KR101506416B1 - 엘리베이터의 도어 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

엘리베이터의 카측 도어와 승강장측 도어의 계합을 신속하게 검지하고 가속하기 위해, 엘리베이터의 카의 출입구를 개폐하는 카측 도어와, 각 층의 승강장의 출입구를 개폐하는 승강장측 도어와, 카측 도어를 개폐 구동하는 전동기와, 카측 도어와 승강장측 도어 사이에 마련되고, 전동기의 개폐 구동에 의한 카측 도어의 개폐 동작에 연동하여 승강장측 도어를 개폐 동작하는 계합 장치를 가지는 엘리베이터의 도어 제어 시스템으로서, 상기 전동기의 회전을 검출하는 회전 검출 수단의 출력과, 상기 전동기의 토크를 검출하는 토크 검출 수단의 출력을 이용하여, 미리 상기 카측 도어와 승강장측 도어의 계합 전후의 영역을 사전에 계산하는 수단과, 그 계산 결과를 보존하는 기억 수단과, 실제의 도어 개폐시에 얻어지는 상기 회전 검출 수단의 출력 및 상기 토크 검출 수단의 출력과, 상기 기억 수단에 보존된 계산 결과를 이용하여, 상기 카측 도어와 승강장측 도어의 계합을 검지하는 수단을 구비하였다.

Description

엘리베이터의 도어 제어 시스템{ELEVATOR DOOR CONTROL SYSTEM}

본 발명은 엘리베이터의 도어의 개폐에서의 제어 장치에 관한 것으로, 카측 도어와 승강장측 도어의 계합(engagement)을 검지하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 엘리베이터의 도어는, 카측에 마련된 좌우 2매의 카측 도어와 승강장측에 마련된 좌우 2매의 승강장측 도어의 합계 4매의 도어로 구성되어 있으며, 도어의 개폐시에는, 카측 도어와 승강장측 도어가 계합되어, 연동하여 개폐하는 기구로 되어 있다. 카측 도어와 도어 상부에 마련된 구동 벨트는 연결구에 의해서 연결되어 있다. 당해 구동 벨트는 무단 형상으로 수평 방향으로 긴 타원형을 하고 있으며, 도어 상부 장치에 마련되어 있는 2개의 와인딩 도르래(winding pulley)의 쌍방으로 감겨져 장착되어 있다. 이 구성에 의해, 와인딩 도르래의 회전에 의해 구동 벨트가 회전하여, 도어가 개폐되는 구조로 되어 있다. 이 때, 카측 도어와 승강장측 도어는 전폐(全閉)시에는 접촉하고 있지 않기 때문에, 계합할 때까지는 도어를 저속으로 움직일 필요가 있다(도 4 참조). 이것은 고속으로 동작시킨 경우, 계합시에 충돌에 의한 큰 소리나 진동이 발생하기 때문이다. 또한, 승강장측 도어의 계합 가부는 불명료하기 때문에, 계합 갭(도 3 참조)이 기계적 사양상, 가장 큰 경우에도, 계합이 종료되어 있어야 할 위치까지, 카측 도어(1)(도 1 참조)가 움직이고 나서 가속 동작으로 이행한다. 따라서, 상당히 긴 시간의 저속 구동 시간이 생겨(도 4 참조), 결과적으로 엘리베이터의 운행 효율이 저하된다고 하는 문제가 있었다. 이에 대해 특허문헌 1에서는, 계합 갭을 검출하는 검출기를 마련하고, 검출기의 출력에 따라 도어를 제어함으로써 불필요한 저속 구동 시간을 줄이는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 전동기의 토크 변화로부터 계합 위치를 검출하는 기술이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 3에는, 전동기의 토크와 각속도의 변화로부터 질량을 추정하고, 계합 위치를 검출하는 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평03-293283호 공보(8페이지, 도 1) 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2007-15787호 공보(6페이지) 특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2009-214952호 공보

상기의 특허문헌 1에 나타내어지는 기술을 이용하면, 확실히 불필요한 저속 구동 시간을 줄일 수 있어, 엘리베이터의 운행 효율을 좋게 할 수 있다. 그러나, 새롭게 계합 갭을 검출하는 센서를 마련할 필요가 있기 때문에, 장치가 복잡화 및 대형화된다고 하는 문제점이 있었다. 또한, 그러한 계합 갭을 검출하는 센서는 일반적으로 고가라고 하는 문제점도 있었다.

또한, 특허문헌 2는 계합시의 전동기 토크나 각속도의 변화로부터 계합을 판단하는 것이다. 이 기술은, 통상의 제어에 원래 필요한 전동기의 속도 센서나 전류 센서(그 제어 전류는 토크에 거의 비례함)의 정보를 이용하여 도어의 계합을 판단하는 기술이며, 새로운 센서를 필요로 하지 않기 때문에, 장치의 복잡화, 대형화 및 고가격화를 방지할 수 있다고 하는 이점이 있다. 그러나, 속도의 변동이나 토크의 변동은, 도어의 계합 이외의 요인, 예를 들면 카측 도어나 승강장측 도어의 하부에서 생기는 마찰, 도어와 문턱의 먼지 막힘 등에 의해서도 생기기 때문에, 오검출이 생기기 쉽다고 하는 문제점이 있었다.

또한, 계합에 의한 속도나 토크의 변동 정도도, 계합 장치(계합 베인(engagement vane)과 계합 롤러)의 접촉 상태, 구동 벨트의 용수철 상수(spring constant), 카측 도어나 승강장측 도어의 레일의 마찰, 와인딩 도르래를 구동하기 위한 전동기의 제어 알고리즘 등 여러 가지의 요인으로 변동하기 때문에, 계합을 검지하기 위한 임계값을 어떻게 설정하면 좋은지 불명확하다고 하는 문제점도 있었다.

또, 검지 임계값이 불명확하기 때문에, 계합의 검지는, 계합시의 센서 정보만이 아니라, 계합 전후에서의 일정 기간 이상의 센서 정보를 포함하여 평가할 필요가 생긴다. 따라서, 계합의 검지를 실시간으로 행하는 것은 할 수 없고, 상기의 특허문헌에서도, 일련의 도어 개방 동작을 행하고 나서 계합 위치를 검지하고, 그 계합 위치를 각층마다 기억해 둠으로써, 이후는 그 기억된 계합 위치를 이용하여 도어 각속도 패턴을 변경하는 기술로 되어 있다.

그러나, 엘리베이터의 카는 승객의 승차 위치 등에 의해서도 기울기가 생기기 때문에, 동일한 층이더라도, 승객의 유무나 승차 위치에 의해서 카측 도어와 승강장측 도어의 위치 관계가 변화하여, 계합 위치도 변화한다. 따라서 통상 운전시에서는, 이전의 개폐 동작시에 얻어진 계합 위치는 정확하지 않게 되어, 계합 전에 가속 동작으로 이행하거나, 계합 후도 저속 기간이 계속하거나 한다는 문제점도 있었다.

또한, 특허문헌 3에 나타내어지는 기술은, 저각 가속도에서는 질량 추정의 갱신이 지연된다고 하는 문제가 있었다. 계합 부근에서는 계합에 의한 충격을 최소한으로 억제하기 위해서, 일정 속도 혹은 저각 가속도로 카측 도어를 구동시키는 제어가 일반적이기 때문에, 특허문헌 3은 특수한 제어 하에서 실시할 필요가 있다는 문제가 있었다.

본 발명은, 엘리베이터의 카의 출입구를 개폐하는 카측 도어와, 각층의 승강장의 출입구를 개폐하는 승강장측 도어와, 상기 카측 도어를 개폐 구동하는 전동기와, 상기 카측 도어와 상기 승강장측 도어 사이에 마련되고, 상기 전동기의 개폐 구동에 의한 상기 카측 도어의 개폐 동작에 연동하여 상기 승강장측 도어를 개폐 동작하는 계합 장치를 갖는 엘리베이터의 도어 제어 시스템으로서, 상기 전동기의 회전을 검출하는 회전 검출 수단과, 상기 전동기의 토크를 검출하는 토크 검출 수단을 이용하여, 미리, 상기 카측 도어와 승강장측 도어의 계합의 전후를 식별하는 식별선을 계산하는 수단과, 그 식별선을 보존하는 기억 수단을 갖고, 실제의 도어 개폐시에 얻어지는 상기 회전 검출 수단과 상기 토크 검출 수단의 출력과, 상기 식별선을 이용하여, 상기 카측 도어와 승강장측 도어의 계합을 검지하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템이다.

