控制電梯門的設備和方法

2023-06-15 11:23:56

專利名稱：控制電梯門的設備和方法
技術領域：
本發明涉及控制電梯門的設備和方法。
背景技術：
與電梯轎廂一起移動的電梯門通常包括一扇或兩扇門葉，它們由所謂的 門操作器來移動。門操作器的重要組件是用於生成被用來以期望的方式移動
門葉的驅動力的電機。另外，每一層通常提供有單獨的登陸門(landingdoor)。 登陸門也可以通過門操作器以打開或閉合轎廂門葉也充當登陸門葉的方式來 移動。
控制電梯門的設備通常另外包括用於控制門操作器電機的門控制單元和 與電機軸一起布置的編碼器，以便將來自電機的反饋提供給控制單元。控制 單元被用來控制電機的操作，例如電機的啟動、停止、旋轉的速度和其他相 應參數。實際上，控制單元例如可以是提供有電機電子控制所需的功率電子 組件的電路板。控制單元又被電梯控制系統控制，控制系統的一部分可以與 電梯轎廂一起布置。通過控制系統，發出例如關於關閉門和打開門的瞬時以 及門葉的運動速度的命令，所述命令被控制單元轉換為電機控制中所需的量， 例如合適的電壓電平。也經由控制系統來提供到控制單元和電機的驅動功率。
與電梯轎廂一起布置的上述電機、控制單元和控制系統部分通常是按照 需要通過電纜相互連接的獨立的部件。這樣的設備對安裝來說既費時又費錢。 大量的組件也導致附加的成本。而且，當電梯轎廂外部的部件所需的空間要 達到最小時，該解決方案並不是最佳的。
在功能方面，上述的傳統解決方案也具有不足之處。通常沒有反饋從電 機提供到控制系統。因此，控制系統接收不到例如有關電機的精確速度和扭 矩的信息或者通常關於它的操作歷史的信息。另一方面，在典型的系統中， 不能將關於例如電梯當前所在的層的信息發送到門操作器電機的控制單元。 因此，如果不同層上的登陸門重量不同，則必須根據最重的登陸門來設計電 機扭矩，這在效率方面不是最佳可能的解決方案。在安裝電梯期間，必須彼
4此校準獨立的電機和控制電子單元，以便確保實際上足夠精確地實現通過控 制所獲得的電機操作參數。例如，確保系統不會超過電機將會抗拒可能的障 礙物而關閉門葉的安全規則所允許的最大力是相當重要的。這樣的校準自然 增加了安裝時間並且產生額外的成本。另外，每種電機類型需要特定的控制 電子單元，這包括更複雜的生產工藝，尤其在包括不同類型的許多電梯系統 的廣大產品範圍的情況下。替換受損的電機和控制電子單元是費力的任務， 通常需要在電梯的安裝地點重新校準控制電子單元。
為了便於安裝電梯門控制設備，專利說明書EP1277689提出了 一種控制 裝置，其中電機、編碼器和電子控制系統以及大量電位計被集成在相同的架 構中。當在不同的電梯門上安裝控制裝置時，安裝人員將所述電位計調節到 與所討論的門的屬性對應的位置。這消除了對每個部件單獨調節的需要。然 而，該專利說明書沒有給出對其他功能性缺陷或者上面提到的問題的解決方 案。
發明目的
本發明的目的是克服上面提到的缺陷。
本發明的具體目的是公開一種新型的控制電梯門的設備，僅包括幾個部 件的設備易於安裝和維護，同時能夠比以前更靈活和精確地控制電梯門。
本發明的另一目的是乂>開一種控制電梯門的新方法，通過所述方法，以 比以前更靈活和精確的方式控制電梯門。
發明的簡要描述
用於控制電梯門的本發明的設備的特徵在權利要求1中得以記載。用於 控制電梯門的本發明的方法的特徵在權利要求6中得以記載。本發明的其他 實施例的特徵在其他權利要求中得以記栽。發明性的實施例也呈現於本申請 的描述部分和附圖中。申請中公開的發明性內容也可以以權利要求中實現的 其他方式來定義。發明性內容也可以包括幾個獨立的發明，尤其是如果鑑於 明確或不明確的子任務或者在所實現的優點或者優點組方面考慮本發明。在 這種情況下，從獨立的發明性概念的觀點來看，權利要求書中包含的一些屬 性可能是多餘的。在本發明的基本積無念的框架內，本發明的不同實施例的特 徵可以結合其他實施例來應用。用於控制電梯門的本發明的設備包括電機、編碼器和電機控制單元，這 些部件被集成到密合的電機單元。而且，所迷設備包括電梯控制系統、用於 將來自控制系統的操作電源提供給電機單元的電源裝置、用於控制系統與電 機單元之間的數據傳輸的數據傳輸總線。所述電機可以是在相應應用中使用 的任何傳統的電子電機。編碼器連接到電機軸以便收集有關電機操作的信息。 電子電機由控制單元操作，其包括提供電機的電子控制的功率電子裝置。集
