BRPI0913051B1

BRPI0913051B1 - Aparelho para amortecer as oscilações de um carro de elevador

Info

Publication number: BRPI0913051B1
Application number: BRPI0913051-9A
Authority: BR
Inventors: Fernando Boschin; João Paulo da Costa Brusque; João Paulo Da Costa Brusque; Marcelo de Fraga Carvalho; Leoci Rudi Galle; Rory S. Smith
Original assignee: Thyssenkrupp Elevator Corporation
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2020-06-23
Also published as: WO2009143450A2; EP2280895A2; US20150107941A1; BRPI0913051A2; US20090308697A1; EP2280895A4; US9114954B2; CA2724891C; EP2280895B1; CA2724891A1; US9896306B2; WO2009143450A3

Abstract

APARELHO PARA AMORTECER AS OSCILAÇÕES DE UM CARRO DE ELEVADOR A presente invenção refere- se a um sistema ativo de orientação e equilíbrio que retém o controle ativo de um sistema de elevador na presença de deslocamento. O controle ativo pode ser mantido através do uso de um atuador que forma uma força Lorenz com relação ao nível de deslocamento ao longo de um continuum não linear.

Description

Campo da invenção

A presente invenção refere-se, em geral, a elevadores e, em particular, a um sistema ativo de orientação e equilíbrio para um ELEVADOR". Campo da invenção elevador.

Antecedentes da Invenção

Os elevadores são, geralmente, guiados em um eixo de elevador por trilhos-guias que são fixados à estrutura de um edifício. O elevador inclui, geralmente, um cabo de suspensão que é içado por cabos e uma cabine que é montada no cabo de suspensão. A cabine do elevador é normalmente isolada do cabo de suspensão por amortecedores elastoméricos, molas ou uma combinação de molas e amortecedores elastoméricos.

Tipicamente, um carro de elevador é orientado por trilhos- guias de modo tal que os elementos-guia dos dispositivos-guia providos no carro do elevador entrem em contato com os trilhos-guia, os quais são verticalmente dispostos em paredes laterais de um trajeto de içamento. Porém, durante a instalação dos trilhos-guia é comum a ocorrência de erros, como desalinhamento e uma posterior deflexão é causada, geralmente, no trilho-guia por uma carga dada ao carro, e um pequeno nível de diferença e enrolamento pode ser causado no trilho-guia com o uso. Por conseguinte, o elevador pode ser vibrado em uma direção ascendente e descendente (direção de elevação) e/ou a direção lado a lado (direção perpendicular à direção de elevação). É provável que os trilhos-guia nunca fiquem perfeitamente alinhados. O desalinhamento dos trilhos-guia pode, adicionalmente, ser causado, por exemplo, por erros de instalação, erros na estruturação do edifício, na vibração causada no edifício, tal como ocorre em edifícios altos durante vendavais. Não raro descobre-se que o desalinhamento dos tri- Ihos-guia é causado por todos esses fatores. Adicionalmente, as vibrações verticais causadas por tais coisas, como ondulação de torque no sistema de acionamento podem ser transmitidas ao cabo de sustentação e, portanto, à cabine do elevador através das cordas. As características das cordas, como ressonadores de cabo de suspensão em geral são tais que as vibrações verticais se manifestam rapidamente como vibrações horizontais que são detectadas na cabine. Amortecimento aerodinâmico também pode criar vibrações na cabine do elevador.

O desalinhamento dos trilhos-guia e outros fatores resultam, frequentemente, em vibração que pode ser sentida pelos passageiros. Tais vibrações são, em geral, desconfortáveis e podem causar ansiedade nos passageiros. Além de ser desconfortável e psicologicamente estressante, as vibrações também podem ter um efeito real no que se refere à vida útil de vários componentes do elevador devido ao desgaste inconsistente e/ou tensão vibratória prejudicial, consistente ou frequente.

Convencionalmente, para reduzir a vibração longitudinal e lateral, um membro sustentado por elástico, ou um membro de isolamento de vibração para reduzir uma entrada de deslocamento dada pelo trilho-guia é disposto entre a cabine e a estrutura do carro, ou entre a estrutura do carro e o elemento-guia. Geralmente, em tais situações, a fim de prover isolamento significativo de vibração, é necessário reduzir a rigidez do membro de suporte elástico e o membro de isolamento de vibração. Por outro lado, para impedir a ocorrência de interferência da cabine com outros componentes quando a cabine recebe uma carga desequilibrada, pode ser necessário aumentar, de certo modo, a rigidez. Pelos motivos acima, pode ser difícil projetar um elevador ao qual pode ser provido um efeito de isolamento de vibração suficientemente elevado, onde, concomitantemente, não ocorra ne- nhum problema caso a cabine receba uma carga desequilibrada.