본 발명은, 상술한 바와 같이, 엘리베이터의 도어 제어 시스템에서, 상기 전동기의 회전을 검출하는 회전 검출 수단과, 상기 전동기의 토크를 검출하는 전류 센서와, 상기 회전 검출 수단과 상기 전류 센서로부터 얻어지는 시계열 데이터를 상기 승강장측 도어와의 계합 전후에서 통계적으로 분리하는 식별선을 계산하는 수단과, 상기 식별선을 보존하는 기억 수단과, 새롭게 개폐하는 것에 의해서 얻어지는 상기 회전 검출 수단과 상기 전류 센서의 출력과 상기 식별선을 이용하여, 상기 승강장측 도어와 계합한 것을 검지하도록 했기 때문에, 제어 수법에 의하지 않고, 또한, 각 층이나 편하중 등에 따라 도어의 계합 거리의 변동이 있더라도, 카측 도어와 승강장측 도어의 계합을 재빠르게 검지할 수 있다. 따라서, 도어 개방 시간을 줄일 수 있고, 또한, 도어 계합 후, 저속 구간을 줄여 가속 동작으로 이행할 수 있기 때문에, 저속에서의 계합에 의한 저잡음과 저진동 성능을 유지한 채, 엘리베이터의 운행 효율을 좋게 할 수 있다고 하는 현저한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 일반적인 엘리베이터의 카측 도어 장치의 정면도이다.
도 2는 일반적인 엘리베이터의 승강장측 도어 장치의 정면도이다.
도 3은 카측 도어 장치와 승강장측 도어 장치의 관계를 나타내는 평면도이다.
도 4는 일반적인 엘리베이터의 도어 개방시의 각속도 패턴을 나타내는 도면이다.
도 5는 실시 형태 1에 있어서의 제어 알고리즘을 나타내는 블록도이다.
도 6은 도어 위치에 의존하는 기계적 도어 폐쇄력의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 카측 도어의 도어 개방으로부터의 이동량과, 계합전 및 계합 후가 보장되는 영역을 나타내는 도면이다.
도 8은 도어 개방시의 계합 전후의 이상적인 각가속도와 토크의 평면을 나타내는 그래프이다.
도 9는 구한 식별선과, 새로운 각가속도와 토크의 시계열 데이터의 교점으로부터 계합 위치를 검지하는 것을 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 도어 개방시의 계합 전후의 실제의 각가속도와 토크의 평면을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 각속도 패턴의 개선 효과를 나타내는 도면이다.
도 12는 도어 개방시의 계합 전후의 실제의 각속도와 토크 적분의 평면을 나타내는 그래프이다.
도 13은 로우패스 필터에 의해 변동되는 각가속도와 토크의 평면을 나타내는 그래프이다.
도 14는 계합 전과 계합 후를 각각 2점 선택하는 것에 의해 식별선을 결정하는 수법을 나타낸 도면이다.
도 15는 계합 후의 점의 선택 방법에 의해 변동하는 식별선을 나타낸 도면이다.
도 16은 계합전 2점의 선택에 의해 식별선을 결정하는 수법을 나타낸 도면이다.
도 17은 실시 형태 8에서의 제어 알고리즘을 나타내는 블록도이다.
도 18은 전동기가 유도 전압기 혹은 매입 자석 동기형 전동기의 경우의, 실시 형태 1에서의 제어 알고리즘을 나타내는 블록도이다.
도 19는 전동기가 유도 전압기 혹은 매립 자석 동기형 전동기의 경우의, 실시 형태 8에서의 제어 알고리즘을 나타내는 블록도이다.

(실시 형태 1)

도 1~3은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 엘리베이터의 도어 장치의 구성을 나타낸 것이다. 도 1은 엘리베이터의 카측 도어를 나타낸 정면도, 도 2는 엘리베이터의 승강장측 도어를 나타낸 정면도, 도 3은 카측 도어와 승강장측 도어의 관계를 나타내는 평면도이다.

이하, 구성에 대해 설명한다. 도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 2매의 카측 도어(1)의 한쪽에는, 승강장측 도어(6)를 계합하기 위한 계합 베인(2)이 설치되어 있다. 또한, 그것에 대응하도록, 승강장측 도어(6)의 2매 중 한쪽에 계합 롤러(7)가 마련되어 있다. 엘리베이터의 카(8)가 있는 층에서 정지하면, 카측 도어(1)의 한쪽에 설치된 계합 베인(2)이, 승강장측 도어(6)의 한쪽에 설치된 계합 롤러(7)를 사이에 두고 파지하는 기구로 되어 있고, 카측 도어(1)의 개폐 동작에 연동하여, 승강장측 도어(6)를 개폐 동작하도록 구성되어 있다. 이들 계합 베인(2)과 계합 롤러(7)는 통합하여 계합 장치라고 불린다.

또한, 2매의 승강장측 도어(6)는 연결되어 있기 때문에, 계합 롤러(7)가 설치된 측의 승강장측 도어(6)가, 전동기(5)에 의해서 계합 베인(2) 및 계합 롤러(7)를 거쳐서 동작하면, 다른쪽의 승강장측 도어(6)도 반대 방향으로 동작하여 출입구를 개폐한다.

이와 같이, 엘리베이터의 도어 장치는, 카측 도어(1)에 전동기(5)가 설치되어 있고, 각층에서 승강장측 도어(6)를 계합하여 연동해서 개폐하는 기구로 되어 있다. 한편, 계합 베인(2)과 계합 롤러(7)는, 엘리베이터의 카(8)가 주행하고 있을 때에는 접촉하지 않도록 설치될 필요가 있기 때문에, 도 3에 나타내는 바와 같이 서로가 계합 갭(9)를 가지는 관계로 되도록 설치된다. 엘리베이터의 카(8)는 상하(주행) 방향뿐만 아니라 좌우 전후 방향으로도 편하중이나 진동에 의해 움직이는 구조로 되어 있기 때문에, 계합 갭(9)은 그 편차를 흡수할 수 있도록 어느 정도 넓게 취할 필요가 있다.

도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 엘리베이터의 도어 장치에 마련된 도어 콘트롤러(4)의 내부 구성을 나타낸 블럭도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 도어 콘트롤러(4)에는, 각속도 패턴 생성기(12)와, 감산기(20)와, 속도 제어기(13)와, 감산기(21)와, 전류 제어기(14)와, 미분기(22, 23)와, 이득(24)과, 기지(旣知) 토크 변환기(15)와, 감산기(19)와, 식별선 계산기(17)와, 도어 계합 검지기(16)와, 기억 수단(3)이 마련되어 있다. 또한, 도 5에서, 전동기(5)에는 도어 콘트롤러(4)가 접속되어 있고, 전동기(5)의 회전을 검출하는 회전 검출 수단(10)이 접속되어 있다. 여기서, 회전 검출 수단은, 또한, 전동기(5)에서 발생시키는 토크를 검출하는 전류 센서(11)가 접속되어 있다.

도어 콘트롤러(4)에서는, 각속도 패턴 생성기(12)에 의해, 감산기(20)로의 각속도 지령값이 출력된다. 출력된 각속도 지령값으로부터, 회전 검출 수단(10)에서 검출된 회전 각도를 미분기(22)로 미분 처리하여 얻어지는 회전 각속도의 값을, 감산기(20)에서 빼서, 각속도 편차를 구한다. 속도 제어기(13)에서는, 이 각속도 편차를 이용하여, 실제 각속도가 각속도 지령값에 추종하는 전류 지령값을 구한다. 구해진 전류 지령값은 전류 센서(11)에서 검출된 전류값과 감산기(21)에서 연산되고, 감산기(21)로부터는 그 편차가 출력된다. 다음으로, 그 편차에 근거하여, 전류 제어기(14)에 의해서 구동 전압(18)이 정해지고, 이 구동 전압(18)에 의해 전동기(5)가 구동된다.

