JP6095011B2 - エレベーターのドア制御装置およびその方法 - Google Patents

Description

この発明は、エレベーターのドアパネルの開閉制御を行うエレベーターのドア制御装置における、かごドアの係合ベーンと乗場ドアの係合ローラ間距離である係合ギャップの推定に関するものである。

特許文献１には、かごドアの全閉を検出するかごドア全閉認識用センサの動作時から、乗場ドアとかごドアとが係合した時のドア速度指令値とドア速度の偏差を検出するまで(ドア速度指令値とドア速度の偏差から乗場ドアとかごドアの係合を判定)のモータ回転センサの位置変化量を係合ギャップとして検出する制御装置が開示されている。

特許文献２には、かごドアの全閉を検出するかごドア全閉認識用センサの動作時に、戸閉方向に一定の大きさのトルクを発生しドア速度が速度零である全閉状態から、かごドアが乗場ドアに係合した際のモータトルクの時間微分値が最大となる位置(モータトルクの時間微分値から乗場ドアとかごドアの係合を判定)までのモータ回転センサの位置変化量を係合ギャップとして検出する制御装置が開示されている。

特開２００５−２９８１９１号公報(図１、段落0013) 特開２０１０−２０２３３５号公報(図１及び段落0035-0036)

エレベータードアのかごドアと乗場ドアが全閉している状況下で、かごドアの係合ベーンと乗場ドアの係合ローラ間距離である係合ギャップは、階床全てにおいて適正な仕様を満たす必要がある。

係合ギャップは、据付時の設定ミスや、経年変化による形状変化、かごドア・乗場ドアの変形により適正な仕様が満たされない場合には、エレベーターかごが昇降時にかごドアの係合ベーンが乗場ドアの係合ローラに接触し機器が損傷したり、着床後のドア開閉において異音や振動を発生する要因となる。

そのため、係合ギャップが適正な仕様内で維持されるよう、定期的にメンテナンスされ、一般的にはミリメートル単位の精度が要求される。係合ギャップは、人を介した目視や計測によりチェックすることができるが、全階床をメンテナンスすることは保守員の負荷が大きい。そこで、戸開動作時におけるモータの制御情報から、かごドアの係合ベーンが乗場ドアの係合ローラに接触する状態(係合)を検出することで、検出時点のモータ回転センサの位置変化量を係合ギャップとして推定する手法が考えられる。しかし、ドアパネルもしくはその付属物に取り付けられている係合ベーンの位置は、かごドアと乗場ドアの係合時の衝撃によるドアパネルのねじれに起因して、モータの回転位置から推測されるドア位置とは、必ずしも一致しない。

上記特許文献１では、係合検出時のモータの回転位置変化量を係合ギャップとして検出する。
上記特許文献２では、係合検出時のモータの回転位置をかごドアの位置に換算し、係合ギャップとして検出する。

上記の制御装置においては、モータの回転位置変化量または回転位置からかごドアの開閉方向への移動距離を求めている。しかし、係合ベーンがかごドアパネルの重心位置に無い場合には、係合のタイミングにおいて、かごドアと乗場ドアの衝突に起因する衝撃力が係合ベーンに作用しており、かごドアと係合ベーンの位置が一致せず、ミリメートル単位の精度が要求される係合ギャップを正確に推定することができない。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、乗場ドアとかごドアとの間の係合ギャップをより高精度で推定できるエレベーターのドア制御装置等を提供することを目的とする。

この発明は、出入口を開閉する乗場側ドアの係合ローラにかご側ドアの係合ベーンが係合し、モータにより前記かご側ドアを開閉駆動させることで係合した前記乗場側ドアも開閉駆動させるエレベーターのドア駆動装置において、前記モータの回転を検出するモータ回転検出部と、ドアの速度指令値を発生する速度指令部と、前記かご側ドアと乗場側ドアに関する機械的パラメータを記憶する機械的パラメータ記憶部と、前記モータ回転検出部からのモータの実回転と前記速度指令部の速度指令値または前記速度指令値に基づくモータのための電流指令値とから、前記かご側ドアと乗場側ドアの係合を検出し、係合検出時の前記モータ回転検出部のモータ回転位置を出力する係合検出部と、前記係合検出時の前記モータ回転位置に対して前記機械的パラメータに基づき補正を行い、補正されたモータ回転位置を前記かご側ドアの位置に換算した値と前記かご側ドアの全閉位置の差を、全閉状態における前記係合ベーンと係合ローラの係合ギャップとして出力する位置補正部と、
を備えたことを特徴とするエレベーターのドア制御装置等にある。

この発明では、乗場ドアとかごドアとの間の係合ギャップをより高精度で推定できる。

この発明の一実施の形態によるエレベーターのドア制御装置を含むドア駆動装置の概略構成図である。 この発明の一実施の形態に係る各乗場側のドア駆動部の概略構成図である。 かご側の係合ベーンと乗場側の係合ローラとの係合状態を説明するための図である。 この発明の実施の形態１によるエレベーターのドア制御装置の制御機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１における係合ギャップ推定の効果を説明するための図である。 この発明の実施の形態１に係る係合時のかごドアのねじれを説明するための図である。 この発明の実施の形態１に係るかごドアの運動モデルの一例を示す図である。 この発明の実施の形態２によるエレベーターのドア制御装置の制御機能ブロック図である。 この発明の実施の形態２における係合ギャップ推定の効果を説明するための図である。