Vários sistemas foram desenvolvidos, na tentativa de atenuar as vibrações longitudinais e laterais. Muitos dentre tais sistemas são baseados no conceito de amortecedor sky hook. A Patente US 6.474.449, cuja apresentação é aqui incorporada para referência, apresenta tal sistema, cuja abordagem é a produção de uma força de correção de vibração constante, independentemente da posição do atuador, da carga assimétrica no carro ou da força perturbadora. Em tais sistemas, dá-se, geralmente, atenção a um método de isolamento de vibração ativa em que uma força para suprimir a vibração é dada da parte de fora, em vez de um método de isolamento de vibração passiva, tal como um amortecedor. Na patente 449, um método de isolamento de vibração ativa é apresentado, no qual uma corrente elétrica é levada a fluir em uma bobina, de modo a gerar um campo magnético no centro (centro axial) da bobina. Além disso, a vibração é reduzida por uma força magnética quando uma barra de reação feita de corpo magnético é disposta em uma posição oposta ao campo magnético.

Além de reduzir a vibração vertical e horizontal, vários sistemas de segurança de elevador foram desenvolvidos para proteger os passageiros e componentes no caso da ocorrência de uma falha mecânica ou ambiental. Os guias de cilindro são equipados, geralmente, de batentes que limitam seu percurso. Por exemplo, caso exista viagens excessivas, a sapata do freio da engrenagem de segurança irá contatar os trilhos do elevador e podem, então, engatar as sapatas do freio, levando a cabine a uma parada de emergência.

Em áreas sísmicas, meios de orientação auxiliares podem ser providos em cada sapata-guia, para continuar a orientar a cabine do elevador se as sapatas de orientação normais falharem, por exemplo, durante um terremoto. Porém, os trilhos-guia auxiliares são, em geral, simplesmente placas de aço com entalhes, onde o contato entre as placas de aço e os trilhos pode causar uma viagem desagradável.

As cabines de elevador são, normalmente, carregadas de modo tal que o centro de gravidade da cabine não coincida com o centro de suspensão. Essas circunstâncias podem fazer com que a cabine incline e também pode fazer com que as molas, ou o cilindro guia seja comprimido de forma desigual. Enquanto existir essa condição, de forma rotineira, com os guias passivos do cilindro, pode criar problemas especiais para os sistemas ativos. Para impedir essas condições, os guias do cilindro podem ser providos com batentes mecânicos que limitam seu trajeto. Se uma cabine estiver assimetricamente carregada em uma condição extrema, o guia do cilindro pode ser levado a se mover em uma direção que irá causar impacto em um dos batentes. Tal impacto pode ser desconfortável para os passageiros do elevador e pode dar início, ou exacerbar uma condição instável em que o sistema de amortecimento ativo entra em ressonância. Tal condição pode produzir ansiedade, dano ao sistema do elevador, ou perigo para os passageiros. trado na figura 13.

Um atuador descrito na Patente US 6.474.449 tem um perfil de força quase linear por toda a faixa de deslocamento, tal como mostrado na figura 13.

Enquanto tal sistema pode ser fácil de controlar sob condições normais de operação, pode não impedir ou controlar a instabilidade, ou ressonância.

O pedido de Patente EP-01547955A1 descreve que todos os sistemas de acionamento de loop fechado podem se tornar instáveis e oscilar para ressonância. Isso é particularmente verdadeiro em relação a sistemas de orientação ativa do elevador. O sistema descrito desconecta o sistema de orientação ativa quando este se torna instável. Embora essa abordagem possa cessar a instabilidade, também pode eliminar a qualidade de operação que um sistema ativo tenta ob- ter. de custo.

Adicionalmente, tal sistema pode não ser eficaz em termos de custo.

Breve Descrição das Figuras

Os desenhos em anexo, os quais são aqui incorporados e constituem uma parte da presente especificação, ilustram modalidades da invenção e, juntamente com a descrição geral da invenção feita acima e a descrição detalhada das modalidades feita abaixo, servem para explicar os princípios da presente invenção.

A figura 1 é uma vista em perspectiva de um dispositivo de orientação e equilíbrio construído de acordo com os ensinamentos da presente invenção. entação e equilíbrio da figura 1.

A figura 2 é uma primeira vista lateral do dispositivo de orientação e equilíbrio da figura 1.

A figura 3 é uma segunda vista em perspectiva de um dispositivo de orientação e equilíbrio da figura 1.

A figura 4 é uma vista em perspectiva, diagramática, de uma versão do atuador da figura 1.

A figura 5 é uma vista lateral direita do atuador da figura 4.

A figura 6 é uma vista superior do atuador da figura 4.

A figura 7 é uma vista dianteira do atuador da figura 4

A figura 8 é uma seção transversal diagramática, tomada ao longo da linha da figura 7.

As figuras 8 A e 8B são uma vista ampliada, fragmentada, de uma parte da figura 8, a qual ilustra, de forma diagramática, a bobina entre os pares magnéticos.

A figura 9 ilustra, de forma diagramática, linhas de fluxo magnético entre os imãs sustentados pelos blocos de montagem.

A figura 10 é uma fotografia, em perspectiva, de uma modalidade da bobina do atuador da figura 6.

A figura 11 é um diagrama esquemático que ilustra um diagrama de fluxo de sinal do sistema de controle de orientação e equilíbrio ativo construído de acordo com os ensinamentos da presente invenção.

A figura 11A ilustra uma ilustração diagramática da modalidade alternada do sistema de controle de orientação e equilíbrio ativo.

A figura 12 é um gráfico que mostra uma primeira versão de uma relação não linear entre o deslocamento e a força Lorenz no dispositivo de orientação e equilíbrio ativo.