도 5에 나타내는 본 발명 특유의 식별선 계산기(17)에서는, 미분기(22)에 의해 미분 처리되어 얻어진 각가속도와, 전류 센서(11)에 의해서 검출된 전류값에, 토크 정수 Ke가 이득(24)에 의해서 승산되고(전류 센서(11)의 출력에 이득(24)을 곱하는 것을 토크 검출 수단이라고 부름), 얻어진 전동기의 토크를 이용하여 계합 전후를 분리하는 식별선을 계산한다. 기계적 도어 폐쇄력에 의한 토크(이하에 설명하는 「기지 토크」와 동일함. 이하 마찬가지)는, 도 6에 나타내는 바와 같이 도어의 위치에 따른 값으로 되고, 회전 검출 수단(10)에 의해서 검출된 회전 각도(위치 정보)를 기본으로 하는 것에 의해, 전동기(5)에 부가되는 위치 의존의 토크로서, 기지 토크 변환기(15)에 의해서 계산된다. 도 6에 나타내는 기계적 도어 폐쇄력에 의한 토크는, 용수철이나 추의 자중에 의해서 발생하는 기계적 도어 폐쇄력의 차이에 따라 변동하기 때문에, 기계적 도어 폐쇄력을 발생시키는 구성 요소의 조합의 차이에 따라, 패턴이 1에서 4와 같이 변동한다. 이득(24)의 출력(전류 센서(11)로부터 얻어지는 토크)으로부터 기지 토크를 감산기(19)에 의해서 뺀 값에 의해 토크 τ(k)가 계산된다. 만약, 이러한 감산을 행하지 않고, 이득(24)의 출력에 대한 기지 토크의 비율이 큰 경우, 계합을 오검지하게 된다.

상기 토크 τ(k)의 계산은, 감산기(19)에서의 처리를 행하지 않아도, 정확히 검지할 수 있는 경우도 있다. 그러나, 감산을 행함으로써, 토크 검출 수단(24)의 출력에 대한 기지 토크의 비율이 큰 경우, 계합을 오검지하게 될 가능성을 줄일 수 있다.

도 18에 나타내는 특수 토크 검출 수단(44)에서는, 전동기(5)의 토크를 계산한다. 일반적으로, 전동기(5)가 직류 전동기나 영구 자석 동기형 전동기인 경우, 그 토크는 전류에 비례하기 때문에, 전류 센서(11)에 의해서 검출된 전류값에 이득(24)을 이용함으로써 토크의 계산이 가능하다. 한편, 유도 전압기는 슬립량(slip amount)에 의해서 출력되는 토크가 변동되어 버리기 때문에, 전류만으로는 토크를 계산할 수 없다. 여기서, 전동기에의 구동 전압(18)의 전압 및 주파수나, 회전 검출 수단(10)으로부터 전동기의 각속도를 계산함으로써 슬립량을 도출하고, 식 (1)로부터 토크를 계산할 수 있다.

여기서, Torque_im은 유도 전압기의 토크, s는 슬립량, V는 구동 전압(18), f는 구동 전압(18)의 주파수, p는 극수(pole number), r1 및 r2, 및 x1 및 x2는 전동기의 등가 회로에서 이용되는 회로 정수이다. 또, 계수인 3은 등가 회로의 회로 정수가 1상마다 결정된 경우의 값이고, 3상을 통합하여 회로 정수로 한 경우는 1로 된다.

또한, 매입 자석 동기형 전동기에서도 마찬가지로 전류만으로는 토크를 계산할 수 없다. 매입 자석 동기형 전동기에서는, 릴럭턴스 토크(reluctance torque)가 발생하기 때문에, 식 (2)로부터 토크를 계산할 수 있다.

여기서, Torque_ipm은 매입 자석 동기형 전동기 전동기의 토크, Ψ_a는 영구 자석에 의한 쇄교 자속, L_d 및 L_q는 좌표 변화했을 때의 2상의 유도 계수이고 사전에 주어지는 정수이다. i_d 및 i_q는 전류 센서(11)에서 얻어진 전류값을 좌표 변화하여 얻어지는 2상의 전류값이다. 그 때문에, 매입 자석 동기형 전동기에서의 도 18에 나타내는 특수 토크 검출 수단(44)에서는 식 (2)로 토크가 계산된다.

또, 전동기 선택 플래그(45)에서 사전에 유도 전압기를 선택한 경우는 특수 토크 검출 수단(44)에서 식 (1)로 토크를 계산하고, 매입 자석 동기형 전동기를 선택한 경우는 특수 토크 검출 수단(44)에서 식 (2)로 토크를 계산한다.

다음으로, 본 발명의 특징인 계합 검지 알고리즘에서 이용하는, 도어의 질량에 의한 전동기의 회전 방향의 관성(관성 모멘트)과 주행 저항에 대해 나타낸다.

전동기의 회전축으로부터 도어의 중심까지의 거리가 일정한다고 한 경우, 도어의 질량에 의한 전동기의 회전축 환산의 관성과 도어의 질량은 일정한 비로 된다. 또한, 도어를 구동시킬 때의 마찰에 의해서 생기는 주행 저항과 질량도 일정한 비로 된다. 여기서, 도어의 질량을 일정하다고 하고, 그 때의 관성을 J, 주행 저항을 T, 전동기(5)의 검출 토크를 τ(k), 전동기(5)의 검출 각가속도를 a(k)라고 하면, 식 (3)이 성립된다. 또한, k는 센서의 검출값의 k번째의 샘플링값인 것을 나타내고 있다.

여기서, 전동기(5)로 구동시키는 도어의 질량은 계합 전후에서, 카측 도어만으로부터, 카측 도어와 승강장측 도어를 포함한 것으로 변동된다. 또한, 관성과 질량의 비, 주행 저항과 질량의 비가 일정하기 때문에, 이와 같이 질량이 급격하게 증가하면 J나 T는 그 전후에서 변동하고, 계합 전은 J_b와 T_b로부터 계합 후는 J_a와 T_a와 같은 정수로 변동하게 된다. 여기서, J_b<J_a, T_b<T_a로 된다.

이 정수를 구하기 위해서, 계합 전후를 분리할 수 있는 시계열 데이터의 구간을 이용한다. 계합하는 구간을 도 7에 나타내는 X[㎜]를 중심으로 ±α[㎜]의 구간에 있다고 한다. 여기서, 도어 개방으로부터 X-α까지는 계합하고 있지 않은 것이 보장되어 있고, 도어 개방으로부터 X+α 이후부터 도어 전개까지는 계합하고 있는 것이 보장된다. 그러한 계합하고 있지 않은 것이 보장되는 구간만의 각가속도와 토크의 시계열 데이터를 이용하여, 그 구간의 시계열 데이터 모두 혹은 샘플링된 수 점을 최소 이승법 등으로 직선 근사하는 것에 의해, 혹은 동 구간 상에서 각가속도나 토크가 최대나 최소로 되는 극점(extreme point), 혹은 극점 부근의 수 점의 평균을 이용하여, 직선을 긋는 것에 의해, 그 직선(계합 전의 직선)의 기울기인 J_b와 절편인 T_b를 구할 수 있다.

또한, 계합 후의 J_a와 T_a도 계합 전의 계산 수법과 마찬가지로, 계합하고 있지 않은 것이 보장되는 X+α로부터 전개까지의 구간의 시계열 데이터 모두 혹은 샘플링된 수 점을 최소 이승법 등으로 직선 근사하는 것에 의해, 혹은 각가속도나 토크가 최대나 최소로 되는 극점, 혹은 극점 부근의 수 점의 평균을 이용하여, 직선을 긋는 것에 의해, 그 직선(계합 후의 직선)의 기울기인 J_a와 절편인 T_a를 구할 수 있다. 만약, 여기서 이득(24)의 출력(전류 센서(11)로부터 얻어지는 토크)으로부터 기지 토크를 감산기(19)에 의해서 뺀 값에 의해 토크 τ(k)를 계산하지 않으면, 이득(24)의 출력에 대한 기지 토크의 비율이 커지게 되어, 계합 전의 J_b와 T_b와, 계합 후의 J_a와 T_a가 도어만의 값을 정확히 나타낼 수 없게 되어 버린다.

여기서 회전 검출 수단(10)에 의해서 얻어진 각가속도, 전류 센서(11)로 얻어진 토크의 시계열 데이터를 고려하고, 이러한 시계열 데이터를 도 8에 나타낸 각가속도와 토크의 관계 도면 중에 그려 화살표로 나타내는 궤적(25)을 생각한다(이하, 도 9, 도 13에서도 마찬가지로 궤적(25)은 화살표로 나타냄. 또한, 도 12에서는, 각속도와 토크 적분의 관계도의 궤적(38)을 화살표로 나타냄). 계합에 의해서 관성과 주행 저항이 변동하기 때문에, 계합 전의 그룹(26), 계합 후의 그룹(27)이 직선 형상으로 되고, 식별선(28)은 직선으로 식별할 수 있게 된다. 계합 전의 그룹(26)과 계합 후의 그룹(27)은 모두 직선 형상이기 때문에, 계합 부근을 중심으로 한 V자형으로 되어 있고, 적절한 수법을 이용하면 선형 분리 가능하다고 하는 것을 알 수 있다.

