(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出入口を開閉するドアを構成しているドアパネルと、
前記ドアパネルが取り付けられたベルトと、
前記ベルトを駆動することにより前記ドアの開閉駆動を行うモータと、
前記モータを制御するドア制御装置と
を備え、
前記ドア制御装置は、
前記ドアの開閉速度指令を生成する速度指令部と、
前記ドアに関するパラメータを記憶するパラメータ記憶部と、
前記モータの回転を検出する回転検出部と、
前記回転検出部の信号に基づいて前記ベルトの振動を検出し、振動検出時の前記ドアパネルの位置と前記モータの駆動力とを出力するベルト振動検出部と、
前記ベルト振動検出部が出力する前記ドアパネルの位置と前記モータの駆動力とに基づいて前記ベルトの張力を測定するベルト張力測定部と
を有している
ドア装置。
【請求項２】
前記パラメータ記憶部の前記パラメータは、前記ベルトの長さの情報を含み、
前記ベルト張力測定部は、前記ベルト振動検出部が出力する前記ドアパネルの位置と前記モータの駆動力に加えて、前記パラメータ記憶部からの前記ベルトの長さの情報に基づいて、前記ベルトの張力の測定を行う
請求項１に記載のドア装置。
【請求項３】
前記ベルト張力測定部で測定した前記ベルトの張力の値が予め設定された基準範囲外であるときに、前記ベルトの異常として検出する異常発令部をさらに備えた
請求項１または２に記載のドア装置。
【請求項４】
前記異常発令部が前記ベルトの異常を検出した場合に、前記速度指令部は前記速度指令値を調整するものであって、
前記速度指令部は、前記ベルト張力測定部で測定した前記ベルトの張力の値が前記基準範囲より低い場合には、前記速度指令値の最高速度、加速度、および、減速度の少なくともいずれか１つを低下させる
請求項３に記載のドア装置。
【請求項５】
前記パラメータ記憶部の前記パラメータは、各階毎の乗場側ドアの質量の情報をさらに含む
請求項１または２に記載のドア装置。
【請求項６】
ベルトに取り付けられ、前記ベルトをモータが駆動することにより開閉駆動されるドアの制御方法であって、
前記ドアの開閉速度指令を生成するステップと、
前記モータの回転を検出するステップと、
前記モータの回転検出結果に基づいて前記ベルトの振動を検出し、振動検出時のドア位置と前記モータの駆動力とを出力するステップと、
前記ドア位置と前記モータの駆動力とに基づいて前記ベルトの張力を測定するステップと
を備えるドアの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はドア装置およびドアの制御方法に関し、特に、エレベータードアや自動ドアとして用いられるドア装置およびドアの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エレベーターのドア装置は、ドアパネルと、当該ドアパネルの上に設けられた２つのプーリと、それらのプーリに巻き掛けられた無端状のベルトと、一方のプーリを回転駆動させるモータとを備えている。モータがプーリを回転駆動させると、モータトルクはベルトにより水平方向の駆動力に変換され、ベルトに取り付けられたドアパネルが開閉される。【０００３】
特許文献１においては、上記のような構成のドア装置において、エンコーダで検出したドアモータの回転速度と、エレベータードアを駆動する電圧・電流情報を用いて推定した速度とを比較することで、ドアモータの駆動力をドアパネルに伝達するベルトの外れや破断といった異常を検出している。【０００４】
また、特許文献２においては、ドア開閉時の実トルクデータと予め記憶された理想トルクデータとを比較することで、トルク振動成分を抽出し、トルク振動成分と閾値との比較で、ベルトの張力異常を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１７３８４９号公報
【特許文献２】特開２０１１−０６３４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような構成のエレベーターのドア装置においては、環境・経年変化によるベルトの特性変化や固定器具の緩みに起因してベルトの張力が初張力より小さくなると、モータ駆動時にベルトが歯飛びを起こしたり、ベルト抜けが生じる可能性がある。【０００７】
しかしながら、特許文献１では、駆動における電圧・電流情報を用いて推定した速度を用いている。そのため、電源電圧変動やノイズ等の影響による推定精度の誤差の影響を受ける。また、ベルト異常が発生したタイミングにのみ、異常を検出することができる。【０００８】
特許文献２においては、予め記録された理想トルクデータが必要であるため、ゴミ詰まり等の走行ロスに対しては事前の学習が必要であり、人の影響を排除することは困難である。また、特許文献２においても、ベルト異常が発生したタイミングにのみ異常を検出する。【０００９】