A figura 12A é um gráfico que mostra uma segunda versão de uma relação linear entre o deslocamento e a força Lorenz no dispositivo de equilíbrio e orientação ativa.

A figura 13 é um gráfico de um atuador que tem um perfil de força quase linear por toda a faixa de deslocamento.

Será feita referência agora à modalidade preferida da presente invenção, cujo exemplo é ilustrado nos desenhos em anexo.

Descrição Detalhada da Invenção

Será feita agora referência aos desenhos em detalhes, em que os números iguais indicam os mesmos elementos através das vistas, figuras 1,2 e 3 são vistas de um dispositivo de orientação e equilíbrio ativo, construído de acordo com a presente invenção. Um sistema de guia ativo é um sistema equipado com atuadores, tais como motores ou solenoides que aumentam ou diminuem a força de mola nos dispositivos de orientação do sistema de orientação ativa, em resposta a um sistema de controle que determina os requisitos de amortecimento do sistema para se contrapor às acelerações do sistema de elevador, para criar aceleração zero no carro. O sistema de controle pode usar sensores, tais como acelerômetros, para detectar a aceleração do carro do elevador e atuadores para cumprir as exigências de amortecimento.

Conforme visto nas figuras 1-3 , é mostrado um conjunto de guia de cilindro, indicado geralmente em 2. Como é conhecido, uma pluralidade de conjuntos de guia do cilindro 2 são usados em um carro de elevador, nos locais espaçados para engatar os trilhos-guia (não mostrados nas figuras 1-3), semelhante ao mostrado na figura 1 da Patente US 6.474.449, cuja exposição é aqui incorporada como referência. O conjunto de guia de cilindro 2 inclui dois cilindros espaçados, 4 e 6, que ficam no plano XZ, e um cilindro 8 que fica no plano YZ. A construção dos cilindros 4, 6 e 8 são similares, com os cilindros 4 e 6 espelhando um ao outro. O conjunto de guia de cilindro 2 inclui uma base 10 que é montada diretamente, ou indiretamente, no carro do elevador (não mostrado) e que transporta os cilindros 4, 6 e 8. Cada cilindro 4, 6 inclui respectivos braços de alavanca 12, 14, mostrados nas figuras 1-3, como um conjunto respectivo de braço inferior da alavanca 12a, 14a e braço superior da alavanca 12b, 14b. Cada braço inferior da alavanca 12a 14a é transportado, de forma apoiada, pela base 10, articulável em torno de um eixo de articulação 12c e14 c. Cada braço de alavanca 12, 14 transporta cilindros 4, 6, respectivamente, suportados em torno dos eixos de cilindro respectivos 12d, 14d (não completamente vistos). Cada braço de alavanca superior 12b, 14b é impelido, de forma resiliente, para dentro, na direção do trilho-guia (não mostrado) e, portanto, em direção um ao outro por respectivos membros de inclinação 16, 18 transportados por respectivos eixos em cantilever 20, 22, apoiados pela base 10 que se estende através das respectivas aberturas dos braços de alavanca superior 12b, 14b. Embora os membros de desvio 16, 18 estejam ilustrados como molas, qualquer dispositivo de desvio pode ser usado. Na modalidade mostrada, a força exercida pelos membros de desvio 16, 18 contra os braços de alavanca superior 12b, 14b (e que encontram resistência por parte dos cilindros do trilho-guia 4 e 6) podem ser ajustados pela posi- Petiçâo 870190081123. de /2019. pág. ção dos membros 24, 26. O movimento para fora dos braços da alavanca 12, 14 é limitado pelas restrições 28, 30, respectivamente. Cada restrição respectiva, 28, 30, inclui eixos em cantilever 28a, 30a que se estendem da base 10, e um amortecedor de borracha 28b, 30b, cujas posições podem ser ajustadas pelos retentores de posicionamento 28 c, 30 c, ilustrados como pares de porcas. As restrições 28, 30 podem ser de qualquer construção, ou componentes adequados. Nas respectivas extremidades distais dos braços da alavanca 12, 14, estão dispostos respectivos atuadores, geralmente indicados em 32, 34, cujos detalhes serão discutidos posteriormente. Embora, na modalidade mostrada, cada cilindro 4, 6 tenha um respectivo atuador 32, 34, cuja função independe de cada cilindro, o movimento dos cilindros 4, 6 poderia ser feito independente, com um único atuador disposto para amortecer as oscilações que atuam na estrutura.