만약, 여기서 전동기(5)의 회전 방향에의 토크의 전달이 비선형이거나, 회전 검출 수단(10)이 비선형인 전달 요소를 통해 고정되어 있거나 한 경우에는, 곡선 형상으로 되기도 한다. 그 때는 회전 방향으로의 토션 용수철(torsion spring)이나 댐퍼(damper)를 고려하는 것이 좋다. 그러한 수법에서는, 비선형인 식별선으로 되지만, 계합 부근에서 신뢰성이 높게 분리할 수 있으면 비선형인 식별선이라도 좋다.

본 실시 형태에서는, 계합의 전후에서 제어 대상의 관성(관성 모멘트)이나 주행 저항 등이 변동한 것을 각가속도, 토크가 변동한 것으로 평가하고 있어, 양호한 식별 성능을 가지는 식별선을 정의할 수 있기 때문에, 계합의 전후가 식별 가능해진다.

여기서, 예를 들면 계합 전후의 2직선을 식 (4)과 같이, 계합 전을 나타내는 직선과 계합 후를 나타내는 직선이 이루는 각도를 2등분하면, 계합 전의 그룹과 계합 후의 그룹을 식별하는 식별선(28)을 구축할 수 있다.

식(4)는 식이 간단하고 또한 쉽고 단순하기 때문에 계산량이 적어도 된다.

식별선 계산기(17)가 각가속도와 토크의 시계열 데이터로부터 유도된 관성을 이용하여 식 (4)를 미리 계산한 후에, 실제의 도어 개폐시에 도 9에 나타내는 바와 같이 새롭게 얻어진 각가속도와 토크의 시계열 데이터와 재차 맞추면, 식 (4)와 교차하는 교점(29)이, 계합되었다고 추정되는 타이밍으로 되어, 즉각적인 계합 검지가 가능해진다. 여기서 도출된 식별선(28)은 기억 수단(3)에 기억된다.

도어 계합 검지기(16)는, 실제의 도어 개폐시에 실시간으로 변동하는 각가속도 a(k), 토크 τ(k), 및 미리 계산되어 기억 수단(3)에 기억되어 있는 식 (4)의 tan((tan^-1(J_a)+tan^-1(J_b))/2), (J_b×T_a-J_a×T_b-(T_a-T_b)×tan((tan^-1(J_a)+tan^-1(J_b))/2)/(J_b-J_a)의 값을 유지하고 있고, 각가속도, 토크의 변동에 따라, 점차적으로 계합했는지 여부를 계속 검지하고, 계합하고 있다고 검지했을 때에는 즉석에서 가속을 개시한다. 그 때문에, 카내 편하중에 의한 카의 기울기에 의해서 생기는 계합 갭의 변동에 대해서도 재빠르게 대응하는 것이 가능하고, 시간적 및 위치적으로 적절한 계합 검지 후에 가속이 가능해진다.

도 10에, 본 발명을 이용한 도어 계합 검지의 일례를 나타낸다. 이 검지 결과에서는, 실험기를 이용하여 검지를 하고 있기 때문에, 계합까지의 도어 이동 거리를 실측할 수 있고, 실제로 계합하고 나서 계합 검지할 때까지의 시간과, 종래의 계합 검지를 행하지 않고 가속하고 있던 타이밍(30)으로부터 계합 검지를 행했을 때의 가속 타이밍까지의 단축량(31)을 알 수 있다. 단축량(31)은, 시간에서 보면 시간의 단축량을 알 수 있고, 각각의 시간에서의 도어의 위치를 보면, 계합 검지에 의한 거리의 단축량을 알 수 있다. 이 결과로부터, 실시간으로 계합 검지를 할 수 있고, 도어 개방 시간이 줄어들어 있는 것을 확인할 수 있었다.

이와 같이 계합 검지에 따라, 전개 위치까지의 잔여 도어 개방 거리 및 각속도 패턴이 각속도 패턴 생성기(12)에 의해 재계산된다. 도 11의 각속도 패턴(33)에 나타내는 바와 같이, 계합 검지 후 즉시 가속(42)하는 것에 의해, 저속 구간을 짧게 하고, 종래의 속도 패턴(32)에 비해, 최고속에서의 구동 시간을 조금 늘리도록 조정된다. 도어의 최대 개방폭은 사양으로 주어져 있고, 도어의 이동거리는 회전 검출 수단(10)에서 계측되기 때문에, 속도 지령값으로서 감산기(20)에 보내지는 것에 의해서 최고속의 구동 시간의 연장 혹은 단축이 실현되어 결과적으로 전체 개방시의 단축 시간(43)과 같이, 도어 개방 시간이 단축된다.

이상과 같이, 본 발명에서는 식별선 계산기(17)에서, 카측 도어(1)와 승강장측 도어(6)의 계합을 검지하고, 도어 계합 검지기(16)와 새로운 각가속도와 토크의 시계열 데이터를 이용하여, 계합한 도어 위치에 따라 각속도 패턴 생성기(12)의 출력을 적시에 변경할 수 있다. 이것에 의해, 그때마다의 조건에서 다른 계합 검지가 가능해지고, 계합 후, 저속 구간을 줄여 가속 동작으로 이행할 수 있기 때문에, 저속에서의 계합에 의한 저잡음과 저진동 성능을 유지한 채, 불필요한 저속 구동 시간을 줄일 수 있어, 엘리베이터의 운행 효율을 좋게 할 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 전동기(5)의 전류를 검출하여 전동기(5)의 토크를 구했지만, 토크 센서를 이용하여 토크를 직접 구해도 좋다. 또한, 계합 검지에 이용하는 토크는, 속도 제어기(13)의 출력인 전류 지령값이어도 좋고, 각가속도의 도출은 1차 미분기(22와 23)을 이용한 것 이외의 2차 미분 필터를 이용한 것 등이어도 좋다. 또한, 회전 검출 수단(10)으로부터 1차 미분기(22와 23)를 이용하여 각가속도를 구했지만, 각속도계에서 계측한 각속도에 1차 미분기(23)만을 이용한 것, 각가속도계에서 계측한 각가속도를 직접 이용한 것이어도 좋다.

또한, 계합 전후의 영역 계산의 갱신은, 열화나 설치 상태에 의해서 변동하는 주행 저항을 고려하여, 매회 영역의 계산을 행하는 것도 가능하지만, 수회에 1회의 학습이나 수주에 1회의 학습, 또는 고정시켰을 때만 1회의 학습, 또는 공장에서 학습한 값으로도 실시 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서 이용한 전동기(5)의 회전 검출 수단(10)은 각도계인 리절버(resolver)나 인코더이어도 좋다. 또한, 도어나 도어와 모터 사이에 있는 기어나 벨트의 위치, 속도, 가속도 등을 계측하고, 회전 방향으로 변환하여 회전 검출 수단으로 하여도 좋다. 또한, 전동기 내부에 발생하는 속도 기전력이 각도 정보를 포함하고 있는 것에 주목하여, 이것을 이용한 센서리스 구동 제어(참고 문헌: 신중 「영구 자석 동기 모터의 벡터 제어 기술·하권-센서리스 구동 제어의 진수」, 제1판, 전파 신문사, 2008년 12월 15일, p.28-29)를 행하여도 좋다. 이와 같이 전동기(5)의 회전 정보를 얻으면, 회전 검출 수단(10)을 설치하는 비용 및, 보수하는 비용, 설치 공간의 점에서 유리하게 된다.