この発明では、かごドアの係合ベーンと乗場ドアの係合ローラの係合ギャップを、モータの回転センサから得られるドア位置変化量にドアパネルのねじれ等のドアの機械的な変化量による補正を加えて推定することで、物件毎に異なるドアの大きさや各階毎の乗場意匠の違い等に係らず、係合ギャップを高精度で推定でき、これにより例えば保守負荷等が軽減できる。

以下、この発明によるエレベーターのドア制御装置等を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明の一実施の形態によるエレベーターのドア制御装置を含むドア駆動装置の概略構成図である。なお、図１にはかご側のドア駆動部が示されており、各乗場側のドア駆動部は図２に示されている。出入口を開閉するかご側のドアパネルであるかご(側)ドアパネル１(１Ａ，１Ｂ)の上端には吊り手２がそれぞれに設けられている。出入口の上縁部には長手方向が水平方向になるように配置された桁３が設けられている。桁３には案内レール４が長手方向が水平方向になるように配置されて設けられている。吊り手２の上方に設けられたハンガーローラ５がレール４上に沿って移動することで吊り手２の水平移動、すなわちドアパネル１を開閉移動させる。

同様に、吊り手２の下方に設けられたかごドアアップスラストローラ１１が案内レール４の下方に移動可能に取り付けられ、ハンガーローラ５が案内レール４から脱落することを防止している。桁３には、プーリ６Ａ，６Ｂが互いに離れてそれぞれ回転可能に取り付け(枢着)られている。ひと繋がりのリング状のベルト７が、プーリ６Ａ，６Ｂの間に巻き掛け(張設)られている。連結具８Ａ，８Ｂは一端がそれぞれドアパネル１Ａ，１Ｂ(またはドアパネル１Ａ，１Ｂの吊り手２)に、他端はベルト７のそれぞれ下部と上部に連結されている。

モータ９はドア制御装置１０の制御に従ってプーリ６Ａを回転駆動する。ベルト７は伝導ベルトであり、一般的には歯付ベルトまたはＶベルトが用いられる。桁３に回転可能に取り付けられ、ベルト７を回転させるために、ベルト７の形状に噛み合うように溝等が加工されているプーリ６Ａ，６Ｂのプーリ間距離を変更することで、ベルト７の取付張力を調整することができる。モータ９が駆動(付勢)されると、対応したプーリ６Ａが回転してベルト７が駆動される。そして、両側のドアパネル１Ａ，１Ｂが連結具８Ａ，８Ｂによってベルト７のそれぞれ下部と上部に連結されているので、ベルト７の移動によって互いに反対方向に動作して出入口を開閉する。

図１の構成は両開きのドア機構であるが、連結具８をベルト７の上部または下部に連結することで、ドアパネル１は一方方向のみに動作して出入口を開閉する片開きとなる。また、エレベーターかごが着床しモータ９が駆動されるとき、かごドアパネル１または吊り手２に備えつけられた係合ベーン１２と、図２に示す後述する乗場ドア側の乗場(側)ドアパネル１４または吊り手１５に取り付けられた係合ローラ１３が接触、係合することで、かご側ドア(１)の駆動力を乗場側のドア(１４)に伝達する。

図２はこの発明の一実施の形態１に係る乗場側のドア駆動部の概略構成図である。図２は図１と左右が逆に示されており、図１のかごドアパネル１Ａと図２の乗場ドアパネル１４Ａ、図１のかごドアパネル１Ｂと図２の乗場ドアパネル１４Ｂ、がそれぞれ対向するように配置されている。図２に示される乗場側ドアでは、出入口を開閉する乗場(側)ドアパネル１４(１４Ａ，１４Ｂ)の上端には吊り手１５がそれぞれに設けられている。出入口の上縁部には長手方向が水平方向となるように配置された桁１６が設けられている。桁１６には案内レール１７が長手方向が水平方向になるように配置されて設けられている。吊り手１５の上方に設けられたハンガーローラ１８がレール１７に沿って移動することで吊り手１５の水平移動、すなわちドアパネル１４を開閉移動させる。

同様に、吊り手１５の下方に設けられた乗場ドアアップスラストローラ１９が案内レール１７の下方に移動可能に取り付けられ、ハンガーローラ１８が案内レール１７から脱落することを防止している。桁１６には、プーリ２０Ａ、２９Ｂが互いに離れてそれぞれ回転可能に取り付け(枢着)られている。ひと繋がりのリング状の連動ロープ２１が、プーリ２０Ａ，２０Ｂの間に巻き掛け(張設)られている。乗場(側)連結具３４Ａ，３４Ｂは一端がそれぞれドアパネル１４Ａ，１４Ｂ(またはドアパネル１４Ａ，１４Ｂの吊り手１５)に、他端は連動ロープ２１のそれぞれ下部と上部に連結されている。連動ロープ２１はロープもしくはベルトでもよい。

