エレベータのドア装置とその制御装置
【課題】各ドアの重量が異なる場合でも、各ドアの開閉動作において高い速度追従性能と振動抑制性能を得ることを目的とする。
【解決手段】
モータの回転軸に負荷を与えるドアのドア重量または前記ドア重量に基づくイナーシャとして設定されるドア情報を記憶するドア情報記憶手段と、前記ドア情報と前記ドアの実際のドア重量または前記実際のドア重量に基づくイナーシャである真値との差を小さくするように、前記ドア情報を補正するドア情報補正手段と、前記ドア情報補正手段が補正した前記ドア情報に基づき、前記速度指令値と前記実速度との差を小さくするように前記モータに対するトルク指令を出力する速度制御手段と、を備えた。
【解決手段】
モータの回転軸に負荷を与えるドアのドア重量または前記ドア重量に基づくイナーシャとして設定されるドア情報を記憶するドア情報記憶手段と、前記ドア情報と前記ドアの実際のドア重量または前記実際のドア重量に基づくイナーシャである真値との差を小さくするように、前記ドア情報を補正するドア情報補正手段と、前記ドア情報補正手段が補正した前記ドア情報に基づき、前記速度指令値と前記実速度との差を小さくするように前記モータに対するトルク指令を出力する速度制御手段と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エレベータのドア装置とその制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
同一ビル内の各階床に設置された乗場ドアは、施された意匠の違いなどに起因して、その重量が均一でない場合がある。この場合、各階床に対応するドアをそれぞれ同一の速度指令により開閉しようとしても、比較的重いドアの開閉速度が速度指令値に対して追従しきれず、ドアの開閉による振動や騒音が発生するという問題がある。
【０００３】
上記のような問題を解決すべく、特許文献１には、予め記憶した各階床に対応する乗場ドアの重量に基づき、各階床に対応する制御要素を決定し、決定した制御定数に基づき各階床に対応するドアの開閉を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平4-243791号公報（たとえば図１、段落0007）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、予め記憶した各階床に対応する乗場ドアの重量と実際の各階床に対応する乗場ドアの重量との間に誤差がある場合、ドアの速度指令値に対する開閉速度の速度追従性能を向上することができないという問題がある。
【０００６】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、各ドアの重量が異なる場合でも、各ドアの開閉動作において高い速度追従性と振動抑制性能を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明におけるエレベータのドア制御装置は、エレベータのドアまたは前記ドアを駆動するモータの回転軸の速度指令値を出力する速度指令値出力手段と、前記モータの回転角度に基づき前記ドアまたは前記モータの回転軸の実速度を出力する実速度出力手段と、前記モータの回転軸に負荷を与える前記ドアのドア重量または前記ドア重量に基づくイナーシャとして設定されるドア情報を記憶するドア情報記憶手段と、前記ドア情報と前記ドアの実際のドア重量または前記実際のドア重量に基づくイナーシャである真値との差を小さくするように、前記ドア情報を補正するドア情報補正手段と、前記ドア情報補正手段が補正した前記ドア情報に基づき、前記速度指令値と前記実速度との差を小さくするように前記モータに対するトルク指令を出力する速度制御手段と、前記トルク指令に基づき前記モータを駆動するモータ駆動手段と、を備えた。
【０００８】
また、本発明におけるエレベータのドア装置は、エレベータのドアと、前記ドアを駆動するモータと、前記モータの回転角度に基づき前記モータを駆動する上記のドア制御装置と、を備えた
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ドアまたはモータ回転軸の速度指令値に対する実速度の速度追従性能と外乱によるドアの振動の抑制性能とを向上することができる。よって、ドアの開閉による振動や騒音の発生を抑制することができ、快適なエレベータのドア装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１におけるエレベータのドア装置を示す図である。
【図２】実施の形態１におけるドア制御装置１０を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１における実速度Ｖと速度指令値Ｖ*とを示すグラフである。
【図４】実施の形態１における補正部１４の処理を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１におけるエレベータのドア装置の効果を示すグラフである。
【図６】実施の形態２におけるドア制御装置１０を示すブロック図である。
【図７】実施の形態２における加速度指令値Ａ１*と加速度指令値Ａ２*とを示すグラフである。
【図８】実施の形態２におけるエレベータのドア装置の効果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１１】
９ モータ
１０ ドア制御装置
１１ 階床データ記憶部
１２ 速度制御部
１３ 速度指令値生成部
１４ 補正部
１５ 速度演算部
１６ 電流制御部
１７ ＰＷＭインバータ
３０ かごドア
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
まず、図１と図２を参照して、本発明の実施の形態１におけるエレベータのドア装置の構成を説明する。図１は、実施の形態１におけるエレベータのドア装置を示す図である。図示しないかご出入口の上縁部には、水平方向に桁３が設けられている。桁３には、案内レール４が水平方向に設けられている。かご出入口を開閉する一対のかごドア３０は、一対のドアパネル１ａ、１ｂと、一対のドアパネル１ａ、１ｂの上端に設けられた一対の吊り手２ａ、２ｂとを有している。一対の吊り手２ａ、２ｂには、レール４に案内されて転動される複数のローラ５が設けられている。
【００１３】
桁３には、駆動巻掛車６ａと従動巻掛車６ｂとが一対のかごドア３０の開閉方向に互いに間隔をおいて設けられている。駆動巻掛車６ａと従動巻掛車６ｂとには、無端状をなす伝動条体７が巻き掛けられて張設されている。ドア制御装置１０は、かごが各階床に停止する毎に、モータ９を駆動するための電流を制御することにより、後述する速度指令値Ｖ*に則った一対のかごドア３０の開閉を行う。駆動巻掛車６ａは、モータ９が駆動することにより回転される。駆動巻掛車６ａが回転すると、伝動条体７が循環動作し、従動巻掛車６ｂが回転される。
【００１４】
一対の吊り手２ａ、２ｂは、伝動条体７の循環動作により一対のかごドア３０が互いに逆方向へ移動するように、一対の連結具８ａ、８ｂを介して伝動条体７の上側部分と下側部分に連結されている。なお、かごドア３０は、かごが各階床に停止する毎に、図示しない乗場出入口を開閉する図示しない乗場ドアを把持し、その後、乗場ドアと一体的に開閉動作する。
【００１５】
図２は、図１のドア制御装置１０を示すブロック図である。以降、図２に示す各ブロックの機能について説明する。エンコーダなどのセンサ１８は、モータ９の回転軸の回転角度θを検出し、所定時間毎にこの回転角度θを出力する。
【００１６】
速度演算部１５は、センサ１８が出力する回転角度θに基づき、かごドア３０の開閉方向の速度である実速度Ｖを算出し、所定時間毎にこの実速度Ｖを出力する。
【００１７】
速度指令値生成部１３は、速度演算部１５が出力する実速度Ｖに基づき、かごドア３０が開閉動作を開始してから経過した時間（以降、「開閉動作時間」と呼ぶ。）を算出するとともに、算出した開閉動作時間に基づき、速度指令値Ｖ*を出力する。この速度指令値Ｖ*は、所定時間毎のかごドア３０の開閉方向の速度を指令するものであり、予め設定される値である。このように、速度指令値Ｖ*を時間に依存させることにより、かごドア３０の開閉動作にかかる時間が無駄に長引くことを抑制することができる。