또한, 본 실시 형태에서 이용한 회전 구동하는 전동기(5) 대신에, 직선 구동하는 리니어 모터나 공기압·유압 액추에이터 등을 이용하고, 회전 검출 수단(10) 대신에 위치 센서, 속도 센서, 가속도 센서 등을 이용하여도 좋다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 엘리베이터의 카(8)의 출입구를 개폐하는 카측 도어(1)와, 각층의 승강장의 출입구를 개폐하는 승강장측 도어(6)와, 카측 도어(1)를 개폐 구동하는 전동기(5)와, 카측 도어(1)와 승강장측 도어(6) 사이에 마련되고, 전동기(5)의 개폐 구동에 의한 카측 도어(1)의 개폐 동작에 연동하여 승강장측 도어(6)를 개폐 동작하는 계합 장치를 가지는 엘리베이터의 도어 제어 시스템에서, 전동기(5)의 회전을 검출하는 회전 검출 수단(10)과, 전동기(5)의 토크를 검출하는 전류 센서(11)와, 회전 검출 수단(10)의 출력으로부터 얻어지는 각가속도 정보와 전류 센서(11)로부터 얻어지는 토크 정보를 입력으로 하여 도어 계합 검지기(16)를 가지도록 했기 때문에, 실시간으로 계합 검지를 할 수 있어, 도어 개방 시간을 줄이게 되는 것을 알 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 전동기(5)의 회전 각속도를 생성하는 각속도 패턴 생성기(12)를 갖고, 도어 계합 검지기(16)의 출력으로부터 각속도 패턴 생성기(12)의 출력을 변경하도록 했기 때문에, 그때마다의 조건에서 상이한 계합 검지가 가능해지고, 계합 후, 저속 구간을 줄여 가속 동작으로 이행할 수 있으므로, 저속에서의 계합에 의한 저잡음과 저진동 성능을 유지한 채, 불필요한 저속 구동 시간을 줄일 수 있어, 엘리베이터의 운행 효율을 좋게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 회전 검출 수단(10)의 출력으로부터 얻어지는 위치 정보에 의해 전동기(5)가 부하되는 위치 의존의 토크를 계산하는 기지 토크 변환기(15)를 갖고, 도어 계합 검지기가 전류 센서(11)로부터 얻어지는 토크 정보로부터 기지 토크 변환기(15)의 출력을 줄인 것을 입력으로 하도록 했기 때문에, 도어 위치에 의해서 정해지는 기존의 토크를 미리 없앨 수 있으므로, 고정밀의 검지가 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 식별선(28)의 구축을 위해서 계합 전후를 나타내는 직선을 등각도로 2등분하는 직선을 선택했지만, 기계적 사양에 의해서 계합 검지의 정밀도는 변동한다. 그러한 기계적 사양을 고려하여, 오검지를 방지하거나, 계합 검지를 앞당겨 하거나 하는 것을 목적으로 해서, 등각도가 아니고, 가중치 부여를 한 각도를 이용하여 식별선(28)을 구축하여도 좋다.

또한, 계합 전후의 관성과 주행 저항의 차이 혹은 비를 크게 하기 위해서, 승강장측 도어(37)에 승강장측 도어용 기계적 도어 폐쇄력을 부가하고, 식별선(28)을 구축하는 수법도 있다. 승강장측 도어용 기계적 도어 폐쇄력은 추와 도르래를 이용하여 중력을 도어 폐쇄 방향의 힘으로 바꾸거나, 용수철력으로 도어 폐쇄 방향의 힘을 발생시키거나 하는 것이다. 계합의 오검지를 방지하거나, 계합 검지를 앞당겨 하는 것을 목적으로 해서, 승강장측 도어용 기계적 도어 폐쇄력을 이용하여 식별선(28)을 구축하여도 좋다.

(실시 형태 2)

본 실시 형태에서는, 계합 전후의 각가속도와 토크의 시계열 데이터를 그룹이라고 보고, 통계적으로 그룹과 그룹을 분리하는 직선을 식별선(28)으로서 구축한다.

여기서, 그룹과 그룹을 분리하는 평면을 마진 최대화(그룹과 그룹을 구성하는 요소간의 모든 직선 거리 중에서 최소의 거리를 최대로 선택하는 평면이며, 선형 식별할 수 있는 데이터이면, 이 최소의 거리를 등분비, 즉 최대화하는 점을 포함한 평면이 됨)한다는 수법으로 계산하는 것을 생각할 수 있다.

본 실시 형태에서 측정되는 각가속도와 토크의 변동에 의해서 식별선을 본 실시 형태의 수법으로 구성하면, 미학습의 신규 데이터에서도 계합을 식별할 수 있게 된다. 단, 본 실시 형태에서는 각가속도와 토크의 2차원을 이용하기 때문에, 식별선은 직선으로 된다.

본 실시 형태에서는, 학습하는 데이터의 계합 전후의 그룹의 요소의 라벨 부여(그룹의 요소가 계합 전인지 계합 후인지 결정하는 것)가 필요하다. 그 라벨 부여 수법으로서, 계합하고 있는 것, 하고 있지 않는 것이 확실히 알 수 있는 위치를 이용하여 라벨 부여를 행한다. 계합 갭이 X±α(전체 폐쇄 상태를 원점으로 한 카측 도어 이동량)와 같은 형식으로 표현되는 경우, X-α까지는 계합 전의 그룹(26)인 것을 알 수 있다. 한편, X+α 이후는 계합 후의 그룹(인) 것을 알 수 있다.

이와 같이, 계합 전후의 라벨 부여할 수 있던 각가속도, 토크의 데이터를 이용하여, 식별선(28)을 결정하지만, 그 결정을 위해서 본 실시 형태의 수법으로 한정할 필요는 없고, 서포트 벡터 머신(SVM)이나 은닉 마르코프 모델(hidden Markov model)HMM)이나 DP 매칭 등, 그 외의 일반적인 패턴 인식 알고리즘으로도 식별 대상의 특징(예를 들면, 계합 전의 그룹(26)과 계합 후의 그룹(27)이 직선 형상으로 되는 등)을 사용하면 결정할 수 있다. 또한, 주성분 분석이나 k-평균법(k-means) 등의 식별 수법은 사전에 라벨 부여를 하고 정보를 사용하지 않기 때문에, 식별선의 신뢰성은 낮아지지만, 식별선의 설정은 가능하다.

또, 식별선을 결정하기 위해서 마진을 최대화한다고 하는 수법만이 아니라, 진동을 억제하는 등의 목적을 위해서, 계합의 후 가속하기까지 우도를 갖게 하는 것을 목적으로 하여, 계합 전의 그룹에서 보아 계합 후의 측으로 약간 식별선을 어긋나게 하는 수법도 있다. 이것을 만족시키기 위해서, 계합 후의 그룹으로부터 식별선까지의 거리의 중량감을 계합 전의 그룹으로부터 식별선까지의 거리에 비해 작게 한다고 하는 수법을 생각할 수 있다. 또, 계합 전과 계합 후의 데이터 범위는, 계합 전·계합 후의 전부의 구간에서도 과도적이 아니거나, 외력이 가해지지 않거나의 이유로, 노이즈 내성이 강해지는 일부의 구간을 뽑아내어 선택하거나 하여도 좋다.

여기서, 식별선은 계합 전의 그룹과 계합 후의 그룹으로부터의 마진이 최대이기 때문에, 시계열 데이터(25)와 식별선(28)의 교점(29)은 계합 직후를 나타내고, 시계열 데이터가 교점(29)을 넘었을 때에, 계합하고 있는지 여부를 식별, 즉 계합한 것을 검지할 수 있다.

(실시 형태 3)

실시 형태 1 및 2에서는 각가속도와 토크를 이용하여 식별선을 설정했지만, 회전 검출 수단(10)과 전류 센서(11)에서 얻어지는 그 외의 상태 변수로서, 각속도와 토크 적분값을 이용하여도, 실시 형태 1과 동일한 식별선(28)을 정의할 수 있다. 각속도나 토크 적분값은, 각가속도와 토크의 시계열 데이터로 생긴 미소한 노이즈를 적분에 의한 평균화로 제거하는 것이 가능하고, 노이즈 내성을 강화할 수 있다. 또한, 만약, 각가속도를 계산하기 위해서 각속도를 미분하여 구하고 있던 경우, 필터를 사용하는 것에 의한 지연의 영향이 생기지만, 그 영향을 없앨 수도 있다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 각속도-토크 적분값 평면에서, 식별선(28)은 실시 형태 1 및 2와 동등한 수법에 의해 구성할 수 있다. 이러한 식별선은, 각도나 토크의 미분값 등 다른 상태 변수를 이용하여 설정한 것으로도 구성할 수 있고, 상태 변수의 선택에 의존하지 않고 계합의 검지가 가능해진다.

(실시 형태 4)

실시 형태 1에서는 회전 검출 수단(10)을 이용하여 각가속도를 구했지만, 각가속도 정보는 때때로 노이즈를 많이 가지기 때문에, 로우패스 필터을 사용할 필요가 있다. 그 때, 로우패스 필터의 차수가 크거나, 컷오프 주파수가 낮거나 한 경우, 로우패스 필터가 가지는 위상 지연의 성질에 의해, 도 13과 같이 시계열 데이터가 전체적으로 도어 개방의 개시측으로 시프트되고, X-α의 위치나 실제의 계합 위치도 도어 개방의 개시측으로 시프트된다. 그러나, 식별선(28)은 X-α의 위치나 실제의 계합 위치의 변동에는 영향을 받지 않기 때문에, 검지가 지연되게 되는 방향으로 된다. 단, 로우패스 필터의 차수를 내리거나, 컷오프 주파수를 높게 하거나 하면, 노이즈 내성이 약해지기 때문에, 미소한 노이즈에 의해 계합을 오검지하게 될 가능성이 높아진다.