成的電機單元在其他事務中由於電纜的顯著減少而節省空間和成本。由控制 單元、電機和齒輪系統組成的組件在製造期間也可以被預先校準，從而在電 梯的安裝和維護以及可能的電梯更換期間節省了時間。
根據本發明，所述數據傳輸總線是雙向的。與現有技術的解決方案不同， 通過使用雙向數據傳輸總線，對於控制系統也能夠收集有關電機的操作和屬 性以及門的運動的信息。因此，當生成將要從控制系統發出的操作命令時， 系統可以考慮電機和門的實際操作。另外，由於電機的操作歷史已知，因此 能夠優化例如維護任務實施的時間表。
而且，根據本發明，所述設備包括用於存儲電機數據的單元。在該存儲 單元中，能夠存儲例如有關電機和可能與其關聯的齒輪的特徵數據，例如電 機的電子控制參數的值、表示電機的製造日期和齒輪的信息或者例如齒輪承 受的最大扭矩的信息。這些特徵數椐可以被電子地讀入到控制單元，因此在 控制電梯門時可以考慮所述特徵數據。這種結構的具體重要優勢在於，由於 電機、編碼器、控制單元和包括特徵數據的存儲單元被集成到單個組件，因 此可以使用相同的控制系統命令來控制不同類型的由不同組件組成的多個電 機單元。這使得當電梯系統在設計時能夠以非常靈活的方式來組合不同的電 梯系統模塊。存儲單元實際上可以例如是集成在控制單元的電子裝置卡中的 存儲元件。
在本發明的實施例中，電機單元包括一齒輪，用於將電機軸的旋轉速度 轉換為適於電梯門的運動機構的速度。
在本發明的優選實施例中，數據傳輸總線包括串行通信總線。串行通信 總線可以僅使用兩線電纜來實現，因此，除了數據傳輸功能，與現有技術的 解決方案相比，它也使得電纜的數量得以減少。
數據傳輸總線可以也包括用於控制系統和電機單元之間的數據的無線傳輸的無線數據傳輸部件。這對於電纜的減少是尤其有效的解決方案。
在本發明的優選實施例中，用於電梯門的維護操作的按鈕被集成為與電 梯轎廂一起放置的控制系統部分的一部分。在傳統的解決方案中，在維護操 作期間控制電梯所需的維護操作按鈕被實現為與控制系統分離的部件，該部 件經由電纜連接到控制系統。在控制系統中集成該按鈕減少了電纜以及門控 制所需的獨立的部件的數量。用於電梯門的維護操作的按鈕以及其他維護操 作按鈕可被例如直接集成在放置於電梯轎廂頂部的控制系統部分中的電子裝 置卡上。
在本發明的方法中，致動電梯門的電機的特徵數據被存儲在與電機一起 集成的電機數據存儲單元中。而且根據本發明，經由雙向數據傳輸總線將用 於操作電梯門的命令從電梯控制系統發送到與電機一起集成的電機控制單 元，在控制單元中將操作命令轉換為與特徵數據對應的電機控制信號，通過 與電機軸一起集成的編碼器生成操作數據，並且經由雙向數據傳輸總線將操 作數據從控制單元發送到所述電梯控制系統。所述特徵數據可以包括例如電 機性能值、表示製造時間的信息、或者例如可能與電機連接的齒輪的傳輸率 和該齒輪承受的最大扭矩。所述特徵數據最好例如已在製造階段被預先存儲 在存儲單元中。因此，當來自控制系統的操作命令正被轉換為電機控制信號 時，可以考慮該特徵數據。當控制單元與電機一起集成時，在控制系統和電 機之間不需要獨立的控制電子裝置，如在現有技術的解決方案中那樣。與雙 向數據傳輸總線一起，除了減少獨立部件的數量，這使得電機和控制系統之 間的數據傳輸更有效更通用。從電梯製造商的角度來看，當電梯控制系統不 必知道電機單元的各個部件的屬性就可以發送與門運動直接相關的目標值 時，設計門控制系統的任務得以簡化。因此，可以使用相同的搡作命令來控 制不同類型的多個電機單元。利用從電機獲得的操作數據，控制系統能夠以 比以前更靈活有效的方式並且更安全地控制電梯門。可以使用從電機傳送到 控制系統的操作數據來監視例如電機的操作小時，從而優化維護措施的時間。