このように、特許文献１および２に記載の装置は、推定した速度や記憶した理想トルクとの比較により、ベルト異常の発生を検出するものである。そのため、ベルトに異物が混入したり、張力が極端に低下した時点において生じる異常を検出することはできるが、ベルト張力の状態を経年的に診断することはできないという問題点があった。【００１０】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、モータの回転検出値からベルトの張力を測定し、ベルト張力の状態を経年的に診断することが可能なドア装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、出入口を開閉するドアを構成しているドアパネルと、前記ドアパネルが取り付けられたベルトと、前記ベルトを駆動することにより前記ドアの開閉駆動を行うモータと、前記モータを制御するドア制御装置とを備え、前記ドア制御装置は、前記ドアの開閉速度指令を生成する速度指令部と、前記ドアに関するパラメータを記憶するパラメータ記憶部と、前記モータの回転を検出する回転検出部と、前記回転検出部の信号に基づいて前記ベルトの振動を検出し、振動検出時の前記ドアパネルの位置と前記モータの駆動力とを出力するベルト振動検出部と、前記ベルト振動検出部が出力する前記ドアパネルの位置と前記モータの駆動力とに基づいて前記ベルトの張力を測定するベルト張力測定部とを有しているドア装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、上記構成により、モータの回転検出値からベルトの張力を測定し、ベルト張力の状態を経年的に診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係るドア装置の全体概要図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るドア制御装置の制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る両開き機構のドアモデル図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る片開き機構のドアモデル図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るベルト振動検出・張力測定を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る速度指令値調整による効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるドア装置の構成を示す全体概要図である。図１のドア装置は、例えばエレベーターのドア装置として用いられるものを、例に挙げて記載している。図１に示すように、本実施の形態１によるドア装置は、出入口を開閉する複数のドアパネル１Ａ、１Ｂと、それらのドアパネル１Ａ、１Ｂの開閉駆動をモータを用いて行うドア駆動装置と、ドア駆動装置を制御するドア制御装置１０とから構成されている。
【００１５】
以下、ドア駆動装置の構成について説明する。図１に示すように、かごの出入口を開閉するドアパネル１Ａ、１Ｂの上端には、吊り手２が設けられている。また、当該出入口の上縁部には、長手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が長手が水平方向になるように配置されている。吊り手２には複数のハンガーローラ５が設けられており、当該ハンガーローラ５が案内レール４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１Ａ、１Ｂの開閉移動が案内される。桁３には、プーリ６Ａ、６Ｂが予め設定された距離（以下、プーリ間距離とする。）だけ互いに離れて設けられている。無端状（環状）をなすベルト７は、プーリ６Ａ、６Ｂの双方に巻き掛けられて張設されている。連結具８Ａ、８Ｂは、それぞれ、一端が一方のドアパネル１に、他端はベルト７に連結されており、モータ９はプーリ６Ａを駆動する。ベルト７は伝導ベルトであり、モータ９からドアパネル１Ａ、１Ｂに駆動力を伝達する。ベルト７には、例えば、歯付ベルトもしくはＶベルトが用いられる。プーリ６Ａ、６Ｂには、ベルト形状に応じた溝が加工されている。プーリ６Ａ、６Ｂのプーリ間距離は変更可能である。プーリ６Ａ、６Ｂのプーリ間距離を変更することで、無端状のベルト７の初張力を調整することができる。モータ９が付勢されると、プーリ６Ａが回転してベルト７が駆動される。両側のドアパネル１Ａ、１Ｂは連結具８Ａ、８Ｂによってベルト７に連結されているので、ベルト７の移動によって、ドアパネル１Ａ、１Ｂが互いに反対方向に動作して出入口を開閉する。これは両開きタイプのドア機構であるが、連結具８がベルト７の上部もしくは下部のいずれかのみに備えることで、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タイプとなる。なお、図１は、エレベーターのドア装置を構成しているかご側のドアパネル１Ａ、１Ｂを図示しているが、実際には、これらのかご側のドアパネル１Ａ、１Ｂに対応して、乗場側にも同様のドアパネルが設けられている。また、乗場側にも、図１に示したものと同様の、吊り手２、桁３、案内レール４、ハンガーローラ５、プーリ６Ａ、６Ｂ、ベルト７、連結具８Ａ、８Ｂが設けられている。