노이즈의 양은 장치 및 장치가 설치된 환경에 의해 변동하지만, 이상의 관계를 생각하여, 로우패스 필터의 차수를 낮추거나 혹은 컷오프 주파수를 높여 설계하고, 노이즈에 의해 오검지를 한다면, 로우패스 필터의 차수를 높이거나 컷오프 주파수를 작게 하거나 하여, 오검지를 하지 않도록 설계하면, 오검지가 없는 계합 검지를 할 수 있게 된다.

(실시 형태 5)

본 실시 형태에서는, 계합 전의 그룹으로부터 임의의 2점과, 또한 계합 후가 보장되는 그룹으로부터 임의의 2점을 얻고, 계합 전의 2점을 이용하여 직선을 그리고, 그 기울기와 절편을 J_b, T_b로 한다. 마찬가지로, 계합 후의 2점을 이용하여 J_a, T_a를 도출한다. 그것들을 이용하여, 식 (4)로 식별선을 구성한다. 단, 계합 전과 계합 후의 2점은 가능한 한 떨어져 있는 쪽이, 계합 전과 계합 후의 국소적인 기울기(관성)와 절편(주행 저항)을 파악한 직선으로 되지 않기 때문에, 계합 전과 계합 후의 평균적인 직선을 나타낼 수 있게 되어, 식별선의 성능이 좋아진다.

이상과 같은, 본 실시 형태 5에서는, 관성과 주행 저항을 계산하는데 최소 이승법과 같이 복잡하고 계산량이 많은 계산을 할 필요가 없어, 비교적 작은 메모리로 변수를 유지할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태 5에서는, 실시 형태 1~4와 동일한 효과가 얻어짐과 아울러, 비교적 작은 메모리와 계산량으로 오식별을 하지 않도록 한 식별선이 얻어지게 된다.

(실시 형태 6)

본 실시 형태에서는, 계합 전의 그룹으로부터 임의의 2점과, 또한 계합 후가 보장되는 그룹으로 X+α 부근의 1점을 사용하여 마진 최대으로 되는 식별선을 구성한다. 단, 계합 전의 2점은 가능한 한 떨어져 있는 쪽이, 국소적인 관성과 주행 저항을 파악하는 일이 없어, 식별선의 성능이 좋아진다. 또한, 도 15에 나타내는 바와 같이 계합 후의 1점은 X+α로부터 멀어짐에 따라(도 15 중의 화살표(34) 참조), 식별선이 계합 전의 그룹으로부터 멀어지기 때문에(도 15 중의 화살표(35) 참조), X+α의 쪽이 좋다.

또한, 계합 전의 2점 중 1점을 계합 전의 최대 토크를 취하는 점의 각가속도와 토크를 이용하여 식별선을 결정하면, 기울기가 계합 전의 그룹과 마찬가지로, 절편이 계합 전의 그룹보다 크기 때문에, 계합 전의 그룹과 교점(29)이 교차하는 일은 없어, 오식별이 없어진다.

이상과 같이, 본 실시 형태 6에서는, 실시 형태 5와 동일한 효과가 얻어짐과 아울러, 비교적 작은 메모리·계산량으로 오식별을 하지 않도록 한 식별선이 얻어지게 된다.

(실시 형태 7)

본 실시 형태에서는, 도 16에 나타내는 바와 같이 계합 전의 그룹으로부터 임의의 2점을 사용하여 식별선을 구성한다. 단, 계합 전의 2점과 계합 후의 2점은 각각 가능한 한 떨어져 있는 쪽이, 국소적인 관성과 주행 저항을 파악하는 일어 없어, 식별선의 성능이 좋아진다. 관성과 주행 저항은 계합에 의해서, 카측 도어만의 상태로부터, 승강장측 도어를 포함한 것으로 변동된다. 그 때, 카측 도어만으로부터, 카측 도어+승강장측 도어(37)의 질량비는 2배 정도이고(질량비가 정밀도 좋게 사전에 알고 있었던 경우, 그것을 이용하는 것이 좋음), 계합 후의 관성과 주행 저항도 단순하게 각각 2배 정도로 된다. 그 때문에, 식 (4)를 이용하여, 식별선을 도출하면, 식별선의 관성과 주행 저항은 계합 전의 각각 (1+2)/2/1=3/2배 정도로 된다. 도 16에서는, 계합 전의 대표선을 참조부호 36으로 나타내고, 36의 기울기와 절편이 2배로 되는 계합 후의 대표선을 37로 나타낸다.

또한, 본 실시 형태 7에서는, 계합 후의 그룹으로부터 임의의 2점을 사용하여 식별선을 구성하여도 좋다. 단, 계합 전의 2점과 계합 후의 2점은 각각 가능한 한 떨어져 있는 쪽이, 국소적인 관성과 주행 저항을 파악하는 일이 없어, 식별선의 성능이 좋아진다. 그 때, 계합전의 관성과 주행 저항은 질량비로부터 계합 후의 각각 1/2배 정도이고, 식별선의 관성과 주행 저항은 계합 후의 각각 (1+1/2)/2/1=3/4배 정도로 된다.

이상과 같이, 본 실시 형태 7에서는, 실시 형태 6과 동일한 효과가 얻어짐과 아울러, 최소의 메모리 및 계산량으로 오식별을 하지 않도록 한 식별선이 얻어지게 된다.

(실시 형태 8)

도 17은 본 실시 형태 8에 따른 엘리베이터의 도어 장치에 마련된 도어 콘트롤러(4)의 내부 구성을 나타낸 블록도이다. 도 17에서, 도 5와 동등한 기능을 가지는 것은 동일 부호를 부여하여 나타내고, 여기서는 그들의 설명을 생략한다. 도 5와 도 17의 구성의 차이로서는, 도 17에서는, 도 5의 속도 제어기(13) 대신에 속도 제어기(41)가 마련되어 있는 것과, 전류 제어기(14)와 전동기(5) 사이에, 과부하 검출기(39)가 추가되어 있는 것, 또한, 도어 계합 검지기(16) 대신에 도어 계합 검지·질량 추정기(40)가 마련되어 있는 것이다.

도 19는 전동기가 유도 전압기나 매입 자석 동기형 전동기의 경우에, 본 실시 형태 8에 따른 엘리베이터의 도어 장치에 마련된 도어 콘트롤러(4)의 내부 구성을 나타낸 블록도이다. 도 19에서, 도 18과 동등한 기능을 가지는 것은 동일 부호를 부여하여 나타내고, 여기서는 그들의 설명을 생략한다. 도 18과 도 19의 구성의 차이로서는, 도 19에서는, 도 18의 속도 제어기(13) 대신에, 속도 제어기(41)가 마련되어 있는 것과, 전류 제어기(14)와 전동기(5) 사이에, 과부하 검출기(39)가 추가되어 있는 것, 또한, 도어 계합 검지기(16) 대신에 도어 계합 검지·질량 추정기(40)가 마련되어 있는 것이다.

도어 계합 검지·질량 추정기(40)에서는, 도어 계합 검지기(17)에서 검지한 계합 위치와 함께, 관성과 질량의 비가 일정하는 것을 이용하여, 실시 형태 5의 수법을 이용해서 계산한 계합 전, 계합 후의 추정된 관성으로부터 각각 계합 전, 계합 후의 질량을 추정하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태 8에서는, 속도 제어기(41)의 출력이 도어 계합 검지·질량 추정기(40)의 출력에 의해서 변경된다. 또, 본 실시 형태에서도, 각속도 패턴 생성기(12)에 의해, 전동기(5)로의 각속도 지령값이 출력되고, 출력된 각속도 지령값으로부터, 회전 검출 수단(10)에서 검출된 회전 각도를 미분기(22)에서 미분 처리하여 얻어지는 회전 각속도를 감산기(20)에서 감산하고, 각속도 편차를 계산하고, 속도 제어기(41)가, 이 각속도 편차에 근거하여, 실제 각속도가 지령 각속도에 추종하는 전류 지령값을 계산한다. 이 때, 본 실시 형태에서는, 당해 전류 지령값이 도어 계합 검지·질량 추정기(40)의 출력에 의해서 적당 변경된다. 속도 제어기(41)의 일례로서는, 식 (5)에 나타내는 PI 속도 제어기 G(s)가 있다. 본 실시 형태에서는, 식 (5)의 PI 속도 제어기가 이용되는 경우를 예로서 설명하지만, 본 발명의 적용이 PI 제어기에 한정되는 것이 아니고, 동등한 동작을 행하는 것이면, 다른 속도 제어기를 이용하여도 좋다.