乗場ドアパネル１４Ｂまたはその吊り手１５に取り付けられた係合ローラ１３に加えられたかごドアの駆動力が、乗場ドアパネル１４Ｂまたは吊り手１５に取り付けられた連動ロープ２１を介してもう一方の乗場ドアパネル１４Ａに伝達されることで、乗場ドア(１４)は開閉する。図２の乗場ドア(１４)には、図示しない錘やバネによる戸閉力発生機構が取り付けられ、かごが着床していない状態で乗場ドアが開かれた場合でも、自動で全閉するように機械的外力が作用する。同様に、図１のかごドア(１)にもかご内で閉じ込めが生じ、モータ９の電気的駆動力が失われた場合でも幼児がかごドア(１)をこじ開けて昇降路に落下しないように機械的な戸閉力発生機構が備え付けられる。そして、全開時にモータ９の駆動力が無い場合、または小さな駆動力のみでも全開を保持できるように機械的な戸開力発生機構が取り付けられる。

なお以下の説明等においては、かご側および乗場側のドアとした場合、パネル(１Ａ，１Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ)、吊り手(２，１５)、連結具(８Ａ，８Ｂ)を含めたものを示すものとする。

図３は係合ベーン１２と係合ローラ１３との係合状態を説明するための図である。エレベーターのかごは図示しない昇降路内を昇降することから、図１のかごドアパネル１に取り付けられた係合ベーン１２は、昇降路内を移動する。一方、図２の乗場側の係合ローラ１３は昇降路の内側に突き出ており、エレベーターのかごが昇降する際に、かご側の機器、特に係合ベーン１２に接触すると、両者が損傷する。そのため、昇降時のドア全閉状態には図３の(ａ)に示されるようにかごドア(１)の係合ベーン１２と乗場ドア(１４)の係合ローラ１３間の距離、つまり係合ギャップ２２を一定に保つように機械系の調整を行う必要がある。

係合ギャップ２２が短ければ、据付時の設定ミスや、経年変化による形状変化、かごドア・乗場ドアの変形が生じた際に、機器が損傷する可能性が高くなるデメリットがある。一方、かごドアと乗場ドアの係合は、戸開時にはかごドアが乗場ドアが衝突することになるため、係合時の戸開速度は比較的低速度となる。係合ギャップ２２が短ければ低速で駆動する区間が短く設定することができるため、ドア開閉の観点からは戸開時間短縮のメリットがある。逆に係合ギャップ２２が長ければ、据付時の設定ミスや、経年変化による形状変化、かごドア・乗場ドアの変形が生じた際に、機器が損傷する可能性が低くなるメリットがある。しかし、戸開時間が長くなるというデメリットがある。一般的に、係合ギャップ２２の仕様は、係合ギャップの距離の大きさと、各階床でのバラツキを考慮した許容精度幅(許容範囲)で決められるが、許容精度が小さければ、かごドアの係合ローラ１３と乗場全階床の係合ベーン１２の間の係合ギャップ２２を調整する据付作業の難易度が高くなる。

図３の(ａ)に示されるように、エレベーターが昇降する全閉時にはかごドアパネル１Ｂの係合ベーン１２は乗場ドアパネル１４Ｂの係合ローラ１３と係合ギャップ２２の距離分離れている。図３の(ｂ)に示されるように、戸開指令によりかごドアパネル１Ｂが戸開を開始すると、かごドアパネル１Ｂ及び係合ベーン１２が戸開し、係合ベーン１２が係合ギャップ２２分の距離を戸開方向に移動した時点で乗場ドアパネル１４Ｂの係合ローラ１３に接触し、衝突する。そして、前述した通り、かごドアパネル１Ｂが係合ベーン１２と係合ローラ１３の接触により駆動力を乗場ドアパネル１４Ｂに伝達し、両者が一体となり開閉する。

係合ベーン１２は、乗場ドアパネル１４Ｂの係合ローラ１３を複数のベーンで挟み込んでもよく、複数の係合ローラがベーンを挟み込むことで駆動力を伝達してもよい。また、図１の係合ベーン１２はかごドアパネル１に取り付けられているが、必ずしもかごドアパネルに取り付けられる必要はなく、かごドアパネル１とは異なる速度で移動してもよい。図１において示されるような複数の係合ベーン１２で乗場側の係合ローラ１３を挟む場合、全閉時における係合ベーン１２間の距離は固定されるが、開閉動作と共に距離が変動してもよい。図３の(ａ)の係合ギャップ２２は、全閉側の係合ベーン１２と乗場側の係合ローラ１３の距離を示しているが、全開側の係合ベーン１２と乗場側の係合ローラ１３の距離でもよい。

以降において、全閉側の係合ベーン１２と乗場側の係合ローラ１３の距離である係合ギャップ２２を測定する手段を示すが、全開側の係合ベーン１２と乗場側の係合ローラ１３の距離は、全閉時における係合ベーン１２間の距離が既知であれば、乗場側の係合ローラ１３の直径寸法から、各係合ベーン１２と乗場側の係合ローラ１３の距離である係合ギャップ２２を測定することができる。

基本的には、乗場ドア(１)の係合ローラ１３は全閉側または全開側の係合ベーン１２両者からおよそ中心の位置にいることが望ましく、いずれか一方の係合ギャップが長い場合には、残り一方が短く機器損傷の可能性が高まることになる。