これらの構成は、図１に示すものと同様であるので、ここでは特に説明しない。但し、乗場側には、モータ９は設けられていない点が、かご側と異なる。かご側のドアパネルと乗場側のドアパネルとは、図示しない係合装置がそれぞれ設けられており、互いの係合装置が係合することで、かご側に設けられたモータ９による開閉方向への駆動力が乗場側ドアのドアパネルにも伝達し、モータ９が備え付けられていない乗場側ドアも、かご側ドアと同時に、開閉が行われる。このように、本実施の形態１に係るドア駆動装置は、かご側に設けられた、吊り手２、桁３、案内レール４、ハンガーローラ５、プーリ６Ａ、６Ｂ、ベルト７、連結具８Ａ、８Ｂ、係合装置、および、モータ９と、乗場側に設けられた、吊り手、桁、レール、ハンガーローラ、プーリ、ベルト、連結具とから構成される。
【００１６】
図２は、本発明の実施の形態１によるドア制御装置１０の制御ブロックを示す図である。図２に示すように、ドア制御装置１０は、大きく分けて、制御部３０と測定部３１とから構成されている。
【００１７】
制御部３０には、速度指令部１１と、速度制御部１２と、電流制御部１３と、電流検出器１４と、センサ１５（回転検出部）と、速度演算部１６と、ローパスフィルタ部１７（以下、ＬＰＦ部１７とする。）とが設けられている。
【００１８】
速度指令部１１は、パラメータ記憶部２１から入力されるドアに関するパラメータ値に基づいて、ドアの開閉速度指令値（以下、速度指令値とする。）を生成する。速度指令部１１は、ドアパネルの開閉スタート時からの時間、または、モータ回転位置に基づいて、予め設定された速度パターンに基づく速度指令値、もしくは、逐次算出された速度指令値を出力する。速度指令部１１は、通常のエレベーター利用者のための通常用速度指令値とと、ベルト張力を点検するための点検用速度指令値を生成する。速度指令部１１は、後述のパラメータ記憶部２１から入力される最高速度もしくは加減速度（加速度および減速度）およびそれらを決定するための係数パラメータに基づいて、速度指令値を調整する。また、後述の異常発令部２０においてベルト異常を検出したときには、異常発令部２０からパラメータ記憶部２１にベルト張力異常フラグが入力される。速度指令部１１は、ベルト振動やベルト外れを生じさせないために、パラメータ記憶部２１から入力される異常時用に調整された最高速度もしくは加減速度あるいはそれらを決定するための係数パラメータを用いて、通常用速度指令値とは異なる速度指令値を生成し、速度制御部１２に出力する。例えば、測定された張力が基準値（または基準範囲）よりも低い場合には、パラメータ記憶部２１が最高速度もしくは加減速度を低下させるので、速度指令部１１は、最高速度もしくは加減速度を低下させた、速度指令値を出力する。一方、測定された張力が基準値（または基準範囲）よりも高い場合には、パラメータ記憶部２１が最高速度もしくは加減速度を上昇させるので、速度指令部１１は、最高速度もしくは加減速度を上昇させた、速度指令値を出力する。
【００１９】
速度制御部１２は、モータの実速度と速度指令値との速度誤差に基づいて、電流指令値を補正する。速度制御部１２は、速度指令部１１の出力である速度指令値と後述の速度演算部１６及びＬＰＦ部１７により得られるモータ９の実速度との差を入力とする。速度指令部１１はドアの開閉動作の目標速度となる速度指令値を出力するが、実際のドア駆動装置には、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が発生する。そのため、当該速度誤差を速度制御部１２により補正する必要がある。そこで、速度制御部１２は、実速度Ｖと速度指令値Ｖ＊との差を入力とし、一定の時間間隔で、目標速度とする速度指令値Ｖ＊に実速度Ｖが追従するよう電流指令値を制御する。速度制御部１２は、例えば、伝達関数Ｃb（ｓ）＝Ｋsp＋Ｋsi／ｓで示されるフィードバック制御器から構成される。Ｋspは比例ゲイン、Ｋsiは積分ゲイン、ｓはラプラス演算子である。一般的に、比例ゲインＫspは、モータ駆動の負荷に相当するドアパネル等のモータ軸換算イナーシャ値Ｊ、モータ９のトルク定数ＫT、目標値に対する出力の誤差補正の性能を指定する制御交差周波数ωCのパラメータからＫsp=Ｊ×ωC／ＫTと設計され、積分ゲインＫsiは、Ｋsi≦Ｋsp×ωC／5となるように設計される。
【００２０】
電流制御部１３は、速度制御部１２から出力される電流指令値に基づいて、モータ９に供給する電流値を制御する。このとき、電流制御部１３は、電流制御部１３とモータ９との間に設けられた電流検出器１４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１３から出力された電流指令値は、ＰＷＭインバータ（図示省略）を介してモータ９に入力され、モータ９がそれに応じてドアパネル１Ａ、１Ｂの開閉を行うための駆動力を発生させる。
【００２１】
センサ１５は、モータ９に設けられ、モータ９の回転を検出する回転検出部であり、モータ９の回転位置を出力する。なお、図２では、回転検出部として、エンコーダやレゾルバから構成されたセンサ１５を用いて回転位置を検出しているが、その場合に限らず、センサ１５の代わりに、電流検出器１４による検出電流値を用いてモータ回転位置もしくは回転速度を推定してもよい。