Ainda com referência às figuras 1-3 , a configuração da estrutura de suporte para o cilindro-guia 8 é semelhante à descrita acima. O guia do cilindro 8 é suportado em cada lado por dois braços de alavanca espaçados, 36, 38, mostrados na figura como um conjunto respectivo do braço da alavanca inferior 36a, 38a, e um braço da alavanca superior 36b, 38b. Cada braço de alavanca inferior 36a, 38a, um par é transportado, em forma de suporte, pela base 10, que gira em torno de um eixo de articulação respectivo 36 c e 38 c. Cada braço de alavanca 36, 38 transporta, de forma cooperativamente giratória, um cilindro 8, suportado em torno do eixo do cilindro 40, com um eixo de cilindro 40 sendo suportado em cada extremidade pelos braços da alavanca 36, 38, respectivamente. Cada braço de alavanca superior 36b, 38b é impelido, de forma resiliente, para dentro, em direção ao trilho-guia (não mostrado) pelos respectivos membros de desvio 42, 44 pelos eixos em cantilever, respectivos 46, 48 pela base 10, que se estendem através das respectivas aberturas dos braços de alavanca su- perior 36 b, 38b. Embora os membros de desvio 42, 44 sejam ilustrados como molas, qualquer dispositivo de desvio adequado pode ser usado. Na modalidade mostrada, a força exercida pelos membros de desvio 42, 44 contra os braços da alavanca superior 36b, 38b (e que sofrem resistência pelo trilho-guia através do cilindro 8) podem ser ajustados pela posição dos membros 50, 52. O movimento para dentro e para fora dos braços da alavanca 36, 38 é limitado pelas restrições 54, 56, respectivamente. Cada restrição respectiva 54, 56 inclui um eixo em cantilever 54a, 56a que se estende da base 10, e amortecedores de borracha 54b, 56b na parte externa de cujas posições podem ser ajustados posicionando-se os retentores 54c, 56c, ilustrados como pares de porcas, e 54d, 56d na parte interna de cujas posições podem ser ajustadas posicionando-se os retentores 54e, 56e, ilustrados como pares de porcas. As restrições 54, 56 podem ser de qualquer construção ou componentes adequados. As respectivas extremidades distais dos braços da alavanca 36, 38 são conectadas uma à outra através do membro transversal 60, fazendo com que cada braço da alavanca 36, 38 permaneça em alinhamento adequado um com o outro. O atuador 62 é disposto no membro transversal 60.

Uma vez que, na modalidade mostrada, a construção dos atuadores 32, 34 e 62 é substancialmente a mesma, apenas o atuador 32 será descrito em detalhes, entendendo-se que a mesma descrição se aplica aos atuadores 34 e 62 e que há outras configurações adequadas para os atuadores 32, 34 e 62. Com referência às figuras , o atuador 32 é ilustrado de forma diagramática. Na modalidade mostrada, o atuador 32 inclui uma primeira montagem 64 e uma segunda montagem 66 construída de aço SAE 1020, ou qualquer outro material adequado. A primeira montagem 64 pode ser associada ao primeiro imã 68 e ao segundo imã 70 e a segunda montagem 66 pode ser associada ao terceiro imã 72 e ao quarto ímã 74. Os ímãs 68, 70, 72, 74 podem ser integrais, ou conectados, de qualquer modo adequado, à primeira montagem 64 e à segunda montagem 66, respectivamente. Com referência também às figuras , as montagens 64 e 66 são transportadas pela base 10.

Os ímãs 68, 70, 72, 74 podem ser construídos de qualquer material adequado e/ou liga, tal como, por exemplo, NdfeB 40 e MGOe, ou qualquer outro material adequado, tal como outras ligas NdFeB. O atuador 32 pode ser configurado de modo tal que o ímã 68 e o segundo ímã 70 sejam posicionados adjacentes um ao outro em linha perpendicular ao eixo vertical do eixo do elevador, tendo polaridade oposta, e um terceiro imã 72 e quarto imã 74 são posicionados adjacentes um ao outro, em linha perpendicular ao eixo vertical do eixo do elevador, tendo polaridade oposta.

Com referência à figura 8, que é uma seção transversal di- agramática (com linhas pontilhadas omitidas para fins de clareza), tomada ao longo da linha da figura 7, é mostrada a direção norte para cada imã 68, 70, 72, 74. Na modalidade mostrada, o terceiro imã 72 e o quarto imã 74 são configurados de modo tal que cada face voltada para dentro, a partir da segunda montagem 66 e interagem com o primeiro imã 68 e o segundo imã 70. Conforme visto, as montagens 64, 66 e os imãs 68, 70, 72, 74 podem ser configurados de modo tal que o imã 68 fique voltado para o terceiro imã 72, criando um primeiro par magnético com o polo norte do primeiro imã 68 voltado e espaçado do polo sul do terceiro imã 72. Similarmente, um segundo par magnético de imãs é criado pelo segundo imã 70 e quarto imã 74, com o polo norte do segundo imã 70 voltado e espaçado do polo sul do quarto imã 74. Os montes 64, 66 podem ser de qualquer forma adequada, configurada para prover o campo de fluxo magnético e densidade desejados. Por exemplo, conforme visto na figura 6, as extremidades 64a, 64b, 66 a e 66b das montagens 64, 66 podem ter uma forma trapezoi- dal, conforme ilustrado pelas linhas pontilhadas. Essas extremidades das montagens 64, 66 podem, por exemplo, ter de 12,7 a 25,4 mm (meia a 1 polegada) de comprimento em cada extremidade. A forma das extremidades 64a, 64b, 66a ,66b podem afetar a transmissão da força gerada na bobina 76 quando a bobina 76 se move para longe de sua posição central, sem afetar a força na bobina 76, enquanto estiver em sua posição central.