일반적으로, 전류 제어기(14)의 지령값에 대한 추종성은 속도 제어기(41)보다 높게 설정된다. 이 조건 하에서 속도 제어기(41)가 식 (5)와 같은 PI 속도 제어기라고 가정하면, 속도 제어기(41)의 추종성을 나타내는 지표인 교차 주파수 ω_c는 식 (6)과 같이 된다.

식 (6)으로부터 제어계의 추종성을 일정하게 유지하고자 하는 경우는, 관성 J에 맞추어 비례 이득 K_sp를 변경하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 본 발명에 의하면, 도어 계합 검지·질량 추정기(40)에 의해 관성 J를 추정할 수 있기 때문에, 각 층의 도어 질량의 차이, 또한, 승강장측 도어(6)의 계합 유무에 의해서 제어 비례 이득 K_sp를 변경할 수 있다. 이것에 의해, 각 층의 도어 질량의 차이, 승강장측 도어(6)의 계합 유무에 관계없이, 제어계의 추종성을 일정하게 유지할 수 있어, 보다 미세한 제어가 가능해진다.

적분 비례 이득 K_si는, 예를 들면, 「AC 서보 시스템의 이론과 설계의 실제」(참고 문헌: 스기모토 히데히코 외 2명, 「AC 서보 시스템의 이론과 설계의 실제」, 제7판, 종합 전자출판사, 2005년 7월 10일, p.153-157)에 의하면, 식 (7)을 만족하도록 설정된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 과부하 검출기(39)의 설정이 도어 계합 검지·질량 추정기(40)의 출력에 의해서 변경된다. 과부하 검출기(39)는, 토크가 미리 설정된 소정의 이상 검지 임계값보다 커지면, 카측 도어(1) 혹은 승강장측 도어(6)에 인체가 접촉 혹은 꼈다는 등으로 판단하여, 도어의 움직임을 반전시키기 위한 수단이다. 이것에 의해, 인체에 큰 부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 도어 계합 검지·질량 추정기(40)의 출력에 따라, 과부하 검출기(39)의 이상 검지 임계값의 값을 변경시킨다.

전동기(5)의 토크는, 카측 도어(1)의 질량이나 승강장측 도어(6)의 질량에 의해서 바뀌기 때문에, 과부하를 검출하기 위한 이상 검지 임계값도 변경시키는 것이 바람직하다. 본 발명을 이용하면, 전동기(5)가 움직이는 도어의 질량을 추정할 수 있기 때문에, 추정 도어 질량이 큰 경우에는 과부하 검출 임계값을 크게 하고, 추정 도어 질량이 작은 경우에는 과부하 검출 임계값을 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 신뢰성이 높은 과부하 검출이 가능해진다.

이상과 같이, 본 실시 형태 8에서는, 실시 형태 1~7과 동일한 효과가 얻어짐과 아울러, 이하의 효과를 더 얻을 수 있다.

본 실시 형태에서는, 각속도 패턴 생성기(12)의 출력과 회전 검출 수단(10)으로부터 얻어지는 회전 속도와의 차이로부터 전동기(5)를 제어하는 속도 제어기(41)를 갖고, 당해 속도 제어기(41)의 비례 이득을 도어 계합 검지·질량 추정기(40)의 출력에 근거하여 도어 질량 추정치에 대응해서 변경하도록 했기 때문에, 각 층이나 계합 전후에서 상이한 도어 질량에 따라 속도 제어계를 최적으로 변경할 수 있으므로, 도어 질량에 의존하지 않고 동등한 진동이나 잡음 성능을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 전동기(5)의 토크가 소정의 검지 임계값 이상으로 된 경우에 이상이라고 검지하는 과부하 검출기(39)를 가져 도어 계합 검지·질량 추정기(40)의 출력으로부터 과부하 검출기(39)의 이상 검지 임계값을 변경하도록 했기 때문에, 각 층이나 계합 전후에서 상이한 다른 도어 질량에 따라 과부하 검출의 임계값을 설정할 수 있으므로, 정밀도가 높은 과부하 검출이 가능해진다.

1: 카측 도어
2: 계합 베인
3: 기억 수단
4: 도어 콘트롤러
5: 전동기
6: 승강장측 도어
7: 계합 롤러(2와 7을 합하여 계합 장치)
8: 카
9: 계합 갭
10: 회전 검출 수단
11: 전류 센서
12: 각속도 패턴 생성기
13: 속도 제어기
14: 전류 제어기
15: 기지 토크 변환기
16: 도어 계합 검지기
17: 식별선 계산기
18: 구동 전압
19: 감산기
20: 감산기
21: 감산기
22: 미분기
23: 미분기
24: 이득
25: 궤적
26: 계합 전의 그룹
27: 계합 후의 그룹
28: 식별선
29: 교점
30: 계합 검지를 행하지 않고 가속하고 있던 타이밍
31: 본 기술에 의한 단축량
32: 종래의 계합 검지 없음의 각속도 패턴
33: 계합 검지 후 즉시 가속의 각속도 패턴
34: X+α로부터 멀어지는 방향으로 선택했을 때의 계합 후의 1점의 변동
35: 계합 후의 1점이 멀어졌을 때의 식별선의 변동
36: 계합 전을 대표하는 직선
37: 계합 후를 대표하는 직선
38: 각속도와 토크 적분의 시계열 데이터의 궤적
39: 과부하 검출기
40: 도어 계합 검지·질량 추정기
41: 속도 제어기
42: 계합 검지 후 즉시 가속
43: 전체 개방시의 단축 시간
44: 특수 토크 검출 수단
45: 전동기 선택 플래그

Claims (20)

1. 엘리베이터의 카의 출입구를 개폐하는 카측 도어와, 각 층의 승강장의 출입구를 개폐하는 승강장측 도어와, 상기 카측 도어를 개폐 구동하는 전동기와, 상기 카측 도어와 상기 승강장측 도어 사이에 마련되고, 상기 전동기의 개폐 구동에 의한 상기 카측 도어의 개폐 동작에 연동하여 상기 승강장측 도어를 개폐 동작하는 계합 장치를 갖는 엘리베이터의 도어 제어 시스템으로서,
   상기 전동기의 회전을 검출하는 회전 검출 수단의 출력 및 상기 전동기의 토크를 검출하는 토크 검출 수단을 이용하여 미리 계산된 상기 카측 도어와 상기 승강장측 도어의 계합 전과 계합 후를 분리하는 식별선과, 실제의 도어 개폐시에 얻어지는 상기 회전 검출 수단의 출력과, 상기 토크 검출 수단의 출력을 이용하여 상기 카측 도어와 상기 승강장측 도어의 계합을 검지하는 도어 계합 검지기
   를 구비한 것을 특징으로 하는 엘리베이터 도어 제어 시스템.
   
2. 엘리베이터의 카의 출입구를 개폐하는 카측 도어와, 각 층의 승강장의 출입구를 개폐하는 승강장측 도어와, 상기 카측 도어를 개폐 구동하는 전동기와, 상기 카측 도어와 상기 승강장측 도어 사이에 마련되고, 상기 전동기의 개폐 구동에 의한 상기 카측 도어의 개폐 동작에 연동하여 상기 승강장측 도어를 개폐 동작하는 계합 장치를 가지는 엘리베이터의 도어 제어 시스템으로서,
   상기 전동기의 회전을 검출하는 회전 검출 수단의 출력과, 상기 전동기의 토크를 검출하는 토크 검출 수단의 출력을 이용하여, 미리 상기 카측 도어와 승강장측 도어의 계합 전과 계합 후를 분리하는 식별선을 계산하는 수단과,
   상기 식별선을 보존하는 기억 수단과,
   실제의 도어 개폐시에 얻어지는 상기 회전 검출 수단의 출력 및 상기 토크 검출 수단의 출력과, 상기 기억 수단에 보존된 식별선을 이용하여, 상기 카측 도어와 승강장측 도어의 계합을 검지하는 도어 계합 검지기
   를 구비한 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 전동기의 회전 속도를 지시하는 각속도 패턴 생성기를 갖고, 상기 도어 계합 검지기의 출력을 이용하여, 상기 각속도 패턴 생성기의 출력을 변경하는 것
   을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 전동기의 회전 속도를 지시하는 각속도 패턴 생성기를 갖고, 상기 도어 계합 검지기의 출력을 이용하여, 상기 각속도 패턴 생성기의 출력을 변경하는 것
   을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
   