在本發明的實施例中，操作命令和操作數據是經由串行通信總線來發送 的。雙向數據傳輸總線可被實現為僅包含兩條導線的電纜，因此使用這種總 線有助於減少所需的電纜數目。
在經由無線通信總線發送操作命令和操作數據的本發明實施例中，非常 有效地減少了電纜的數目。搡作命令最好包括電梯門的速度的目標值。在這種情況下，相同的搡作 命令可適用於電機和齒輪以及門運動機制的不同類型的組合。例如從存儲單 元中存儲的數據中可以獲得將目標值轉換為電機控制信號所需的信息。除了 電機的特徵數據，這些數據可以包括有關門運動機制的各種信息。
操作命令也可以包括被施加來關閉電梯門的力的最大許可值。與用戶安 全相關的所述指導值通常在關於電梯的官方規範中規定。
操作命令最好也包括表示電梯門的位置的數據。在電梯門充當登陸層上 的登陸門的情況下，可以根據所討論的該層的門的質量來優化電機控制信號。 質量數據可以被存儲在控制單元或者存儲單元中。
作為來自電機的反饋、由控制單元接收的操作數據最好包括表示電梯門 的速度的數據。在這種情況下，速度是指瞬間速度值和速度的變化(即加速度) 兩者。通過利用表示實際速度的速度數據，對於控制系統能夠計算例如每一 時刻的門的確切位置，並且基於該確切位置優化隨後的操作命令。當已知要 移動的門的質量時，基於速度也可以計算門的動量並且將門的動量與符合安 全規則的最大值相比較。
搡作數據也可以包括表示移動電梯門所使用的力的數據。這可以是例如 比較與操作命令一致的最大容許閉合力，並且如杲必要，可以改變速度的目 標值。
在本發明的實施例中，電機的操作數據中包含的一個或多個數據項被存 儲在電機數據存儲單元中。因此，如果必要，考慮例如要優化的維護時間， 可以經由通信總線將電機單元中累積的與電機和可能與其相關的齒輪有關的 操作歷史讀出到控制系統。


下文中，將通過參考一些實施例示例和附圖來詳細描述本發明，其中: 圖1示出了用於控制電梯門的現有技術的設備； 圖2示出了根據本發明的電梯門控制設備；和 圖3表示根據本發明的方法。
具體實施例方式
如圖1中所示的用於控制電梯門2的現有技術設備1包括電機3、與電機連接的編碼器4和位於電梯轎廂5頂部上的電衝幾控制電子單元6。而且， 該設備包括位於電梯轎廂頂部上的電梯控制系統部分7。在位於電梯轎廂頂 部上的電梯控制系統部分7和控制電子單元6之間連接電源電纜8和串行數 據通信電纜9。在控制單元6和電機3之間連接用於電機控制信號的傳輸的 信號電纜IO。另外，編碼器4被反饋電纜11連接到控制電子單元6，用於將 反饋信號從電機傳輸到控制電子單元。電機耦接到齒輪12，該齒輪12具有 輸出軸13，該輸出軸13其上安裝有第一嵌齒輪14a(cogwheel)。相應的第二 嵌齒輪14b可旋轉地安裝在電梯轎廂5的頂部上。嵌齒輪周圍安裝了齒輪帶 15。電梯門2被布置成以下列方式與齒輪帶15銜接當電機正在旋轉第一齒 輪14a並且因此旋轉齒輪帶15時，門2根據電機的旋轉方向，用齒輪帶15 移動到打開或閉合位置。附圖也示出了電梯的維護操作按鈕16,該維護操作 按鈕通過電線17連接到控制系統7。使用維護操作按鈕，可以操作電梯，並 且它的門可以從電梯轎廂5的頂部打開和閉合。從附圖中可以看出，現有技 術的解決方案具有放置在電梯轎廂頂部上的大量笨重的組件以及大量電纜。 另外，由於控制單元6和電機3是彼此分離的組件，因此控制單元和電機的 每個組合在安裝電梯期間必須彼此被校準。另外，沒有直接的反饋從電機3 提供給電梯控制系統7,因此收集有關電機的操作的信息是比較困難的。