Ainda com referência às figuras , a bobina 76 é disposta entre a primeira montagem 64 e a segunda montagem 66, que é operativamente configurada para interagir, magneticamente, com os imãs 68, 70, 72, 74. A bobina 76 é transportada pelo braço de alavanca superior 12b, de modo tal que as forças magnéticas que atuam sobre a bobina 76 produzam força sobre o braço da alavanca superior 12b em uma direção que se alia ou se opõe à força exercida pelo membro resiliente 16 no braço de alavanca superior 12b. A bobina 76 pode ser de qualquer construção adequada. Com referência também à figura 10, na modalidade mostrada, a bobina 76 compreende uma pluralidade de voltas de arame isolado, formado em uma forma toroidal, embora qualquer forma adequada possa ser usada. Por exemplo, na modalidade mostrada, a bobina 76 é configurada de 7620 cm (250 pés) de 23 American Wire Gauge, é isolada com uma camada fina de resina, ou similar. A bobina 76 é mostrada contendo uma região central 78, dividindo a bobina 76 em uma primeira região 80 posicionada entre o primeiro imã 68 e o terceiro imã 72 do primeiro par magnético e uma segunda região 82 posicionada entre o segundo imã 70 e o quarto imã 74 do segundo par magnético. A corrente flui na mesma direção através dos arames que compõem a região 80, tal como para dentro da página indicada em 80a. A corrente flui na mesma direção através dos arames que compõem a segunda região 82, tal como fora da página, conforme indicado em 82a. Uma vez que a bobina 76 é um loop contí nuo, como pode ser visto na figura 10, a direção de fluxo de corrente na região 80 é oposta à direção de fluxo na região 82.

Na modalidade mostrada, o primeiro par magnético tem uma polaridade oposta à do segundo par magnético, concentrando as linhas magnéticas de fluxo, conforme visto na figura 9, que ilustra as linhas de fluxo magnético entre os imãs sustentados pelos blocos de montagem (com a bobina 76 não energizada), de modo tal que a estabilidade do sistema de elevador seja aperfeiçoada. Conforme visto na modalidade apresentada, os pares magnéticos estendem-se além de cada lado das regiões 80 e 82. Quando a bobina 76 se move, inicialmente, em cada direção das setas A e B, as regiões 80 e 82 permanecem dentro dos respectivos vãos definidos pelo par magnético. A figura 8A ilustra as regiões 80, 82 dispostas em respectivas extremidades dos vãos definidos por cada par magnético. Com referência à figura 9, as linhas de fluxo magnético são relativamente uniformes às extremidades dos vãos definidos por cada par magnético. Uma vez que cada par magnético é disposto na polaridade oposta, o fluxo de corrente através da bobina 76 produz uma força na bobina 76 que está na mesma direção (tal como um centro que procura força de restauração na direção da seta B para prover amortecimento) em cada região 80, 82 devido à direção oposta de fluxo de corrente através de cada região 80, 82.

Quando a extremidade de cada região 80, 82 se move além das extremidades respectivas dos vãos definidos pelos respectivos pares magnéticos, o efeito do par magnético começa a diminuir. Para a extremidade de cada região 80 ou 82 que se move para e através da região central 78 e para dentro do vão definido pelo outro par magnético, a direção da força na região 80 ou 82 muda. Por exemplo, com referência à figura 8B, a extremidade 80b é ilustrada disposta alinhada às extremidades dos imãs 70, 74 e irão entrar no vão definido pelo par magnético com qualquer movimento na direção da seta A. Quando a extremidade 80b ser movida através da área de transição 78a, o efeito do fluxo magnético entre o primeiro par magnético dos imãs 68 e 72 diminui, enquanto o efeito do fluxo magnético entre o segundo par magnético dos imãs 70 e 74 aumenta. Devido à direção de fluxo através da região 80, a força exercida pelo segundo par magnético 80 é em direção à seta A, oposta à direção da força exercida na região 80 pelo primeiro par magnético. Quando a extremidade 80b avança para o vão definido pelo segundo par magnético, a magnitude da força aumenta. A força e a densidade de fluxo provida pela configuração do atuador 32 (assim como os atuadores 34 e 64) resultam em uma maior estabilidade do elevador, usando uma quantidade menor de imãs do que os dispositivos convencionais e provendo uma bobina de massa reduzida. Tais aspectos podem beneficiar a estabilidade do sistema de elevador, reduzindo seu custo.

Dentro dos ensinamentos da presente invenção, o fluxo do vão de ar entre os pares magnéticos é configurado utilizando-se ajustador magnético de posição (por exemplo, as montagens 64, 66) em seus extremos, de modo tal a criar o padrão de força necessário. Os ajustadores magnéticos de posição podem permitir que a força do atuador mude, de modo a criar o padrão de força desejado. Os ajustadores magnéticos de posição podem permitir que a força atuadora mude para ficar inerente ao design do atuador e, assim, não conta com os filtros do acionamento do atuador, limitadores de tuning, resposta e/ou posição de um sistema de controle. Essa versão pode resultar em uma capacidade aperfeiçoada de resposta e pode limitar as ativações de amortecimento que podem diminuir a qualidade do percurso.

