JP4198181B2 - エレベータかごドアシステム - Google Patents

Description

本発明は、エレベータかごドアシステムに係り、特にその速度発生に関する。

この発明は、同一出願人によってこの出願と同日に出願された、米国特許出願番号（社内整理番号ＯＴ−２３０５）に関連する。

エレベータシステムにおいて、エレベータかごドアは、電動機（モータ）によって開および閉位置に駆動される。エレベータかごドアは、通常、昇降路ドアを開および閉位置に駆動するために、昇降路ドアに結合されている。エレベータかごドアは、代表的には、動作の始めで、動作の中間において、および動作の終りで、ある速度を維持しなければならない。例えば、ドアが開くにつれて、初期速度は、エレベータかごドアの時間を昇降路かごドアに結合できるように、比較的に低いものである。２セットのドアが結合された後に、ドアは高速に加速する。それから、ドアは、固定された停止点に対してパタンと閉めるのを避けるために、閉動作の終りに向かって減速する。

種々な動作の間にエレベータかごドアの速度を変えるために、多くの方法が使用される。エレベータかごドアの速度を変えるための公知のアプローチは抵抗器を使用することである。抵抗器は、電圧源およびＤＣモータと直列に配置され、かこ抵抗器の小さいか又は大きい値を得るために調節される。大きい抵抗値は、遅いＤＣモータ動作に対応するとともに発生した小さい速度出力に対応する。逆のことは小さな抵抗値に対して真実である。しかながら、このアプローチは多くの制限を持っている。第１に、抵抗器は、摩擦又はドアの他の荷重における変化に対する補償ができない。第２に、抵抗器が加熱すると、抵抗値が変わり、エレベータかごドアの速度が変化する。そのような速度の変化は、首尾一貫した円滑なプロフィルを得ることが出来ないので、きわめて望ましくないことである。第３に、抵抗器は試行と誤った方法によって調節され、時間の浪費であり、しばしば所要な正確さを欠くことである。

近年の閉ループシステムにおけるエレベータかごドアの速度を変えるための他のアプローチは、速度プロフィルを発生したソフトウェアを含んでいる。このソフトウェアは、ドア速度が所定の時間又は距離であるべきことを、命令する。速度プロフィルはエレベータかごドアの各動作に対して発生される。このアプローチはドアが指令に対応するのに時間遅れ（タイムラグ）となるか、又はリアルタイムにプロフィルを発生するための強力なプロセッサを必要とするかのどちらかになる。

加えて、ある速度値から他の速度値まで円滑に変化させることはきわめて望ましいことである。ある速度レベルから他の速度レベルまでの変化は一定のジャーク（時間の変化の割合で割られた加速度の変化の割合）セグメントとプロフィルの定加速度においてビルディングによって達成される。ドアの一定の速度位相から一定の加速度位相までの変化の円滑なコーナに使用される一定のジャークは、速度と加速度の値に適合しなければならず、一定のジャークセグメントは一定の加速度位相と一定の速度位相とを結合する。一定のジャークセグメントを、多くの変移点で、一定の加速度位相と一定の速度位相に適合させることは、かなりの量の処理時間を必要とする。

さらに、周波数成分が制御システムのバンド幅よりも高ければ、ドア制御システムは、ドアをプロフィルの高い周波数成分に追従させることが出来ない。これは、エレベータかごの誤動作、例えばドアが最終位置をオーバシュートしかつドアの共振周波数の停止または励起をひきおこす。速度プロフィルは、フーリエ変換法によって周波数成分を示すために、低下される。プロフィルは低および高周波数成分を含んでいる。一定のジャークセグメントを提供する現在の方法は、鋭いコーナを減少させることによって、速度プロフィルの周波数成分を低下させるけれども、どれ位いの高い周波数成分が減衰されるかということとプロフィルの周波数成分が何であるかということは知られている。誤動作を生じることはさておき、プロフィルを発生する一定のジャークセグメント方法は非常に低い周波数成分となりかつドア操作時間が、正しい動作時間に比べて、増加する。