與現有技術的技術方案相比，圖2中所示的設備21包括相當少的獨立的 部件和電纜連接。用於控制電梯門22的設備21包括電機單元23,在電機單 元23中電機24、與電機連接的編碼器25以及電機控制單元26被集成為單 個組件。附圖中，與電機軸連接的編碼器25和電子控制單元26被隱藏在電 機單元23的外殼內。電梯控制系統的一部分28與電梯轎廂27—起放置，最 好是在電梯轎廂頂部上放置，其可以包括執行不同功能的電子設備。在控制 系統部分28和電機單元之間連接電源電纜29以及用於控制系統部分和電機 單元之間的雙向數據傳輸的串行通信電纜30。另外，電機單元包括電機數據 存儲單元31作為重要元件，該電機數據存儲單元在附圖中同樣被隱藏在電機 單元23的外殼內。實際上，存儲單元可以是控制單元的電子設備的集成部件。 齒輪32與電機連接。電梯門的運動機構包括與齒輪32的輪軸連接的第一鈍 齒輪33a、距第一鈍齒輪一段距離安裝在電梯轎廂上的第二鈍齒輪33b、以及 在鈍齒輪33a、 33b周圍安裝的齒輪帶34。電梯門22被布置成以下列方式與 齒輪帶34咬合當齒輪帶移動時，門2根據電機24的旋轉方向移動到打開
9位置或閉合位置。位於電梯轎廂頂部上的電梯控制系統部分28集成有用於維 護電梯的操作的按鈕35，允許例如在維護操作期間打開電梯門。與有線連接 到控制系統的傳統的獨立的維護操作按鈕的情況相比，該按鈕可以直接連接 到控制系統部分28中的電路卡，從而降低材料成本並且簡化設備的製造。除 了減少獨立部件的數目，圖2中呈現的控制設備使能比先前方法更靈活並多 樣化的電梯控制方法。在其他事務中，被作為電機單元一部分集成的控制單
元允許控制系統的相同操作命令#:用來控制不同類型的多個電機單元。存儲
單元使能電子標籤功能，其中電機單元的所有重要屬性能夠以電子形式存儲， 如果需要可以由存儲單元或控制系統讀取。類似地，能夠將有關電機單元的 操作歷史紀錄的數據持續地保存到存儲單元。
為了簡單，從圖1和圖2中省略了許多對本發明不重要的細節，例如電 機的安全性或者放置於電梯轎廂頂部的控制系統部分與控制系統的其他部件 之間的連接。而且，門動作機構以簡化的形式呈現。另外，附圖僅示出了一 扇門葉，但是現實中，門通常包括在相反方向上運動的兩扇門葉。
圖3通過呈現電梯門控制方法中包含的一些步驟來形象化本發明的方 法。在第一步驟中，預先、優選地已在集成的電機單元的製造階段將特徵數 據存儲在與電機集成的電機數據存儲單元中。特徵數據項之一可以例如是與 電機連接的齒輪的傳輸比。有關對電機的旋轉速度和門動作的速度之間的比 率影響的其他部件的信息可被類似地被預先存儲。當電梯控制系統檢測時， 例如當電梯正到達一層時，電梯門應當被致動，在控制系統中生成操作命令 並且將該操作命令發送到集成電機單元的控制單元。操作命令可以包括例如 門速度的第一目標值。目標門速度值可以基於預定的速度簡檔，在該預定的 速度簡檔中，門速度被定義為增加給定的加速度，直到達到最大速度為止， 並且其中當門接近它的路徑末尾時，速度以給定的減速度的相應方式最終減 小。如果登陸門與電梯門一起移動，則操作命令可以另外地包括例如表示該 討論的層上的登陸門的質量的數據。考慮存儲單元中存儲的特徵數據、如齒 輪的傳輸比，在控制單元中將該操作命令轉換為電子電機控制信號。當電機 操作時，與電機軸連接的編碼器產生操作數據，該操作數據可以包括例如表 示電梯門的動作的實際速度和電機的旋轉速度的信息。接著，例如，將包含 電機的旋轉速度的操作數據存儲到存儲單元。這使得能夠監視電機的操作歷 史。接著，經由雙向數據傳輸總線將包含例如門速度的操作數據發送到控制系統。以這種方式，系統被通知速度距目標的任何可能偏差，該偏差可以由 於例如門路徑上的陣礙物或者門動作機構中的汙垢引起的。基於實際速度， 在控制系統中可以計算電梯門的瞬間位置。在生成包含目標速度值的下 一操 作命令時考慮這一點。以這種方式，繼續控制系統和電機單元之間各自的操 作命令和操作數據的交換，直到門移動到期望位置為止。