A forma do atuador 32 também pode ser modificada para criar o padrão de força desejado. Será observado que o atuador 32 pode ser construído de qualquer material adequado, pode conter qualquer número adequado de imãs, bobinas e/ou montagens e pode ser configurado de qualquer forma ou em qualquer dimensão, para facilitar a estabilidade do sistema do elevador.

O desnivelamento nos trilhos-guia, componentes laterais de forças de tração originados dos cabos de tração, mudanças de posição da carga durante o percurso e forças aerodinâmicas, por exemplo, podem causar oscilação da estrutura do carro e do carro do elevador e, assim, comprometer o conforto da "viagem". Sensores de posição podem ser usados com cada guia do cilindro para monitorar, continuamente, a posição dos braços da alavanca. Podem ser usados acele- rômetros para medir as oscilações e acelerações transversais que atuam na estrutura do carro.

Com referência à figura 11, encontra-se um diagrama esquemático que ilustra um diagrama de fluxo de sinal de um guia ativo e um sistema de controle de equilíbrio construído de acordo com os ensinamentos da presente invenção. Um diagrama de fluxo de sinal do sistema de controle de percurso ativo que incorpora sinais de detecção de instabilidade a partir dos sensores de posição 84 e/ou acelerôme- tros 86 pode ser alimentado em uma cabine de controlador montada no carro do elevador. A cabine do controlador pode conter uma parte eletrônica de potência para acionar os atuadores 32, 34, 36 e controlador de feedback de loop fechado 88 que processa os sinais dos sensores 84 e 88 para operar os atuadores 32, 34, 60 em direções tais de modo a opor as oscilações detectadas. Assim, o amortecimento das oscilações que atuam na estrutura e no carro do elevador pode ser obtido. As oscilações podem ser reduzidas ao ponto em que são imperceptíveis ao passageiro do elevador.

As perturbações externas atuam no carro do elevador e na estrutura do carro quando eles fazem o percurso ao longo dos trilhos- guia. Essas perturbações externas podem compreender vibrações de frequência elevada devido, principalmente, à desigualdade dos trilhos- guia e forças de frequência relativamente baixas produzidas pelo carregamento assimétrico do carro do elevador, forças laterais advindas do cabo do elevador e perturbações do ar, ou forças do vento. As perturbações podem ser detectadas pelos sensores de posição 84 e/ou acelerômetros 86, onde os sensores de posição 84 e/ou acelerômetros 86 podem produzir sinais que são alimentados ao controlador 88.

No controlador 88, os sinais de posição detectados podem ser comparados aos valores de referência Pref no ponto de soma 92, para produzir sinais de erro de posição ep. Podem, então, ser alimentados em um controlador de feedback de posição 94 que produz um sinal de saída Fp que pode ser alimentado em um algoritmo de deslocamento 96. O algoritmo de deslocamento 96 pode comparar, por exemplo, o Fp a um diagrama de medida não linear pré-programado tal que o sinal é enviado para o atuador 32 para diminuir ou variar a força Lorenz associada ao sistema ativo. Será observado que o algoritmo de deslocamento 96 pode combinar, comparar e/ou analisar qualquer número adequado de condições ou fatores para prover um equilíbrio desejável entre o controle do sistema ativo, a estabilidade e o conforto do passageiro em relação ao sistema do elevador. Considera-se que um sinal da saída Fp, ou um comando do algoritmo de deslocamento 96 possa ser transmitido diretamente para o atuador 32 na ausência de acelerômetros 86.

Ainda com referência à figura 11, caso sejam providos acelerômetros 86, os sinais dos acelerômetros 86 podem ser invertidos em um ponto de soma 98 e alimentados em um controlador de feedback de aceleração 100 como sinais de erro de aceleração es. A saída Fs do controlador de aceleração 100 pode ser combinado com a saída Fpi do algoritmo de deslocamento 96 no ponto de soma 102. Os sinais de controle de saída resultantes F, Fp e/ou Fpl podem ser usados para um amplificador de potência (não mostrado) para produzir corrente pa-ra os atuadores 32, 34, 60 para se contrapor às forças perturbantes e, assim, reduzir as vibrações no carro.

A saida Fa do controlador de aceleração 100 pode conter uma faixa ampla de frequências e a amplitude de sinais de frequência mais elevados pode ser relativamente grande. Para detectar a instabilidade, a duração de tempo também pode ser avaliada. Uma boa medida da estabilidade pode ser meios de raiz quadrada ou valor RMS. É uma medida para a energia ou potência que estiver contida em um sinal e o peso da duração de tempo pode ser escolhido livremente.

O valor RMS que se move pode ser comparado a um valor admissível máximo e, se exceder o valor admissível, uma bandeira de erro pode ser ajustada para verdadeira. O sinal de erro pode não desativar totalmente o sistema de controle ativo, o que provê um trajeto confortável para os passageiros, mas pode variar a força Lorenz desenvolvida pelo primeiro atuador. A força Lorenz pode ser variada pelo primeiro atuador, dependendo do grau de deslocamento. Por exemplo, o controlador 88 pode ser programado de modo tal que uma medida de limiar de deslocamento de 6 ou -6 aciona uma redução da força Lorenz para um nível inferior ao provido durante a operação normal. A força Lorenz aplicada pode ser variada ao longo de pelo menos um contínuo parcialmente não linear com relação ao deslocamento. Será observado que o atuador 32 pode ser provido de uma supressão de vibração de banda múltipla, adaptada, com base em quando, quanto e qual frequência precisa ser suprimida. Os sensores configurados de modo operável para monitorar uma faixa de frequência podem enviar uma indicação de uma frequência detectada, por exemplo, para o algoritmo de deslocamento, de modo tal que a ação possa ser feita específica à vibração causada por aquela frequência particular.