【００２２】
速度演算部１６は、センサ１５から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、モータ９の回転速度を演算し出力する。速度演算部１６で演算された回転速度から、ＬＰＦ部１７において、高周波領域の振動成分が除外される。ＬＰＦ部１７は、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する。ＬＰＦ部１７は、フィルタ処理後の回転速度を、モータの実速度Ｖとして出力する。
【００２３】
このように構成された制御部３０によりモータ９を駆動するとき、駆動力はベルト７の各部位における張力差を生み出すことで、ドアパネル１Ａ、１Ｂが開閉する。図３は、本発明の実施の形態１による両開き機構におけるベルト張力を示すドアモデルである。
【００２４】
ドアパネル１Ａ、１Ｂが開閉するための駆動力は、各ドアパネルの連結具８Ａ、８Ｂを挟んだベルト７の張力差により生み出される。ドアの開閉力Ｆ０は、モータ９の駆動力τがプーリ６Ａにより回転方向から水平方向に変換された力であるが、張力差の発生は、当該開閉力Ｆ０に起因する。図３において、ｋｉ（ｉ＝１〜４）はベルトの剛性であり、各部位のベルト長さに依存する。
【００２５】
連結具８Ａとプーリ６Ａ間のベルト張力Ｔ１と、連結具８Ｂとプーリ６Ａ間のベルト張力Ｔ２との差は、モータ９による開閉力Ｆ０に一致し、Ｔ２−Ｔ１＝Ｆ０となる。連結具８Ａとプーリ６Ｂ間のベルト張力Ｔ４と、上記ベルト張力Ｔ１の差は、連結具８Ａ及びそれに繋がる機器、すなわち、連結具８Ａとドアパネル１Ａ及び吊り手２の総質量ＭＡを加速度ａで移動させるための力に一致し、Ｔ１−Ｔ４＝ＭＡ×ａとなる。同様に、連結具８Ｂ及びそれに繋がる機器、すなわち、連結具８Ｂとドアパネル１Ｂ及び吊り手２の総質量ＭＢを加速度ａで移動するための力ＭＢ×ａは、連結具８Ｂとプーリ６Ａ間のベルト張力Ｔ２と、連結具８Ｂとプーリ６Ｂ間のベルト張力Ｔ３の差に一致し、Ｔ３−Ｔ２＝ＭＢ×ａとなる。プーリ６Ｂにおいて駆動力が発生しない場合、すなわち、プーリ６Ｂにモータが取り付けられていない場合は、張力Ｔ３＝Ｔ４となる。ただし、図２のように、プーリ６Ａもしくは６Ｂのいずれか一方のプーリにのみモータを接続する構成に限定されるものではなく、プーリ６Ａとプーリ６Ｂの両者にモータを接続しても良く、その場合は２つのモータによる駆動力に相当した張力差が生じる。
【００２６】
上記のように、ベルト張力は、連結具８Ａ、８Ｂとプーリ６Ａ、６Ｂ間で、図３に示す、張力Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４となる。このとき、各ベルト張力Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４が零以下になるということは、ベルト７がプーリ６Ａもしくは６Ｂと噛み合わずにベルト抜けや歯飛びが生じることになる。そこで、各部位のベルト張力Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４が変動しても、それらが零以下にならないように、各部位のベルト張力Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４に対して、モータ９に駆動力が発生していない場合に、予め一定の初張力Ｔ０を与える。この状態で、モータ９の駆動力が発生した場合には、初張力Ｔ０に対して張力変動分Δが加算され、ベルト張力Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、それぞれ、Ｔ１＝Ｔ０＋ΔＴ１、Ｔ２＝Ｔ０＋ΔＴ２、Ｔ３＝Ｔ０＋ΔＴ３、Ｔ４＝Ｔ０＋ΔＴ４、となる。このとき、連結具８Ａ、８Ｂに繋がる機器の移動に要する力はベルトの張力差によるものであるため、ベルト７の全ての部位に初張力Ｔ０が加わることで差分には影響がない。初張力Ｔ０は、ベルトの形状・素材や伝導容量により、一般的には適切な基準値がメーカにより設定されている。初張力Ｔ０が基準値よりも低い場合には、上述のベルト抜けや、ベルト抜けの前兆であるプーリとベルトの噛み合いズレによるベルト振動、さらにはベルトたわみによる他機器との干渉や振動が発生する。一方、基準値よりも高い場合には、ベルトの劣化を引き起こし、ベルト振動や寿命低下・破断といった問題が生じる。そのため、据付時に適切なベルト初張力Ｔ０を設定すればよいが、温度・湿度といった環境要因や経年変化によりベルトの特性が変化する上、プーリ６Ａ、６Ｂ間の固定器具に緩みが発生する等の機器要因により、初張力Ｔ０は変動することになる。
【００２７】
