用于限定自动门的带的张力的方法和门驱动单元与流程

1.本发明总体涉及自动门的技术领域。本发明特别涉及自动门的带。


背景技术：

2.典型地，在自动门(例如电梯门)中，门驱动器，即变频器，用于控制自动门的电动马达。电动马达利用带移动自动门的门板，该带将电动马达产生的旋转运动转换成线性运动。
3.典型地，自动门从工厂预先安装，并且假定带的张力在工厂测量的正确范围内。然而，带可能仍然太紧或太松。此外，通常当更换和/或调节带时，带可能太紧或太松。太紧的带可能导致较小的操作裕度(电动马达可能产生的转矩与静态反转矩/摩擦的比较)，并且当其他摩擦(例如，滚柱轴承、滑动导靴等)增加时，会增加呼出风险(call out risk)。而且，如果自动门是电梯门，则可能导致将使用太多的能量，这继而降低了自动门和整个电梯的生态效率。当带在带驱动带轮的齿上滑动时，太松的带继而可能导致功能故障。此外，带材料可能随时间变化，通常导致带更硬并且因此更硬的带导致更高的张力。
4.带张力可以用专用的声波带张力计测量，该声波带张力计测量带的振动并且基于该振动可以限定带的张力。然而，这要求至少一个现场人员(例如维护人员或技术人员)去现场，即到自动门处，一些工作是由现场人员接近带，并且由现场人员手动地振动带以测量带的振动。此外，技术人员可以在调节或更换之后手动检查带张力。
5.因此，需要开发进一步的解决方案，改进自动门的带的张力的限定。