O nível da redução da força Lorenz do sistema de controle ativo pode ser reduzido a um grau maior à medida que o deslocamento aumenta. O controlador 88 pode ser pré-programado com um continuum, tal como um algoritmo de deslocamento 96, de modo tal que um nível identificado de deslocamento seja associado a um nível particular de força Lorenz aplicada. Tal continuum é ilustrado pelas partes não lineares do diagrama de medição. Será observado que qualquer relação adequada entre a força Lorenz e o deslocamento podem ser providos de modo a equilibrar o conforto do passageiro e a redução de vibração. Ao invés de desativar totalmente o sistema de controle ativo, uma relação gradativa entre a força de deslocamento Lorenz pode prover um trajeto confortável para o passageiro, enquanto mantém o controle ativo do sistema de elevador.

As figuras 12 e 12A ilustram duas versões da força Lorenz que podem ser criadas pelos atuadores 32, 34, 62. Os diagramas 104, 104a, ilustram um exemplo da relação entre o deslocamento, conforme medida ao longo do eixo x, e a força, conforme medida ao longo do eixo y de um sistema de elevador. Os atuadores 32, 34, 62 podem ser configurados como um motor linear, conforme descrito, com pelo menos um imã fixado e uma bobina móvel tendo uma massa baixa de modo tal que possa reagir às frequências de entre 2 e 200 Hz. Conforme discutido acima, quando a bobina que se move é energizada com uma corrente elétrica, a bobina pode ser mover com relação ao imã permanente, criando uma força que pode ser usada para amortecer a vibração. Em uma versão, a força Lorenz criada pelo primeiro atuador é não linear com relação ao deslocamento a níveis elevados de deslocamento, tal como, por exemplo, em um deslocamento superior a 7 mm em cada direção. Na figura 12, a região 108 é ilustrada como quase linear e, na figura 12A, a região 108a é ilustrada como linear, cada uma a 7 mm, ou menos, de deslocamento. Na figura 12, regiões elevadas de deslocamento 106 e 110 podem ser quase lineares, conforme ilustrado, ou conforme visto na figura 12A, elevadas re- giões de deslocamento 106a e 110a podem ser lineares, em que a aplicação de força Lorenz é diminuída, mas não para, para amortecer as vibrações enquanto ainda retém pelo menos o controle ativo parcial de um sistema de elevador.

Será observado que qualquer nível adequado de deslocamento pode ser associado a qualquer nível adequado de força Lorenz, ou qualquer outra força adequada, para manter o controle ativo de um sistema de elevador em níveis elevados de deslocamento. O atuador 32, ou qualquer outro atuador adequado, pode ser configurado de modo tal que qualquer parte do diagrama 104, 104 a pode ser linear ou não linear. Por exemplo, as regiões lineares, conforme visto na figura 12A, podem variar de deslocamento de cerca de -20mm a cerca de 20mm; de cerca de -7mm a cerca de 7mm de deslocamento; de - 5 mm a cerca de 5 mm de deslocamento; de cerca de - 10mm a cerca de 10 mm de deslocamento, de cerca de -20 a cerca de 20 mm de deslocamento; de cerca de -7mm de deslocamento a cerca de 3 mm de deslocamento, e/ou de cerca de -3 mm de deslocamento a cerca de 7 mm de deslocamento. Será observado que o atuador 32 pode ser configurado de modo tal que o diagrama 104 seja assimétrico com relação ao eixo y.

Ainda com relação à figura 12, uma versão de uma força máxima e gráfico de densidade de fluxo em uma zona linear são mostrados. A força refere-se à quantidade de força de campo magnético, ou força de "empuxo". A densidade de fluxo refere-se à quantidade de fluxo de campo magnético concentrado em uma determinada área, onde o fluxo de campo é a quantidade de efeito de campo total, ou "substância" do campo. À medida que uma bobina que se move, 76, se aproxima dos limites de trajeto, menos força é produzida. Esse perfil de força é vantajoso porque um impacto de força total em um batente físico pode causar a instabilidade do sistema. O fato de que a força é reduzida dá ao sistema tempo para desenvolver e implementar uma solução melhor. Um amortecimento da vibração como esse requer um processamento de soluções extremamente rápido.