図４は、本発明の実施の形態１による片開き機構におけるベルト張力を示すドアモデルである。ベルト７に繋がる連結具は一つのみであり連結具８Ａもしくは８Ｂとなる。例えば、図４に示すドアモデルのように、連結具８Ａのみの場合、連結具８Ａとプーリ６Ａ間のベルト張力Ｔ１と、プーリ６Ａとプーリ６Ｂ間のベルト張力Ｔ２との差は、モータによる開閉力Ｆ０に一致し、Ｔ２−Ｔ１＝Ｆ０となる。そして、連結具８Ａとプーリ６Ｂ間のベルト張力Ｔ４と、上記ベルト張力Ｔ１との差は、連結具８Ａ及びそれに繋がる機器、すなわち、連結具８Ａとドアパネル１Ａ及び吊り手２の総質量ＭＡを加速度ａで移動させるための力に一致し、Ｔ１−Ｔ４＝ＭＡ×ａとなる。また、前述の図３と同様に、プーリ６Ｂにおいて、モータがなく駆動力が発生しない場合は、プーリ６Ｂにおけるベルト張力はＴ２＝Ｔ４となる。
【００２８】
ここで、ベルト７の各部位における伸び量ｘｉ（ｉ＝１〜４）は、プーリ６Ａ、６Ｂの回転量と連結具８Ａ、８Ｂの移動量の差となり、張力Ｔｉとベルト剛性ｋｉからＴｉ＝ｋｉ×ｘｉとなる。
【００２９】
ドアの開閉時に、桁３に取り付けられたプーリ６Ａと６Ｂ間のプーリ間距離が変わらなければ、ベルト張力は前述の釣り合いとなり、ドアパネル１Ａ、１Ｂの移動量は、ベルト７の張力差によって生じることになる。
【００３０】
このようにベルト７の張力差によってドアパネル１Ａ、１Ｂが駆動するとき、図２の測定部３１は、以下の手順でベルト張力を測定する。
【００３１】
以下、図２の測定部３１について説明する。測定部３１には、ベルト振動検出部１８と、ベルト張力測定部１９と、異常発令部２０と、パラメータ記憶部２１とが設けられている。
【００３２】
ベルト振動検出部１８は、制御部３０の速度演算部１６からの出力である回転速度が入力される。ベルト振動検出部１８は、当該回転速度に基づいて、ベルト７の振動の有無を検出する。ベルト振動検出部１８は、速度演算部１６からの回転速度を用いて、当該回転速度の一定以上の周波数領域の振動成分もしくは特定の周波数領域の振動成分を抽出する。ベルト振動検出部１８は、抽出した振動成分が予め設定された基準値を超える場合に、ベルト振動を検出したと判断し、検出時点での、ドア位置と、電流指令値もしくは実電流値から得られるモータトルクとを出力する。一方、抽出した振動成分が予め設定された基準値を超えない場合には、ベルト振動検出部１８は、ベルト振動は無いと判断する。なお、ここで、「ドア位置」とは、ドアパネル１Ａ、１Ｂの開閉動作時の位置のことで、全開位置、全閉位置、および、全開位置と全閉位置との間、等のように区分けされる。「全開位置と全閉位置との間」をさらに細分してもよく、その区分け方法については、一定間隔にしてもよく、可変としてもよい。また、間隔の長さについても、適宜、決定すればよい。ドア位置は、ベルト７の伸び量が小さく無視できるときには、モータ９の回転検出器１５による回転検出値の変動量に等しい。一方、ベルト７の伸び量が大きいときには、モータ９のトルクからベルト７の伸び量を推定し、前記回転検出値に加えることでドア位置を算出すればよい。上記の説明において、ベルト振動検出部１８が、速度演算部１６からの回転速度を用いると説明したが、その理由を以下に説明する。速度制御の目的は、速度指令値通りに滑らかにドアパネルを開閉することである。そのため、速度制御部１２に回転速度を入力する際には、ＬＰＦ部１７により、速度演算部１６から出力された回転速度から高周波領域のベルト振動を除外している。一方、ベルト振動検出部１８には、ＬＰＦ部１７によるフィルタ処理が行われていない速度演算部１６から出力されたままの回転速度が入力され、ベルト振動検出部１８で精度の高い検出が行われる。但し、これに限らず、ＬＰＦ部１７のカットオフ周波数の設定次第ではベルト振動を除外しない場合もありうるため、ＬＰＦ部１７の出力をベルト振動検出部１８に用いてもよい。ベルト振動検出部１８の上記の「特定の周波数領域」は、ベルト７とプーリ６Ａの噛み合いズレに起因するので、モータ９の回転速度つまりベルト７の速度とプーリ６Ａの歯間距離によって単位時間当たりの噛みこみ回数から算出することができる。一方、振動成分の基準値は、通常開閉時の回転速度から算出してもよいし、予め一定値として設定してもよい。ベルト振動が生じる要因の一つは、ベルト７に適切な張力が与えられている場合には、ベルト７がプーリ６Ａに接触し、接触している箇所の角度はプーリ６Ａの１８０度分に相当し、ベルト７の歯とプーリ６Ａの溝がお互いに噛み合うことであるが、これに対して、ベルト張力が零の場合は、接触が１８０度を下回ることにある。ベルト７とプーリ６Ａの噛み合いにズレが生じることでベルト振動が生じることになり、ベルト振動検出部１８は振動検出時のドア位置とモータトルクとを出力する。
【００３３】
ベルト張力測定部１９は、ベルト振動検出部１８からの振動検出時のドア位置とモータトルク、後述のパラメータ記憶部２１からのベルト長さ情報を入力として、ベルトの初張力Ｔ０を測定する。ベルト振動を検出した瞬時の状態は、モータが駆動することによる張力変動でプーリ６Ａ周りのベルト張力Ｔ１（＝Ｔ０＋ΔＴ１）もしくはＴ２（＝Ｔ０＋ΔＴ２）が零となったことを意味する。初張力Ｔ０に対して、ベルト張力の変動量ΔＴ１、ΔＴ２の正負は、ドアパネルの移動方向、つまり、モータトルクの回転方向によって異なる。各変動量の大きさは、下記に示す理由でドアパネルの位置（ドア位置）によって異なるが、ドア位置情報とベルト長さ情報から算出することができる。
【００３４】