図４はこの発明の実施の形態１によるエレベーターのドア制御装置の制御機能ブロック図である。
制御部１０１は、速度指令部２３、速度制御部２４、電流制御部２５、電流検出器２６、モータ９、モータ回転検出部(回転位置センサ)２７、速度演算部２８、ＬＰＦ(ローパスフィルタ)部２９、加減算部ｍ１，ｍ２を含む。
係合ギャップ測定部１０２は、係合検出部３０、位置補正部３１、機械的パラメータ記憶部３２、係合ギャップ記憶部３３を含む。

この発明によるエレベーターのドア制御装置では、概して、速度指令部２３ではドアの速度指令値を発生し、モータ回転検出部２７ではモータの回転を検出し、機械的パラメータ記憶部３２はかご側ドアと乗場側ドアに関する機械的パラメータを記憶する。そして係合検出部３０が、モータ回転検出部２７からのモータの実回転位置と速度指令部２３の速度指令値と速度演算部２８のモータ実速度とから、かご側ドアと乗場側ドアの係合を検出し、係合検出時のモータ回転検出部２７のモータ回転位置を出力する。位置補正部３１は、係合検出時のモータ回転位置に対して機械的パラメータに基づき補正を行い、補正されたモータ回転位置をかご側ドアの位置に換算した値とかご側ドアの全閉位置の差を、全閉状態における係合ベーンと係合ローラの係合ギャップとして出力する。以下に詳細に説明する。

速度指令部２３は、かごドア(１)の開閉スタート時からの時間または、モータ９の回転位置(例えばモータ回転検出部２７からの出力より得る)に基づいて、予め設定された値または後述する記憶された情報(最高速度、加減速度)に基づいて逐次算出された速度指令値を出力する。利用者を想定した通常用速度指令とは別に、係合ギャップを点検する目的の点検用速度指令値を生成するため、後述の機械的パラメータ記憶部３２からの出力として最高速度または加減速度を速度指令部２３に入力し、速度指令値は調整してもよい。係合時のかごドア(１)と乗場ドア(１４)の衝撃をできるだけ低減するためには、戸開開始後に係合するまでの速度指令値を低速とすればよい。また、後述の係合検出部３０において係合検出をし易くするためには、高速の速度指令値で衝突することでかごドア(１)と乗場ドア(１４)の衝撃を大きくしてもよい。

速度制御部２４は、モータの実速度と速度指令値の誤差を補正する手段であり、速度指令部２３の出力である速度指令値と、後述の速度演算部２８とＬＰＦ部２９により得られるモータの実速度とを入力とする。速度指令部２３は開閉動作の目標となる速度指令値を出力するが、実際の駆動装置には、ゴミ詰まりなどの走行抵抗・ドアパネルの変形による摩擦ロス・駆動中の物体との接触といった外乱が生じるため、実速度との速度誤差を速度制御部２４により補正する必要があり、一定の時間間隔で目標とする速度指令値Ｖ＊に実速度Ｖが追従するようモータ駆動を制御するものである。速度制御部２４は、一般的には伝達関数Ｃ_ｂ(ｓ)＝Ｋ_ｓｐ＋Ｋ_ｓｉ／ｓで示されるフィードバック制御器である。後述の係合検出部３０において実速度を用いて係合検出をし易くするためには、ゲインＫｓｐ、Ｋｓｉのどちらか一方または両方を小さくすればよい。

図４では、速度指令部２３の出力である速度指令値と、速度演算部２８とＬＰＦ部２９により得られるモータの実速度とを加減算器ｍ１に入力して誤差を求め、誤差が速度制御部２４に入力されている。速度制御部２４に加減算器ｍ１を含めてもよい。そして誤差を補正した速度指令値を例えばモータ電流指令値として出力する。
また、上記伝達関数Ｃ_ｂ(ｓ)において、Ｋｓｐはこのフィードバック制御の比例ゲイン、Ｋｓｉは積分ゲインである。

電流制御部２５はモータ電流指令値に基づいてモータ９に電流を供給するために、電流検出器２６による検出電流値を帰還してモータ９に供給される電流値を制御する。電流制御部２５の出力は、図示が省略されているＰＷＭ(パルス幅変調)インバータを介してモータ９に入力され、ドアの開閉を行うための駆動力を発生させる。

電流制御部２５は、速度制御部２４からのモータ電流指令値を帰還した検出電流値に基づいて補正する。図４では速度制御部２４からのモータ電流指令値と検出電流値を加減算器ｍ２に入力して誤差を求め、誤差が電流制御部２５に入力されている。電流制御部２５に加減算器ｍ２を含めてもよい。

モータ９の回転を検出する回転位置センサ等からなるモータ回転検出部２７は回転位置を出力する。一般的には、エンコーダやレゾルバといったセンサにより回転位置が検出されるが、回転位置センサの代わりに、電流検出器２６で得られる検出電流値を用いてモータ回転位置または回転速度を推定してもよい。