【００１８】
階床データ記憶部１１は、各階床に対応するイナーシャＪ０を記憶するとともに、後述する補正部１４が出力する各階床に対応する補正係数ｎに基づき、各階床に対応する補正イナーシャＪ１＝Ｊ０×ｎを算出し、これを記憶する。ここで、ある階床に対応するイナーシャＪ０とは、その階床においてモータ９の回転軸に負荷を与えるドア重量を、モータ回転軸換算により変換した値であり、予め設定される値、または図示しないドア重量を推定する手段などにより出力される値である。ここで、ある階床におけるドア重量とは、かごドア３０の重量、その階床に設けられた乗り場ドアの重量、およびかごドア３０に取り付けられたドア機器の重量の総和である。ドア機器の例としては、図示しない各種センサと、図示しない減速機、駆動巻掛車６ａ、および従動巻掛車６ｂなどの回転系機器とがある。
【００１９】
そして、記憶されたモータ回転軸のイナーシャ、もしくはドア重量は、後述の速度制御部１２に出力される。また、記憶されたイナーシャもしくはドア重量は、速度指令値生成部１３に出力してもよい。後述の補正部１４において補正係数ｎに変更が生じることは、ドア重量の推定値が変更されることを意味する。このとき、エレベータのドア駆動では、障害物や乗客にドアパネルが接触した時の衝撃を規定値以下にするための戸閉エネルギーを制限する必要がある。（例えば、米国法規ASME-A17/2.13.4.2、欧州法規EN81.1/7.5.21において戸閉エネルギーの制限が規定されている。）そこで、階床データ記憶部１１において補正されたドア重量推定値を速度指令値生成部１３に出力することで、速度指令値の大きさやタイミングを変更してもよい。
【００２０】
補正部１４は、速度演算部１５が出力する実速度Ｖと速度指令値生成部１３が出力する速度指令値Ｖ*とに基づき、速度指令値Ｖ*に対する実速度Ｖの速度追従性能を向上すべく、各階床に対応する補正係数ｎを出力する。ある階床に対応する補正係数ｎは、その階床に対応するイナーシャＪ０とその階床に対応する実際のドア重量を仮にモータ回転軸換算により変換した値（以降、「真値Ｊ」と呼ぶ）との間に誤差がある場合に、イナーシャＪ０より真値Ｊに近い補正イナーシャＪ１を得るために用いられる。以降、図３と図４を参照して、補正部１４の処理を説明する。
【００２１】
図３は、横軸を時間とし、縦軸を速度とした場合において、実施の形態１におけるかごドア３０の開動作における実速度Ｖと速度指令値Ｖ*とを示すグラフである。実速度Ｖは実線にて、速度指令値Ｖ*は点線にて示している。横軸において、ｔ０は速度指令値Ｖ*におけるかごドア３０の開動作の全閉時点であり、ｔａは速度指令値Ｖ*におけるかごドア３０の開動作の全開時点である。縦軸において、かごドア３０が開く方向の速度を正方向とする。また、Ｖｍａｘは速度指令値Ｖ*の最大値である。
【００２２】
図４は、実施の形態１における補正部１４の処理を示すフローチャートである。なお、図４に示す処理は、各階床毎に独立して行われる。まず、補正部１４は、速度指令値Ｖ*の最大値Ｖｍａｘを閾値ｒ０と決定し、実速度Ｖの最大値を指標ｒと決定する（ステップＳ１００）。つぎに、補正部１４は、閾値ｒ０と指標ｒを比較し、閾値ｒ０と指標ｒの差が所定値以内であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。Ｓ１０１にて、閾値ｒ０と指標ｒの差が所定値以内である場合は、速度指令値Ｖ*に対する実速度Ｖの速度追従性能が良好であると判断し、つぎに、補正部１４は、Ｓ１０２へ進む。ここで、Ｓ１０１における「所定値」は、所望の速度追従性能に応じて決定する。
【００２３】
Ｓ１０２にて、補正部１４は、速度指令値Ｖ*に対する実速度Ｖの速度追従性能を最良にするのに最適な補正係数ｎを決定する（ステップＳ１０２）。ここで、Ｓ１０１にて、閾値ｒ０と指標ｒの差が所定値以内である場合は、Ｓ１０２にて、補正部１４は、かかる最適な補正係数ｎとして、初期値である１を決定する。これは、すなわちイナーシャＪ０が十分真値Ｊに近いために、補正イナーシャＪ１をイナーシャＪ０と等しくすることを意味する。つぎに、補正部１４は、Ｓ１０２にて決定した補正係数ｎを出力し（ステップＳ１０３）、その後、処理を終了する。
【００２４】
一方、Ｓ１０１にて、閾値ｒ０と指標ｒの差が所定値を超える場合は、速度指令値Ｖ*に対する実速度Ｖの速度追従性能が良好でないと判断し、つぎに、補正部１４は、指標ｒが閾値ｒ０より大きいか否かを判断する（ステップＳ１０４）。ここで、（モータ９のトルク）≒（ドア重量をモータ９の回転軸換算などにより変換したイナーシャ）×（速度指令値Ｖ*から微分により換算した加速度）という関係が成り立つ。この関係式において、速度指令値Ｖ*から換算した加速度を定数として考えると、指標ｒが閾値ｒ０より大きい場合とは、イナーシャＪ０を真値Ｊより小さく設定していたために、モータ９のトルクが速度指令値Ｖ*から換算した加速度を得るために必要な大きさよりも小さく設定された場合に等しい。よって、Ｓ１０４にて、指標ｒが閾値ｒ０より大きい場合、つぎに、補正部１４は、イナーシャＪ０より真値Ｊに近い補正イナーシャＪ１を得るために、補正係数ｎを初期値である１より所定値だけ大きくした値に設定し、この補正係数ｎを出力する（ステップＳ１０５）。
【００２５】
つぎに、補正部１４は、再びかごドア３０の開動作が行われると、速度指令値Ｖ*の最大値Ｖｍａｘを閾値ｒ０と決定し、実速度Ｖの最大値を指標ｒと決定する（ステップＳ１０６）。つぎに、補正部１４は、指標ｒが閾値ｒ０以下か否かを判断する（ステップＳ１０７）。Ｓ１０７にて、指標ｒが閾値ｒ０より大きい場合、補正部１４は、Ｓ１０５に戻る。一方、Ｓ１０７にて、指標ｒが閾値ｒ０以下である場合、つぎに、補正部１４は、Ｓ１０２へ進む。この場合、Ｓ１０２では、初めて指標ｒが閾値ｒ０以下となった今回のかごドア３０の開動作において、Ｓ１０５にて出力した補正係数ｎを最適なものと決定する。なお、この代わりに、初めて指標ｒが閾値ｒ０以下となる直前回のかごドア３０の開動作において、Ｓ１０５にて出力した補正係数ｎを最適なものと決定してもよい。
【００２６】
一方、Ｓ１０４にて、指標ｒが閾値ｒ０より小さい場合とは、上記と同様に考えると、イナーシャＪ０を真値Ｊより大きく設定していたために、モータ９のトルクが速度指令値Ｖ*から換算した加速度を得るために必要な大きさよりも大きく設定された場合に等しい。よって、Ｓ１０４にて、指標ｒが閾値ｒ０より小さい場合、つぎに、補正部１４は、イナーシャＪ０より真値Ｊに近い補正イナーシャＪ１を得るために、補正係数ｎを初期値である１より所定値だけ小さくした値に設定し、この補正係数ｎを出力する（ステップＳ１０８）。
【００２７】
つぎに、補正部１４は、再びかごドア３０の開動作が行われると、速度指令値Ｖ*の最大値Ｖｍａｘを閾値ｒ０と決定し、実速度Ｖの最大値を指標ｒと決定する（ステップＳ１０９）。つぎに、補正部１４は、指標ｒが閾値ｒ０以上か否かを判断する（ステップＳ１１０）。Ｓ１１０にて、指標ｒが閾値ｒ０より小さい場合、補正部１４は、Ｓ１０８に戻る。一方、Ｓ１１０にて、指標ｒが閾値ｒ０以上である場合、つぎに、補正部１４は、Ｓ１０２へ進む。この場合、Ｓ１０２では、初めて指標ｒが閾値ｒ０以上となった今回のかごドア３０の開動作において、Ｓ１０８にて出力した補正係数ｎを最適なものと決定する。なお、この代わりに、初めて指標ｒが閾値ｒ０以上となる直前回のかごドア３０の開動作において、Ｓ１０５にて出力した補正係数ｎを最適なものと決定してもよい。
【００２８】
以上、図３と図４を参照して、かごドア３０の開動作における補正部１４の処理を説明したが、かごドア３０の閉動作における補正部１４の処理も同様に行う。ただし、かごドア３０の閉動作では、Ｓ１００、Ｓ１０６、およびＳ１０９において、速度指令値Ｖ*の最小値の絶対値を閾値ｒ０と決定し、実速度Ｖの最小値の絶対値を指標ｒと決定するものとする。
【００２９】
なお、Ｓ１０５における「所定値」は、その値が小さいほど、速度指令値Ｖ*に対する実速度Ｖの速度追従性能を向上することができる一方で、Ｓ１０２にて最適な補正係数ｎを決定するまでに行われるかごドア３０の開閉動作の回数が増大する。よって、この所定値は、所望の速度追従性能と許容されるかごドア３０の開閉動作回数とによって決定する。