本発明の目的は、ドア開閉動作中のドアの変化速度として円滑なドアの開閉動作を確実にすることによって、エレベータかごドアの動作を改良することである。

本発明の別の目的は、かごドア動作に対する速度プロフィルを発生するために必要とされる処理時間を低域させることである。

上記目的を達成するために、本発明のエレベータかごドアシステムは、エレベータかごドアを開閉するためのエレベータかごドアシステムであって、時間に対する位置プロフィルをスケーリングするためのソフトウェアを有するドア制御器を備え、前記ソフトウェアは、Ｋ _dist ＝（Ｘ _final −Ｘ _initial ）／Ｘ _{total profile} に従って距離スケーリング要素を決めるステップと、Ｋ _time ＝ｔ _total ／ｔ _desired に従って時間スケーリング要素を決めるステップ、およびＸ _ref ＝Ｘ _initial ＋Ｘ（ｔ _n ）×Ｋ _dist およびｔ _n ＝ｔ _n-1 ＋△ｔ×Ｋ _time に従って、閉ループフィードバック制御システムへの入力として役立つ位置基準点を決めるステップ、によって構成され、ここで、Ｘ _final はドアの最終目標位置であり、Ｘ _initial はドアを動かすために指令が受けられた時のドアの位置であり、Ｘ _{total profile} は特定の動作に対する、前記格納された時間に対する位置プロフィルの全距離であり、
ｔ _desired はドアの動作が完了されるべき所望の時間であり、かつｔ _total は特定の動作に対する、前記格納された時間に対する位置プロフィルの全時間であり、
Ｘ _ref は位置基準であってドアの所望の位置であるところの位置制御システムへの入力として機能し、Ｘ（ｔ _n ）は特定の時間ｔ _n での前記格納された時間に対する位置プロフィルに基づくドアの位置であり、Ｋ _dist は距離スケーリング要素であり、ｔ _n は基準位置に対する時間であり、Ｘ（ｔ _n ）は前記格納された時間に対する位置プロフィルからとられ、ｔ _n-1 は前の反復時間であり、△ｔはｔ _n とｔ _n-1 間のリアルタイム差であり、かつＫ _time は時間スケーリング要素である、ことを特徴とする。

また、ｔ _desired ＝ｔ _stored ×（Ｋ _dist ） ^1/2 であり、ここでｔ _stored は充分な動作を完了するための格納されている時間であることを特徴とする。

本発明によれば、エレベータかごドアの各動作のための時間に対する位置プロフィルはエレベータかごドアの初期処理の一部として記憶され、それからエレベータかごドアの各動作に対して、エレベータかごドアが、記憶された時間に対する位置プロフィル又はスケーリングバージョンのどちらかに追従するように、スケーリングされる。エレベータかごドアが充分に閉じられ又は充分に開かれたどちらかの位置にあり、それぞれ完全な開又は閉サイクルを完成しなければならない時、エレベータかごドアは対応する記録されたプロフィルに追従する。例えば反転中に、ドアが充分に開かれ又は充分に閉じられないとき、時間に対する位置プロフィルがスケーリングされ、時間に対する位置プロフィルのスケーリングされたバージョンはエレベータかごドアによる。ドア制御器がエレベータを動かすべき指令を受けるにつれて、ドア制御器は、エレベータかごドアの初期位置と動作が完成したかの情報を受ける。記憶された時間に対する位置プロフィルは、エレベータかごドアの初期位置とエレベータかごドアが位置を完成すべき時間に基づいて計測される。

本発明は、あらゆる動作に対するリアルタイムにおけるプロフィルを発生するというよりも計測される格納プロフィルを使用するので、処理時間を削減する。本発明は、もちろん、ソフトウェアの複雑さを削減する。加えて、本発明は、リアルタイムに新しいプロフィルを発生することもなくかつドアの性能を儀牲にすることなくして、各フロアに対する各ドアの動作を適正にする。

図１を参照すると、エレベータシステム１０は、エレベータかご１２と、モータ１６によって開閉位置に駆動されるエレベータかごドア１４を含んでいる。エレベータかごドア１４は、結合器１８によって昇降路ドア（図示せず）に結合し、その昇降路ドアを開閉位置に引く。ドア制御器２０は、エレベータかご１２の頂部に配設され、モータ１６に接続されている。ドア制御器２０は、もちろん、ドア位置決めシステム（図示せず）からの入力を受け、エレベータかごドアを動かす。

図２を参照すると、閉ループフィードバックシステム２６はエレベータかごドア１４の動きを制御する。閉ループフィードバックシステムはドア制御器２０のソフトウェア内に設けられている。制御システム２６は、該制御システム２６への入力としての位置基準２８，Ｘ_refを含んでいる。

図３を参照すると、時間に対する直線速度プロフィルは、エレベータかごドアシステムが励起されるにつれて、ドア制御器２０のソフトウェア内において発生される。時間に対する直線速度プロフィルはドア操作機能のある倍数の所望の速度値を示す。例えば、ドアを開く始めで、速度値は比較的低く、昇降路ドアをエレベータかごドアに結合させる。結合が完成すると、ドアはピーク速度として図３に示す高い速度まで加速する。高い速度値は、ドアが停止速度に減速されるまで、維持される。低い速度値はドア動作の終りをエレベータかごドア、又は昇降路ドアをエレベータドアから離脱させるための閉動作の場合のどちらかに向けるために、しばしば必要である。