本發明並不專門限於上述的實施例示例，而是在權利要求限定的發明性 概念的範圍之內，許多變化都是可能的。
權利要求
1. 一種控制電梯門(22)的設備(21)，所述設備包括電機(24);與電機連 接的編碼器(25)和電機控制單元(26),所述編碼器和所述電機控制單元被集成 到密合的電機單元(23);與電梯轎廂(27)—起放置的電梯控制系統部分(28); 電源裝置(29),用於將來自控制系統的操作電源提供給電機單元；和數據傳輸 總線(30),用於該控制系統與電機單元之間的數據傳輸，其特徵在於，所述數 據傳輸總線(30)是雙向的，並且電機單元(23)包括電機數據存儲單元(31)。
2. 如權利要求1所述的設備(21)，其特徵在於，所述電機單元(23)包括 用於將電機(24)的旋轉速度轉換為適於電梯門(22)的動作機構(33a-b, 34)的速 度的齒輪(32)。
3. 如權利要求1或2所述的設備(21),其特徵在於，所述數據傳輸總線 包括串行通信總線(30)。
4. 如權利要求1或2所述的設備(21)，其特徵在於，所述串行通信總線 包括無線數據傳輸裝置。
5. 如權利要求1-4中的任一項所述的設備(21)，其特徵在於，用於電梯 的維護操作的按鈕(35)被集成為與電梯轎廂一起放置的控制系統部分(28)的 一部分。
6. —種控制電梯門(22)的方法，其特徵在於致動電梯門(22)的電機(24)的特徵數據被存儲在與電機一起集成的電機 數據存儲單元(31)中；經由雙向數據傳輸總線(30)將用於操作電梯門(22)的命令從與電梯轎廂 (27)—起放置的電梯控制系統部分(28)發送到與電機(24)—起集成的電機控制 單元(26);在控制單元(26)中將操作命令轉換為與特徵數據對應的電機(24)控制信號；通過與電機(24)—起集成的編碼器(25)來生成操作數據；和 經由雙向數據傳輸總線(30)將操作數據從控制單元(26)發送到所述電梯 控制系統部分(28)。
7. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，操作命令和操作數據是經由 串行通信總線(30)來發送的。
8. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，操作命令和操作數據是經由 無線通信總線來發送的。
9. 如權利要求6-8中的任一項所述的方法，其特徵在於，操作命令包括 電梯門(22)的速度的目標值。
10. 如權利要求6-9中的任一項所述的方法，其特徵在於，操作命令包 括用於關閉電梯門(22)的力的最大許可值。
11. 如權利要求6-10中的任一項所述的方法，其特徵在於，操作命令包 括表示電梯轎廂(27)的位置的數據。
12. 如權利要求6-11中的任一項所述的方法，其特徵在於，操作數據包 括表示電梯門(22)的速度的數據。
13. 如權利要求6-12中的任一項所述的方法，其特徵在於，操作數據包 括表示被施加來移動電梯門(22)的力的數據。
14. 如權利要求6-13中的任一項所述的方法，其特徵在於，電機(24)的 操作數據中包含的一個或多個數據項被存儲到電機數據存儲單元(31)。
全文摘要
一種控制電梯門(22)的設備(21)包括電機(24)；與電機連接的編碼器(25)和電機控制單元(26)，所述編碼器和所述電機控制單元被集成到密合的電機單元(23)；電梯控制系統(28)；電源裝置(29)，用於將來自控制系統的操作電源提供給電機單元；和數據傳輸總線(30)，用於控制系統與電機單元之間的數據傳輸。根據本發明，數據傳輸總線(30)是雙向的，並且電機單元(23)包括電機數據存儲單元(31)。
文檔編號B66BGK101312899SQ200680043317
公開日2008年11月26日 申請日期2006年10月18日 優先權日2005年11月24日
發明者蒂莫·拉索南, 阿里·卡泰南, 馬蒂·拉薩南 申請人:通力股份公司