【００３０】
このように、補正部１４は、かごドア３０の開閉動作における速度指令値Ｖ*と実速度Ｖの最高速度を速度追従性能の判断基準とするため、容易に判断を行うことができる。また、エレベータを据え付けた後の動作確認の際や保守点検の際に、一旦最適な補正係数ｎを決定すれば、その後のかごドア３０の開閉動作において補正係数ｎを変更する必要は無いため、かごドア３０の開閉動作性能を一定に保つことができる。
【００３１】
速度制御部１２は、速度指令値生成部１３が出力する速度指令値Ｖ*、速度演算部１５が出力する実速度Ｖ、および階床データ記憶部１１が記憶する補正イナーシャＪ１に基づき、電流指令値Ｉｑ*を算出し、所定時間毎にこの電流指令値Ｉｑ＊を出力する。実際のドア装置には、レール４にゴミが詰まることによる走行抵抗、かごドア３０の変形による摩擦ロス、またはかごドア３０とドア機器または乗客との接触などの外乱が生じる場合がある。そして、このような外乱は、速度指令値Ｖ*と実速度Ｖとの間の誤差の要因となる。速度制御部１２は、実速度Ｖが速度指令値Ｖ*に追従するよう、モータ９の駆動を制御するものである。
【００３２】
速度制御部１２は、図２の一点鎖線にて示すように、フィードフォワード（Ｆｅｅｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ：ＦＦ）制御部２０とフィードバック（Ｆｅｅｄ−Ｂａｃｋ：ＦＢ）制御部２１とを有する。ＦＦ制御部２０は、速度指令値Ｖ*に対して実速度Ｖを追従させるために、速度追従性能を設定する手段である。一方、ＦＢ制御部２１は、外乱によるかごドア３０の振動を抑制するために、モータ９の回転軸の指令回転速度と実際の回転速度との間の回転誤差の補正性能、すなわちかごドア３０の振動抑制性能を設定する手段である。ＦＦ制御部２０は、図２の点線にて示すように、第１のＦＦ制御器２０ａと第２のＦＦ制御器２０ｂとを有する。
【００３３】
第１のＦＦ制御器２０ａは、速度指令値Ｖ*を入力とするとともに、伝達関数Ｃｆ（ｓ）＝ωｆ／（ｓ+ωｆ）で示される。ωｆは、目標値に対する出力の応答特性を指定する周波数である。第２のＦＦ制御器２０ｂは、速度指令値Ｖ*を入力とするとともに、伝達関数Ｐｍ（ｓ）−１×Ｃｆ（ｓ）で示される。ここで、Ｐｍ（ｓ）は、各階床に対応するドア機器の制御用モデルであり、階床データ記憶部１１が記憶する各階床に対応する補正イナーシャＪ１を用いて、Ｐｍ（ｓ）＝１／Ｊ１ｓで示される。
【００３４】
ＦＢ制御部２１は、第１のＦＦ制御器２０ａの出力と実速度Ｖとの偏差を入力とし、伝達関数Ｃｂ（ｓ）＝Ｋｓｐ+Ｋｓｉ／ｓで示される。Ｋｓｐは比例ゲインであり、Ｋｓｐ＝Ｊ１×ωｃ／ＫＴで示される。Ｊ１は階床データ記憶部１１が記憶する補正イナーシャ、ωｃは目標値に対する出力の回転誤差の補正性能を指定する制御交差周波数、ＫＴはモータ９のトルク特性である。一方、Ｋｓｉは積分ゲインであり、Ｋｓｉ≦Ｋｓｐ×ωｃ／５を満たすように設定される。
【００３５】
速度制御部１２が出力する電流指令値Ｉｑ*は、第２のＦＦ制御器の出力とＦＢ制御部２１の出力との総和である。
【００３６】
このように、速度制御部１３は、ＦＦ制御器２０とＦＢ制御部２１とを有することにより、ＦＦ制御器２０にて行う速度追従性能の設定と、ＦＢ制御部２１にて行う振動抑制性能とを、独立して行うことができる。
【００３７】
また、第２のＦＦ制御器２０ｂとＦＢ制御部２１にて、イナーシャＪ０より真値Ｊに近い補正イナーシャＪ１を用いることにより、第２のＦＦ制御器２０ｂにて設定される速度追従性能とＦＢ制御部２１にて設定される振動抑制性能とを向上することができる。これにより、かごドア３０の開閉による振動や騒音の発生を抑制することができる。
【００３８】
なお、制御対象Ｐ（ｓ）とドア機器の制御用モデルＰｍ（ｓ）とが一致するとき、目標の応答特性Ｃｆ（ｓ）＝Ｐ（ｓ）×Ｐｍ（ｓ）-１×Ｃｆ（ｓ）を指定することになる。これは、ドア開閉の加速・最高速・減速といった区間の全てにおいて実速度Ｖが速度指令値Ｖ*に常に追従することを意味する。Ｃｆ（ｓ）＝１であるとき、速度指令値Ｖ*と実速度Ｖは等しいことを意味する。
【００３９】
電流制御部１６は、速度制御部１２が出力する電流指令値Ｉｑ*と、電流検出器１９から帰還される検出電流値Ｉｑとに基づいて、モータ９に供給される電流値を制御する。電流制御部１６の出力は、ＰWＭインバータ１７を介してモータ９に入力され、かごドア３０の開閉動作の駆動力を発生させる。
【００４０】
図５は、実施の形態１におけるエレベータのドア装置の効果を示すグラフである。図３と同様、横軸を時間、縦軸を速度とし、実速度Ｖは実線にて、速度指令値Ｖ*は点線にて示している。横軸において、ｔ０は速度指令値Ｖ*におけるかごドア３０の開動作の全閉時点であり、ｔａは速度指令値Ｖ*におけるかごドア３０の開動作の全開時点である。縦軸において、Ｖｍａｘは速度指令値Ｖ*の最大値である。イナーシャ値を補正する前における図３と比べると、イナーシャ値を補正した後における図５では、速度指令値Ｖ*に対する実速度Ｖの速度追従性能が大きく向上されていることがわかる。
【００４１】
なお、速度演算部１５が出力する実速度Ｖは、かごドア３０の開閉方向の速度の代わりに、モータ９の回転軸の回転速度でもよい。また、センサ１８が出力する回転角度θを用いる代わりに、モータ９を駆動するための電流の検出値を用いて、モータ９の回転速度を推定するようにしてもよい。
【００４２】
また、図４に示す補正部１４の処理において、乗客がかごに乗り降りする際にドアパネル１ａ、１ｂと接触する可能性が高いようなかごドア３０の開閉動作では、安定的に指標ｒが得られない可能性が高い。よって、この場合は、Ｓ１０５およびＳ１０８において、各回の開閉動作毎に補正係数ｎを変更するのではなく、複数回の開閉動作毎に補正係数ｎを変更することにより、Ｓ１０２にて高い精度にて最適な補正係数ｎを決定することができる。
【００４３】
なお、速度制御部１２は、ＦＦ制御部２０を有さずにＦＢ制御部２１のみを有してもよい。この場合、ＦＢ制御部２１は、速度指令値Ｖ*と実速度との偏差を入力とする。また、速度制御部１２が出力する電流指令値Ｉｑ*は、ＦＢ制御部２１の出力となる。
【００４４】
なお、実施の形態１では、イナーシャ値を補正したが、代わりに、ドア重量を補正するようにしてもよい。
【００４５】
実施の形態１によれば、速度制御部にて用いるイナーシャ値を、各階床における実際のドア重量をモータ回転軸換算などにより変換した値である真値に、ほぼ一致させることができる。これにより、かごドアまたはモータ回転軸の速度指令値に対する実速度の速度追従性能と外乱によるかごドアの振動の抑制性能とを向上することができる。よって、かごドア３０の開閉による振動や騒音の発生を抑制することができ、快適なエレベータのドア装置を提供することができる。
【００４６】
実施の形態２．
図６〜図８を参照して、本発明の実施の形態２におけるエレベータのドア装置について説明する。なお、実施の形態２におけるエレベータのドア装置の構成は、ドア制御装置１０以外の構成について、図１に示すものと同様である。以降、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００４７】
図６は、実施の形態２におけるドア制御装置を示すブロック図である。速度指令値生成部１３は、速度演算部１５が出力する実速度Ｖに基づき、速度指令値Ｖ*を出力する。
【００４８】
以降、速度指令値生成部１３の処理を説明する。まず、速度指令値生成部１３は、所定時間毎の速度指令値Ｖ１*を、後述する補正部１４に出力する。ここで、所定時間毎の速度指令値Ｖ１*は、所定時間毎のかごドア３０の開閉方向の速度を指令するものであり、予め設定される値である。
【００４９】
つぎに、速度指令値生成部１３は、所定時間毎の速度指令値Ｖ１*に基づき、積分により所定位置毎の速度指令値Ｖ２*を算出する。ここで、所定位置毎の速度指令値Ｖ２*は、所定位置毎のかごドア３０の開閉方向の速度を指令するものである。
【００５０】
つぎに、速度指令値生成部１３は、速度指令値Ｖ*におけるかごドア３０の開動作の全閉時点ｔ０から最大値Ｖｍａｘを出力する時点ｔｍａｘまでの間（以降、「加速区間」と呼ぶ）、速度演算部１５が出力する実速度Ｖに基づき、開閉動作時間を積分により算出するとともに、算出した開閉動作時間に基づき、速度指令値Ｖ*として速度指令値Ｖ１*を出力する。このように、速度指令値Ｖ１*を時間に依存させることにより、加速区間にかかる時間が無駄に長引くことを抑制することができる。
