力供給するステップと、
   第２の出力の組を得るステップと、を有し、各第２の出力は、第２の期間における発信器への電力供給に応じて検出スタックから出力されるものであり、
   更に、全ての上記第２の出力に対する第２の平均値を算出するステップと、
   上記第２の平均値から第１の平均値を減算することによって平均変化率を算出するステップと、
   個々の発信器に対し、上記第２の出力から上記第１の出力を減算することによって、個々の変化率を算出するステップと、
   しきい値をプラスした上記平均変化率を超える変化率であって、個々の発信器に応じた個々の変化率を選び出すステップと、
   上記個々の変化率が上記しきい値をプラスした上記平均変化率を超える場合に、上記閉動作中のドアの作動を反転させるステップと、を有することを特徴とする検出方法。

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