モータトルクにより発生する張力変動量は、前述の初張力Ｔ０に対する張力変動分ΔＴ１、ΔＴ２、ΔＴ３、ΔＴ４となる。図３、図４のベルト張力の釣り合いから、連結具８Ａに繋がるドアパネル１Ａ等の機器総質量ＭＡの加速度ａから求められる力ＭＡ×ａは、張力差ΔＴ１−ΔＴ４に等しい。このとき、張力差ΔＴ１とΔＴ４の各々の大きさは任意に決定されるわけではない。無端状のベルト７は各部位における素材が同一の場合、各部位のベルトの剛性つまりドアパネルの位置ＸＡに依存して変動することになる。プーリ間距離Ｌが一定で、かつプーリ６Ｂにモータが取り付けていない場合は、連結具８Ａとプーリ６Ａの距離Ｘが短いほど、ベルト剛性Ｋ１は高くなる。このことから、図４の構成ではΔＴ１とΔＴ４（＝ΔＴ２）の比率は、（２Ｌ−Ｘ）／Ｘとなる。連結具８Ａとプーリ６Ａの距離Ｘは、ドアの位置から算出することができる。また、プーリ間距離Ｌは、ベルト長さ情報から算出することができる。ドアパネルの開閉のように往復運動を行う場合は、全閉〜全開までの距離、もしくはさらに全閉／全開時における連結具とプーリ間の距離情報から算出してもよい。
【００３５】
図５は、本発明の実施の形態１による駆動時のベルト張力を示す図である。図４の片開き機構における一例として、時刻ｔ０においてドアの戸開動作をスタートし、時刻ｔｃにおいて全開に到達する場合の、（ａ）モータ速度、（ｂ）モータトルク、（ｃ）ベルト張力の時系列における変化を示している。図５の時刻ｔ１において、ベルト振動検出部１８が振動を検出するとき、同時刻におけるモータトルクτが取得できる。また、モータトルクτの水平方向の駆動力Ｆ０において、図４のベルト張力Ｔ１は、図５（ｃ）に示されるように変化する。ベルト振動を検出した時刻ｔ１において、ベルト張力Ｔ１は零であり、張力変動幅ΔＴ１の大きさは初張力Ｔ０に等しい。ここで、ドアパネル１Ａがプーリ６Ａ側からプーリ６Ｂ側へドア位置ＸＡ＝Ｘとして移動するときには、モータトルクτによる駆動力Ｆ０＝｜ΔＴ１−ΔＴ４｜であることから、初張力Ｔ０＝Ｆ０×（｜ΔＴ１｜／（｜ΔＴ１−ΔＴ４｜））＝Ｆ０×（２Ｌ−Ｘ）／２Ｌとなる。前式により、ベルトの初張力Ｔ０は測定することができる。
【００３６】
図３の両開き機構においては、連結具８Ａ及びそれに繋がる機器、つまり、連結具８Ａとドアパネル１Ａ及び吊り手２の総質量ＭＡと、連結具８Ｂ及びそれに繋がる機器、つまり、連結具８Ａとドアパネル１Ｂ及び吊り手２の総質量ＭＢ、もしくは、総質量ＭＡとＭＢの比率を同定すれば、前述の片開きの機構と同様に、ドア位置情報とベルト長さ情報から初張力Ｔ０を算出することができる。このとき、必ずしも総質量ＭＡ，ＭＢを同定しなくてもよく、後述のパラメータ記憶部から入力される予め定めた値で概算値を算出してもよい。なお、一般的な自動ドアでは総質量ＭＡとＭＢはほぼ等しいが、階床毎に乗場側ドアを把持してかご側ドアを開閉するエレベータードアは、かご側ドアの一方のドアパネルのみで乗場側ドアを把持する場合があり、このとき総質量ＭＡとＭＢには差が生じるため、上記の値が必要とされる。
【００３７】
異常発令部２０には、ベルト張力測定部１９において測定されたベルト７の初張力値Ｔ０が入力される。異常発令部２０において、初張力値Ｔ０は、ベルト７の仕様として予め定められた基準範囲内にあるか否かが判定される。初張力値Ｔ０が基準範囲外にある場合は、異常発令部２０は、ベルト張力異常フラグをパラメータ記憶部２１に出力する。これにより、パラメータ記憶部２１は、速度指令部１１に対して、ベルト振動やベルト外れを生じさせないために、最高速度もしくは加減速度を調整するための係数パラメータを出力する。一方、当該張力値が基準範囲内にある場合は、異常発令部２０は、特に処理は行わない。
【００３８】
なお、ベルト張力測定部１９の出力であるベルト初張力Ｔ０の測定値もしくは異常発令部２０のベルト張力異常フラグは、図１、２のドア制御装置１０から外部機器へ出力し、保守員による点検や、遠距離への遠隔保守のための測定情報として用いてもよい。その場合には、点検を行う保守員は、測定されたベルト初張力Ｔ０が基準値を下回る場合には、プーリ６Ａ、６Ｂの固定位置を変更することで初張力を強め、一方、基準値を上回る場合には、プーリ６Ａ、６Ｂの固定位置を変更することで初張力を弱めればよい。また、同時に、ベルトの劣化による振動発生である可能性があるため、保守員がベルト劣化の有無を確認して、ベルト劣化が生じている場合には交換する必要がある。
【００３９】