時間に対する直線速度プロフィルは、各ドア機能例えば開，閉，反転に対して、又は種々のフロアで必要とされる異なる速度に対して発生される。時間に対する直線速度プロフィルの形態を決めるパラメータは変化することが出来る。そのようなパラメータの変化は、時間に対する新しい直線速度プロフィルの再計算を必要とする。

図４を参照すると、時間に対する直線速度プロフィルは低域有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを通して通過する。低域フィルタは、高い周波数を減衰させ、プロフィルの周波数成分が位置フィードバックシステムのバンド幅に合致するのを確実にする。本発明の好ましい実施例においては、制御システム２６は１から２ヘルツ（１〜２Ｈｚ）位置制御バンド幅を持っている。有限インパルス応答フィルタは、異なる速度値間の円滑な変化を確実にするために、時間に対する直線速度プロフィルのコーナを回る重み付けされた平均を動かす。

最良な形態の実施例では低域有限インパルス応答フィルタの使用について述べられているけれども、低域無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタも使用できる。

図５を参照すると、時間に対するフィルタされた速度プロフィルが時間に対する位置プロフィルを得るために、組込まれている。かくして、時間に対するフィルタされた速度プロフィル上の各点に対して、他の点は計算されかつ時間に対する位置プロフィル上の点としてプロットされる。閉ループ制御システムが位置制御システムであるので、好ましい実施例においては時間に対する位置プロフィルが発生される。

エレベータかごドア動作の各々に対する時間に対する位置プロフィルはドア制御器２０のＲＡＭに格納される。

ドア制御器がドアを動かすためのドア指令を受けると、距離スケーリング要素Ｋ_distと時間スケーリング要素Ｋ_timeは次式に従って決められる。

Ｋ_dist＝（Ｘ_final−Ｘ_initial）／Ｘ_{total prohile} ……（１）
ここで、Ｘ_finalはドアの最終目標位置であり、Ｘ_initialはドアを動かすための指令が受けられた時の位置、Ｘ_{total prohile}は特定の動作に対する、前記格納された時間に対する位置プロフィルの全距離であり、かつ
Ｋ_time＝ｔ_total／ｔ_desired ………（２）
である。また、ここで、ｔ_totalは特定の動作に対する、前記格納された時間に対する位置プロフィルの全時間であり、かつｔ_desiredはドア動作が完成されるべき所望時間であり次式によって決められる。

ｔ_desired＝ｔ_stored×（Ｋ _dist ） ^1/2 ………（３）
ここで、ｔ_storedは、充分な動作のための正常時間であり、お客の必要に適合するように調節でき、一つのフロアから他のフロアまで変わる。それ故に、格納されたプロフィルは、新しいプロフィルを発生することなく、各フロアに対してスケーリングできる。

ドアを動かすための指令の時間でのドアの位置Ｘ_initialは位置決めシステムから得られ、位置決めシステムはドアを動かすべき指令が受けられた時にドアの位置としてドア制御器２０に入力を供給する。ドアの位置Ｘ_finalは指令が完成した時のドアの目標位置である。前記格納された時間に対する位置プロフィルの全距離Ｘｔ_otalは、スケーリングされるべき全距離であって、既知のパラメータである。

スケーリング要素が決められると、適正なドア位置に対する、前記格納された時間に対する位置プルフィルは、読み出されかつ次式によるソフトウェアにおいてスケーリングされる。

Ｘ_ref＝Ｘ_initial＋Ｘ（ｔ_n）×Ｋ_dist ………（４）
ここで、Ｘ_refは、位置基準２８であり、所望の位置の位置制御システム２６への入力として役に立つ。Ｘ_initialはドアを動かす指令の時のドアの位置であり、Ｘ（ｔ_n）は特定の時間ｔ_nでの前記格納された時間に対する位置プロフィルのドアの位置であり、Ｋ_distはスケーリング要素の距離である。

格納されたプロフィルからドアの位置に対する時間ｔ_nは次の式によって決められる。

ｔ_n＝ｔ_n-1＋△ｔ×Ｋｔ_ime ………（５）
ここで、ｔ_nは基準位置Ｘ（ｔ_n）が時間に対する位置プロフィルから取られる時間であり、ｔ_n-1は前のくり返しのための時間、△ｔは５ミリ秒にセットされた好ましい実施におけるｔ_nとｔ_n-1間のリアルタイム差であり、Ｋ_timeは時間スケーリング要素である。

動作において、エレベータかごドア操作システムが最初に励起されると、時間に対する直線速度プロフィルは初期化処理の部分として発生される。時間に対する直線速度プロフィルは低域ＦＩＲフィルタを通って通過される。時間に対するフィルタされた速度は時間に対する位置プロフィルに組込まれている。それからプロフィルは将来の使用のために蓄えられる。ドア制御器２０がエレベータかごドアを動かす指令を受けると、制御器は適正な動作のための前記格納された時間に対する位置プロフィルをくり返す。ドア制御器はあらゆる指令に対するプロフィルを発生することを必要とせず、価値ある処理時間をとる。ドア制御器は、スケーリング要素を発生し、ドアの初期位置と動作が完了する間の時間に基づいて適正なプロフィルをスケーリングする。