【００５１】
つぎに、速度指令値生成部１３は、最大値Ｖｍａｘを出力する時点ｔｍａｘから速度指令値Ｖ*におけるかごドア３０の開動作の全開時点ｔａまでの間（以降、「減速区間」と呼ぶ）、速度演算部１５が出力する実速度Ｖに基づき、かごドア３０の位置を積分により算出するとともに、算出したかごドア３０の位置に基づき、速度指令値Ｖ*として速度指令値Ｖ２*を出力する。このように、速度指令値Ｖ２*を位置に依存させることにより、減速区間において実速度Ｖが速度指令値Ｖ*より大きくなることを抑制することができる。これにより、かごドア３０の開動作による振動や騒音を抑制することができる。
【００５２】
補正部１４は、実施の形態１の図４に示す処理と同様の処理を行う。ただし、Ｓ１００、Ｓ１０６、Ｓ１０９において、補正部１４は、速度指令値生成部１３が出力する所定時間毎の速度指令値Ｖ１*に基づき、所定時間毎の加速度指令値Ａ１*を微分により算出するとともに、算出した加速度指令値Ａ１*の減速区間における最小値Ａｍｉｎの絶対値を指標ｒ０と決定する。また、補正部１４は、速度指令値生成部１３が減速区間にて出力する所定位置毎の速度指令値Ｖ２*に基づき、所定位置毎の加速度指令値Ａ２*を微分により算出するとともに、算出した加速度指令値Ａ２*の減速区間における最小値の絶対値を指標ｒと決定する。
【００５３】
図７は、横軸を時間とし、縦軸を加速度とした場合において、実施の形態２におけるかごドア３０の開動作の所定時間毎の加速度指令値Ａ１*と所定位置毎の加速度指令値Ａ２*とを示すグラフである。図７において、減速区間における加速度指令値Ａ２*は、速度指令値生成部１３が加速度指令値Ａ２*を出力した時の開閉動作時間を横軸の座標として表示されている。所定時間毎の加速度指令値Ａ１*は破線にて、所定位置毎の加速度指令値Ａ２*は点線にて示している。横軸において、ｔ０は加速度指令値Ａ１*におけるかごドア３０の開動作の全閉時点であり、ｔａは加速度指令値Ａ１*におけるかごドア３０の開動作の全開時点である。縦軸において、かごドア３０が開く方向の加速度を正方向とする。また、Ａｍｉｎは加速度指令値Ａ１*の最小値である。
【００５４】
ここで、図７における減速区間において、加速度指令値Ａ１*と加速度指令値Ａ２*とが一致しないのは、速度指令値Ｖ*に対する実速度Ｖの速度追従性能が良好でないことに起因する。すなわち、実施の形態１と同様に、図４のＳ１０４にて、指標ｒが閾値ｒ０より大きい場合とは、イナーシャＪ０を真値Ｊより小さく設定していたために、モータ９のトルクが加速度指令値Ａ１*を得るために必要な大きさよりも小さく設定された場合に等しい。一方、図４のＳ１０４にて、指標ｒが閾値ｒ０より小さい場合とは、上記と同様に考えると、イナーシャＪ０を真値Ｊより大きく設定していたために、モータ９のトルクが加速度指令値Ａ１*を得るために必要な大きさよりも大きく設定された場合に等しい。
【００５５】
以上、図７を参照して、かごドア３０の開動作における補正部１４の処理を説明したが、かごドア３０の閉動作における補正部１４の処理も同様に行う。ただし、かごドア３０の閉動作では、図４のＳ１００、Ｓ１０６、およびＳ１０９において、加速度指令値Ａ１*の最大値を閾値ｒ０と決定し、加速度指令値Ａ２*の最大値を指標ｒと決定するものとする。
【００５６】
なお、実施の形態２では、速度追従性能の判断基準として、所定時間毎の加速度指令値Ａ１*と所定位置毎の加速度指令値Ａ１*の減速区間における絶対値の最大値を用いたが、これに限られない。すなわち、たとえば、所定時間毎の加速度指令値Ａ１*と所定位置毎の加速度指令値Ａ１*において、かごドア３０が所定位置に達するまでにかかる開閉動作時間などを用いてもよい。
【００５７】
また、実施の形態２では、加速区間にて所定時間毎の速度指令値Ｖ1*が出力され、減速区間にて所定位置毎の速度指令値Ｖ２*が出力されるが、これに限られない。すなわち、所定時間毎の速度指令値Ｖ1*と所定位置毎の速度指令値Ｖ２*とは、いかなるかごドア３０の位置または開閉動作時間にて切り替わって出力されてもよい。
【００５８】
図８は、実施の形態２におけるエレベータのドア装置の効果を示すグラフである。図７と同様、横軸を時間、縦軸を加速度とし、所定時間毎の加速度指令値Ａ１*は破線にて、所定位置毎の加速度指令値Ａ２*は点線にて示している。横軸において、ｔ０は加速度指令値Ａ１*におけるかごドア３０の開動作の全閉時点であり、ｔａは加速度指令値Ａ１*におけるかごドア３０の開動作の全開時点である。縦軸において、Ａｍｉｎは加速度指令値Ａ１*の最小値である。イナーシャ値を補正する前における図７と比べると、イナーシャ値を補正した後における図８では、加速度指令値Ａ１*と加速度指令値Ａ２*とがほぼ一致していることがわかる。これは、イナーシャ値を補正することにより、速度指令値Ｖ*に対する実速度Ｖの速度追従性能が大きく向上されたことを意味する。
【００５９】
なお、実施の形態２では、イナーシャ値を補正したが、代わりに、ドア重量を補正するようにしてもよい。
【００６０】
実施の形態２によれば、実施の形態１の効果に加え、補正部１４は、かごドア３０の開閉動作における実速度Ｖを速度追従性能の判断基準として用いる必要が無いため、外乱の影響を受けることなく精度の高い判断を行うことができる。
【００６１】
なお、実施の形態１と実施の形態２において、速度指令値生成部１３は速度指令値出力手段に相当し、速度演算部１５は実速度出力手段に相当し、階床データ記憶部１１はドア情報記憶手段に相当し、補正部１４はドア情報補正手段に相当し、速度制御部１２は速度制御手段に相当し、電流制御部１６とＰＷＭインバータ１７はモータ駆動手段に相当する。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エレベータのドア装置とその制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
同一ビル内の各階床に設置された乗場ドアは、施された意匠の違いなどに起因して、その重量が均一でない場合がある。この場合、各階床に対応するドアをそれぞれ同一の速度指令により開閉しようとしても、比較的重いドアの開閉速度が速度指令値に対して追従しきれず、ドアの開閉による振動や騒音が発生するという問題がある。
【０００３】
上記のような問題を解決すべく、特許文献１には、予め記憶した各階床に対応する乗場ドアの重量に基づき、各階床に対応する制御要素を決定し、決定した制御定数に基づき各階床に対応するドアの開閉を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平4-243791号公報（たとえば図１、段落0007）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、予め記憶した各階床に対応する乗場ドアの重量と実際の各階床に対応する乗場ドアの重量との間に誤差がある場合、ドアの速度指令値に対する開閉速度の速度追従性能を向上することができないという問題がある。
【０００６】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、各ドアの重量が異なる場合でも、各ドアの開閉動作において高い速度追従性と振動抑制性能を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明におけるエレベータのドア制御装置は、エレベータのドアまたは前記ドアを駆動するモータの回転軸の速度指令値を出力する速度指令値出力手段と、前記モータの回転角度に基づき前記ドアまたは前記モータの回転軸の実速度を出力する実速度出力手段と、前記モータの回転軸に負荷を与える前記ドアのドア重量または前記ドア重量に基づくイナーシャとして設定されるドア情報を記憶するドア情報記憶手段と、前記ドア情報と前記ドアの実際のドア重量または前記実際のドア重量に基づくイナーシャである真値との差を小さくするように、前記ドア情報を補正するドア情報補正手段と、前記ドア情報補正手段が補正した前記ドア情報に基づき、前記速度指令値と前記実速度との差を小さくするように前記モータに対するトルク指令を出力する速度制御手段と、前記トルク指令に基づき前記モータを駆動するモータ駆動手段と、を備えた。