技术实现要素：

6.为了提供对各种发明实施例的一些方面的基本理解，以下给出了简化的概述。该概述不是本发明的广泛综述。它既不旨在标识本发明的关键或重要元素，也不旨在描绘本发明的范围。以下概述仅以简化形式呈现本发明的一些概念，作为对本发明的示例性实施例的更详细描述的序言。
7.本发明的目的是提供一种用于限定自动门的带的张力的方法和门驱动单元。本发明的另一目的是用于限定自动门的带的张力的方法和门驱动单元使能简单的方式来限定带的张力。
8.本发明的目的通过如相应独立权利要求所限定的方法、门驱动单元、计算机程序和计算机可读介质来实现。
9.根据第一方面，提供了一种用于限定自动门的带的张力的方法，其中所述方法包括：激励所述带的共振频率以引起所述带的振动，获得运动数据，所述运动数据表示被配置为移动所述带的电动马达的运动，基于所获得的运动数据来限定振动信息，所述振动信息表示所述带的振动，并且基于所限定的振动信息和所述带的预定特性来限定所述带的张力。
10.表示所述带的振动的振动信息可以是带的振动频率。
11.带的预定特性可以包括带的振动跨度长度、带的每单位长度和宽度的质量、以及带的宽度中的至少一项。
12.激励带的共振频率可以包括根据电动马达的位置基准、电动马达的速度基准或电动马达的转矩基准加上包括多个频率的信号来控制电动马达，所述多个频率包括带的共振频率。
13.该信号可以是伪随机二进制信号。
14.运动数据可以是位置、速度、加速度或跳动。
15.带的振动可以是纵向的、横向的或扭转的。
16.根据第二方面，提供了一种用于限定自动门的带的张力的门驱动单元，其中，所述门驱动单元包括控制单元，所述控制单元包括：至少一个处理器，以及至少一个存储器，所述至少一个存储器存储计算机程序代码的至少一个部分，其中所述至少一个处理器被配置为使该控制单元至少执行：激励所述带的共振频率以引起所述带的振动，获得运动数据，所述运动数据表示被配置为移动所述带的电动马达的运动，基于所获得的运动数据来限定振动信息，所述振动信息表示所述带的振动，并且基于所限定的振动信息和所述带的预定特性来限定所述带的张力。
17.表示所述带的振动的振动信息可以包括振动频率。
18.带的预定特性可以包括带的振动跨度长度，带的每单位长度和宽度的质量以及带的宽度中的至少一个。
19.该控制单元可以被配置为根据该电动马达的位置基准，该电动马达的速度基准，或该电动马达的转矩基准加上包括多个频率的信号来控制该电动马达，以激励该带的共振频率，所述多个频率包括该带的共振频率。
20.该信号可以是伪随机二进制信号。
21.运动数据可以是位置、速度、电动马达的加速度、或跳动。
22.带的振动可以是纵向的、横向的或扭转的。
23.运动数据可以是从旋转角度传感器获得的。
24.根据第三方面，提供了一种计算机程序，其中所述计算机程序包括指令，当所述指令被如上所述的门驱动单元的控制单元执行时，使所述控制单元执行如上所述的方法。
25.根据第四方面，提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质其上存储有如上所述的计算机程序。
26.当结合附图阅读时，从以下对具体示例性和非限制性实施例的描述中，将最好地理解本发明的关于结构和操作方法的各种示例性和非限制性实施例及其附加目的和优点。
27.动词“包括”和“包含”在本文中用作开放式限制，既不排除也不要求存在未列举的特征。从属权利要求中所述的特征可相互自由组合，除非另有明确说明。此外，应当理解，在整个本文件中使用“一”或“一个”，即单数形式并不排除多个。
附图说明
28.本发明的实施例在附图中以示例而非限制的方式示出。
29.图1a示意性地示出了根据本发明的自动门的门驱动单元的示例。
30.图1b示意性地示出了用于打开和关闭自动门的门操作器的非限制性示例。
31.图2示意性地示出了根据本发明的方法的示例。
32.图3示意性地示出了伪随机二进制信号的波形的非限制性示例。
33.图4示意性地示出了根据本发明的电动马达的所获得的运动数据的非限制性示例。
34.图5示意性地示出了根据本发明的门驱动单元的控制单元的部件的示例。
具体实施方式
35.图1a示意性地示出了根据本发明的自动门的门驱动单元100的示例。门驱动单元100是被配置为控制自动门的电动马达110的运动的变频器。电子马达110利用带140移动自动门的(一个或多个)门板，带140将由电子马达110产生的旋转运动转换成线性运动。电动马达110可以是例如永磁同步电动马达。自动门可以是电梯门或建筑物门。门驱动单元100包括控制单元120，该控制单元120被配置为根据电动马达110的速度基准、电动马达110的转矩基准和/或电动马达110的位置基准来控制电动马达110的运动。速度基准表示作为时间函数的电动马达110的速度。转矩基准表示作为时间函数的电动马达110的转矩。位置基准表示作为时间函数的电动马达110的位置。门驱动单元100还可以包括一个或多个其他实体，例如内部速度控制器。
36.图1b示意性地示出了用于打开和关闭自动门的门操作器150的非限制性示例。门操作器150可以包括例如电动马达110、门驱动单元100、带140、带驱动滑轮145a、145b、门联接器160和自动门的门板的吊架板165a、165b。为了清楚起见，在图1b中没有示出门板。备选地或附加地，门操作器150可以包括一个或多个其他实体，例如电源连接170、变压器180、同步绳190等。在图1b的示例中，自动门是包括层站门和轿厢门的电梯门。层站门可通过轿厢门的打开运动而打开，并且可通过使用附接至轿厢门的门联接器160而通过轿厢门的关闭运动而关闭。
37.接下来，通过参考图2来描述根据本发明的用于限定自动门的带140的张力的方法的示例，图2作为流程图示意性地示出了本发明。
38.在步骤210，控制单元120激励带140的共振频率以引起带140的振动。带140的振动可以是纵向的、横向的、扭转的或任何其它波形。带140的共振频率的激励可以包括：根据电动马达110的运动基准来控制电动马达110，该运动基准添加有包括多个频率的信号，所述多个频率包括带140的共振频率。电动马达110的运动基准可以是电动马达110的位置基准、电动马达110的速度基准或电动马达110的转矩基准。该信号可以是伪随机二进制信号(prbs)。prbs是具有类似于白噪声的特性的周期性确定性信号。白噪声是在不同频率处具有相同强度的随机信号。图3示意性地示出了作为时间函数的prbs 310的波形的非限制性示例。信号的幅度可以基于电动马达110的正常运动基准(即没有所述添加信号的电动马达110的运动基准)来被限定。