速度演算部２８は、入力された回転位置を一定時間毎にサンプリングすることで、回転速度を演算し出力する。回転速度は、ＬＰＦ部２９において高周波領域の振動成分を除外し速度制御に必要となる低周波数領域を抽出するローパスフィルタ処理を実施し、フィルタ処理後の回転速度、すなわちモータ９の実回転速度Ｖを出力する。

係合検出部３０は、速度演算部２８から出力されるモータ回転速度である実速度を用いてかごドア(１)と乗場ドア(１４)の係合を検出し、係合検出時のモータ回転位置(かごドア位置)を出力する。

図５はこの発明の実施の形態１における係合ギャップ推定の効果を説明するための図である。(ａ)はモータ速度(実速度と速度指令)、(ｂ)は実速度と速度指令の速度偏差、(ｃ)はモータ回転位置(かごドア位置)のそれぞれ時間的変化を示す。図５に示されるように、時刻０の全閉状態から、戸開開始時刻ｔ０、全開到達時刻ｔｃとしたとき、かごドア(１)の係合ベーン１２が乗場ドア(１４)の係合ローラ１３に衝突し戸開係合した時刻ｔ１で、モータ回転速度(実速度)と速度指令の速度偏差が増大する。

そこで、速度偏差が予め定められた所定の値または機械的パラメータに基づいて定められる値である閾値を超えた場合に、係合の検出時刻ｔ１におけるモータ回転位置をかごドアの位置として出力する。モータ回転位置は、プーリ６の既知半径情報から、かごドアの開閉方向の位置に換算することができる。係合検出部３０においてモータ回転速度に基づいて、係合を検出するために、速度演算部２８の出力するモータ回転速度と、速度指令部２３の出力する速度指令値との偏差を求め、またはその偏差にさらにノイズや高域の振動成分を除去するＬＰＦ処理を行った値を用いる。

ただし、速度指令値を用いずにモータ回転速度である実速度のみを用いて係合を検出してもよい。たとえば、モータ実速度(モータ回転検出部２７の出力)の時間微分を監視し、時間微分値が大きいときに係合を検出すればよい。一方、係合ギャップを測定するためには、戸開開始時刻ｔ０における初期位置を基準とする必要がある。時刻ｔ０におけるモータ回転位置を初期状態とすればよい。また、桁３に取り付けられ全閉近傍に設置されたドア位置検出センサである全閉検出用センサ(図示省略)は経年変化による位置変動が生じないことなら、該全閉検出用センサが全閉を検出した時点を基準となる時刻ｔ０としてもよい。

位置補正部３１は、後述の機械的パラメータ記憶部３２からの出力を用いて係合ギャップ２２を推定するための図５の(ｃ)に示す位置補正値を算出し、係合検出部３０の出力であるモータ回転位置に加算することで係合ギャップを出力する。位置補正値を算出するために速度制御部２４の出力である電流指令値に基づくモータトルクを用いてもよい。

係合ギャップ検出において、位置補正部３１が必要な原因は以下の通りである。一般的に、かごドア(１)の移動距離は開閉方向のみを想定することから、移動距離ｘは、

ｘ＝ｒφ
但し
φ：モータ回転位置
ｒ：プーリ半径

として導かれる。しかし、係合ギャップ２２の推定はミリメートル単位の高精度が求められるため、ベルト７の開閉方向(水平方向)の伸びを考慮する必要がある。ベルトの伸びは、ベルト７の剛性と、連結具８Ａ，８Ｂ上部のベルト７と結合した掴み部に作用するかごドアおよび乗場ドアの質量から算出することができる。

さらに、係合ギャップ２２の推定にはかごドアの機械的特徴が影響を及ぼす。図６にはこの発明の実施の形態１に係る係合時のかごドアのねじれを説明するための図、図７にはこの発明の実施の形態１に係るかごドアの運動モデルの一例の図を示す。図６に示されるように、かごドアが乗場ドアに衝突し係合した際、かごドアパネル１Ｂの重心位置と係合ベーン１２のかごドアへの取付位置が異なる場合には、重心周りの回転モーメントが発生し、例えばかごドアパネル１Ｂが重心周りにねじれることで、係合ベーン１２も重心周りに回転することになる。この際の、かごドアパネル１Ｂ周りの運動に着目したドアモデルは図７で示される。

図７に示されるように、かごドアと乗場ドアが係合した状態でハンガーローラ５が案内レール４上から浮き上がらずに接触している場合、下記の運動方程式が成立する。

Ｍ(ダブルドット)ｘ＝Ｆｃ−Ｆｆ−Ｆｎ (１)
Ｍ(ダブルドット)ｙ＋２ｋｙ＝Ｍｇ (２)
Ｊ(ダブルドット)θ＋２ｋＷ^２θ＝ＦｃＨａ−ＦｆＨｂ＋ＦｎＨｃ (３)

但し、(図７参照)
Ｍ：かごドアパネル１Ｂの質量
Ｊ：ドア重心周りのかごドアパネル慣性モーメント
ｋ：ハンガーローラ５のバネ剛性
Ｈａ：ドア重心と連結具８Ｂ上部の掴み部との距離
Ｈｂ：ドア重心とかごドアパネル１Ｂ下端との距離
Ｈｃ：ドア重心と係合ベーン取付位置との距離
Ｗ：ドア重心とハンガーローラ５との距離
Ｆｃ：モータによるベルト駆動力
Ｆｆ：かごドアパネル１Ｂ下端に作用する摩擦力
Ｆｎ：乗場ドアによる慣性力
θ：かごドアパネル１Ｂの重心周りの角度
(ダブルドット)：二階微分
ｘ：水平方向軸
ｙ：鉛直方向軸