【０００８】
また、本発明におけるエレベータのドア装置は、エレベータのドアと、前記ドアを駆動するモータと、前記モータの回転角度に基づき前記モータを駆動する上記のドア制御装置と、を備えた
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ドアまたはモータ回転軸の速度指令値に対する実速度の速度追従性能と外乱によるドアの振動の抑制性能とを向上することができる。よって、ドアの開閉による振動や騒音の発生を抑制することができ、快適なエレベータのドア装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１におけるエレベータのドア装置を示す図である。
【図２】実施の形態１におけるドア制御装置１０を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１における実速度Ｖと速度指令値Ｖ*とを示すグラフである。
【図４】実施の形態１における補正部１４の処理を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１におけるエレベータのドア装置の効果を示すグラフである。
【図６】実施の形態２におけるドア制御装置１０を示すブロック図である。
【図７】実施の形態２における加速度指令値Ａ１*と加速度指令値Ａ２*とを示すグラフである。
【図８】実施の形態２におけるエレベータのドア装置の効果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１１】
９ モータ
１０ ドア制御装置
１１ 階床データ記憶部
１２ 速度制御部
１３ 速度指令値生成部
１４ 補正部
１５ 速度演算部
１６ 電流制御部
１７ ＰＷＭインバータ
３０ かごドア
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
まず、図１と図２を参照して、本発明の実施の形態１におけるエレベータのドア装置の構成を説明する。図１は、実施の形態１におけるエレベータのドア装置を示す図である。図示しないかご出入口の上縁部には、水平方向に桁３が設けられている。桁３には、案内レール４が水平方向に設けられている。かご出入口を開閉する一対のかごドア３０は、一対のドアパネル１ａ、１ｂと、一対のドアパネル１ａ、１ｂの上端に設けられた一対の吊り手２ａ、２ｂとを有している。一対の吊り手２ａ、２ｂには、レール４に案内されて転動される複数のローラ５が設けられている。
【００１３】
桁３には、駆動巻掛車６ａと従動巻掛車６ｂとが一対のかごドア３０の開閉方向に互いに間隔をおいて設けられている。駆動巻掛車６ａと従動巻掛車６ｂとには、無端状をなす伝動条体７が巻き掛けられて張設されている。ドア制御装置１０は、かごが各階床に停止する毎に、モータ９を駆動するための電流を制御することにより、後述する速度指令値Ｖ*に則った一対のかごドア３０の開閉を行う。駆動巻掛車６ａは、モータ９が駆動することにより回転される。駆動巻掛車６ａが回転すると、伝動条体７が循環動作し、従動巻掛車６ｂが回転される。
【００１４】
一対の吊り手２ａ、２ｂは、伝動条体７の循環動作により一対のかごドア３０が互いに逆方向へ移動するように、一対の連結具８ａ、８ｂを介して伝動条体７の上側部分と下側部分に連結されている。なお、かごドア３０は、かごが各階床に停止する毎に、図示しない乗場出入口を開閉する図示しない乗場ドアを把持し、その後、乗場ドアと一体的に開閉動作する。
【００１５】
図２は、図１のドア制御装置１０を示すブロック図である。以降、図２に示す各ブロックの機能について説明する。エンコーダなどのセンサ１８は、モータ９の回転軸の回転角度θを検出し、所定時間毎にこの回転角度θを出力する。
【００１６】
速度演算部１５は、センサ１８が出力する回転角度θに基づき、かごドア３０の開閉方向の速度である実速度Ｖを算出し、所定時間毎にこの実速度Ｖを出力する。
【００１７】
速度指令値生成部１３は、速度演算部１５が出力する実速度Ｖに基づき、かごドア３０が開閉動作を開始してから経過した時間（以降、「開閉動作時間」と呼ぶ。）を算出するとともに、算出した開閉動作時間に基づき、速度指令値Ｖ*を出力する。この速度指令値Ｖ*は、所定時間毎のかごドア３０の開閉方向の速度を指令するものであり、予め設定される値である。このように、速度指令値Ｖ*を時間に依存させることにより、かごドア３０の開閉動作にかかる時間が無駄に長引くことを抑制することができる。
【００１８】
階床データ記憶部１１は、各階床に対応するイナーシャＪ０を記憶するとともに、後述する補正部１４が出力する各階床に対応する補正係数ｎに基づき、各階床に対応する補正イナーシャＪ１＝Ｊ０×ｎを算出し、これを記憶する。ここで、ある階床に対応するイナーシャＪ０とは、その階床においてモータ９の回転軸に負荷を与えるドア重量を、モータ回転軸換算により変換した値であり、予め設定される値、または図示しないドア重量を推定する手段などにより出力される値である。ここで、ある階床におけるドア重量とは、かごドア３０の重量、その階床に設けられた乗り場ドアの重量、およびかごドア３０に取り付けられたドア機器の重量の総和である。ドア機器の例としては、図示しない各種センサと、図示しない減速機、駆動巻掛車６ａ、および従動巻掛車６ｂなどの回転系機器とがある。
【００１９】
そして、記憶されたモータ回転軸のイナーシャ、もしくはドア重量は、後述の速度制御部１２に出力される。また、記憶されたイナーシャもしくはドア重量は、速度指令値生成部１３に出力してもよい。後述の補正部１４において補正係数ｎに変更が生じることは、ドア重量の推定値が変更されることを意味する。このとき、エレベータのドア駆動では、障害物や乗客にドアパネルが接触した時の衝撃を規定値以下にするための戸閉エネルギーを制限する必要がある。（例えば、米国法規ASME-A17/2.13.4.2、欧州法規EN81.1/7.5.21において戸閉エネルギーの制限が規定されている。）そこで、階床データ記憶部１１において補正されたドア重量推定値を速度指令値生成部１３に出力することで、速度指令値の大きさやタイミングを変更してもよい。
【００２０】
補正部１４は、速度演算部１５が出力する実速度Ｖと速度指令値生成部１３が出力する速度指令値Ｖ*とに基づき、速度指令値Ｖ*に対する実速度Ｖの速度追従性能を向上すべく、各階床に対応する補正係数ｎを出力する。ある階床に対応する補正係数ｎは、その階床に対応するイナーシャＪ０とその階床に対応する実際のドア重量を仮にモータ回転軸換算により変換した値（以降、「真値Ｊ」と呼ぶ）との間に誤差がある場合に、イナーシャＪ０より真値Ｊに近い補正イナーシャＪ１を得るために用いられる。以降、図３と図４を参照して、補正部１４の処理を説明する。
【００２１】
図３は、横軸を時間とし、縦軸を速度とした場合において、実施の形態１におけるかごドア３０の開動作における実速度Ｖと速度指令値Ｖ*とを示すグラフである。実速度Ｖは実線にて、速度指令値Ｖ*は点線にて示している。横軸において、ｔ０は速度指令値Ｖ*におけるかごドア３０の開動作の全閉時点であり、ｔａは速度指令値Ｖ*におけるかごドア３０の開動作の全開時点である。縦軸において、かごドア３０が開く方向の速度を正方向とする。また、Ｖｍａｘは速度指令値Ｖ*の最大値である。
【００２２】
図４は、実施の形態１における補正部１４の処理を示すフローチャートである。なお、図４に示す処理は、各階床毎に独立して行われる。まず、補正部１４は、速度指令値Ｖ*の最大値Ｖｍａｘを閾値ｒ０と決定し、実速度Ｖの最大値を指標ｒと決定する（ステップＳ１００）。つぎに、補正部１４は、閾値ｒ０と指標ｒを比較し、閾値ｒ０と指標ｒの差が所定値以内であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。Ｓ１０１にて、閾値ｒ０と指標ｒの差が所定値以内である場合は、速度指令値Ｖ*に対する実速度Ｖの速度追従性能が良好であると判断し、つぎに、補正部１４は、Ｓ１０２へ進む。ここで、Ｓ１０１における「所定値」は、所望の速度追従性能に応じて決定する。
【００２３】