ドアが充分に開かれるか又は充分に閉じられるかのいずれかでかつ充分に閉じられるか又は充分に閉じられる指令に基づいて動かされなければならない場合に、各スケーリング要素は１に等しく、ソフトウェアは前記格納された時間に対する位置を通して進む。しかしながら、ドアが完全な開閉サイクルに追従することを必要としない場合に、又は所望の時間ｔ_desiredが動作を完了するプロフィルに関連する全時間と異なる場合に、前記格納された時間に対する位置プロフィルは前述に従ってスケーリングされる。例えば、ドアが、閉じつつあり、かつ閉動作のある中間点で開指令を受ければ、ドアは、全開距離の部分のみに移動しなければならずかつその時間に仕事を完了しなければならない。それ故に、前記格納された時間に対する位置プロフィルはスケーリングされかつ逸脱したドア動作に適合される。

本発明は特殊な実施例について開示されているけれども、発明の精神と範囲から逸脱することなく、この発明の変形が可能であることは、当業者にとって理解できるものである。例えば、本発明の好ましい実施例は、時間に対する位置プロフィルをスケーリングする方法について開示しているけれども、時間に対する速度プロフィルはスケーリングできるとともに、スケーリング制御システムへの入力として使用できる。もちろん、好ましい実施例では、高周波数を減衰させるために予めフィルタされていた時間に対する位置プルフィルについて開示されているけれども、フィルタをかけていないプロフィルも、本発明の教示によってスケーリングできる。

本発明の前述および他の目的は、添付図面に示されているような、前述の模範的な実施例の説明から鑑みてより明白になる。

ドア制御器を有するエレベータかごの概略斜視図。 図１のドア制御器のソフトウェアに設けられた制御システムの概略図。 図１のエレベータかごのエレベータかごドアの閉動作の時間に対する直線速度のグラフ。 図３の時間に対する直線速度と、時間に対するフィルタされた速度のグラフ。 図４の時間に対するフィルタされた速度と、本発明による、ドア動作に対してスケーリングされる時間に対する積分された位置のグラフ。

符号の説明

１０…エレベータシステム
１２…エレベータかご
１４…エレベータかごドア
１６…モータ
１８…結合器
２０…ドア制御器
２６…閉ループフィードバックシステム
２８…位置基準

Claims (2)

1. エレベータかごドアを開閉するためのエレベータかごドアシステムであって、
   時間に対する位置プロフィルをスケーリングするためのソフトウェアを有するドア制御器を備え、
   前記ソフトウェアは、Ｋ _dist ＝（Ｘ _final −Ｘ _initial ）／Ｘ _{total profile} に従って距離スケーリング要素を決めるステップと、Ｋ _time ＝ｔ _total ／ｔ _desired に従って時間スケーリング要素を決めるステップ、およびＸ _ref ＝Ｘ _initial ＋Ｘ（ｔ _n ）×Ｋ _dist およびｔ _n ＝ｔ _n-1 ＋△ｔ×Ｋ _time に従って、閉ループフィードバック制御システムへの入力として役立つ位置基準点を決めるステップ、によって構成され、
   ここで、Ｘ _final はドアの最終目標位置であり、Ｘ _initial はドアを動かすために指令が受けられた時のドアの位置であり、Ｘ _{total profile} は特定の動作に対する、前記格納された時間に対する位置プロフィルの全距離であり、
   ｔ _desired はドアの動作が完了されるべき所望の時間であり、かつｔ _total は特定の動作に対する、前記格納された時間に対する位置プロフィルの全時間であり、
   Ｘ _ref は位置基準であってドアの所望の位置であるところの位置制御システムへの入力として機能し、Ｘ（ｔ _n ）は特定の時間ｔ _n での前記格納された時間に対する位置プロフィルに基づくドアの位置であり、Ｋ _dist は距離スケーリング要素であり、ｔ _n は基準位置に対する時間であり、Ｘ（ｔ _n ）は前記格納された時間に対する位置プロフィルからとられ、ｔ _n-1 は前の反復時間であり、△ｔはｔ _n とｔ _n-1 間のリアルタイム差であり、かつＫ _time は時間スケーリング要素である、
   ことを特徴とするエレベータかごドアシステム。
2. ｔ _desired ＝ｔ _stored ×（Ｋ _dist ） ^1/2 であり、ここでｔ _stored は充分な動作を完了するための格納されている時間であることを特徴とする、請求項１に記載のエレベータかごドアシステム。

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