乗場ドアによる慣性力Ｆｎは、かごドアが乗場ドアに衝突する状態において、衝突における係合ベーン１２と係合ローラ１３との接触時間がΔｔであれば、

Ｆｎ＝Ｍ(シングルドット)ｘ／Δｔ

となる。一方、係合後にかごドアと乗場ドアが同一の速度で開閉した場合には、乗場ドアの質量Ｍｎに対して、

Ｆｎ＝Ｍｎ(ダブルドット)ｘ

となる。

式(１)〜(３)より求められるかごドアパネル１Ｂの重心周りの角度θとドア重心と係合ベーン取付位置の距離Ｈｃから、

係合ベーンの位置補正値＝Ｈｃ×sinθ

が算出される。ただし、かごドアが比較的早い速度で乗場ドアに衝突する場合には、かごドアと乗場ドアの衝突により、ハンガーローラ５が案内レール４から浮き上がる場合がある。このとき、ハンガーローラ５の浮き上がりは、案内レール４の下方にあるかごドアアップスラストローラ１１によって浮き上がり量の上限が制限される。一般的にアップスラストローラ１１は案内レール４の下方に強く接触するよう設置された場合、ドア開閉時に生じるロスが増大するため、少し接触するもしくは接触しない程度に調整される。浮き上がり量の上限値ｙ０に対して、ハンガーローラ５とドア重心の距離Ｗから、かごドアパネル１Ｂの重心周りの角度θ＝ｙ０／Ｗとして求めることができる。位置補正部３１において、浮き上がりの有無を判断するためには、モータの速度指令値または実速度を入力とすればよい。

そして、モータ９によるベルト駆動力Ｆｃはモータトルクから算出すればよい。係合直前は、かごドアパネル１Ａと１Ｂの質量に応じた、モータトルクが各連結具８Ａ，８Ｂ上部のベルト７と結合した掴み部に作用する。ただし、係合後はかごドアパネル１Ｂを駆動する駆動力Ｆｃには、乗場ドアの質量Ｍｋの質量相当分が加算されることになる。なお、係合直前のモータ回転速度が一定の速度であれば、モータによるベルト駆動力とかごドアパネル１Ａ，１Ｂ下端に作用する摩擦力の総計は等しいことから、摩擦力Ｆｆを推定すればよい。

機械的パラメータ記憶部３２は、前述の位置補正部３１において用いられるドア機械的パラメータを全て記憶しており、読み出し可能である。前述の式(１)〜(３)に用いられるパラメータを記憶すればよい。但し、エレベータードアの一般的な機械的パラメータである出入口幅、出入口高さから、距離や質量に関するおおよそのパラメータを推定してもよい。エレベータードアでは、物件毎に出入口幅、出入口高さが異なる。また、階床毎に乗場ドアの意匠が異なれば、乗場側ドアの質量が異なる。そのため、各階毎の乗場ドアまたはかごドアと乗り場ドアの質量を保存してもよい。

かごドアの係合ベーンのドア下端からの距離はＨｂ＋Ｈｃ、連結具８上部のベルト７と結合した掴み部のドア下端からの距離はＨｂ＋Ｈａで求まるが、これらも予め保存しておいてもよい。また、かごドアの係合ベーンのドア下端からの距離、連結具８上部のベルト７と結合した掴み部のドア下端からの距離は、物件毎の出入口高さから類推しても良い。
例えば、ドア重心とかごドアパネル１Ｂ下端との距離Ｈｂを出入口高さの半分とし、予め定められたＨｃとＨａから上記の機械的パラメータを決定すれば良い。一般的にはドアの移動距離に関る出入口幅が保存されているため、出入口高さの情報をドア質量と出入口幅から類推しても良い。
上記のように前述の式(１)〜(３)に用いられるパラメータのうち、ベルト駆動力Ｆｃは、速度制御部２４の出力である電流指令値に基づくモータトルクより求め、ドアパネル下端に作用する摩擦力Ｆｆおよび乗場ドアによる慣性力Ｆｎはベルト駆動力Ｆｃから上述の計算により求められる。
またその他の各機械的パラメータは基本的にかごドアと各階毎の乗り場ドア毎に機械的パラメータ記憶部３２に予め格納しておけばよいが、上述の各推定、類推をするための変換式(関係式)、変換テーブル等を機械的パラメータ記憶部３２に予め格納することで、メモリ使用量を減らすようにしてもよい。

係合ギャップ記憶部３３は、位置補正部３１において出力された係合ギャップ２２をメモリに記憶する。各階毎の係合ギャップ２２を保存(係合ギャップ記憶部３３がメモリ機能を含む)または、図示しない通信機能を用いて外部装置から係合ギャップ２２の値を読み取ることで、直前に計測した一階床分の係合ギャップのみを保存してもよい。係合ギャップ２２の推定値が要求される仕様範囲内であるかを係合ギャップ記憶部３３において診断し、正常／異常の信号のみを記憶することでメモリ使用量を省いてもよい。