Ｓ１０２にて、補正部１４は、速度指令値Ｖ*に対する実速度Ｖの速度追従性能を最良にするのに最適な補正係数ｎを決定する（ステップＳ１０２）。ここで、Ｓ１０１にて、閾値ｒ０と指標ｒの差が所定値以内である場合は、Ｓ１０２にて、補正部１４は、かかる最適な補正係数ｎとして、初期値である１を決定する。これは、すなわちイナーシャＪ０が十分真値Ｊに近いために、補正イナーシャＪ１をイナーシャＪ０と等しくすることを意味する。つぎに、補正部１４は、Ｓ１０２にて決定した補正係数ｎを出力し（ステップＳ１０３）、その後、処理を終了する。
【００２４】
一方、Ｓ１０１にて、閾値ｒ０と指標ｒの差が所定値を超える場合は、速度指令値Ｖ*に対する実速度Ｖの速度追従性能が良好でないと判断し、つぎに、補正部１４は、指標ｒが閾値ｒ０より大きいか否かを判断する（ステップＳ１０４）。ここで、（モータ９のトルク）≒（ドア重量をモータ９の回転軸換算などにより変換したイナーシャ）×（速度指令値Ｖ*から微分により換算した加速度）という関係が成り立つ。この関係式において、速度指令値Ｖ*から換算した加速度を定数として考えると、指標ｒが閾値ｒ０より大きい場合とは、イナーシャＪ０を真値Ｊより小さく設定していたために、モータ９のトルクが速度指令値Ｖ*から換算した加速度を得るために必要な大きさよりも小さく設定された場合に等しい。よって、Ｓ１０４にて、指標ｒが閾値ｒ０より大きい場合、つぎに、補正部１４は、イナーシャＪ０より真値Ｊに近い補正イナーシャＪ１を得るために、補正係数ｎを初期値である１より所定値だけ大きくした値に設定し、この補正係数ｎを出力する（ステップＳ１０５）。
【００２５】
つぎに、補正部１４は、再びかごドア３０の開動作が行われると、速度指令値Ｖ*の最大値Ｖｍａｘを閾値ｒ０と決定し、実速度Ｖの最大値を指標ｒと決定する（ステップＳ１０６）。つぎに、補正部１４は、指標ｒが閾値ｒ０以下か否かを判断する（ステップＳ１０７）。Ｓ１０７にて、指標ｒが閾値ｒ０より大きい場合、補正部１４は、Ｓ１０５に戻る。一方、Ｓ１０７にて、指標ｒが閾値ｒ０以下である場合、つぎに、補正部１４は、Ｓ１０２へ進む。この場合、Ｓ１０２では、初めて指標ｒが閾値ｒ０以下となった今回のかごドア３０の開動作において、Ｓ１０５にて出力した補正係数ｎを最適なものと決定する。なお、この代わりに、初めて指標ｒが閾値ｒ０以下となる直前回のかごドア３０の開動作において、Ｓ１０５にて出力した補正係数ｎを最適なものと決定してもよい。
【００２６】
一方、Ｓ１０４にて、指標ｒが閾値ｒ０より小さい場合とは、上記と同様に考えると、イナーシャＪ０を真値Ｊより大きく設定していたために、モータ９のトルクが速度指令値Ｖ*から換算した加速度を得るために必要な大きさよりも大きく設定された場合に等しい。よって、Ｓ１０４にて、指標ｒが閾値ｒ０より小さい場合、つぎに、補正部１４は、イナーシャＪ０より真値Ｊに近い補正イナーシャＪ１を得るために、補正係数ｎを初期値である１より所定値だけ小さくした値に設定し、この補正係数ｎを出力する（ステップＳ１０８）。
【００２７】
つぎに、補正部１４は、再びかごドア３０の開動作が行われると、速度指令値Ｖ*の最大値Ｖｍａｘを閾値ｒ０と決定し、実速度Ｖの最大値を指標ｒと決定する（ステップＳ１０９）。つぎに、補正部１４は、指標ｒが閾値ｒ０以上か否かを判断する（ステップＳ１１０）。Ｓ１１０にて、指標ｒが閾値ｒ０より小さい場合、補正部１４は、Ｓ１０８に戻る。一方、Ｓ１１０にて、指標ｒが閾値ｒ０以上である場合、つぎに、補正部１４は、Ｓ１０２へ進む。この場合、Ｓ１０２では、初めて指標ｒが閾値ｒ０以上となった今回のかごドア３０の開動作において、Ｓ１０８にて出力した補正係数ｎを最適なものと決定する。なお、この代わりに、初めて指標ｒが閾値ｒ０以上となる直前回のかごドア３０の開動作において、Ｓ１０５にて出力した補正係数ｎを最適なものと決定してもよい。
【００２８】
以上、図３と図４を参照して、かごドア３０の開動作における補正部１４の処理を説明したが、かごドア３０の閉動作における補正部１４の処理も同様に行う。ただし、かごドア３０の閉動作では、Ｓ１００、Ｓ１０６、およびＳ１０９において、速度指令値Ｖ*の最小値の絶対値を閾値ｒ０と決定し、実速度Ｖの最小値の絶対値を指標ｒと決定するものとする。
【００２９】
なお、Ｓ１０５における「所定値」は、その値が小さいほど、速度指令値Ｖ*に対する実速度Ｖの速度追従性能を向上することができる一方で、Ｓ１０２にて最適な補正係数ｎを決定するまでに行われるかごドア３０の開閉動作の回数が増大する。よって、この所定値は、所望の速度追従性能と許容されるかごドア３０の開閉動作回数とによって決定する。
【００３０】
このように、補正部１４は、かごドア３０の開閉動作における速度指令値Ｖ*と実速度Ｖの最高速度を速度追従性能の判断基準とするため、容易に判断を行うことができる。また、エレベータを据え付けた後の動作確認の際や保守点検の際に、一旦最適な補正係数ｎを決定すれば、その後のかごドア３０の開閉動作において補正係数ｎを変更する必要は無いため、かごドア３０の開閉動作性能を一定に保つことができる。
【００３１】
速度制御部１２は、速度指令値生成部１３が出力する速度指令値Ｖ*、速度演算部１５が出力する実速度Ｖ、および階床データ記憶部１１が記憶する補正イナーシャＪ１に基づき、電流指令値Ｉｑ*を算出し、所定時間毎にこの電流指令値Ｉｑ＊を出力する。実際のドア装置には、レール４にゴミが詰まることによる走行抵抗、かごドア３０の変形による摩擦ロス、またはかごドア３０とドア機器または乗客との接触などの外乱が生じる場合がある。そして、このような外乱は、速度指令値Ｖ*と実速度Ｖとの間の誤差の要因となる。速度制御部１２は、実速度Ｖが速度指令値Ｖ*に追従するよう、モータ９の駆動を制御するものである。
【００３２】
速度制御部１２は、図２の一点鎖線にて示すように、フィードフォワード（Ｆｅｅｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ：ＦＦ）制御部２０とフィードバック（Ｆｅｅｄ−Ｂａｃｋ：ＦＢ）制御部２１とを有する。ＦＦ制御部２０は、速度指令値Ｖ*に対して実速度Ｖを追従させるために、速度追従性能を設定する手段である。一方、ＦＢ制御部２１は、外乱によるかごドア３０の振動を抑制するために、モータ９の回転軸の指令回転速度と実際の回転速度との間の回転誤差の補正性能、すなわちかごドア３０の振動抑制性能を設定する手段である。ＦＦ制御部２０は、図２の点線にて示すように、第１のＦＦ制御器２０ａと第２のＦＦ制御器２０ｂとを有する。
【００３３】
第１のＦＦ制御器２０ａは、速度指令値Ｖ*を入力とするとともに、伝達関数Ｃｆ（ｓ）＝ωｆ／（ｓ+ωｆ）で示される。ωｆは、目標値に対する出力の応答特性を指定する周波数である。第２のＦＦ制御器２０ｂは、速度指令値Ｖ*を入力とするとともに、伝達関数Ｐｍ（ｓ）−１×Ｃｆ（ｓ）で示される。ここで、Ｐｍ（ｓ）は、各階床に対応するドア機器の制御用モデルであり、階床データ記憶部１１が記憶する各階床に対応する補正イナーシャＪ１を用いて、Ｐｍ（ｓ）＝１／Ｊ１ｓで示される。
【００３４】
ＦＢ制御部２１は、第１のＦＦ制御器２０ａの出力と実速度Ｖとの偏差を入力とし、伝達関数Ｃｂ（ｓ）＝Ｋｓｐ+Ｋｓｉ／ｓで示される。Ｋｓｐは比例ゲインであり、Ｋｓｐ＝Ｊ１×ωｃ／ＫＴで示される。Ｊ１は階床データ記憶部１１が記憶する補正イナーシャ、ωｃは目標値に対する出力の回転誤差の補正性能を指定する制御交差周波数、ＫＴはモータ９のトルク特性である。一方、Ｋｓｉは積分ゲインであり、Ｋｓｉ≦Ｋｓｐ×ωｃ／５を満たすように設定される。
【００３５】
速度制御部１２が出力する電流指令値Ｉｑ*は、第２のＦＦ制御器の出力とＦＢ制御部２１の出力との総和である。
【００３６】
このように、速度制御部１３は、ＦＦ制御器２０とＦＢ制御部２１とを有することにより、ＦＦ制御器２０にて行う速度追従性能の設定と、ＦＢ制御部２１にて行う振動抑制性能とを、独立して行うことができる。
【００３７】
また、第２のＦＦ制御器２０ｂとＦＢ制御部２１にて、イナーシャＪ０より真値Ｊに近い補正イナーシャＪ１を用いることにより、第２のＦＦ制御器２０ｂにて設定される速度追従性能とＦＢ制御部２１にて設定される振動抑制性能とを向上することができる。これにより、かごドア３０の開閉による振動や騒音の発生を抑制することができる。
【００３８】