39.在步骤220，控制单元120获得运动数据，所述运动数据表示电动马达110相对于时间(即作为时间的函数)的运动。运动数据，即运动信号，可以是电动马达110的位置(即角位置)、速度、加速度或跳动(jerk)。电动马达110的跳动是指电动马达110的加速度相对于时间变化的速率。运动数据可以从旋转角度传感器130获得，旋转角度传感器130例如安装到电动马达110的编码器，通信地耦合到门驱动单元100。
40.在步骤230，控制单元120基于所获得的运动数据限定振动信息，所述振动信息表示带140的振动。换言之，带140的振动可以从所获得的电动马达110的运动数据来被检测。图4示意性地示出了获得的电动马达110的运动数据的非限制性示例。在图4中，所获得的运动数据是作为时间函数的电动马达110的速度，并且用实线410示出。电动马达110的运动根据电动马达110的速度基准加上包括多个频率的信号来控制，所述多个频率包括如上所述的带140的共振频率。带140的振动可以看作是用实线410示出的所获得的电动马达110的速度的波动。在图4中还示出了当根据电动马达110的速度基准控制电动马达110的运动而没有添加信号时电动马达110的基准速度，用于比较。电动马达110的参考速度用虚线420示出。表示所述带140的振动的振动信息可以是带140的振动频率，即带140的共振频率。根据一个示例，控制单元120可以被配置为通过傅立叶分析(例如快速傅立叶变换(fft))来限定带140的振动频率，以便将所获得的运动数据(即运动信号)从时域转换成频域。
41.在步骤240，控制单元120基于所定义的振动信息和带140的预定特性来定义带140的张力。带140的预定特性可以包括带140的振动跨度长度、带140的每单位长度和宽度的质量、以及带140的宽度中的至少一项。根据本发明的一个示例，带140的张力可以通过使用以下公式来定义：
42.t
st
＝4f2l2m
×
d，
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
43.其中t
st
是带的张力，即带的静态张力[n]，f是带的振动频率[hz]，l是带的振动跨度长度[m]，m是带的每单位长度和宽度的质量[kg/m2]，并且d是带的宽度[m]。
[0044]
上述用于限定自动门的带140的张力的方法可以以规则的间隔(例如，每周一次、每两周一次等)执行，并且优选地不在自动门的正常操作期间执行，因为激励可能引起异常噪声。
[0045]
图5示意性地示出了根据本发明的门驱动单元100的控制单元120的部件的示例。优选地，控制单元120可以包括在门驱动单元100中或作为门驱动单元100的一部分，如图1所示。备选地，控制单元120可以是与门驱动单元100分离的单元。控制单元120可以包括一个或多个处理器510、一个或多个易失性或非易失性存储器520，用于存储计算机程序代码525的部分和任何数据值，一个或多个通信接口单元530以及可能的一个或多个用户接口单元540。所述元件可以通过例如内部总线彼此通信地耦合。该至少一个处理器可以被配置为执行存储在该至少一个存储器520中的计算机程序代码525的至少一些部分，从而致使该至少一个处理器510并且因此控制单元120至少执行以上描述的方法步骤。因此，该至少一个处理器510可以被布置成访问存储器520并且从中检索和存储任何信息。为了清楚起见，这里的处理器指的是适于处理信息和控制驱动控制单元的操作以及其它任务的任何单元。操作也可以用具有嵌入式软件的微控制器解决方案来实现。类似地，存储器520不仅限于特定类型的存储器，而是在本发明的上下文中可以应用适合于存储所描述的多条信息的任何存储器类型。通信接口单元530提供用于与任何外部单元(例如电动马达110和旋转角度传感器130)通信的接口。通信接口单元530可以基于一种或多种已知的有线或无线的通信技术，以便交换多条信息。一个或多个用户接口单元540可以包括一个或多个输入/输出(i/o)设备。
[0046]
控制单元120被配置为激励带140的共振频率以引起带140的振动。带140的振动可以是纵向的、横向的、扭转的或任何其它波形。控制单元120可以被配置为根据电动马达110
的运动基准加上包括多个频率的信号来控制电动马达110，以激励带140的共振频率，所述多个频率包括带140的共振频率。电动马达110的运动基准可以是电动马达110的位置基准、电动马达110的速度基准或电动马达110的转矩基准。该信号可以是如上所述的伪随机二进制信号(prbs)。信号的幅度可以基于电动马达110的正常运动基准(即没有所述添加信号的电动马达110的运动基准)来被限定。
[0047]
控制单元120还被配置为获得运动数据，所述运动数据表示电动马达110相对于时间(即，作为时间的函数)的运动。运动数据，即运动信号，可以是电动马达110的位置(即角位置)、速度、加速度或跳动。电动马达110的跳动是指电动马达110的加速度相对于时间变化的速率。运动数据可以从通信地耦合到门驱动单元100的旋转角度传感器获得。
[0048]
控制单元120还被配置为基于所获得的运动数据来限定表示带140的振动的振动信息。换言之，带140的振动可以从所获得的电动马达110的运动数据来被检测。表示带140的振动的振动信息可以是带140的振动频率，即带140的共振频率。根据一个示例，控制单元120可以被配置为通过傅里叶分析(例如fft)来限定带140的振动频率，以便将所获得的运动数据(即运动信号)从时域转换成频域。
[0049]
控制单元120还被配置为基于所限定的振动信息和带140的预定特性来限定带140的张力。带140的预定特性可以包括带140的振动跨度长度、带140的每单位长度和宽度的质量、以及带140的宽度中的至少一项。根据本发明的一个示例，带140的张力可以通过使用上述公式(1)来限定。
[0050]
上述根据本发明的门驱动单元100和方法能够限定自动门的带140的张力，而不需要由现场人员(例如维护人员或技术人员)访问现场(即自动门)，并且手动测量张力。此外，本发明不需要任何额外的硬件或测量，因为自动门的带140的张力的限定可以利用门驱动单元，即变频器100，来执行，该变频器100是自动门的门操作器的现有实体，用于控制电动马达110以利用带140移动自动门的门板。此外，本发明使得即使在出现松动的任何指示和/或发生任何呼出(call out)之前也可以检测到带140的松动，这继而使得能够对带140进行预防性维护。本发明还能够检测由带140材料随时间的变化引起的带140的张力的增加，通常更硬并因此更硬的带140，这也能够实现带140的预防性维护。此外，本发明能够在自动门的安装、带140的更换和/或带140的调节之后检查带140的张力是否在预定范围内，即不太紧或不太松。
[0051]
以上给出的描述中提供的具体实施例不应被解释为限制所附权利要求的适用性和/或解释。除非另有明确说明，否则上文给出的描述中提供的示例的列表和群组并非详尽的。