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전 검출 수단의 출력으로부터 얻어지는 시계열 데이터와, 상기 토크를 검출하는 전류 센서로부터 얻어지는 시계열 데이터 중에서, 계합하고 있는 것 및 계합하고 있지 않는 것이 기계적 사양으로부터 보장되는 구간의 데이터를 이용하여, 상기 계합의 전후를 식별하는 식별선을 미리 계산하는 수단과,
   그 식별선을 기억하는 기억 수단과,
   그 기억한 정보와, 실제의 도어 개폐시에 상기 전동기의 회전 검출 수단의 출력으로부터 얻어지는 시계열 데이터와, 상기 전류 센서의 출력으로부터 얻어지는 시계열 데이터를 이용하여, 계합한 것을 실시간으로 검지하는 도어 계합 검지기를 가지는 것
   을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
   
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 회전 검출 수단의 출력으로부터 얻어지는 시계열 데이터와, 상기 토크를 검출하는 전류 센서로부터 얻어지는 시계열 데이터 중에서, 계합하고 있는 것 및 계합하고 있지 않는 것이 기계적 사양으로부터 보장되는 구간의 데이터를 이용하여, 상기 계합의 전후를 식별하는 식별선을 미리 계산하는 수단과,
   그 식별선을 기억하는 기억 수단과,
   그 기억한 정보와, 실제의 도어 개폐시에 상기 전동기의 회전 검출 수단의 출력으로부터 얻어지는 시계열 데이터와, 상기 전류 센서의 출력으로부터 얻어지는 시계열 데이터를 이용하여, 계합한 것을 실시간으로 검지하는 도어 계합 검지기를 가지는 것
   을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
   
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 회전 검출 수단의 출력으로부터 얻어지는 시계열 데이터와, 상기 토크를 검출하는 전류 센서로부터 얻어지는 시계열 데이터 중에서, 계합하고 있는 것 및 게합하고 있지 않는 것이 기계적 사양으로부터 보장되는 구간의 데이터를 이용하여, 상기 계합의 전후를 식별하는 식별선을 미리 계산하는 수단과,
   그 식별선을 기억하는 기억 수단과,
   그 기억한 정보와, 실제의 도어 개폐시에 상기 전동기의 회전 검출 수단의 출력으로부터 얻어지는 시계열 데이터와, 상기 전류 센서의 출력으로부터 얻어지는 시계열 데이터를 이용하여, 계합한 것을 실시간으로 검지하는 도어 계합 검지기를 가지는 것
   을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
   
8. 제 4 항에 있어서,
   상기 회전 검출 수단의 출력으로부터 얻어지는 시계열 데이터와, 상기 토크를 검출하는 전류 센서로부터 얻어지는 시계열 데이터 중에서, 계합하고 있는 것 및 계합하고 있지 않는 것이 기계적 사양으로부터 보장되는 구간의 데이터를 이용하여, 상기 계합의 전후를 식별하는 식별선을 미리 계산하는 수단과,
   그 식별선을 기억하는 기억 수단과,
   그 기억한 정보와, 실제의 도어 개폐시에 상기 전동기의 회전 검출 수단의 출력으로부터 얻어지는 시계열 데이터와, 상기 전류 센서의 출력으로부터 얻어지는 시계열 데이터를 이용하여, 계합한 것을 실시간으로 검지하는 도어 계합 검지기를 가지는 것
   을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
   
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 회전 검출 수단의 출력으로부터 얻어지는 위치 정보와, 상기 전동기를 구동하는 구동 전압 및 상기 위치 정보로부터 토크를 계산하는 특수 토크 검출 수단과,
   상기 위치 정보에 의존하여 기계적으로 출력되는 기지(旣知) 토크를 사전에 계산하는 기능을 가지는 기지 토크 변환기를 갖는 것
   을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
   
10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 검출 수단으로부터 얻어진 각가속도의 시계열 데이터와, 상기 토크 검출 수단으로부터 얻어진 토크의 시계열 데이터로부터, 계합하고 있는 것 및 계합하고 있지 않는 것이 기계적 사양에 의해 보장되는 구간의 데이터로부터 얻어지는 계합 전, 계합 후가 보장되는 구간의 시계열 데이터를 이용하여, 계합 전, 계합 후의 관성과 주행 저항을 도출하고, 상기 계합에 의해서 구동 대상이 카측 도어만으로부터, 승강장측 도어를 포함한 것으로 되는 것을 이용해서, 식별선을 구성한 것
    을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
    
11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    로우패스 필터의 차수나 컷오프 주파수를 변경하는 것
    을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
    
12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 검출 수단의 출력으로부터 얻어지는 위치 정보에 의해, 상기 전동기에 부가되는 위치 의존의 토크를 계산하는 기지 토크 변환기를 갖고,
    상기 기지 토크 변환기의 출력과, 상기 회전 검출 수단으로부터 얻어진 각가속도의 시계열 데이터와, 상기 토크 검출 수단으로부터 얻어진 토크의 시계열 데이터를 이용하여, 계합하고 있는 것 및 계합하고 있지 않는 것이 기계적 사양에 의해 보장되는 구간의 데이터를 선택하고, 얻어지는 계합 전과 계합 후가 보장되는 구간의 시계열 데이터를 이용해서 구한 계합 전, 계합 후의 관성과 주행 저항으로부터 도어 계합 및 도어 질량을 추정하는 도어 계합 검지·도어 질량 추정기를 갖는 것
    을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
    
13. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 검출 수단으로부터 얻어진 시계열 데이터와, 상기 토크 검출 수단으로부터 얻어진 토크의 시계열 데이터로부터, 계합하고 있는 것 및 계합하고 있지 않는 것이 기계적 사양에 의해 보장되는 구간의 데이터를 선택하고, 얻어지는 계합 전과 계합 후가 보장되는 구간의 시계열 데이터를 이용해서, 계합 전과 계합 후를 대표하는 직선을 각각 도출하고, 계합 전의 직선과 계합 후의 직선이 이루는 각도를 2등분하는 직선을 상기 식별선으로 하는 것
    을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
    
14. 제 1 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 검출 수단으로부터 얻어진 시계열 데이터와, 상기 토크 검출 수단으로부터 얻어진 토크의 시계열 데이터로부터, 계합하고 있는 것 및 계합하고 있지 않는 것이 기계적 사양에 의해 보장되는 구간의 데이터를 선택하고, 얻어지는 계합 전과 계합 후가 보장되는 구간의 시계열 데이터를 이용하여, 계합 전과 계합 후를 대표하는 직선을 각각 도출하고, 계합 전의 직선과 계합 후의 직선이 이루는 각도를 등각도가 아니라, 가중치 부여를 한 각도를 이용해서 상기 식별선을 구성하는 것
    을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
    
15. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    계합 전은 2점의 각가속도와 토크의 정보, 계합 후는 2점의 각가속도와 토크의 정보를 이용하여 상기 식별선을 구성하는 것
    을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
    
16. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    계합 전은 2점의 각가속도와 토크의 정보, 계합 후는 1점의 각가속도와 토크의 정보를 이용하여 상기 식별선을 구성하는 것
    을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
    
17. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    계합 전의 2점의 각가속도와 토크의 정보와 계합 전후의 질량비의 정보를 이용하여 상기 식별선을 구성하는 것
    을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
    
18. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    계합 후의 2점의 각가속도와 토크의 정보와 계합 전후의 질량비의 정보를 이용하여 상기 식별선을 구성하는 것
    을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
    
19. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 각속도 패턴 생성기의 출력과, 상기 회전 검출 수단으로부터 얻어지는 회전 속도의 차이로부터 상기 전동기를 제어하는 속도 제어기를 갖고,
    계합하고 있는 것 및 계합하고 있지 않는 것이 기계적 사양에 의해 보장되는 구간의 데이터를 선택하고, 얻어지는 계합 전과 계합 후가 보장되는 구간의 시계열 데이터를 이용하여 구한 계합 전, 계합 후의 관성과 주행 저항으로부터 도어 계합 및 도어 질량을 추정하는 도어 계합 검지·질량 추정기의 출력을, 상기 속도 제어기에 입력하는 것
    을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.
    
20. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전동기의 토크가 소정의 값 이상으로 된 경우에 이상이라고 검지하는 과부하 검출기를 갖고, 계합하고 있는 것 및 계합하고 있지 않는 것이 기계적 사양에 의해 보장되는 구간의 데이터를 선택하고, 얻어지는 계합 전과 계합 후가 보장되는 구간의 시계열 데이터를 이용하여 구한 계합 전, 계합 후의 관성으로부터 도어 계합 및 도어 질량을 추정하는 도어 계합 검지·질량 추정기의 출력으로부터, 상기 과부하 검출기의 이상 검지 임계값을 변경하는 것
    을 특징으로 하는 엘리베이터의 도어 제어 시스템.

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