なお、制御対象Ｐ（ｓ）とドア機器の制御用モデルＰｍ（ｓ）とが一致するとき、目標の応答特性Ｃｆ（ｓ）＝Ｐ（ｓ）×Ｐｍ（ｓ）-１×Ｃｆ（ｓ）を指定することになる。これは、ドア開閉の加速・最高速・減速といった区間の全てにおいて実速度Ｖが速度指令値Ｖ*に常に追従することを意味する。Ｃｆ（ｓ）＝１であるとき、速度指令値Ｖ*と実速度Ｖは等しいことを意味する。
【００３９】
電流制御部１６は、速度制御部１２が出力する電流指令値Ｉｑ*と、電流検出器１９から帰還される検出電流値Ｉｑとに基づいて、モータ９に供給される電流値を制御する。電流制御部１６の出力は、ＰWＭインバータ１７を介してモータ９に入力され、かごドア３０の開閉動作の駆動力を発生させる。
【００４０】
図５は、実施の形態１におけるエレベータのドア装置の効果を示すグラフである。図３と同様、横軸を時間、縦軸を速度とし、実速度Ｖは実線にて、速度指令値Ｖ*は点線にて示している。横軸において、ｔ０は速度指令値Ｖ*におけるかごドア３０の開動作の全閉時点であり、ｔａは速度指令値Ｖ*におけるかごドア３０の開動作の全開時点である。縦軸において、Ｖｍａｘは速度指令値Ｖ*の最大値である。イナーシャ値を補正する前における図３と比べると、イナーシャ値を補正した後における図５では、速度指令値Ｖ*に対する実速度Ｖの速度追従性能が大きく向上されていることがわかる。
【００４１】
なお、速度演算部１５が出力する実速度Ｖは、かごドア３０の開閉方向の速度の代わりに、モータ９の回転軸の回転速度でもよい。また、センサ１８が出力する回転角度θを用いる代わりに、モータ９を駆動するための電流の検出値を用いて、モータ９の回転速度を推定するようにしてもよい。
【００４２】
また、図４に示す補正部１４の処理において、乗客がかごに乗り降りする際にドアパネル１ａ、１ｂと接触する可能性が高いようなかごドア３０の開閉動作では、安定的に指標ｒが得られない可能性が高い。よって、この場合は、Ｓ１０５およびＳ１０８において、各回の開閉動作毎に補正係数ｎを変更するのではなく、複数回の開閉動作毎に補正係数ｎを変更することにより、Ｓ１０２にて高い精度にて最適な補正係数ｎを決定することができる。
【００４３】
なお、速度制御部１２は、ＦＦ制御部２０を有さずにＦＢ制御部２１のみを有してもよい。この場合、ＦＢ制御部２１は、速度指令値Ｖ*と実速度との偏差を入力とする。また、速度制御部１２が出力する電流指令値Ｉｑ*は、ＦＢ制御部２１の出力となる。
【００４４】
なお、実施の形態１では、イナーシャ値を補正したが、代わりに、ドア重量を補正するようにしてもよい。
【００４５】
実施の形態１によれば、速度制御部にて用いるイナーシャ値を、各階床における実際のドア重量をモータ回転軸換算などにより変換した値である真値に、ほぼ一致させることができる。これにより、かごドアまたはモータ回転軸の速度指令値に対する実速度の速度追従性能と外乱によるかごドアの振動の抑制性能とを向上することができる。よって、かごドア３０の開閉による振動や騒音の発生を抑制することができ、快適なエレベータのドア装置を提供することができる。
【００４６】
実施の形態２．
図６〜図８を参照して、本発明の実施の形態２におけるエレベータのドア装置について説明する。なお、実施の形態２におけるエレベータのドア装置の構成は、ドア制御装置１０以外の構成について、図１に示すものと同様である。以降、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００４７】
図６は、実施の形態２におけるドア制御装置を示すブロック図である。速度指令値生成部１３は、速度演算部１５が出力する実速度Ｖに基づき、速度指令値Ｖ*を出力する。
【００４８】
以降、速度指令値生成部１３の処理を説明する。まず、速度指令値生成部１３は、所定時間毎の速度指令値Ｖ１*を、後述する補正部１４に出力する。ここで、所定時間毎の速度指令値Ｖ１*は、所定時間毎のかごドア３０の開閉方向の速度を指令するものであり、予め設定される値である。
【００４９】
つぎに、速度指令値生成部１３は、所定時間毎の速度指令値Ｖ１*に基づき、積分により所定位置毎の速度指令値Ｖ２*を算出する。ここで、所定位置毎の速度指令値Ｖ２*は、所定位置毎のかごドア３０の開閉方向の速度を指令するものである。
【００５０】
つぎに、速度指令値生成部１３は、速度指令値Ｖ*におけるかごドア３０の開動作の全閉時点ｔ０から最大値Ｖｍａｘを出力する時点ｔｍａｘまでの間（以降、「加速区間」と呼ぶ）、速度演算部１５が出力する実速度Ｖに基づき、開閉動作時間を積分により算出するとともに、算出した開閉動作時間に基づき、速度指令値Ｖ*として速度指令値Ｖ１*を出力する。このように、速度指令値Ｖ１*を時間に依存させることにより、加速区間にかかる時間が無駄に長引くことを抑制することができる。
【００５１】
つぎに、速度指令値生成部１３は、最大値Ｖｍａｘを出力する時点ｔｍａｘから速度指令値Ｖ*におけるかごドア３０の開動作の全開時点ｔａまでの間（以降、「減速区間」と呼ぶ）、速度演算部１５が出力する実速度Ｖに基づき、かごドア３０の位置を積分により算出するとともに、算出したかごドア３０の位置に基づき、速度指令値Ｖ*として速度指令値Ｖ２*を出力する。このように、速度指令値Ｖ２*を位置に依存させることにより、減速区間において実速度Ｖが速度指令値Ｖ*より大きくなることを抑制することができる。これにより、かごドア３０の開動作による振動や騒音を抑制することができる。
【００５２】
補正部１４は、実施の形態１の図４に示す処理と同様の処理を行う。ただし、Ｓ１００、Ｓ１０６、Ｓ１０９において、補正部１４は、速度指令値生成部１３が出力する所定時間毎の速度指令値Ｖ１*に基づき、所定時間毎の加速度指令値Ａ１*を微分により算出するとともに、算出した加速度指令値Ａ１*の減速区間における最小値Ａｍｉｎの絶対値を指標ｒ０と決定する。また、補正部１４は、速度指令値生成部１３が減速区間にて出力する所定位置毎の速度指令値Ｖ２*に基づき、所定位置毎の加速度指令値Ａ２*を微分により算出するとともに、算出した加速度指令値Ａ２*の減速区間における最小値の絶対値を指標ｒと決定する。
【００５３】
図７は、横軸を時間とし、縦軸を加速度とした場合において、実施の形態２におけるかごドア３０の開動作の所定時間毎の加速度指令値Ａ１*と所定位置毎の加速度指令値Ａ２*とを示すグラフである。図７において、減速区間における加速度指令値Ａ２*は、速度指令値生成部１３が加速度指令値Ａ２*を出力した時の開閉動作時間を横軸の座標として表示されている。所定時間毎の加速度指令値Ａ１*は破線にて、所定位置毎の加速度指令値Ａ２*は点線にて示している。横軸において、ｔ０は加速度指令値Ａ１*におけるかごドア３０の開動作の全閉時点であり、ｔａは加速度指令値Ａ１*におけるかごドア３０の開動作の全開時点である。縦軸において、かごドア３０が開く方向の加速度を正方向とする。また、Ａｍｉｎは加速度指令値Ａ１*の最小値である。
【００５４】
ここで、図７における減速区間において、加速度指令値Ａ１*と加速度指令値Ａ２*とが一致しないのは、速度指令値Ｖ*に対する実速度Ｖの速度追従性能が良好でないことに起因する。すなわち、実施の形態１と同様に、図４のＳ１０４にて、指標ｒが閾値ｒ０より大きい場合とは、イナーシャＪ０を真値Ｊより小さく設定していたために、モータ９のトルクが加速度指令値Ａ１*を得るために必要な大きさよりも小さく設定された場合に等しい。一方、図４のＳ１０４にて、指標ｒが閾値ｒ０より小さい場合とは、上記と同様に考えると、イナーシャＪ０を真値Ｊより大きく設定していたために、モータ９のトルクが加速度指令値Ａ１*を得るために必要な大きさよりも大きく設定された場合に等しい。
【００５５】
以上、図７を参照して、かごドア３０の開動作における補正部１４の処理を説明したが、かごドア３０の閉動作における補正部１４の処理も同様に行う。ただし、かごドア３０の閉動作では、図４のＳ１００、Ｓ１０６、およびＳ１０９において、加速度指令値Ａ１*の最大値を閾値ｒ０と決定し、加速度指令値Ａ２*の最大値を指標ｒと決定するものとする。
【００５６】
なお、実施の形態２では、速度追従性能の判断基準として、所定時間毎の加速度指令値Ａ１*と所定位置毎の加速度指令値Ａ１*の減速区間における絶対値の最大値を用いたが、これに限られない。すなわち、たとえば、所定時間毎の加速度指令値Ａ１*と所定位置毎の加速度指令値Ａ１*において、かごドア３０が所定位置に達するまでにかかる開閉動作時間などを用いてもよい。