パラメータ記憶部２１には、上述のように、異常発令部２０の出力であるベルト張力異常フラグが入力される。パラメータ記憶部２１は、速度指令部１１が速度指令値を生成する際に用いる最高速度および加減速度あるいはそれらを決定するための係数パラメータ（通常用、異常時用、および、点検用）、および、ベルト張力測定部１９がベルト張力測定を行う際に用いるベルト７の長さ（以下、ベルト長さとする。）を記憶する。ベルト長さは、ドアの出入口幅に基づいて予め設定されるかもしくは予め推測される。パラメータ記憶部２１は、速度指令部１１に対して、通常時は、通常時用の最高速度および加減速度あるいはそれらを決定するための係数パラメータを出力し、ベルト張力を点検する場合は、点検用の最高速度および加減速度あるいはそれらを決定するための係数パラメータを出力する。また、異常発令部２０からベルト張力異常フラグが入力された場合には、ベルト張力測定部１９で測定された張力が基準範囲よりも低い場合には、低減させた最高速度もしくは加減速度を出力するか、あるいは、それらを低減させるための係数パラメータを出力し、一方、測定された張力が基準範囲よりも高い場合には、上昇させた最高速度もしくは加減速度を出力するか、あるいは、それらを上昇させるための係数パラメータを出力する。さらに、パラメータ記憶部２１は、質量パラメータとして、ドアの負荷が階床毎にモータの負荷に影響を及ぼす機器質量、つまり、ドアパネル１Ａ、１Ｂの各質量もしくは総質量を記憶する。また、エレベーターでは各階毎に乗場ドアの質量が異なることから、かご側ドアと乗場側ドア質量やドアパネルに取り付けられる各種センサの重量、さらに減速機やプーリなどの回転系を含めたドア機器の質量を各階毎に記憶してもよい。これらの質量パラメータは、総質量を同定する手段により得られた同定値、もしくは、エレベータードアの機器寸法に基づいて予めおおよそに設定された初期値であってもよい。パラメータ記憶部２１は、ベルト張力測定部１９には、ベルト長さ情報、あるいは、それに加えて、質量情報を出力し、速度指令部１１には、最高速度もしくは加減速度、もしくはそれらを決定するための係数パラメータを出力する。ベルト張力が零を常に上回るためには、加減速度を低減すればよく、このときモータの駆動力の大きさを抑えることになるため、ベルトの張力変動量を抑制することができる。
【００４０】
測定部３１はこのように構成され、点検時だけでなく、通常時および異常時においても、ベルト張力を常時自動的に測定することができる。そのため、常時、ベルト張力の確認ができ、ベルト張力の経年的な変化を診断することができるとともに、保守管理の省力化および無人化が図れる。また、異常発令部２０により、測定したベルト張力が異常であると判定された場合には、外部の保守員にそれを知らせることもでき、かつ、パラメータ記憶部２１がそれに応じて、最高速度もしくは加減速度を調整するようにしたので、ベルト振動やベルト外れの発生を未然に防止することができる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態１に係るエレベーターのドア装置は、出入口を開閉するドア（ドアパネル１Ａ、１Ｂ）と、当該ドアが取り付けられたベルト７と、ベルト７を駆動することによりドアの開閉駆動を行うモータ９と、モータ９を制御するドア制御装置１０とを備え、ドア制御装置１０は、ドアの開閉速度指令を生成する速度指令部１１と、ドアに関するパラメータを記憶するパラメータ記憶部２１と、モータの回転を検出する回転検出部としてのセンサ１５と、センサ１５からの信号に基づいてベルト７の振動を検出し、振動検出時のドア位置とモータ９の駆動力とを出力するベルト振動検出部１８と、ベルト振動検出部１８が出力するドア位置とモータ９の駆動力とに基づいてベルト７の張力を測定するベルト張力測定部１９とを備えているので、この構成により、任意のドア位置において、モータ９に予め設定されたトルクを発生することで、ドア装置のベルト張力を測定することができる。これにより、エレベーターのドア開閉に必要なベルト張力が自動的に点検できるので、点検作業の省力化・無人化だけでなく、自動化による常時確認により機能不全状態でのサービスを防止でき、さらなる安全性の向上が図れる。本実施の形態１では、このように、経年的にベルトの張力の診断を行うことができるので、ベルト張りの調整ミス、経年劣化によるベルト緩みでの歯飛びを防止すると共に、ベルトの状態を人を介さずにモータの制御装置で認識することで保守負荷を軽減することができる。
【００４２】
また、パラメータ記憶部２１のドアのドア長さの情報およびドアの質量の情報に基づいて、ベルト張力測定部１９がベルト張力の測定を実施するようにしたので、この構成により、ベルト歯飛びを生じさせずに、一連のドア開閉動作においてベルト張力を測定することができる。
【００４３】
また、ベルト張力測定部１９で測定した張力値が、予め定められた一定の基準範囲外、もしくはベルト７の長さに基づいて定められた基準範囲外であるときに、ベルトの異常として検出する異常発令部２０を備えるようにしたので、この構成により、ベルト張力の緩みや劣化、ベルト７を支えるプーリの固定器具緩みといった異常を検出することができる。
【００４４】
また、異常発令部２０がベルト７の異常を検出した場合に、速度指令部１１の速度指令値を調整するようにしたので、ベルト７に異常が生じても、ベルト振動や歯飛び・外れが生じないように、ベルト張力が許容される開閉速度を選択し、安全を確保した上でのサービスを継続することができる。
【００４５】
また、パラメータ記憶部２１のパラメータは、各階毎のドア質量パラメータであるので、この構成により、ベルトに複数取り付けられるドアパネルの質量に偏りが存在するエレベーターのドア装置においても、ベルト張力を測定することができる。この構成により、定期的な保守負荷の軽減が図れる。