実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２によるエレベーターのドア制御装置の制御機能ブロック図である。また図９はこの発明の実施の形態２における係合ギャップ推定の効果を説明するための図である。(ａ)はモータ速度(実速度と速度指令)、(ｂ)はモータトルク、(ｃ)はモータ回転位置(かごドア位置)のそれぞれ時間的変化を示す。

図８に示されるように、係合検出部３０は速度制御部２４の出力である電流指令値を用いてかごドアと乗場ドアの係合を検出し、係合検出時のモータ回転位置を出力する。電流指令値は、モータ９のトルク定数ｋｔにより、トルク指令値と換算できる。そこで、図９に示されるように、全閉状態からの戸開開始時刻ｔ０、全開到達時刻ｔｃとしたとき、かごドア(１)の係合ベーン１２が乗場ドア(１４)の係合ローラ(１３)に衝突し戸開係合した時点で、モータトルクが増大する(図９の(ｃ)参照)。そこで、モータトルクが予め定められた所定の値または機械的パラメータに基づいて定められる値である閾値を超えた場合に、係合の検出時間ｔ１におけるモータ回転位置をかごドアの位置として出力する。モータ回転位置は、プーリ６の既知半径情報から、かごドアの開閉方向の位置に換算することができる。係合検出部３０においてモータトルクの時間微分を演算し、時間微分値が予め定められた所定の値より大きいときに係合を検出してもよい。

一方、係合ギャップ２２を測定するためには、戸開開始時刻ｔ０における初期位置を基準とする必要がある。時刻ｔ０におけるモータ回転位置を初期状態とすればよい。このとき、時刻ｔ０以前は、ドアは全閉状態にある。このときに、モータトルクを零とすればかごドアの全閉状態におけるモータ回転位置を一定に保つことができ、ベルト７の取付張力が十分にあれば係合ベーンの初期位置とモータ回転初期位置を一致させることができる。ドア制御装置１０が全閉状態を検出するためには、桁３に取り付けられ全閉近傍に設置された上述の全閉検出用センサ(図示省略)を設けて検出し、モータの回転速度がほぼ零または零、かつモータトルクが零または戸閉側に所定の大きさであるときであればよい。

ベルト７の取付張力が緩んでいる場合、ベルト７のたるみやプーリ６Ａ，６Ｂの歯との噛み合いに起因するガタの影響で係合ベーン１２の初期位置とモータ回転初期位置が一致しない。この場合、モータトルクを戸閉側に所定の押付け力を発生するよう制御すればよい。押付け力による開閉方向のベルト７の伸びやたるみの影響を予測することで、初期位置のずれを補正することができる。例えば、押付け力とベルト７の剛性から伸び量を推測すればよい。また、上述の経年変化による位置変動が生じない上述の全閉検出用センサ(図示省略)が全閉から離れた位置に設置されていれば、ベルト７の取付張力が十分でなくても、モータトルクが戸開側に発生した後であるため、ベルト７のたるみの影響を抑制することができる。

速度制御部２４は、上記実施の形態と同様に、モータの実速度と速度指令値の誤差を補正する手段であり、速度指令部２３の出力である速度指令値と、速度演算部２８とＬＰＦ部２９により得られるモータの実速度とを入力とする。速度指令部２３は開閉動作の目標となる速度指令値を出力するが、実際の駆動装置には、ゴミ詰まりなどの走行抵抗・ドアパネルの変形による摩擦ロス・駆動中の物体との接触といった外乱が生じるため、実速度との速度誤差を速度制御部２４により補正する必要があり、一定の時間間隔で目標とする速度指令値Ｖ＊に実速度Ｖが追従するようモータ駆動を制御するものである。速度制御部２４は、一般的には伝達関数Ｃ_ｂ(ｓ)＝Ｋ_ｓｐ＋Ｋ_ｓｉ／ｓで示されるフィードバック制御器である。係合検出部３０においてトルクを用いて係合検出をし易くするためには、ゲインＫｓｐ、Ｋｓｉのどちらか一方もしくは両方を大きくすればよい。

図８では、速度指令部２３の出力である速度指令値と、速度演算部２８とＬＰＦ部２９により得られるモータの実速度とを加減算器ｍ１に入力して誤差を求め、誤差が速度制御部２４に入力されている。速度制御部２４に加減算器ｍ１を含めてもよい。そして誤差を補正した速度指令値を例えばモータ電流指令値として出力する。

係合ギャップ記憶部３３は、位置補正部３１において出力された係合ギャップ２２をメモリに記憶する。各階毎の係合ギャップ２２を保存(係合ギャップ記憶部３３がメモリ機能を含む)または、図示しない通信機能を用いて外部装置から係合ギャップの値を読み取ることで、直前に計測した一階床分の係合ギャップのみを保存してもよい。