【００５７】
また、実施の形態２では、加速区間にて所定時間毎の速度指令値Ｖ1*が出力され、減速区間にて所定位置毎の速度指令値Ｖ２*が出力されるが、これに限られない。すなわち、所定時間毎の速度指令値Ｖ1*と所定位置毎の速度指令値Ｖ２*とは、いかなるかごドア３０の位置または開閉動作時間にて切り替わって出力されてもよい。
【００５８】
図８は、実施の形態２におけるエレベータのドア装置の効果を示すグラフである。図７と同様、横軸を時間、縦軸を加速度とし、所定時間毎の加速度指令値Ａ１*は破線にて、所定位置毎の加速度指令値Ａ２*は点線にて示している。横軸において、ｔ０は加速度指令値Ａ１*におけるかごドア３０の開動作の全閉時点であり、ｔａは加速度指令値Ａ１*におけるかごドア３０の開動作の全開時点である。縦軸において、Ａｍｉｎは加速度指令値Ａ１*の最小値である。イナーシャ値を補正する前における図７と比べると、イナーシャ値を補正した後における図８では、加速度指令値Ａ１*と加速度指令値Ａ２*とがほぼ一致していることがわかる。これは、イナーシャ値を補正することにより、速度指令値Ｖ*に対する実速度Ｖの速度追従性能が大きく向上されたことを意味する。
【００５９】
なお、実施の形態２では、イナーシャ値を補正したが、代わりに、ドア重量を補正するようにしてもよい。
【００６０】
実施の形態２によれば、実施の形態１の効果に加え、補正部１４は、かごドア３０の開閉動作における実速度Ｖを速度追従性能の判断基準として用いる必要が無いため、外乱の影響を受けることなく精度の高い判断を行うことができる。
【００６１】
なお、実施の形態１と実施の形態２において、速度指令値生成部１３は速度指令値出力手段に相当し、速度演算部１５は実速度出力手段に相当し、階床データ記憶部１１はドア情報記憶手段に相当し、補正部１４はドア情報補正手段に相当し、速度制御部１２は速度制御手段に相当し、電流制御部１６とＰＷＭインバータ１７はモータ駆動手段に相当する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベータのドアまたは前記ドアを駆動するモータの回転軸の速度指令値を出力する速度指令値出力手段と、
前記モータの回転角度に基づき前記ドアまたは前記モータの回転軸の実速度を出力する実速度出力手段と、
前記モータの回転軸に負荷を与える前記ドアのドア重量または前記ドア重量に基づくイナーシャとして設定されるドア情報を記憶するドア情報記憶手段と、
前記ドア情報と前記ドアの実際のドア重量または前記実際のドア重量に基づくイナーシャである真値との差を小さくするように、前記ドア情報を補正するドア情報補正手段と、
前記ドア情報補正手段が補正した前記ドア情報に基づき、前記速度指令値と前記実速度との差を小さくするように前記モータに対するトルク指令を出力する速度制御手段と、
前記トルク指令に基づき前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
を備えたエレベータのドア制御装置。
【請求項２】
前記ドア情報補正手段は、前記速度指令値と前記実速度との差を小さくするように前記ドア情報を補正することを特徴とする請求項１記載のエレベータのドア制御装置。
【請求項３】
前記ドア情報補正手段は、前記速度指令値の絶対値の最大値と前記実速度の絶対値の最大値との差が所定値より小さくなるまで、前記ドアの各開動作毎または各閉動作毎に、前記ドア情報を補正することを特徴とする請求項２記載のエレベータのドア制御装置。
【請求項４】
前記速度指令値出力手段が出力する前記速度指令値に基づき、所定時間毎の加速度指令値と所定位置毎の加速度指令値とを算出する加速度指令値算出手段とを備え、
前記ドア情報補正手段は、前記所定時間毎の加速度指令値と前記所定位置毎の加速度指令値との差が小さくなるように前記ドア情報を補正することを特徴とする請求項１記載のエレベータのドア制御装置。
【請求項５】
前記ドア情報補正手段は、加速区間または減速区間における、前記所定時間毎の加速度指令値の絶対値の最大値と前記所定位置毎の加速度指令値の絶対値の最大値との差が所定値より小さくなるまで、前記ドアの各開動作毎または各閉動作毎に、前記ドア情報を補正することを特徴とする請求項４記載のエレベータのドア制御装置。
【請求項６】
前記速度制御手段は、前記実速度の前記速度指令値に対する速度追従性能を指定するフィードフォワード制御部と前記ドアの振動抑制性能を指定するフィードバック制御部を備えることを特徴とする請求項１記載のドア制御装置。
【請求項７】
エレベータのドアと、
前記ドアを駆動するモータと、
前記モータの回転角度に基づき前記モータを駆動する請求項１〜６記載のドア制御装置と、
を備えたエレベータのドア装置。
【請求項１】
エレベータのドアまたは前記ドアを駆動するモータの回転軸の速度指令値を出力する速度指令値出力手段と、
前記モータの回転角度に基づき前記ドアまたは前記モータの回転軸の実速度を出力する実速度出力手段と、
前記モータの回転軸に負荷を与える前記ドアのドア重量または前記ドア重量に基づくイナーシャとして設定されるドア情報を記憶するドア情報記憶手段と、
前記ドア情報と前記ドアの実際のドア重量または前記実際のドア重量に基づくイナーシャである真値との差を小さくするように、前記ドア情報を補正するドア情報補正手段と、
前記ドア情報補正手段が補正した前記ドア情報に基づき、前記速度指令値と前記実速度との差を小さくするように前記モータに対するトルク指令を出力する速度制御手段と、
前記トルク指令に基づき前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
を備えたエレベータのドア制御装置。
【請求項２】
前記ドア情報補正手段は、前記速度指令値と前記実速度との差を小さくするように前記ドア情報を補正することを特徴とする請求項１記載のエレベータのドア制御装置。
【請求項３】
前記ドア情報補正手段は、前記速度指令値の絶対値の最大値と前記実速度の絶対値の最大値との差が所定値より小さくなるまで、前記ドアの各開動作毎または各閉動作毎に、前記ドア情報を補正することを特徴とする請求項２記載のエレベータのドア制御装置。
【請求項４】
前記速度指令値出力手段が出力する前記速度指令値に基づき、所定時間毎の加速度指令値と所定位置毎の加速度指令値とを算出する加速度指令値算出手段とを備え、
前記ドア情報補正手段は、前記所定時間毎の加速度指令値と前記所定位置毎の加速度指令値との差が小さくなるように前記ドア情報を補正することを特徴とする請求項１記載のエレベータのドア制御装置。
【請求項５】
前記ドア情報補正手段は、加速区間または減速区間における、前記所定時間毎の加速度指令値の絶対値の最大値と前記所定位置毎の加速度指令値の絶対値の最大値との差が所定値より小さくなるまで、前記ドアの各開動作毎または各閉動作毎に、前記ドア情報を補正することを特徴とする請求項４記載のエレベータのドア制御装置。
【請求項６】
前記速度制御手段は、前記実速度の前記速度指令値に対する速度追従性能を指定するフィードフォワード制御部と前記ドアの振動抑制性能を指定するフィードバック制御部を備えることを特徴とする請求項１記載のドア制御装置。
【請求項７】
エレベータのドアと、
前記ドアを駆動するモータと、
前記モータの回転角度に基づき前記モータを駆動する請求項１〜６記載のドア制御装置と、
を備えたエレベータのドア装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１４０３７２（Ｐ２０１１−１４０３７２Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１５９（Ｐ２０１０−１１５９）
【出願日】平成２２年１月６日（２０１０．１．６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月６日（２０１０．１．６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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