【００４６】
実施の形態２．
上記の実施の形態１においては、図２のベルト張力測定部１９においてベルト初張力Ｔ０が測定されることで、ベルト初張力Ｔ０が低下している場合には、速度指令部１１において、加減速度や最高速度を低減する例について説明した。しかしながら、ベルト初張力Ｔ０が低下していても、必ずしも、速度指令部１１において加減速度や最高速度を低減して、結果として、開閉時間（開閉動作にかかる時間）を長くする必要はない。本実施の形態２においては、駆動時において、ベルト張力が零を常に上回るように、速度指令部１１において、加速もしくは減速の一方を低減し、他の一方を増加させることで、最高速度と開閉時間を変更せずに、ベルト張力の異常発生を回避する。
【００４７】
図６は、本発明の実施の形態２による駆動時のベルト張力を示す図である。
【００４８】
図５のベルト異常発生時刻ｔ１におけるモータ速度の加速度よりも、図６の同時刻ｔ１におけるモータ速度の加速度が低減されている。すなわち、本発明の実施の形態２では、ベルト張力測定部１９において測定したベルト初張力Ｔ０が基準値より低下している場合には、パラメータ記憶部２１から速度指令部１１に入力される加速度を低減させる。なお、図６では、加速度を、図５の加速度よりも低減させているが、その場合に限らず、通常時の加速度よりも低減していればよい。これにより、加速時のモータトルクが、通常時よりも抑制される。また、図５では、時刻ｔ１においてベルト張力Ｔ１は零となっているが、図６では、ベルト張力Ｔ１は、常に零を上回っている。このように、本実施の形態２では、測定したベルト初張力Ｔ０が基準値より低下している場合には、加速度を低減させることで、加速時のモータトルクを抑制し、ベルト張力Ｔ１が常に零を上回るように、パラメータ記憶部２１から速度指令部１１に入力される加速度を設定する。さらに、開閉時間を長くさせないようにする場合には、減速時のベルト張力変動幅ΔＴ４はベルト長さの影響でΔＴ１より小さいことを利用し、減速度を通常時の減速時よりも増加させるようにすればよい。これにより、図６の減速時のモータトルクは、通常時のモータトルクよりも大きくなる。このように、本実施の形態２においては、ベルト張力測定部１９において測定したベルト初張力Ｔ０が低下している場合に、駆動時において、常にベルト張力が零を上回るように、加速もしくは減速の一方を低減し、他の一方を増加させる。また、実施の形態１では、最高速度を低減させることについて記載したが、本実施の形態２では、最高速度も低減させなくてよい。このように、本実施の形態２では、最高速度と開閉時間を変更せずに、ベルト張力の異常発生を回避することができる。なお、モータ９の駆動力を抑制し、速度指令部１１の出力である速度指令値を適切に調整するためには、パラメータ記憶部２１に記憶されたモータ９の負荷となる総質量ＭＡ、ＭＢと、モータ駆動力を抑制する加速度ａから速度指令値を生成する必要がある。エレベータードアのように各階毎に異なるドア質量をもつドア駆動装置においては、各階毎に対応した速度指令値、もしくは、最もドア質量が重い階を想定したドア質量に基づいた速度指令値を生成するようにすればよい。
【００４９】
なお、実施の形態２における他の構成および動作については、上記の実施の形態１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００５０】
以上のように、本実施の形態２においても、上記の実施の形態１と同様の効果を得ることができ、さらに、本実施の形態２においては、ベルト張力測定部１９において測定したベルト初張力Ｔ０が低下している場合に、駆動時においてベルト張力が常に零を上回るように、加速もしくは減速の一方を低減し、他方を増加させることで、最高速度と開閉時間を変更せずに、ベルト張力の異常発生を回避するようにしたので、ベルト７に異常が発生している場合においても、ドアの開閉時間を変更せずにドアの開閉を行うことができる。
【００５１】
なお、上記の実施の形態１では、測定したベルト初張力Ｔ０の値に応じて、速度指令部１１が、最高速度もしくは加減速度を低減または上昇させる例について説明し、上記の実施の形態２では、加速度または減速度のいずれか一方を減速させて、最高速度と開閉時間を維持させる例について説明したが、これらの場合に限らず、測定したベルト初張力Ｔ０の値に応じて、最高速度、加速度、減速度のうちの少なくともいずれか１つを低減または上昇させるようにすればよい。また、これらのうちのどれを低減あるいは上昇させるかについては、使用状況、使用環境、あるいは、エレベーターの仕様などに合わせて、適宜決定すればよい。
【００５２】
また、上記の実施の形態１，２においては、エレベーターのドア装置として本発明の実施の形態を説明したが、エレベーターのドア装置に限らず、図１に示すような、駆動対象がベルトに取り付けられた、例えば、自動ドア等の他の装置にも、本発明は適用可能であり、その場合においても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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