係合検出部３０において、初期位置を上述の全閉検出用センサ検出時点とした場合には、上述の全閉状態と全閉検出用センサ検出までの位置を保存すれば、上述の全閉状態からの位置を検出することと等しくなる。また、全閉検出用センサ検出時点からの位置であれば、据付時からの係合ギャップ２２の相対的な変化量を高い精度で推定することができる。全閉の状態を、全閉位置近傍に設けられた全閉状態検出用センサが全閉状態を検出した状態とした場合に、位置補正部３１は係合ギャップ記憶部３３に初回値との偏差を記憶させる。係合ギャップ２２の推定値が要求される仕様範囲内であるか否かを係合ギャップ記憶部３３または位置補正部３１において診断し、正常／異常の信号のみを記憶することでメモリ使用量を省いてもよい。一方、上述の全閉状態におけるモータのトルクや速度を常に等しい状態で開閉することができれば、全閉検出用センサを用いずに、据付時からの係合ギャップ２２の相対的な変化量を高い精度で推定することができる。

なおこの発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの可能な組み合わせを全て含むものである。

１，１Ａ，１Ｂ かご(側)ドアパネル、２，１５ 吊り手、３，１６ 桁、４，１７ 案内レール、５，１８ ハンガーローラ、６Ａ，６Ｂ プーリ、７ ベルト、８Ａ，８Ｂ 連結具、９ モータ、１０ ドア制御装置、１１ かごドアアップスラストローラ、１２ 係合ベーン、１３ 係合ローラ、１４，１４Ａ，１４Ｂ 乗場(側)ドアパネル、１９ 乗場ドアアップスラストローラ、２０Ａ，２０Ｂ プーリ、２１ 連動ロープ、２２ 係合ギャップ、２３ 速度指令部、２４ 速度制御部、２５ 電流制御部、２６ 電流検出器、２７ モータ回転検出部、２８ 速度演算部、２９ ＬＰＦ部、３０ 係合検出部、３１ 位置補正部、３２ 機械的パラメータ記憶部、３３ 係合ギャップ記憶部、３４Ａ，３４Ｂ 乗場(側)連結具、１０１ 制御部、１０２ 係合ギャップ測定部、ｍ１，ｍ２ 加減算部。

Claims (6)

1. 出入口を開閉する乗場側ドアの係合ローラにかご側ドアの係合ベーンが係合し、モータにより前記かご側ドアを開閉駆動させることで係合した前記乗場側ドアも開閉駆動させるエレベーターのドア駆動装置において、
   前記モータの回転を検出するモータ回転検出部と、
   ドアの速度指令値を発生する速度指令部と、
   前記かご側ドアと乗場側ドアに関する機械的パラメータを記憶する機械的パラメータ記憶部と、
   前記モータ回転検出部からのモータの実回転と前記速度指令部の速度指令値または前記速度指令値に基づくモータのための電流指令値とから、前記かご側ドアと乗場側ドアの係合を検出し、係合検出時の前記モータ回転検出部のモータ回転位置を出力する係合検出部と、
   前記係合検出時の前記モータ回転位置に対して前記機械的パラメータに基づき補正を行い、補正されたモータ回転位置を前記かご側ドアの位置に換算した値と前記かご側ドアの全閉位置の差を、全閉状態における前記係合ベーンと係合ローラの係合ギャップとして出力する位置補正部と、
   を備えたことを特徴とするエレベーターのドア制御装置。
2. 前記位置補正部の出力する係合ギャップを記憶する係合ギャップ記憶部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のエレベーターのドア制御装置。
3. 前記機械的パラメータ記憶部が、１つの機械的パラメータから他の機械的パラメータを求める変換式または変換テーブルを記憶していることを特徴とする請求項１または２に記載のエレベーターのドア制御装置。
4. 前記全閉の状態を、全閉位置近傍に設けられた全閉状態検出用センサが全閉状態を検出し、かつ前記モータ回転検出部の出力に基づくモータの回転速度が零、かつ前記速度指令部の速度指令値に対する電流指令値をトルクに換算したモータのトルクが零または戸閉側に所定の大きさであることから判定することを特徴とする請求項３に記載のエレベーターのドア制御装置。
5. 前記全閉の状態を、全閉位置近傍に設けられた全閉状態検出用センサが全閉状態を検出した状態とした場合に、前記位置補正部が前記係合ギャップ記憶部に初回値との偏差を記憶させることを特徴とする請求項２に記載のエレベーターのドア制御装置。
6. 出入口を開閉する乗場側ドアの係合ローラにかご側ドアの係合ベーンが係合し、モータにより前記かご側ドアを開閉駆動させることで係合した前記乗場側ドアも開閉駆動させるエレベーターのドア駆動装置において、
   前記モータの実回転と速度指令値または前記速度指令値に基づくモータのための電流指令値とから、前記かご側ドアと乗場側ドアの係合を検出し、係合検出時のモータ回転位置を求める工程と、
   前記係合検出時の前記モータ回転位置に対して前記かご側ドアと乗場側ドアに関する機械的パラメータに基づき補正を行い、補正されたモータ回転位置を前記かご側ドアの位置に換算した値と前記かご側ドアの全閉位置の差を、全閉状態における前記係合ベーンと係合ローラの係合ギャップとして求める工程と、
   を備えたことを特徴とするエレベーターのドア制御方法。

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