Em uma modalidade, no caso de perda de força ou falhas no acionamento, a energia para os atuadores é desconectada e uma resistência de derivação é conectada através da bobina do atuador. Com referência agora à figura 11 A, um sinal de controle L pode ser direcionado para o relê ou dispositivo de estado sólido S que, onde tem energia, permite que o sinal L seja direcionado à bobina 76. No caso de falha de energia, o dispositivo S faria com que a resistência R fosse colocada em série com a bobina 76. Isso permite que a bobina 76 funcione como uma mola dinamicamente mais forte. A resistência R é selecionada com base no tamanho da bobina 76 e com as características do carro do elevador. A resistência R pode ser ajustada para permitir a sintonização a um carro de elevador em particular. A bobina 76 que se move através dos imãs produz eletricidade, que é aplicada através da resistência R. A resistência R dissipa a energia como calor, enrijecendo o amortecimento para acrescentar às molas, portanto, não apenas as molas mecânicas estão no modo passivo, mas como um gerador que provê amortecimento aos pontos medianos.

Em suma, vários benefícios foram descritos, os quais resultam do emprego do conceito da invenção. A descrição acima de uma modalidade preferida da invenção foi apresentada para fins de ilustração e descrição, não se limitando à forma apresentada. Várias modificações ou variações são possíveis à luz dos ensinamentos acima. A modalidade foi escolhida e descrita para melhor ilustrar os princípios da invenção e sua aplicação prática para permitir que o versado na técnica melhor utilize a invenção nas várias modalidades e com várias modificações, conforme seja adequado para o uso particular. O escopo da invenção será definido pelas reivindicações em anexo.

Claims

Aparelho para amortecer as oscilações de um carro de elevador, o carro de elevador guiado por trilhos, o dito aparelho caracterizado pelo fato de que compreende:
a. primeiro, segundo e terceiro elementos-guia (4, 6, 8) cooperando com pelo menos um dos ditos trilhos para guiar o dito carro de elevador;

b. um primeiro atuador (32) associado ao dito primeiro ele- mento-guia (4), o dito primeiro atuador (32) configurado para exercer força no dito primeiro elemento-guia (4), e livre de exercer força nos ditos segundo ou terceiro elementos-guia (6, 8),

c. um segundo atuador (34) associado com o dito segundo elemento-guia (6), o dito segundo atuador (34) configurado para exercer força no dito segundo elemento-guia (6) e livre de exercer força nos ditos primeiro ou terceiros elementos-guia (4, 8),

d. um terceiro atuador (62) associado com o dito terceiro elemento-guia (8), o dito terceiro atuador (62) configurado para exercer força no dito terceiro elemento-guia (8) e livre de exercer força nos ditos primeiro ou segundo elementos-guia (4, 6),

e. uma base (10) que transporta os primeiro, segundo e terceiros elementos-guia (4, 6, 8), em que os primeiro e segundo elementos-guia (4, 6) são separados e ficam no primeiro plano (XY)

em que o terceiro elemento guia (8) fica em um segundo plano (XZ), o qual é perpendicular ao primeiro plano (XY),

em que os elementos-guia (4, 6, 8) são guias de cilindro,

em que cada atuador (32, 34, 62) dos ditos primeiro, segundo e terceiro atuadores respectivamente compreendem:

i. um membro (76) que é móvel dentro de uma primeira região de deslocamento elevado, uma segunda região de deslocamento elevado e uma região central disposta entre as mesmas;

ii. o dito atuador (32, 34, 62) configurado para exercer menos força no dito elemento-guia associado quando o dito membro (76) é disposto dentro de uma dentre a dita primeira região de deslocamento elevado e a dita segunda região de deslocamento elevado,

em que o dito membro (76) compreende uma bobina elétrica, e de de imãs (68, 70, 72, 74).

em que o dito membro (76) é disposto entre uma pluralidade de imãs (68, 70, 72, 74).
Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita pluralidade de imãs (68, 70, 72, 74) é transportada pelo menos por uma montagem em forma trapezoidal.
Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ditos imãs (68, 70, 72, 74) são estacionários com relação ao dito carro. 34, 62) compreendem:
Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ditos primeiro, segundo e terceiro atuadores (32,
a) primeira e segunda montagens separadas;

b) dois pares de ímãs (68, 70, 72, 74), cada par compreendendo um primeiro e segundo imãs alinhados separados (68, 70, 72, 74), ditos primeiro e segundo imãs (68, 70, 72, 74) de cada par tendo uma polaridade que se estende na mesma direção, cada um dos primeiro imãs (68, 70, 72, 74) sendo recebidos pela dita primeira montagem e cada um dos ditos segundo imãs (68, 70, 72, 74) sendo transportado pela dita segunda montagem, dessa forma, definindo um vão entre as mesmas, a polaridade do dito primeiro par se estendendo na direção oposta da polaridade do dito segundo par.
Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a dita bobina elétrica está disposta pelo menos parcialmente dentro do dito vão.
Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ditos primeiro, segundo e terceiro atuadores (32, 34, 62) compreendem um motor linear.
Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita força é geralmente linear quando o dito membro (76) é disposto dentro da dita primeira região de deslocamento elevada, é geralmente linear quando o dito membro (76) é disposto dentro da dita segunda região de deslocamento, e é geralmente linear quando o dito membro (76) é disposto dentro da dita região central.
Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma força de mola exercida em cada um dos ditos atuadores (32, 34, 62) dos ditos primeiro, segundo e terceiro atuadores, e um controlador configurado para controlar cada uma dos ditos atuadores (32, 34, 62) dos primeiro, segundo e terceiro atuadores para aumentar ou diminuir a dita força de mola.